长沙理工大学继续教育学院
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220KV降压变电所的设计
设计任务书
一 电气主接线设计 1.1 电气主接线设计
1.2 电气主接线设计的基本原则 1.3 电气主接线的基本要求 1.4 主接线的设计步骤 1.5 方案选择
1.6 主变压器的选择 二 所用电设计
2.1 所用电设计原则
2.2 所用电设计的方法及步骤
2.3 所用变压器的选择 三 短路电流计算
3.1 短路电流计算的目的、规定及步骤 3.2 短路电流计算方法 四 主要电气设备选择
4.1 选择设计的一般规定 4.2 电气设备的选择 五 配电装置设计
5.1 配电装置的特点及要求 5.2 配电装置的净距
5.3 本次变电所的220KV屋外配电装置 六 主变保护设计
6.1 变压器保护的配置原则
6.2 变压器瓦斯保护装置及整定 6.3 变压器电流速度保护 6.4 变压器纵联差动保护
6.5 变压器相间后备保护配置原则及接线 结论 参考文献
摘要 ：随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电稳定性、
可靠性和持续性，然而电网的稳定性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本文针对220KV变电所的特点，设计了一个220KV中间变电站，此变电站有三个电压等级，分别为220KV、110KV、35KV。同时对变电所内的主设备进行合理的选型。本设计选择三台主变压器，其他设备如断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、无功补偿装置和继电保护装置等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠、操作简单、方便、经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性，使其更加贴合实际，更具现实意义。
关键词：降压变电所；供配电；设计方法。
前言
电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一时间完成的，需随时保持功率平衡。要满足国民经济的发展要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。
变电所作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电要求，还能有效地减少投资和资源浪费。
一 电气主接线设计
变电所电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器的线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在几乎同一时间完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 1.1 电气主接线的设计原则
1.1.1 合理的确定发电机的运行方式
确定发电机运行方式综的原则是安全、经济的发、供电。承担基荷的发电机，要求设备利用率高，年利用小时在5000h以上；承担要荷的发电机、设备利用小时数为3000~5000h；承担峰荷的发电机，设备利用小时数在3000h以下。对具体发电厂来说，则视其工作特性而有所不同。由于核电运行费用低，200MW及以上的大型汽轮发电机热效率高，供热式发电机按热负荷曲线工作，径流式水电厂设有库容，所以都应先担任基本负荷。 1.1.2 电气主接线的重要性
1 电气主接线图是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉变电所电气主接线图，了解电路中各种电气设备的用途、性能及维护、检查项目和运行操作的步骤等。
2电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量。规格、接线方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。
3 由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电几乎是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活及经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。 1.1.3 接线方式
1 对于6~220KV电压配电装置的接线，一般分为两大类；其一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。应视电压等级和出现回数酌情选用。 2 旁路母线的设置原则
（1）采用分段单母线或双母线的110~220KV配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线，因为110~220KV线路输送距离较长、功率大，一旦停电影响范围大，且断路器检修时间长（平均每年月5~7天），故设置旁路母线为宜。对于屋内型配电装置或采用SF6断路器、SF6全封闭断路器配电装置，可不设旁路母线。主变压器的110~220KV侧断路器，宜接入旁路母线，当有旁路母线时，应首先采用分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接线。当220KV出线为5回线以上、110KV出线为7回及以上时，一般装设专用的旁路断路器。
（2）35~60KV配电装置中，一般不设旁路母线，因重要用户多为双回路供电，且断路器检修时间较短，平均每年2~3天。如线路断路器不允许停电检修时，可设置其他旁路设施。
（3）6~10KV配电装置，可不设旁路母线。对于出线回路数多或多线路向用户单独供电，以及不允许停电的单双母线、分段单母线的配电装置，可设置旁路母线。采用双母线的6~10KV配电装置不设旁路母线。对于变电所的电气主接线，当能满足运行要求时，其高压侧尽量采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110~220KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线。在枢纽变电所中，当110~220KV出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。
在大容量变电所中，为了限制6~10KV出线上的短路电流，一般可采用下列措施： 1 变压器分列运行。
2 在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器。 3 采用低压侧为分裂绕组的变压器。 4出线上装设电抗器
1.2 设计主接线的基本要求
在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠、运行灵活和经济性等基本要求。 衡量主接线运行可靠性的标志：
（1） 断路器检修时，能否不影响供电
（2） 线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出回路数的多少和停电时间的
长短，以及能否保证对重要用户的供电。
（3） 发电厂、变电所全部停运的可能性。
（4） 对大机组超高压情况下的电气接线，应满足可靠性准则的要求。
1.3 电气主接线的设计方法
1.3.1 经济计算方法：
经济计算式从国民经济整体利益出发，计算电气主接线各个比较方案的费用和效益，为选择经济上的最优方案提供依据。
在经济比较中，一般有投资和年运行费用两大项。计算时，可只计算各方案不同部分的投资和年运行费用。 1.3.2 静态比较法
抵偿年限法：我国长期沿用至今的抵偿年限法，就是静态法的一种，这种计算方法比较简便，不考虑投资时间对经济效果的影响，它以设备、材料和人工等的经济价值固定不便作为前提，认为经济价值与时间无关，是静态的。 1.3.3 动态比较法
这种方法主要考虑在经济分析中，一货币的经济价值随时间而经常改变为基础。各种费用都在随市场供求关系，随时间不同而异，对建设期中的电力设施投资、运行期的年运行费用和效益都要考虑时间因素，各种费用的支付时间不同，发挥的效益不同。所以对不同方案进行经济比较时，必须在同等可比的条件下方能进行。按照我国电力工业的《电力工程经济分析暂行条例》规定，采用“最小年费用法”进行动态经济比较。以年费用最小来确定最优方案。
1.4 主接线的设计步骤
1.4.1 设计步骤
（1）拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出若干可行方案，内容包括主变压器的型式、台数和容量，以及各级电压配电装置的接线方案接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰一些比较差的方案，保留2—3个技术上相当的较好的方案。
（2）对2—3个技术上比较好的方案进行经济计算，选择出经济上的最佳方案
（3）技术、经济比较和结论：对2—3个方案进行全面的技术、经济比较，确定最优主接线方案。
（4）电气主接线可靠计算；绘制主接线单线图。电气主接线一般按正常运行方式绘制，采用全国通用的图形符号和文字代表，并将所用设备的型号、发电机主要参数、母线及电缆截面等标注在单线图上。单线图上还应标示出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及以此接线方式，以及主变压器接线组别和中性点的接线方式等。
1.5 方案设计
1.5.1 方案二220KV侧线4回进线，采用双母线接线，110KV侧出线11回，采用双母线带旁路母线接线，35KV侧出线12回，采用单母线分段接线。
。
1 优点：
（1） 母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。 （2） 一段母线故障时，仅停故障段工作，非故障段仍可继续工作。
（3） 经济性好，线路的切除和投入比较方便，当线路发生故障时，紧故障线路断路器
跳开，仅停该线路，其他3个回路仍可继续工作。
（4） 可以轮流检修母线，而不中断对用户供电。
（5） 当一组母线故障时，仍然造成接于该母线上的支路停电，但可以迅速切换至另一
组母线上的回复工作，从而减少了停电时间。
（6） 对隔离开关可进行不停电检修，对断路器也可作不停电检修。 2 缺点：
（1） 当一段母线或母线隔离开关故障检修时，接在该母线上的电源和出线在检修期间