1、2020年9月28日1220kV枢纽变电站电气部分设计2020年9月28日2内容提要1 1、设计要求、设计要求2 2、主变压器的选择、主变压器的选择3 3、主接线设计、主接线设计 4 4、短路电流计算及设备选择校验、短路电流计算及设备选择校验5 5、配电装置、配电装置6 6、防雷及接地网、防雷及接地网7 7、无功补偿、无功补偿2020年9月28日31、设计要求变电站的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用电力资源，用最少的支出为国民经济各部门及人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。同时，根据本地区特点，积极慎重的推广采用成熟的新设备、新材料、新工艺、新布置
2、、新结构。本设计课题是一个地区性的枢纽变电站，它主要承担220kV功率分配、220kV及110kV两个电压等级之间的功率交换。因此，本次设计的变电站应具有220kV、110kV、35kV三个电压等级，220kV侧为主功率输出，110kV侧以接受功率为主，35kV侧用于本站用电。本设计的变电站为地区枢纽站，若全站停电，将影响整个地区以及下一级变电站的供电，因此要突出它的安全性和可靠性。2020年9月28日4 2 2、主变压器的选择、主变压器的选择主变压器的选择要同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据 电力系统510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。1、台数选择台数选择
3、：一般装设两台，互为备用。2、容量选择容量选择：按照建站负荷，适当考虑510年负荷发展。 并在一台故障时保障一级负荷或70%全部供电负荷。3、型式选择型式选择：规范中规定，330kv以下均使用3相变压器；4、调压选择调压选择：本变电站为枢纽地位，电压波动较大，采用 有载调压。5、连接组号连接组号：与系统相位一致。110kv以上中性点直接接地。 采用YN/yn/6、主变冷却方式主变冷却方式:自然风冷却只适用于小容量变压器。 选用强迫油循环风冷却。2020年9月28日52020年9月28日6主变型号主变型号：SFPSZ7-150000/220三绕组电力变压器2020年9月28日73 3、主接线设计
4、、主接线设计我国变电站设计技术规程DL/T5218-2005规定：变电站的主接线应根据变电站在电力系统中的地位、容量、线路和变压器连接元件总数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足供电可靠、运行灵活、操作和检修方便、节约投资等要求，还要便于扩建。根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。例如，系统中的超高压、大容量枢纽变电所，因停电会对系统和用户造成的损失较小，故对其主接线的经济性就特别重视。考虑本变电站所处系统和负荷性质的要求，进而确定220kv和110kv均采用双母线双母线接线形式，35kv侧根据规范采用单母线单母线分段形式2020年9月28日8主接线方
5、案主接线方案CAD软件制图2020年9月28日94、短路电流计算及设备选择校验、短路电流计算及设备选择校验电力系统中的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的安全运行。目的：目的：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的
6、相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。2020年9月28日10 2020年9月28日11 2020年9月28日12单位短路点d1d2d3短路点220KV母线110KV母线35KV母线基准容量SjMVA100100100基准电压VjkV23011537基准电流IjkA0.2510.5021.56短路电流有效值Id(3)kA2.513.50318.831短路全电流最大有效值IchkA3.79015.289713.3348短路电流冲击值ichkA6.40058.932922.5191短路容量SMVA99
7、9.8836673.7475565.95842020年9月28日13电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态校验热稳定和动稳定性能，所选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压，过电流的情况下保持正常运行。电器设备选择的一般原则为：（1）应满足正常工作状态下的电压和电流的要求；（2）应满足安装地点和使用环境条件要求；（3）应满足短路条件下的热稳定和动稳定的要求；（4）应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质；（5）对电流互感器的选择应按其负载确定准确度级别；（6）应力求技术先进和经济合理；（7）选择导体时应尽量减少品种；（8）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正
8、式鉴定合格。2020年9月28日14高压断路器的选择说明高压断路器的选择说明 （1）额定电压选择：UNUNS （2）额定电流选择：IN Igmax （3）开断电流选择：INbr I （4）短路关合电流的选择： iNcl ish （5）热稳定校验：I2ttQk （6）动稳定校验：ies ish 隔离开关的选择说明隔离开关的选择说明（1）额定电压选择： UNUNS （2）额定电流选择：INIgmax（3）动稳定校验： ies ish （4）热稳定校验： I2ttk 2020年9月28日15设备名称安装地点型号断路器220kV侧LW (OFPI) -220110kV侧LW (OFPI) -110隔离
9、开关220kV侧母线GW6-220220kV侧出线：GW4-220110kV侧母线GW6-110110kV侧出线GW4-110电流互感器220kV侧LB6-220110kV侧LCWB5-110电压互感器220kV侧JDCF-220110kV侧JDCF-1102020年9月28日165、配电装置、配电装置变电站的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时，必须满足下列四点要求：节约用地；运行安全和操作巡视方便；便于检修和安装；节约三材、降低造价。运行要求：运行要求：1）各级电压配电装置之间，
10、以及它们和各种建（构）筑物之间的距离和相对位置应按最终规模统筹规划，充分考虑运行的安全和便利。2）配电装置的布置应该做到整齐清晰，各个间隔之间要有明显的界限，对同一用途的同类设备，尽可能布置在同一中心线上（指屋外），或处于同一标高（指屋内）。2020年9月28日17根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、半高型和高型等。中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。半高型配电装置，它是特母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器
11、等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。2020年9月28日18设备配置要求设备配置要求隔离开关的配置隔离开关的配置（1）接在变压器引出线上或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；（2）接在母线上的避雷器和电压互感器宜全用一组隔离开关；（3）短路器两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电流；（4）中性点直接接地的普通型变压器均宜配置隔离开关。电压互感器的配置电压互感器的配置（1）电压互感器与主接线有关，应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；（2）110220kV电压等级的每组主接线
