1、本科毕业论文（20 届）220kV 变电站电气一次部分设计所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 哈尔滨理工大学学士学位论文- I -220kV 变电站电气一次部分设计摘要变电站是电力系统的重要环节，联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能作用。在整个电网中起着举足轻重的作用。变电站的安全运行直接关系到电网的安全运行，因而，对其设计也就提出了更高的要求。本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可
2、靠性方面考虑，确定了 220kV，110kV，10kV 以及站用电的主接线，同时又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对隔离开关，母线，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了 220kV 电气一次部分的设计。关键词 变电站;变压器;接线哈尔滨理工大学学士学位论文- II -Primary design of 220kV electrical substation AbstractSubstation is an important part of power system, the conta
3、ct of power plants and users, plays the role to transform and distribute electric energy. It plays an important role in the entire grid. Substation operation is directly related to the safe of the grid, thus, its design also put forward higher requirements.Firstly, based on the mission statement to
4、the system and line and all the load parameters,we analysis the trends of the load development, illustrates the necessity of establishment of the station from the load growth, then to consider the generalization of the proposed substation and outlet, and load data analysis, security, economic and re
5、liability considerations, determine the 220kV, 110kV, 10kV, and the main wiring of the station power, and determined the number of main transformer capacity and model by the load calculation and supply area, also choose the station with the capacity and model of the transformer, finally, calculated
6、on the basis of the maximum continuous operating current and short circuit calculations, we select , isolating switches, busbars, voltage transformer, current transformer, thus completing the design.Keyword substation; transformer; wiring哈尔滨理工大学学士学位论文- III -目录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.
7、2 我国变电站的一些现状 .21.3 本文主要内容 .3第 2 章 设计要求及概述 .42.1 建设规模 .42.2 负荷情况 .42.3 变压器的选择 .42.3 本章小结 .5第 3 章 电气主接线 .63.1 220kV 侧主接线 .63.2 110kV 侧接线 .83.3 10kV 侧接线 .93.4 本章小结 .11第 4 章 短路电流的计算 .124.1 短路计算点 .124.2 变压器电抗值计算 .124.3 调相机电抗标幺值 .124.4 线路标幺阻抗值 .124.5 系统标幺阻抗图 .124.6 短路电流计算 .144.7 本章小结 .14第 5 章 电气设备的选择 .155
8、.1 各级电压母线的选择 .155.1.1 220kV 母线的选择 .155.1.2 220kV 出引下线的选择 .165.1.3 220kV 主变引下线的选择 .165.1.4 110kV 母线及旁路母线的选择 .175.1.5 110kV 引下线及设备连接线的选择 .175.1.6 110kV 主变引下线及设备连接线的选择 .185.1.7 主变低压侧 10kV 过桥母线与母线的选择 .18哈尔滨理工大学学士学位论文- IV -5.1.8 10kV 出线电缆的选择 .195.2 断路器隔离开关的选择 .195.2.1 220kV 断路器和隔离开关的选择 .195.2.2 110kV 断路器
9、和隔离开关的选择 .215.2.3 10kV 断路器和隔离开关的选择 .235.3 电流互感器的选择 .275.3.1 220kV 电流互感器的选择 .275.3.3 10kV 电流互感器的选择 .285.4 电压互感器的选择 .285.4.1 220kV 母线电压互感器的选择 .285.4.2 220kV 线路电压互感器的选择 .285.4.3 110kV 母线电压互感器的选择 .295.4.4 110kV 线路电压互感器的选择 .295.4.5 10kV 母线电压互感器的选择 .295.5 避雷器的选择 .305.5.1 避雷器选择的原则 .305.5.2 220kV 避雷器的选择和校验
10、.305.5.3 主变 220kV 中性点避雷器的选择和校验 .315.5.4 110kV 避雷器的选择和校验 .315.5.5 主变 110kV 中性点避雷器的选择和校验 .325.5.6 10kV 避雷器的选择和校验 .335.6 本章小结 .34结论 .35致谢 .36参考文献 .37附录 .38哈尔滨理工大学学士学位论文- 1 -第 1 章 绪论1.1 课题背景随着人类社会的不断发展，电能已成为现代社会中无可替代的重要能源，它是现代文明的支柱，并和人们的生活息息相关。电能的生产、输送、分配和使用是一项复杂且精确的艺术，其中的每一个步骤都至关重要。变电所就是电力系统中对电能的电压和电流进
