第十篇 220kV变电站典型设计（方案B5）
第63章 设计说明
63.1 总的部分
220kV变电站典型设计方案B5对应220kV、110kV采用GIS设备户内布置、主变压器采用3×180MVA的三相三绕组变压器、并配置12组无功设备组合成的220kV户内站方案。
63.1.1 本典型设计的适用场合
（1）人口密度较高，土地较昂贵的地区； （2）外界条件限制，站址选择较困难区域； （3）特殊地形条件； （4）高地震烈度地区； （5）高原地区； （6）严重大气污染地区； 63.1.2 对设计方案组合的说明
本典型设计根据典型设计方案B5的建设规模及技术条件，是按照湖北省电力公司220kV变电站典型设计技术导则设定的，具体方案组合见表63-1。
表63-1 220kV变电站典型设计B5方案技术条件一览表
方案编号 序号 项目名称 B5 1 主变压器 本期2台180MVA三圈变，最终3台 220kV本期4回，最终6电缆 2 出线回路数及出线方向 110kV本期6，最终12回电缆 10kV本期16最终24缆 220kV本期及最终双母线接线. 3 电气主接线 110kV本期及最终双母线接线 10kV本期及最终单母线分段接线 4 无功补偿 每台主变10kV侧配置4组无功装置； 按照2组10Mvar并联电抗器和2组10Mvar并联电容器考虑 5 短路电流 220、110、10kV分别为：50、40、31.5kA 三相三绕阻有载调压主变压器 220kV户内GIS 6 主要设备选型 110kV户内GIS 10kV户内移开式开关柜 电容器采用户内装配式 主变露天布置，220kV 架空进线、110kV SF6气管进线、10kV封闭母线桥进线 7 配电装置 220kV GIS户内一列布置 110kV GIS户内一列布置 10kV开关柜户内双列布置 8 监控系统 计算机监控系统，不设常规控制屏，监控和远动统一考虑，可满足无人值班要求 9 土建部分 全站总建筑面积5656 m2，主变消防采用泡沫喷淋，户外设置消火栓，设消防泵房及水池 按地震基本烈度6度，地震动峰值加速度0.05g ，设计风速25m/s，10 站址基本条件 地基承载力特征值fak=150kPa，无地下水影响，非采暖区设计，假设场地为同一标高。按海拔1000m以下，国标Ⅲ级污秽区设计 63.1.3 主要技术经济指标
主要技术经济指标见表63-2。
表63-2 主要技术经济指标
方案代号 静态总投资（万元） 围墙内占地面积（hm2） 全站总建筑面积（m2） B5 0.76881 7225.8 63.2 电力系统部分
63.2.1 电力系统
本典设按照给定的主变压器及线路规模进行设计，在实际工程中，需要根据
第九篇 220kV变电站典型设计（方案B1）· 1 ·
变电站所处系统情况具体设计。
各电压等级的设备短路电流选择如下： （1）220kV电压等级为50kA； （2）110kV电压等级为40kA； （3）10kV电压等级为31.5kA。 63.2.2 系统继电保护及安全自动装置
本典设不涉及系统继电保护专业的具体内容，在实际工程中，需要根据变电站系统情况具体设计。 63.2.3 系统通信 63.2.3 系统通信
本典设不涉及系统通信专业的具体内容，在实际工程中，需要根据变电站系统情况具体设计。本次仅考虑配合系统通信所需相关电源及设备的布置。
为保证通信设备的正常、可靠的运行，通信设立独立的通信电源及蓄电池,蓄电池放置于电器蓄电池室内。
通信设备放置于主控制室内，不设单独的通信机房。屏位本期8-9块，预留3-4块（600x600）。
63.3 电气一次部分
63.3.1 电气主接线 63.3.1.1 变电站设计规模
（1）典设B5方案本期建设2台220kV、180MVA变压器，终期建设3台220kV、
180MVA变压器。
（2）220kV出线，本期4回，终期6回。 （3）110kV出线，本期6回，终期12回。 （4）10kV出线，本期16回，终期24回。
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（5）无功补偿：
本期每台主变压器10kV侧配置2组10Mvar并联电抗器和2组10Mvar并联电容器，共4组10Mvar并联电抗器和4组10Mvar并联电容器，终期共6组10Mvar并联电抗器和6组10Mvar并联电容器。实际工程应按照系统情况计算确定。 63.3.1.2 220kV电气主接线
220kV采用双母线接线。双母线接线主要优点是供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验等，缺点是当母线故障时，隔离开关作为倒换操作电器，使操作的及时性、快速性受到一定影响。 63.3.1.3 110kV电气主接线
110kV采用双母线接线。双母线接线主要优点是供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验等，缺点是当母线故障时，隔离开关作为倒换操作电器，使操作的及时性、快速性受到一定影响。 63.3.1.4 主变压器及10kV电气主接线
根据给定的设计条件，主变压器采用三相三绕组。
10kV侧有出线时，在实际工程中最常用的是单母线分段接线。单母线分段接线主要优点是供电可靠，缺点是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电。
