220kV智能變電站設計

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目錄

第一章原始資料分析3

1.1設計任務31.2原始資料3其次章主變壓器的選擇4

2.1概述42.2主變壓器臺數的選擇52.3主變壓器容量的選擇52.4主變壓器型號的選擇62.5所用變壓器的選擇9第三章電氣主接線選擇10

3.1概述103.2主接線的選擇143.3所用電接線的選擇16第四章短路電流計算17

4.1短路計算的目的及假設174.2短路電流計算20第五章電氣設備與母線的選擇24

5.1概述24

5.1.1電氣設備選擇的一般規(guī)則245.1.2電氣選擇的條件255.210kV電壓等級電抗器的選擇265.3高壓斷路器和隔離開關的選擇28

5.3.1斷路器的選擇285.3.2隔離開關的選擇315.4互感器的選擇33

5.4.1電流互感器的選擇345.4.2電壓互感器的選擇34

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5.4.3互感器的選擇結果表375.5母線的選擇38

5.5.1裸導體的選擇及校驗原則385.5.2220kV側母線的選擇405.5.3110kV側母線的選擇415.5.410kV硬母線選擇42

第六章配電裝置44

6.1概述44

6.1.1配電裝置特點446.1.2配電裝置的基本要求456.1.3配電裝置的最小安全凈距466.1.4配電裝置的設計原則及步驟486.2屋內配電裝置49

6.2.1屋內配電裝置的總體布置原則496.2.2屋內配電裝置的布置506.3屋外配電裝置51第七章防雷保護52

7.1直擊雷防護527.3雷電過電壓的防護55第八章畢業(yè)小結55第九章

由于變電所最大負荷為180MVA，因此主變壓器容量為：

SN?（0.7～0.8）×180∕（2-1）=（126～144）(MVA)

在滿足可靠性的前提下，結合經濟性，選擇容量為150MVA的主變壓器。

2.4主變壓器型號的選擇

2.4.1主變壓器相數的選擇

當不受運輸條件限制時，在330kV以下的變電所均應選擇三相變壓器。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，也增加了維護及倒閘操作的工作量。

本次設計的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運輸的條件限制，故本次設計的變電所選用三相變壓器。

2.4.2繞組數的選擇

在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。

一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，該所選擇三繞組變壓器。

2.4.3主變調壓方式的選擇

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調壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無勵磁調壓，調整范圍尋常只有10%（±2×2.5%），另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達30%。

由于該變電所的電壓波動較大，應選擇有載調壓方式，才能滿足要求。

2.4.4連接組別的選擇和中性點接地方式的設計

變壓器繞組的連接方式必需和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接有星形“Y〞和三角形“D〞。在變電站中，一般考慮系統的同步并列以要求限制3次諧波對電源等因素。根據以上原則，主變一般是Y，D11常規(guī)接線。

根據原始資料，本站選用YNyn0d11連接組別。

在63kV及以下的系統，由于單相接地時，接地電流小，采用不接地的運行方式較為適合。電壓為110kV系統，為了減少設備和線路的投資，大多不采用中性點經消弧線圈的接地方式。目前我國220kV及以上都采用中性點直接接地的運行方式。220kV、110kV接地設備有隔離開關、避雷器和保護間隙(在QF非全相運行時，工頻電壓升高)，可選用避雷器額定電壓不低于變壓器最大工作相電壓的避雷器保護，也可用棒間隙保護。

綜上所述，本設計中的主變220kV、110kV中性點均采用直接接地的運行方式。在本所中選用無隙的氧化鋅避雷器，防止雷電入侵波對中性點絕緣的危害。

2.4.5主變壓器冷卻方式的選擇

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主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。

自然風冷卻：一般只適用于小容量變壓器。

強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，儉約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。

本設計主變?yōu)榇笮妥儔浩鳎l(fā)熱量大，散熱問題不可輕視，強迫油循環(huán)冷卻效果較好，再根據變電站建在郊區(qū)，通風條件好，可選用強迫油循環(huán)風冷卻方式。

2.4.6主變型號選擇

根據以上條件選擇，確定采用型號為SFPSZ7-150000/220的220kV三繞組有載調壓電力變壓器，其具體參數如下：

表2-1

型號額定容量kVA容量比（%）空載電流（%）損耗(kw)SFPSZ7-150000/2201500000100∕100∕500.8空載144短路4808

額定電壓(kV)高壓220±8×1.25%中壓121低壓11聯接組標號阻抗電壓％YN，yn0，d11高－中12.6高－低22.0中－低7.6型號中各符號表示意義：從左至右為

S：三相F：風冷卻P：強迫油循環(huán)S：三繞組Z：有載調壓7：性能水平號120000：額定容量220：電壓等級

2.5所用變壓器的選擇

2.5.1所用變壓器臺數的選擇

220kV變電站，有兩臺及以上主變壓器時，宜從主變壓器低壓側分別引接兩臺容量一致、互為備用、分裂運行的所用工作變壓器，每臺工作變壓器按全所計算負荷選擇。根據本次設計的狀況，選用兩臺容量一致的站用變壓器。

