1、 1 目 录 第一章 原始资料分析 . 3 1.1 设计任务 . 3 1.2 原始资料 . 3 第二章 主变压器的选择 . 4 2.1 概述 . 4 2.2 主变压器台数的选择 . 5 2.3 主变压器容量的选择 . 5 2.4 主变压器型号的选择 . 6 2.5 所用变压器的选择 . 9 第三章 电气主接线选择 . 10 3.1 概述 . 10 3.2 主接线的选择 . 14 3.3 所用电接线的选择 . 16 第四章 短路电流计算 . 17 4.1 短路计算的目的及假设 . 17 4.2 短路电流计算 . 20 第五章 电气设备与母线的选择 . 24 5.1 概述 . 24 5.1.1 电
2、气设备选择的一般规则 . 24 5.1.2 电气选择的条件 . 25 5.2 10kV 电压等级电抗器的选择 . 26 5.3 高压断路器和隔离开关的选择 . 28 5.3.1 断路器的选择 . 28 5.3.2 隔离开关的选择 . 31 5.4 互感器的选择 . 33 5.4.1 电流互感器的选择 . 34 5.4.2 电压互感器的选择 . 34 2 5.4.3 互感器的选择结果表 . 37 5.5 母线的选择 . 38 5.5.1 裸导体的选择及校验原则 . 38 5.5.2 220kV 侧母线的选择 . 40 5.5.3 110kV 侧母线的选择 . 41 5.5.4 10kV 硬母线选
3、择 . 42 第六章 配电装置 . 44 6.1 概述 . 44 6.1.1 配电装置特点 . 44 6.1.2 配电装置的基本要求 . 45 6.1.3 配电装置的最小安全净距 . 46 6.1.4 配电装置的设计原则及步骤 . 48 6.2 屋内配电装置 . 49 6.2.1 屋内配电装置的总体布置原则 . 49 6.2.2 屋内配电装置的布置 . 50 6.3 屋外配电装置 . 51 第七章 防雷保护 . 52 7.1 直击雷防护 . 52 7.3 雷电过电压的防护 . 55 第八章 毕业小结 . 55 第九章 参考文献 . 66 第十章 图纸 . 67 3 第一章 资料分析 1.1 设
4、计任务 由于 智能 电网的迅速发展， 广元地区 的供电就慢慢有了很大的缺口，因此需要在 广元 建一座变电站，起点供电和联络作用。根据电力系统规划需新建一座 220kV 区域变电所，该所变电站建成后与 110kV 和 220kV 电网相连，近期 10kV 没有出线，只带站用电和无功补偿装置。 1.2 原始资料 1、按规划要求，该所有 220kV、 110kV 和 10kV 三个电压等级。 220kV 出线 9 回（其中备用 2 回）， 110kV 出线 12 回（其中备用 2 回）。 2、 110kV 侧作为一些地区变电所进线。、类用户占 60%，最大 一回出线负荷为 3000kVA，变电站总的
5、所用最大负荷为 ,250kVA。 3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为： 220kV 侧 cos 0.9 maxT 3800 小时 /年 110kV 侧 cos 0.85 maxT 4200 小时 /年 10kV 侧 cos 0.8 maxT 9760 小时 /年 4、 220kV 和 110kV 侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间分别为 2 s 、1.5s。 5、系统阻抗： 220kV 侧电源近似为无穷大系统，归算至本所 220kV 母线4 侧阻抗为 0.16 ( jS =100MVA)， 110kV 侧电源容量为 1000MVA，归算至本所 110kV母线侧阻抗为 0.32（ j
6、S =100 MVA）， 10kV 侧没有电源。 6、该地区最热月平均温度为 38，年平均气温 20，绝对最高气温为40，土壤温度为 18，海拔 100m。 7、该变电所位于市郊半山坡上，地势比较高，无洪涝现象。交通便利，由于附件有几座火电厂和工业群，环境污染比较严重。 第二章 主变压器的选择 2.1 概述 变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统 5 10 年 发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会
7、增加损耗，运行和检修不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。 在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。 5 2.2 主变压器台数的选择 由原始资料可知，我们本次所设计的 变电所是市郊 220kV 降压变电站，它是以 220kV 受功率为主。把所受的功率通过主变传输至 110kV 及 10kV 母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数
8、时，要确保供电的可靠性。 为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资和占用面积增大，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。 2.3 主变压器容 量的选择 主变容量一般按变电所建成近期负荷， 5 10 年规划负荷选择，并适当考虑远期 10 20 年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能
9、的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的 70% 80%。该变电站是按 70%全部负荷来选择。即： NS （ 0.7 0.8） maxS 1n (MVA) maxS 变电所最大负荷， MVA， n 变电所主变压器台数 6 由于变电所最大负荷为 180MVA ，因此主变压器容量为： NS （ 0.7 0.8） 180（ 2-1） =（ 126 144） (MVA) 在满足可靠性的前提下，结合经济性，选择容量为 150MVA 的主变压器。 2.4 主变压器型号的 选择 2.4.1 主变压器相数的选择 当不受运输条件限制时，在 330kV 以下的变电所均应选择三相变压器。单相变