每台主变压器10kV侧8回电缆出线，2组电容器组，2组电抗器组及1台接
地变。10kV采用单母线三分段接线，主变压器分别接于10kVⅠ、II、III段母线.各段母线间设分段断路器，正常情况下母线应分裂运行。
电气主接线图详见图67-1～图67-4。
63.3.1.5 各级电压中性点接地方式
主变压器220kV和110kV为中性点直接接地方式。
10kV中性点采用经消弧线圈接地方式。由于主变压器10kV侧采用三角形接
线，为解决10kV中性点引出问题，需在每台消弧线圈前配置1台接地变。本方案设计2台1200kVA接地兼站用变压器，0.4kV侧连续容量400kVA（站用电），中性点各接1台自动跟踪型消弧线圈。具体工程中变压器和消弧线圈容量需根据实际线路情况计算。
全站电气主接线详见图67-1。
63.3.2 短路电流及主要电气设备、导体选择 63.3.2.1 短路电流水平
B5方案中的短路电流按如下水平选择：
220kV的短路电流为50kA；110kV的短路电流为40kA；10kV的短路电流为31.5kA。 63.3.2.2 主要电气设备选择
（1）主变压器
1）采用有载调压三相三绕组变压器；
2）220kV变电站作为向当地110kV及10kV电网供电的主要电源，应采用降压型变压器；
3）变压器冷却方式推荐采用油浸自冷（ONAN）；
4）三次绕组额定容量按照50%全容量考虑，选用90MVA； 5）接线组别为YNyn0d11；
6）为有效限制10kV侧的短路电流水平，变压器阻抗选择为： Uk1-2%=13，Uk1-3%=64，Uk2-3%=47。
7）主变压器额定电压在具体工程中按实际系统电压情况确定。 主变压器选择结果见表63-3。
表63-3 主变压器选择结果
项 目 参 数 型 式 三相三绕组，油浸式有载调压 容 量 180/180/90MVA 项 目 参 数 额定电压 220+8-8×1.25%/115/10.5kV（暂定） 接线组别 YN,yn0,d11 阻抗电压 Uk1-2%=13，Uk1-3%=64，Uk2-3%=47 冷却方式 油浸自冷（ONAN） 高压侧 800-1600/1A 5P35/5P35/0.5S 套管TA 中性点套管 100-300/1A 5P35/5P35 中压套管 600-1200/1A 5P30/5P30/5P30 中性点套管 200-600/1A 5P30/5P30 （2）220kV设备
220kV采用户内GIS设备，较适用于最终规模一次建成、电缆出线、变电站占地资源受限的情况。
按照短路电流水平，220kV设备额定开断电流为50kA，动稳定电流峰值125kA。
规划220kV线路最大输送功率为1000MVA，经计算，选择220kV母线额定工作电流为3150A，进出线回路额定工作电流为3150A，220kV主要设备选择结果见表63-4。
表63-4 220kV主要设备选择结果
设 备 名 称 型 式 及 主 要 参 数 备 注 断路器 252kV，3150A，50kA 隔离开关 252kV，3150A，50kA/3s 接地开关 252kV，50kA/3s GIS 电流互感器 800~1600/1A，5P35/5P35/0.2S/5P35/5P35 /0.5S，50kA/1s 电压互感器 252kV， 2200.10.10.1 333 30.1 kV 避雷器 Y10W-204/532kV 第九篇 220kV变电站典型设计（方案B1）· 3 ·
母线 252kV，3150A （3）110kV设备
110kV采用户内GIS设备，较适用于最终规模一次建成、电缆出线、变电站占地资源受限的情况。
按照短路电流水平，110kV设备额定开断电流为40kA，动稳定电流峰值100kA。
110kV主母线穿越功率按360MVA考虑，经计算，选择110kV母线工作电流为3150A，进出线回路额定工作电流为2000A，110kV主要设备选择结果见表63-5。
表63-5 110kV主要设备选择结果
设 备 名 称 型 式 及 主 要 参 数 备 注 断路器 126kV，2000A，40kA 隔离开关 126kV，1600A，40kA/3s 接地开关 126kV， 40kA/3s GIS 电流互感器 600~1200/1A，5P30/5P30/0.2S/5P30/5P30 /0.5S，40kA/1s 电压互感器 126kV， 1100.10.1 3330.1 kV 主母线 126kV，3150A 避雷器 Y10W-102/266kV （4）10kV设备
按照短路电流水平，10kV设备额定开断电流为31.5kA，动稳定电流峰值80kA，10kV回路工作电流见表63-6，主要设备选择结果见表63-7。
表63-6 10kV各回路工作电流
项 目 工 作 电 流 (A) 主变压器回路 5196（按主变压器容量计算） 电抗器回路 577 电容器回路 779 接地变压器回路 69 ·4 ·国家电网公司输变电工程典型设计220kV变电站分册（湖北电力公司实施方案）
表63-7 10kV主要设备选择结果
