220KV变电站一次部分设计1.前言本课题研究的是220KV变电站一次部分设计变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响了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，起着交换和分配电能的作用这就要求变电站的一次部分设计的经济合理，采取合理的电气主接线形式，采用合适电气设备的数量和质量，变电站平面布置和配电装置也要符合国家规定标准，只有这样变电站才能正常的运行工作，为国民经济服务由于现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂，除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所、小型化变电所和无人值班变电所等当前随着我国城乡电网建设与改造工作的开展，对变电所设计也提出了更高更新的要求设计说明书2.主变压器的选择2．1主变压器形式的选择2．1．1相数的确定 330KV及以下的电力系统中，在不受运输条件限制的情况下，一般选用三相变压器因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗较大，配电装置结构复杂，维修的工作量大2．1．2绕组数的确定 当三绕组变压器的每个绕组的通过容量达到该变压器的额定容量的15%以上时才采用三绕组变压器。
否则，绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理2．2主变压器容量和台数的确定2．2．1变电所主变压器容量的确定（1）主变压器的容量，一般应按5-10年的规划负荷来选择，并适当考虑10-30年的发展，根据城市规划，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量2）装有两台以上的变压器的变电所，应考虑到当一台主变停运时，其余主变的容量满足70%-80%的全部负荷，并应满足一类及二类负荷的供电由上述两点得出一台主变压器容量应满足：根据任务书：10KV侧的负荷为: Pmax=100MW 功率因数为:0.85 110KV侧出线负荷Pmax=20MW 功率因数为0.85 总的负荷为:Pmax=100+20=120MW 总的容量为:Smax=Pmax/cosø=120/0.85=141MVA这样根据公式,考虑到变压器的本身损耗容量还应有5%的裕度.这样变压器的容量为S变=0.75K0Smax(1+5%) 其中K0为同时率,一般取0.9.所以S主=0.750.91411.05=100MVA所以根据容量选择两台SSPSL-的三相有载调压变压器。
其容量比为 100/100/50额定电压(KV)高压220/121/10.5；空载电流(%)1.0； 空载损耗(KW)123.1；阻抗电压 高-中24.7，高-低14.7，中-低8.83.电气主接线设计3.1 原始资料分析 系统接线图 (1) 220KV侧经双回线与系统相连,系统选取无限大2) 110KV侧4回出线；最大负荷为100MW； 功率因数为0.85；最大负荷利用小时数5200H3) 10KV侧12回出线；最大负荷为20MW；功率因数为0.85；最大负荷利用小时数为5400H3.2变电所三种接线的拟订设计要求：1.可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要任务，保证供电和电能质量是对主接线的基本要求停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来更严重的损失，以至于造成人身伤亡，设备损坏，产品报废，城市生活混乱等经济损失和政治影响2.灵活性及方便性：要求主接线调度灵活，操作简便，检修安全，扩建方便3.经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理，投资少，占地面积少，电能损耗小原始资料分析：本站为220/110/10三级电压，两台主变均为110KV出线4回，10KV出线12回。
以上情况，可以看出本站与系统联系紧密，出线回路较多在电网中居于较重要位置因此，在保证一定供电可靠性的前提下，尽量采用投资少，年运行费用低，运行灵活，检修方便，占地少的主接线形式，做到技术先进，供电安全可靠，经济合理1) 220KV侧双母线，110KV侧双母线，10KV侧单母分段2）220KV侧双母带旁路，110KV侧双母带旁路，35KV侧单母分段带旁路3）220KV侧双母线，110KV侧双母带旁路，35KV侧单母分段4) 220KV双母线，110KV单母线分段，10KV单母线分段（5）3.3 各方案的比较,确定最终方案第一种与第三种比较：110KV侧双母线带旁路的可靠性要好于双母线，当出线断路器需要停电检修时可将专用旁路器投运，使旁路母线带电，从而将检修断路器的出线与旁路母线供电由于110KV侧六回出线且带一二类负荷，最终选定双母带旁路接线第二种方案与第三种方案比较：220KV侧双母带旁路要比双母线可靠性高，但增加了隔离开关等设备的数量，增大了投资，布置较复杂同时增加了占地面积，根据经济性选用双母线同理35KV侧选择单母分段综上所述，应选择方案三4.