1、220KV 变电站设计 1 - 前 言 本次毕业设计，目的在于巩固自己的专业知识，因为我们的设计同专业知识联系非常紧密，这就使我在进行毕业设计的同时，又对电力系统、继电保护、电气设备、电能计量等专业课进行了复习，提高了自己的专业基础水平，通过设计使我们熟悉设计过程，掌握基本的设计知识，熟悉相关的设计手册，辅助资料和国家有关规章制度。 本设计叙述了 2X200MW 凝汽式火力发电厂电气部分（即升压变电站）的设计，主要包括：说明书、及相关图纸。其中说明书的内容有：主接线含厂用电接线形式的选择及分析，主变压器及厂用变压器的选择，电气设备选择 。计算书的内容有：短路电流计算（即电气设备选择的相关计算）
2、。 这次设计的参考资料主要有：电力工程设计手册、火力发电厂设计技术规范、发电厂电气部分课程设计参考资料、电力工程设计手册、发电厂及电气设备等。 由于现在自己的能力有限，并且缺乏现场经验，时间仓促，可供查阅的资料有较大的局限性，故设计中难免存在不周之处，敬请审阅老师批评指正。在毕业设计过程中，郭琳老师给予了耐心而细致的指导，在此表示衷心谢意！ 220KV 变电站设计 2 - 内 容 简 介 本设计叙述了 2X200MW 凝汽式火力发电厂电气部分（即升压变电站）的设计， 主要包括：说明书、计算书及相关图纸。 其中说明书的内容有：对设计资料及变电站的总体分析，拟定两种电气主接线的方案，通过对电气主接
3、线的基本要求从而定性地确定本次设计电气主接线的具体形式，包含厂用电接线形式的确定。依据规程规定以及最初设计资料的数据，确定主变压器以及厂用高压变、高压厂用备用变的容量及型号，为短路电流的计算提供最初的电路参数。按照电气设备选择的原则，确定此变电站中所安装断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器以及母线的型号，根据型号查出相关技术数据，并逐一具体分析校验电器以满足运行的要求。并在说明 书的后半部分就配电装置过电压保护配置的内容作出说明。 计算书的内容有：通过确定具有代表性的短路点，计算三相短路电流，从而为说明书部分电气设备的选择提供相关的参数。 图纸部分： 220KV 变电站主接线图。 220K
4、V 变电站设计 3 - 原始资料 一、 1、 待设计的变电站为一发电厂的升压站 2、 计划安装两台 200MW汽轮发电机组。 发电机型号： QFSN-200-2 Ue=15750V COS =0.85 Xg=14.13% Pe=200MW 3、 220KV 出线五回，预留用空间隔，每条线路最大输送容量 200MW，Tmax=7000h，一级负荷。 4、当地最高温度 41.7，最热月平均最高温度 32.5 ,最低温度 -18.6， 最热月地面下 0.8M处土壤平均温度 25.3 5、厂用电率 8%，厂用电电压 15 为 6KV，发电机出口电压为 15.75KV。 6、本变电站地处 8度地震区。
5、7、在系统最大运行方式下，系统阻抗值为 0.054。 8、设计电厂为一中型电厂，其容量为 2 200MW=400MW，最大机组容量200MW。向系统送电。 9、变电站 220KV与系统有 5回馈线，呈强联系方式。 220KV 变电站设计 1 - 第一章 变电总体分析 随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提
6、高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径。 电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其他工业的区别在于： 1、 与国民经济各部门的关系非常密切 2、 电力系 统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促； 3、 电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时完成的，不能大量储存。 根据电力工业的特点，对电力系统有以下要求 ： 1、 保证可靠的持续供电 2、 保证良好的电能质量 3、 保证电力系统运行的经济性 所以说，电力工业是 国家的基础行业，是国民经济发展的基础，我们就是要运用所学习的知识为电力工业的发展作出贡献。 一、供电区域内的负荷分析 负荷分析的任务是根
7、据工农业生产的布局特点，确定变电站布局位置，在变电站布局基础上进行电网连接规划。 负荷分析是变电站设计的重要依 据，应根据给定的各级电压进行，对进220KV 变电站设计 2 - 出线回路数、负荷性质、负荷大小进行综合分析，以达到供电可靠性的要求。在确定变电站负荷的同时，求出变电站的综合最大负荷作为选择变电器的依据。 根据突然中断供电所引起的损失程度分类，一般将电力负荷分为三级。 一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或重要原材料生产的产品大量报废，连续生产过程被打乱且需长时间才能恢复生产的；突
8、然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响 的用电负荷。 二级负荷：是指突然中断供电将会造成经济较大的损失，如生产的主要设备损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需较长时间才能恢复；突然中断供电将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的用电负荷。 三级负荷：是指不属于一级、二级负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。 二、变电站的分类 ： 变电站根据它在系统中的地位可分为以：枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站。 1.枢纽变电站：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为 330KV-500KV。全
9、站停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。 2.中间变电站：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集 2-3 个电源，电压为 220KV-330KV，同时又降压供给当地用电，起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。 220KV 变电站设计 3 - 3.地区变电所：高压侧电压一般为 110-220KV，向地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。 4.终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为 110KV，经降压后直接向用户供电的 变电站。全站停电后，只是用户受到损失。 三、变电站的作用： 变电站的目