11、行变换、集中和分配的场所。变电所的种类和作用因情况而定,主要有以下几种。（1）按照变电站在电力系统中的地位和作用可划分a系统枢纽变电站 :枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，它的电压是系统最高输电电压，目前电压等级有 220kV、330kV 和 500kV，枢纽变电站连成环网，全站停电后，将引起系统解列，甚至整个系统瘫痪，因此对枢纽变电站的可靠性要求较高。枢纽变电站主变压器容量大，供电范围广。b地区一次变电站:地区一次变电站位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电端变电站，任务是直接从主网受电，向本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般采用 220kV
12、 或 330kV。地区一次变电站主变压器容量较大，出线回路数较多，对供电的可靠性要求也比较高。c地区二次变电站 :地区二次变电站由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，供电范围小，主变压器容量与台数根据电力负荷而定。全站停电后，只有本地区中断供电。d终端变电站:终端变电站在输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，全站停电后，只是终端用户停电。(2)按照变电站安装位置划分a室外变电站 :室外变电站除控制、直流电源等设备放在室内外，变压器、断路器、隔离开关等主要设备均布置在室外。这种变电站建筑面积小，建设费用低，电压较高的变电站一般采用室外布置。哈尔滨理工大学学士学位论文- 2 -b
13、室内变电站:室内变电站的主要设备均放在室内，减少了总占地面积，但建筑费用较高，适宜市区居民密集地区，或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空气污秽等级较高的地区。c地下变电站 :在人口和工业高度集中的大城市，由于城市用电量大，建筑物密集，将变电站设置在城市大建筑物、道路、公园的地下，可以减少占地，尤其随着城市电网改造的发展，位于城区的变电站乃至大型枢纽变电站将更多的采取地下变电站。这种变电站多数为无人值班变电站。d箱式变电站:箱式变电站又称预装式变电站，是将变压器、高压开关柜、低压开关柜及其相互的连接和辅助设备紧凑组合，按主接线和元器件不同，以一定方式集中布置在一个或几个密闭的箱壳内。箱式变电站是由工
14、厂设计和制造的，结构紧凑、占地少、可靠性高、安装方便，现在广泛应用于居民小区和公园等场所。箱式变电站一般容量不大，电压等级一般为 3kV35kV，随着电网的发展和要求的提高，电压范围不断扩大，现已经制造出了 132kV 的箱式变电站。箱式变电站按照装设位置的不同又可分为户外和户内两种类型。e移动变电站 :将变电设备安装在车辆上，以供临时或短期用电场所的需要。(3)按照值班方式划分a有人值班变电站 :大容量、重要的变电站大都采用有人值班变电站。b无人值班变电站:无人值班变电站的测量监视与控制操作都由调度中心进行遥测遥控，变电站内不设值班人员。(4)根据变压器的使用功能划分a升压变电站 :升压变电
15、站是把低电压变为高电压的变电站，例如在发电厂需要将发电机出口电压升高至系统电压，就是升压变电站。b降压变电站:与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中，大多数的变电站是降压变电站。1.2 我国变电站的一些现状近年来，我国国民经济建设呈现出平稳较快发展的趋势，特别是国家西部地区的开发建设经济的高速发展国家经济技术开发区的规划建设地方及民营经济的快速增长，促进了国家经济的全面发展以及全国人民生哈尔滨理工大学学士学位论文- 3 -活水平的提高。由此带动了我国电力消费始终保持强劲的增长态势，推动了电力工业的快速发展。随着长江三峡电站的建设投运西电东送的有效实施，500kV 级电网已
16、成为骨干网架，220kV 级电力网逐步形成分层分区运行的电力网格局。全国电力网正在快速建设发展之中。仅位于苏南电网负荷中心某地，在建中的 500kV 变电所，主变总容量将达到 4000MVA，220kV 出线达 16 回，以便输配三峡送电负荷。由此可见，必将大量新建输配电站，采用新技术及设备，确保电网的安全可靠运行 11。1.3 本文主要内容本文主要通过所给数据，按照相应的规程，完成此 220kV 变电站电气一次部分的设计，使其能够顺利完成所分配的任务。哈尔滨理工大学学士学位论文- 4 -第 2 章 设计要求及概述2.1 建设规模（1）类型：220kV 枢纽变电所（2）变电所与 220kV 和
17、 110kV 两个电力系统相连，并担负一个地区的供电，本站为枢纽变电所。（3）本电力系统为无限大系统，远离发电厂。 2.2 负荷情况（1)220kV 进出线回路数最终为 10 回，本期包括 1 回，最大输送容量300MVA，一级负荷（2)110kV 进出线回路数最终为 12 回，本期只包括 6 回，最大输送容量为 90MVA，为一级负荷。（3)10kV 出线回路数共有 6 条，本期均为备用， 10kV 部分主要为电容器和站用电，最大总输送容量为 50MVA，单线路最大输送容量为 10MVA（4)环境条件：a、变电所周围地势平坦；b、当地每年最高气温 41，年最低气温5；c、海拔高度： 350m
18、；d、雷电日数：25.1 日/年；e、最大风速： 15m/sf、地震烈度：9 度2.3 变压器的选择待设计的变电所是一座 220kV 枢纽变电所，担负着 220kV 系统之间的功率交换，以满足该地区工农业用电的需要；同时，该变电所还担负着220kV 和 110kV 两个电力系统的功率交换，该变电所在电力系统中的地位很重要，进出线回路数多，负荷大部分为一级负荷。在选择该变电所的主变压器时，应遵守以下原则：哈尔滨理工大学学士学位论文- 5 -（1）主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。（2）主变压器容量一般按变电所、建成后 510 年的规划负荷选择，
19、并适当考虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（3）在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得跔容量的备用电源时，可装设一台主变压器。（4）装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。由于该变电站总负荷为 110kV 侧为 150MVA，10kV 侧为 12.4MVA，所以总体为 150/0.9+12.4/0.85=181.2MVA，而一、二类负荷在 167MVA 左右，所以变压器容量应在 167MVA 以上
20、。为了提高电压质量最好选择有载调压变压器。(此处选择 220kV 测中性点调压)考虑系统的并列同期要求以及三次谐波的影响，本站主变压器绕组连接方式选用 Y0Y0。因此选择变压器台数为 2，容量及型号如下：型号：SFPS8180000/220-180MVA/180MVA/60MVA；接线方式：Y0/ Y0/12-11；结构形式：降压结构；电压调整范围：22022.5%/121/10.5kV ；调压方式：220kV 侧中性点调压；Uk1-2%12 Uk1-3% 22 Uk2-3%72.3 本章小结本章首先讨论了变电所的基本情况以及负荷状况，进而计算出了变电所主变压器的具体情况，并做出了合适的选择，完成了变电所设计的第一步。