短路电流计算4.1 短路电流计算的目的,规定和步骤4.1.1短路电流计算的目的(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，均需要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、可靠的工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定3) 在设计屋外高压配电装置时，须按短路条件校验软导线的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4.1.2短路电流计算的一般规定(1) 接线方式计算短路电流所用的接线方式,应是可能发生在最大短路电流的正常接线形式，即最大运行方式下运行2) 短路种类 一般按三相短路计算3) 短路计算点正常接线方式下，按母线上三相短路时短路电流最大，故短路点选在各电压等级下母线三相短路为短路点计算点4.1.3标么值换算 根据条件选择基准值Sb=100MVA，Ub=230KV前面已经选择出主变压器，其阻抗电压百分比如下表：绕组高——中高——低中——低阻抗电压％24.714.78.8计算各个绕组短路电压百分数：=取Sb=100MVA，Ub=Uav计算变压器各绕组的标幺值 由于一期工程只有两台主变运行， 所以只考虑两台变压器。
4.1.4计算步骤(1)选择计算短路点，各级母线上三相短路时短路电流最大，选三个电压等级母线上短路2)绘制等值网络，并将各元件电抗统一编号(3)化简等值网络，将等值网络化简为以短路点为中心的辐射型等值网络，并求出各电源与短路点间的电抗，即转移电抗4)求计算电抗5)计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标么值6)计算短路电流周期分量有名值7)计算短路电流冲击值和全电流最大有效值4.1.4.1 220KV侧母线三相短路电流计算 (1)其中d1为220KV侧短路220KV 侧短路电抗图由任务书系统为单回LGJ—240/30km可得：1为 0.4*30=12，转移电抗Xd1=12计算电抗Xjs=短路电流的标幺值为I*=1/Xjs=1/0.02=50计算有名值KA最大冲击电流为：=31.943KA(2)其中d2为110KV侧短路 110KV侧短路电抗图其中X1=2.5 1.71 可得计算电抗为Xjs=因为计算电抗大于3.5可以用近似求法，即：所以0s时，0.2s时，2s时，4s时的短路电流分别为： 计算有名值根据最大冲击电流为：=3.21KA(3)其中d3为35KV侧短路。
35KV侧短路电抗图其中X1=2.5 可得计算电抗为Xjs=因为计算电抗大于3.5可以用近似求法，即： 所以0s时，0.2s时，2s时，4s时的短路电流分别为： 计算有名值根据最大冲击电流为：=10.943KA5.导体和电气设备的选择和设计尽管电力系统中各种设备的工作环境和工作条件并不一样，具体的选择方法也不完全相同，但对他们的基本要求却是一致的电气设备要能可靠的工作，必须按正常的工作条件进行选择，并按短路状态进行热稳定和动稳定校验1）电器选择的一般原则 （1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展 （2）应按当地环境条件校核 （3）应力求技术先进和经济合理 （4）与整个工程的建设标准应协调一致 （5）同类设备应尽量减少品种 （6）选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格2）额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压因此，在电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压 不低于装置地点电网额定电压的条件选择即≥3）额定电流电气设备的额定电流是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。
应不小于该贿赂在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即：≥4）环境条件对设备选择的影响当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆水度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施5）机械荷载 所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力 六氟化硫断路器：选用六氟化硫气体作为绝缘与灭弧介质，无失火危险，确保运行十年以上不检修对于220KV变电站可靠性考虑使用六氟化硫断路器 按额定电压进行选择为：UnUns 按额定电流进行选择为：InIgmax其中Igmax为各回路持续工作电流，按下表进行选取表二、持续工作电流计算表回路名称计算公式馈线回路三相变压器回路其中Sn为变压器各侧绕组容量母线分段断路器回路或母联断路器回路Igmax一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流额定开断电流的校验条件断路器的额定开断电流,不应小于实际开断电流的周期分量.慢速断路器开断时间较长(0.1s),非周期分量衰减较多,可以不记热稳定校验应满足 其中Qk-短路电流热效应，当时不记非周期分量It-t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值t-设备允许通过的热稳定电流时间动稳定校验应满足 -短路冲击电流幅值及其有效值-电气设备允许通过的动稳定电流幅值及其有效值5.1断路器的选择5.1.1 220KV断路器选择结果 (1) 220KV与系统相连的进线断路器 流过其的负荷功率有本站的全部负荷。
即 故选择220KV的断路器的类型为LW6-220高压六氟化硫型断路器 额。