12、的三相应装电压互感器；（3）监视和检测线路有、无电压时，出线侧的一组上应设电压互感器。电流互感器的配置电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量满足测量仪表、保护和自动化的要求；（2）在未装设断路器的发电机和变压器中性点，应装设电流互感器；（3）对直接接地系统，一般按三相配置，对非直接接地系统依具体要求配置两相或三相。2020年9月28日19接地刀闸的配置接地刀闸的配置（1）为保证电器和母线的检修安全，35kV以上每段母线根据长度宜装设1-2组接地刀闸，两组接地刀闸间距适中，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联开关上，也可装设于其它母线回路；（2）63
13、kV及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置一组接地隔离开关，双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地隔离开关；（3）110kV及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地隔离开关。避雷器的配置避雷器的配置（1）配电装置每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器的除外；（2）220kV及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器；（3）下列情况下的变压器中性点应装设避雷器：中性点直接接地系统中，变压器中性点分级绝缘且有隔离开关时；不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点；110220kV线路侧一般不装设避雷器。2020年9
14、月28日206.防雷及接地网防雷及接地网发电厂及变电站防雷保护主要是两个方面发电厂及变电站防雷保护主要是两个方面：（1）对直击雷的防护；（2）对沿线路侵入的雷电冲击波的防护。发电厂及变电站为防护直击雷，一般用避雷针加以保护，避雷针的主要作用是主动引导雷电流安全入地，从而保护发电厂变电站免受直击雷害。装设避雷针的基本原则装设避雷针的基本原则（1）一方面应使所有的被保护物处于避雷针保护范围之内，即要求避雷针高于被保护物，且两者之间的距离又不能太远，以保证雷击避雷针，而被保护物免遭雷击。（2）避雷针遭受雷击时，强大的雷电流流过避雷针引下线和接地体，其上会产生很高的对地电位，如果它们距被保护物过近，两
15、者之间将发生放电，称为反击，使高电位引向被保护物。因此避雷针和引下线、接地体与被保护物之间还应保持足够的电气距离。2020年9月28日21在220kV变电站中，一般采用水平接地线为主，由于220kV变电站接地网采用一般只能在围墙内采取措施，特别是一些变电站站土壤率比较高。按其作用，可以分为工作接地、保护接地、防雷保护接地和防静电接地。工作接地，在正常或事故情况下，为了保证电气设备可靠运行而必须在电力系统中某一点进行接地。保护接地，即电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备安全而设的接地;雷电保护接地，即为雷电保护装置(避雷针、避雷线和避雷器
16、等)向大地泄放雷电流而设的接地;防静电接地，即为防止静电对易燃油、天然气贮罐和管道等的危险作用而设的接地。接地网接地网2020年9月28日222020年9月28日231）为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向发电厂、变电站或将低电位引向发电厂、变电站内的设施，应采取隔离措施。例如：对外的通信设备加隔离变压器；向厂、站外供电的低压线路采用架空线，其电源中性点不在站内接地，改在站外适当的地方接地；通向站外的管道采用绝缘段、铁路轨道分别在两处加绝缘板等。2）考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，变电站内的10KV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。3）设计接地网时
17、，应验算接触电压和跨步电压。本站土壤条件为碳酸盐褐土，腐蚀轻，土壤电阻率102.M,应用扁钢截面积大，散流性好的特性进行设计，可以降低一次投资2020年9月28日247、无功补偿、无功补偿 电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中，整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源，因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压质量，而且将提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。功率因数降低以后，将带来以下不良后果：（1） 使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备
18、容量不能得到充分利用。（2） 由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。（3） 功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。 为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。2020年9月28日25（1）同步调相机：同步调相机在额定电压5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠
19、励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。（2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。（3）静止补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器（4）并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于本次设计的变电站为220KV
20、降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是从维护和性能的角度来考虑，选用静止补偿装置比较合适。2020年9月28日26结论本设计说明书以220kv变电站为例，介绍了电力系统中变电站电气部分的一次设计：1）对原始资料进行分析，设计出技术和经济上都比较满意的主接线设计。2）设计出站用电接线形式和备用电源方案。3）选择电气设备，然后校验动稳定、热稳定性。4）设计出本站的防雷和接地网装置，主要是防雷和接地的理论性说明。本次设计把我所学专业的理论与实际紧密的连接起来，学习并掌握了传统的设计手段，培养了自己对电力系统的基本设计能力及四年来所学专业知识的综合应用能力；培养了独立分析和解决问题
21、的能力，提高了工作能力和工程设计的基本技能，对我的专业知识有了一个新的提高。2020年9月28日27致谢致谢 感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。 历时几周的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！ 此外，我还要对在这次设计中，帮助和支持我的同学，表示感谢！ 由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师批评和指正。2020
22、年9月28日281、母线2、母线3、隔离开关4、支持绝缘子5、断路器6、电流互感器7、悬式绝缘子8、避雷器9、阻波器2020年9月28日291、母线2、母线3、隔离开关4、支持绝缘子5、断路器6、电流互感器7、悬式绝缘子串8、避雷器9、阻波器2020年9月28日301、母线3、隔离开关4、断路器5、电流互感器6、悬式绝缘子串7、避雷器8、补偿装置及二次室2020年9月28日31演讲完毕，谢谢观看！Thank you for reading! In order to facilitate learning and use, the content of this document can be modified, adjusted and printed at will after downloading. Welcome to download!汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