10、压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，也增加了维护及倒闸操作的工作量。 本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。 2.4.2 绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。 一台三绕组变压器的价 格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，该所选择三绕组变压器。 2.4.3 主变调压方式的选择 7 调压方式分为两种，不带电切换，称为无励磁
11、调压，调整范围通常只有10%（ 2 2.5%），另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达 30%。 由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。 2.4.4 连接组别的选择和中性点接地方式的设计 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“ Y”和 三角形“ D”。在变电站中，一般考虑系统的同步并列以要求限制 3 次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是 Y， D11 常规接线。 根据原始资料，本站选用 YNyn0d11 连接组别。 在 63kV 及以下的系统，由于单相接地时，接地电流小，采用不接地的运行方式较为适宜。电
12、压为 110kV 系统，为了减少设备和线路的投资，大多不采用中性点经消弧线圈的接地方式。目前我国 220kV 及以上都采用中性点直接接地的运行方式。 220kV、 110kV 接地设备有隔离开关、避雷器和保护间隙(在 QF 非全相运行时，工频电压升高 )，可选用避雷器额定 电压不低于变压器最大工作相电压的避雷器保护，也可用棒间隙保护。 综上所述，本设计中的主变 220kV、 110kV 中性点均采用直接接地的运行方式。在本所中选用无隙的氧化锌避雷器，防止雷电入侵波对中性点绝缘的危害。 2.4.5 主变压器冷却方式的选择 8 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环
13、水冷却。 自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。 强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。 本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻视，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。 2.4.6 主变型号选择 根据以上条件选择，确定采用型号为 SFPSZ7-150000/220 的 220kV 三绕组有载调压电力变压器，其具体参数如下： 表 2-1 型号 SFPSZ7-150000/220 额定容量 kVA 1500000 容量比（ %） 10
14、0 100 50 空载电流（ %） 0.8 损耗 (kw) 空载 短路 144 480 9 额定电压(kV) 高压 中压 低压 220 8 1.25% 121 11 联接组标号 YN， yn0， d11 阻抗电压 高中 高低 中低 12.6 22.0 7.6 型号中各符号表示意义：从左至右为 S：三相 F：风冷却 P：强迫油循环 S：三绕组 Z：有载调压 7：性能水平号 120000：额定容量 220：电压等级 2.5 所用变压器的选择 2.5.1 所用变压器台数的选择 220kV 变电站，有两台及以上主变压器时，宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同、互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台
15、工作变压器按全所计算负荷选择。根据本次设计的情况，选用两台容量相同的站用变压器。 2.5.2 所用变压器容量的选择 所用变压器容量 tS （ kVA）的计算公式为： 1 1 2 3tS K P P P 式中 1K 所用动力负荷换算系数，一般取 0.85 1P 、 2P 、 3P 所用动力、电热、照明负荷之和， KW。 10 由于本次设计的变电站总的所用最大负荷为 250kVA，所以 tS 250kVA，根据经济性、可靠性、灵活性，又由于这次选择关系到以后近 20 年的发展，一台 检 修的 时 候怕 另 一台 长 时间 高 大负 荷 运行 比 较危 险 ，因 此 选择tS =400kVA 的所用变压器。 2.5.3 所用变压器型号的选择 根据以上分析计算，查表，本次 设计所用变选用型号为 S7 400 10 的干式变压器。 表 2-2 型号 额定容（ kVA） 额定电压 (kV) 连接组 损耗（ KW） 空载电流（ %） 阻抗电压(%) 高压 低压 空载 短路 S7-400/10 400 10 0.4 DYn11 0.48 1.86 1.0 4 S：三相 7：特殊用途或特殊结构代号 400：额定容量 400kVA 10：电压等级 10kV 第三章 电气主接线选择 3.1 概述 变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。一个变电所的电
