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1、第二篇 220kV降压变电所设计说明书1. 待设计变电所在系统中的地位、作用及所供负荷情况分析1.1 待设计变电所在系统中的地位作用待建变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。220kV有4回线路；110kV送出2条线路；在低压侧10kV有11条线路。可知，该变电所为枢纽变电所。另外该变电所的所址，地势平坦，交通方便。1.2 待设计变电所所供负荷情况分析电力负荷分为、类负荷。其中类负荷决不允许停电，类负荷一般不允许停电，故、类必须有两个以上独立电源供电或采用双回路。类负荷为一般负荷,无特殊要求时，可用单回线供电。根据资料显示，拟建的变电所的主要负荷为工业负荷，且大部分
2、是高能耗的重工业企业，对能源依赖性强，重要负荷比例大，对供电可靠性要求高，所以除饲料厂才用单电源供电，其余用户均采用双电源供电。2. 主变压器的选择2.1 主变压器的选择2.1.1 主变压器型式的选择(1) 待建变电所最高电压等级为220kV，地处市郊，交通方便，对变压器无运输条件的限制，且在330kV及以下的发电厂和变电所中，一般都选用三相式变压器，因为在同等容量下，三相式投资小，占地少，损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便，故选择三相变压器。(2) 待建变电所有220kV、110kV、10kV三个电压等级，且待建变电所高压为220kV、中压为110kV，均为中性点直接接地系统，故
3、优先选择自耦变压器较为经济。(3)目前用户对电力系统的电压要求越来越高，为了确保今后向用户提供合格的电能，保证电压的质量，应优先考虑选用有载调压变压器。2.1.2 主变压器台数的选择由于本变电所110kV用户有65%的重要负荷，10kV用户有36%76%的重要负荷，为了确保重要负荷的供电，应选择2台主变压器较为合理。在容量选择时要确保当一台主变故障或检修时，能够确保单台主变压器能够满足重要负荷的容量要求，并留有一定的裕度供将来负荷发展的需要。2.1.3 主变压器容量的选择 （k为同时率，本所k=0.9） (2.1)a.当有N台主变压器运行时，主变的容量为 (2.2)b.当有一台主变压器退出，即
4、（N-1）台运行时，主变的容量S1. (110kV及以下=0.6;220kV及以上=0.7) (2.3)2. (为重要负荷) (2.4)确定主变的容量依据为待建变电所，故2.1.4 过负荷校验(1) 计算欠负荷系数 系数： (2.5)欠负荷等值负荷系数： (2.6)(2) 根据欠负荷系数和过负荷时间T查文献3：P423，图11-6（a）得过负荷倍数。(3) 校验： (2.7)则变压器能满足正常过负荷需要。(4) 结论：待建变电所所选变压器型号能够满足正常过负荷的要求。2.1.5 变压器参数表2.1 220kV有载调压三绕组自耦变压器的参数额定容量（kVA）电压组合及分接范围连接组标号损耗（kW
5、）空载电流(%)容量分配（%）阻抗电压（%）高压（kV）中压（kV）低压（kV）空载负载高-中高-低中-低4000012111YNa0d11321210.9100100501034243.主接线的确定及配电装置选型3.1 待建变电所主接线方案的分析与选择a. 220kV侧按220500kV变电所设计技术规程规定，“220kV配电装置出线在4回及以上时，宜采用双母线及其他接线”，故设计中考虑了两个方案。方案一采用双母线接线，该接线变压器接载不同母线上，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一条母线或母线上的设备检修，不需要停掉线路，但出线间隔内任一设备检修，此线路需停电。方案二采用分段断路
6、器兼做旁路断路器的单母线接线，出线及主变间隔断路器检修，不需停电，但母线检修或故障时，220kV配电装置全停。本工程220kV断路器采用SF6断路器。其检修周期长，可靠性高，故可不设旁路母线。由于有两回线路，一回线路停运时，任满足N1原则，本设计采用双母线接线。b. 110kV侧对110kV侧的接线方式，出线仅为两回，宜采用桥式接线，以双回线路向炼钢厂供电。考虑到主变不会经常投切，和对线路操作和检修的方便性，采用内桥式接线。内桥式接线的特点：连接桥断路器在变压器侧，其他两台断路器接在线路上。因此，线路的投入和切除比较方便，并且当线路发生短路故障时，仅故障线路的断路器跳闸，不影响其他回路运行。但
7、是，当变压器故障时，则与该变压器连接的两台断路器都要跳闸，从而影响了一回未发生故障线路的运行。此外，变压器的投入与切除的操作比较复杂，需投入和切除与该变压器连接的两台变压器，也影响了一回未故障线路的运行。鉴于变压器属于可靠性高的设备，故障率远较线路小，一般不经常切换，因此系统中采用内桥式接线较为普遍。c. 10kV侧对10kV侧的接线方式，按照规程要求，采用单母线分段接线，对重要回路，均以双回线路供电，保证供电的可靠性。考虑到减小配电装置的占地和占用空间，消除火灾和爆炸的隐患及环境保护的要求，主接线不采用带旁路的接线，断路器选用真空断路器。待建变电所E的主接线图见附录33.2 配电装置型式配电