10、的是完成一项或更多的如下功能： 开断：连接或切断系统中的各部分，一般是用断路器或开关来完成。 电压变换：用电力变压器来升高或降低电压。 无功补偿：用并联电阻，并联电容器，静止补偿装置以及调相机来控制电压，串联电容器组用以减小线路阻抗。 四、变电站的主要电气设备： 通常把生产和分配电能的设备称为一次设备，对一次设备进行测量、控制、监视和保护用的称为二次设备。 第二章 变压器的选择 第一节 主变的选择 在发电厂和变电所中 ，用来向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变220KV 变电站设计 4 - 压器，用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器，只供本厂（所）用电的变压器称为厂（所）用
11、变压器。 一、主变压器容量及台数的选择： 1、 容量的确定 、容量为 200MW及以上的发电机与住变压器为单元连接时，该变压器的容量可按下列两种条件中的比较大者选择： 、按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器绕组的温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过 55 、按发电机的最大联系输出容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器的绕组的温升不超过 65 、发电机与主 变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件的教大者选择： 、按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的欲度。 、按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。 根据以上原则： 去除厂用负荷后： Pc=200-20
12、0 10%=180MW 变压器视在功率： S=Pc/COS +10% Pc/COS =180/0.85+10% 180/0.85 =232.9412KVA 故选择主变压器的型号为： SFP7-240000/220 主变压器参数： 型 号 容量KVA 电压 KV 损耗 KW 阻抗电压 % 高压 低压 空载 短路 220KV 变电站设计 5 - SFP7-240000/220 240000 242 15.75 172 653 14 (表 1-2) 附：主变型号的表示方法 第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料 第一部分：相数 S-三相 ； D-单相； 第二部分：冷却方式 J-油浸自冷； F-油浸
13、风冷； S-油浸水冷； G-干式 ; N-氮气冷却； FP-强迫油循环风冷却； SP-强迫油循环水冷却 2、 台数的确定 因为发电机与变压器组成单元连接，故选择 2台主变压器。 二、主变压器形式的选择 ： 1、相数的确定： 目前，可供选择的变压器相数有单相和三相两种。根据已确定的主变压器的容量参数和设计手册中“在 330KV 及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器“的规定，考虑投资、占地、运输、维护等方面因素，本变电站中主变压器选用三相变压器。 2、绕组数的确定： 、对于 200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可 靠
14、性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更多；同时发电机回路短路器的价格极为昂贵，故在封闭母线回路不设置断220KV 变电站设计 6 - 路器和隔离开关，以提高供电可靠性和经济性。此外，二绕组变压器的中压侧由于制造上的原因一般不希望出现任何分接头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如利用双绕组变压器加联络变压器灵活方便。 、对于 200MW 及以上的机组，一与般双绕组变压器组成单元接线，主变压器的容量和台数与发电机容量配套选用。 、容量为 200MW 的发电机组与双绕组变压器 为单元连接时，在发电机与变压器之间不应装设断路器、负
15、荷开关或隔离开关，但应有可拆连接点。 故选择双绕组变压器与发电机组成单元界线。 本变电站中二台主变均选用双绕组变压器。 3、电压等级的确定： 主变压器的低压侧直接与发电机相连，其额定电压应为发电机端电压，即15750V，而高压侧与 220KV 主接线直接相连，其额定电压应为 220KV。 4、调压方式的确定： 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比来实现的，切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无载调压，调整范围 在 5%以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达 30%，但其结构复杂，价格较贵。 为保证发电厂的供电质量，本变电站主变
16、压器的高压侧应设置不带电切换的分接头开关，即通过无载调压实现电压调整，范围为 2x2.5。 5、绕组接线组别的确定： 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运220KV 变电站设计 7 - 行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形两种。我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用 YN 连接， 35KV 以下电压，变压器三相绕组都采用三角形连接，在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并 列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线别一般都选用 YN， d11 常规接线。 且电力工程设计手册规定：为防止零序电流侵入发电机和保证电压质量，主变低压侧应为
17、三角形接线，高压侧应为星形接线，且中性点可操作的直接接地方式。 因此，本站主变的接线组别为： Y0-11 6、冷却方式的选择： 参考电力工程电气设计手册（电器一次部分）第五章第四节 主变一般的冷却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却；强迫、导向油循环冷却。 小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强 迫油循环风冷却方式。 故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。 查阅电气设备手册， 240MVA 双绕组变压器为强迫油循环风冷冷却方式。 7、综上所述，主变压器的型号为： SFP7-240000/220（户外型） 三、主变中性点接地方式的确定 选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路