2.5.2所用變壓器容量的選擇所用變壓器容量式中

P1K1P2St（kVA）的計算公式為：

St?K1P1?P2?P3

—所用動力負荷換算系數，一般取0.85

P3、、—所用動力、電熱、照明負荷之和，KW。

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由于本次設計的變電站總的所用最大負荷為250kVA，所以

St≥250kVA，

根據經濟性、可靠性、靈活性，又由于這次選擇關系到以后近20年的發(fā)展，一臺檢修的時候怕另一臺長時間高大負荷運行比較危險，因此選擇

St=400kVA的所用變壓器。2.5.3所用變壓器型號的選擇

根據以上分析計算，查表，本次設計所用變選用型號為S7—400∕10的

干式變壓器。

表2-2

額定電壓(kV)高壓低壓損耗（KW）空載短路空電（kVA）S7-400/40010100.4DYn110.481.861.04組載流阻電抗壓額定容型號連接（%）(%)

S：三相7：特別用途或特別結構400：額定容量400kVA10：電壓等級10kV

第三章電氣主接線選擇

3.1概述

變電所的電氣主接線是電力系統接線的重要組成部分。一個變電所的電

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氣主接線因各側所接的系統狀況不同，進出線回路數不同，其接線方式也不同。

電氣主接線的設計與所在電力系統及所采用的設備密切相關。隨著電力系統的不斷發(fā)展、新技術的采用、電氣設備的可靠性不斷提高，設計主接線的觀念也應與時俱進、不斷創(chuàng)新。

3.1.1電氣主接線的基本要求

1、可靠性：安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產和分派的首要要求。

主接線可靠性的具體要求：

（1）斷路器檢修時，不宜影響對系統的供電；

（2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數和停運時間，并要求保證對重要用戶的供電；

（3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。

2、靈活性：主接線應滿足在調度、檢修、事故處理及擴建時的靈活性。3、經濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。（1）投資省（2）占地面積?。?）電能損失少。

電氣主接線的可靠性、靈活性、經濟性是一個綜合概念，不能單獨強調其中的某一種特性，也不能忽略其中的某一種特性。但根據變電所在系統中的地位和作用的不同，對變電所主接線的性能要求也不同的側重。

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3.1.2主接線選擇的主要原則

1.變電所主接線要與變電所在系統中的地位、作用相適應。根據變電所在系統中的地位，作用確定對主接線的可靠性、靈活性和經濟性的要求。

2.變電所主接線的選擇應考慮電網安全穩(wěn)定運行的要求，還應滿足電網出故障時應處理的要求。

3.各種配臵接線的選擇，要考慮該配臵所在的變電所性質，電壓等級、進出線回路數、采用的設備狀況，供電負荷的重要性和本地區(qū)的運行習慣等因素。

4.近期接線與遠景接線相結合，便利接線的過程。5.在確定變電所主接線時要進行技術經濟比較。

3.1.3主接線的類型單母線接線

優(yōu)點：接線簡單明了，設備少，操作便利，便于擴建和采用成套配電裝臵。

缺點：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個配電裝臵停電。使用范圍：一般適應一臺主變的以下狀況。①6～10kV配電裝臵的出線回路數不超過5回。②35～63kV配電裝臵的出線回路數不超過3回。③110kV～220kV配電裝臵的出線路數不超過2回。單母分段接線

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優(yōu)點：母線分段后，對主要用戶可從不同段供電，保證供電的可靠性，另外，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不休止供電。

缺點：當母線故障時，該段母線的回路都要停電，同時擴建時需向兩個方向均衡擴建。

適用范圍：

①6～10kV配電裝臵的出線回路數為6回及以上時。②35～63kV配電裝臵的出線回路數為4～8回時。③110kV～220kV配電裝臵的出線路數為3～4回時。單母分段帶旁路母線

這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110kV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。

雙母線接線

優(yōu)點：具有供電可靠，調度靈活，擴建便利，便于試驗。

缺點：增加一組母線，每一回路增加一組母線隔離開關，從而增加投資，也簡單造成誤操作。

適用范圍：

①6～10kV配電裝臵當短路電流較大，出線需要裝設電抗器時。②35～63kV配電裝臵的出線回路數超過8回路時。③110kV～220kV配電裝臵的出線回路數為5回及以上時。

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5.雙母線分段帶旁路接線

優(yōu)點：出線回路數較多時，提高了雙母線工作的可靠性和靈活性缺點：占地面積大，增加投資

適用范圍：110kV出線在6回以上，220kV出線在4回以上時，宜采用帶專用旁路QF的旁路母線。但當采用可靠性較高的SF6斷路器時可不設臵旁路母線。

3.2主接線的選擇

3.2.1220kV側

表3-1

方案方案Ⅰ雙母線接線項目母線檢修時，電源和出線可繼續(xù)工作，不會中斷對用戶可靠性供電。檢修任一母線QS，只需斷開這一回路。工作母線故障時，所有回路能迅速恢復工作母聯QF可以斷開運行，一運行調度靈活，但二次靈活性組母線工作，另一組母線備用。接線和繼電保護較繁雜也可以閉合母聯QF，雙母線同任一出現故障或檢修，均不致停電，其他任何QF故障或檢修都不會中斷供電。路方案Ⅱ雙母線接線帶旁14

時工作設備多，占地面積大，經濟性經濟性較好，便于擴建投資大由以上比較結果，經過綜合判斷，定性分析，220k