8、装置分为屋内配电装置和屋外配电装置两种，屋内配电装置占地面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受气候条件影响较小，但须建造房屋，投资大；屋外配电装置土建工作量小，投资小，建设工期短，易于扩建，但占地面积大，运行维护和操作条件差，电气设备易受污染和受气候条件影响。根据高压配电装置设计技术规程规定：a. 一般情况下，110kV和220kV电压等级的配电装置宜采用屋外中型配电装置或屋外半高型配电装置。b. 3kV35kV电压等级的配电装置宜采用成套式高压开关柜配置型式。根据以上选型原则，本设计变电所E采用:220kV 侧采用高型配电装置；110kV侧采用屋外中型配电装置；10kV侧采用手车式高压开
9、关柜配置。4. 所用电系统4.1 所用变台数根据220kV500kV 变电所所用电设计技术规程规定：220kV 变电所宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同，可互为备用，分列运行的所用工作变压器。每台工作变压器按全所计算负荷选择。只有一台主变压器时，其中一台所用变压器宜从所外电源引接。故本设计变电所E选用2台10KV所用变压器,分别从10kV的两个分段母线上引接。为了节约投资，所用变压器采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。为了提高供电可靠性，在所用变低压侧可装设主、备供电源自投装置，以保证在一段母线故障时，不致于失去所用电源。4.2.容量和型式所有电的容量选择，可通过对变电所自用电的负荷，结合
10、各类负荷的需求系数，求得最大需求容量来选取容量。本设计中， 由于资料不全无法计算全所负荷，故估算容量为200kVA,采用两台200kVA所用变，选用S9200/10型变压器，Y,yno接线，副边为380/220三相四线制系统。5. 短路电流的计算5.1 短路电流计算的目的为了选择导体和电器设备；电网接线和发电厂、变电所电气主接线的比较和选择；选择继电保护装置和整定计算；验算接地装置的接触电压和跨步电压；确定送电线路对附近通信线路电磁危险的影响提供计算资料。5.2 短路电流的计算条件（1）计算容量应按工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般取工程建成后的510年。本设计中选择的
11、容量已考虑到以后的发展规划。（2）接线方式计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。（4） 短路点的选择a.在正常接线方式时，通过设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。b.对两侧都有电源的电器，通常是将电器两侧的短路点进行比较，选出其中流过电器的短路电流较大的一点。注意：流过电气设备的短路电流与流入短路点的短路电流不一定相同。5.3 短路
12、计算方法及步骤a.选择计算短路点；b.绘制等值网络（次暂态网络图），并将各元件电抗统一编号。采用近似计算：系统中各元件的电阻、线路对地电容、变压器励磁损耗忽略不计，不考虑负荷电流的影响，发电机采用Xd作为等值电抗。基准值取, 发电机： （5.1）变压器： （5.2）线路： （5.3）c.化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗；d求计算电抗 （5.4）e.对于有限容量的电源，通过运算曲线查出每短路时刻（0s,s, s）时各电源供给的短路电流周期分量的标幺值；f.对于无限大容量的电源（供电电源为无限大容量或计算电抗不小于3时），短路
13、电流周期分量的标幺值为； （5.5）g.计算短路电流周期分量有名值； （5.6）h.计算短路电流冲击值； （5.7）i.热效应： ； （5.8）g.绘制短路电流计算结果表。5.4 短路电流存在时间的确定 （5.9）其中：后备继电保护动作的时间，S断路器全开断时间，S10kV线路后备保护动作时间取1s,断路器全开断时间为0.1s。表5.1 短路电流存在时间220kV侧110kV侧10kV侧3.6s3.1s2.1s5.5 短路计算的结果表表5.2 短路计算的结果表短路地点运行方式220kV侧两条线路同时运行20.4718.6618.7552.191275.76110kV侧两台主变同时运行3.95553.95553.955510.086148.5一台主变退出运行2.08122.08122.08125.307113.4310kV侧两台主变同时运行13.696613.696613.696634.9263393.95一台主变退出运行6.95836.95836.958317.7437101.68从以上短路电流的计算结果可见，各电压等级的最大短路电流基本在断路器一般选型的开断能力（20KA）之内，所以不必采用价格昂贵的重型设备或采取限制短