序号 设 备 名 称 型 式 及 主 要 参 数 备 注 1 电抗器 户内干式铁芯，10.5kV，10Mvar 2 电容器 户内成套式，10.5kV，10Mvar；含干式串抗，电抗率6%(12%) 3 接地兼站用变压器 户内干式，1200/400kVA， Znyn11, Uk%=6.5，10.5±2×2.5%/0.4kV 无励磁调压 4 消弧线圈 户内干式，800kVA，补偿电流：10~100A 多档调节 真空断路器 12kV，4000A，40kA 主变、分段 12kV，1250A，31.5kA 出线、无功 接地开关 12kV，31.5kA/4s 开干式，10kV，4000/1A，5P30/0.5S/0.2S/5P30/5P30 主变 5 关电流互感器 干式，10kV，4000/1A，5P30/5P30/0.5S 分段 柜 干式，10kV，800/5A，5P30/0.5/0.2S 出线、无功 电压互感器 干式，10kV， 100.10.10.13333 kV 熔断器 电压互感器保护用，10kV，0.5A，31.5kA 母线设备 避雷器 17/45kV 63.3.2.3 导体选择
220kV GIS、110kVGIS及10kV开关柜内母线及分支回路的计算功率可参考前述设备选择，具体型式由设备厂家确定。导体（线）选择的原则如下：
（1）各级电压设备间连线按回路通过最大电流考虑，按发热条件校验。 （2）220kV、110kV及10kV出线回路的电缆截面不小于送电线路的截面。 （3）主变压器220kV引线按经济电流密度进行选择。 选择结果见表63-8。
表63-8 导体（线）选择结果
电压选用导体 导体截面选择的 (kV) 回路名称 回路工作电流（A） 根数×型号 载流量(A) 控制条件 220 母线 2624 供货厂家明确 3150 由载流能力控制
电压回路工作选用导体 导体截面选择的 (kV) 回路名称 电流（A） 根数×型号 载流量(A) 控制条件 分支回路 1312 主变压器引线 472 MOA、CVT引线 — — 母线 1900 供货厂家明确 3150 由载流能力控制 分支回路 525 供货厂家明确 2000 由载流能力控制 110 主变压器引线 992 3×（XLPE-110-1200） ＞1000 由经济电流密度控制 MOA、CVT引线 — 供货厂家明确 2000 — 母线、主变分段回路 供货厂家明确 4000注主变压器引线 5196 由设备制造能力控制 3×（TMY-125×10） 4314注 10 电容器引线 779 2×（YJV22-8.7/10-3×185） 835 电抗器引线 577 2×（YJV22-8.7/10-3×120） 635 由载流能力控制 接地变引线 69 YJV-8.7/10-3×150 280 注：根据当前国产及部分进口设备情况，10kV开关柜的最大工作电流基本上不大于4000A，相应的主变压器进线导体选择与之相配合。
63.3.3 绝缘配合及过电压保护
电气设备的绝缘配合，参照DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护绝缘配合》确定的原则进行。
氧化锌避雷器按《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB11032-2000及国家电网生技[2005]174号的附件3《110（66）kV~750kV避雷器技术标准》中的规定进行选择。 63.3.3.1 220kV电气设备的绝缘配合
（1）避雷器选择
220kV氧化锌避雷器按国内制造厂生产的设备选型，作为220kV绝缘配合的基准，其主要技术参数见表63-9。
表63-9 220kV氧化锌避雷器主要技术参数
避 雷 器 型 号 Y10W型 额定电压（kV，有效值） 204 最大持续运行电压（kV，有效值） 159 操作冲击（30~100μS） 2kA残压（kV，峰值） 452 雷电冲击（8/20μS） 10kA残压（kV，峰值） 532 陡波冲击（1μS） 10kA残压（kV，峰值） 594 （2）220kV电气设备的绝缘水平
220kV系统以雷电过电压决定设备的绝缘水平，在此条件下一般都能耐受操作过电压的作用。所以，在绝缘配合中不考虑操作波试验电压的配合。雷电冲击的配合，以雷电冲击10kA残压为基准，配合系数取1.4。
220kV电气设备的绝缘水平见表43-10，经核算满足配合要求。
表63-10 220kV电气设备的绝缘水平
试验电压 设 备 耐 受 电 压 值 雷电冲击耐压(kV，峰值) 1min工频耐压 全 波 （kV，有效值） 设备名称 内绝缘 外绝缘 截波 内绝缘 外绝缘 主变压器 950 950 1050 395 395 其它电器 950 950 *1050 395 395 断路器断口间 950 950 395 395 隔离开关断口间 1050 395 395 *：仅电流互感器承受截波耐受试验。
63.3.3.2 110kV电气设备的绝缘配合
（1）避雷器选择
110kV氧化锌避雷器按国内制造厂生产的设备选型，作为110kV绝缘配合的基准，其主要技术参数见表63-11。
表63-11 110kV氧化锌避雷器主要技术参数
避 雷 器 型 号 Y10W型 额定电压（kV，有效值） 102 最大持续运行电压（kV，有效值） 79.6 操作冲击（30~100μS） 2kA残压（kV，峰值） 226 第九篇 220kV变电站典型设计（方案B1）· 5 ·