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1、 220KV降压变电所的设计摘要：随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对220kV降压变电所的特点，阐述了220kV降压变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关的计算和校验。文中介绍的220kV降压变电所的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导。关键词：降压变电所；设计方法；供配电Design of the 220 KV step-down substationSONG Xu-shengAbstract：With the fast growth of the our country na
2、tional economy，using the electricity also becomes important of the development and supervision in our country. Everywhere a series of electricity device are built. The text aims at the characteristics of the 220 KV step-down substation, elaborates design way of thinking, designs step of the 220 KV s
3、tep-down substation and carries on the related calculation. The text introduces the design method on way of thinking and new technique of the 220 KV step-down substation which can be the theories of related design .Key words: step-down substation ; method of design ; supply and distribution electric
4、ity前言近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电所的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电所的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。变电所由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段
5、。各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。但现代变电所是一个十分庞大而又高度自动化的系统，在各个专业系统之间和各个环节之间，既相互制约又能在一定条件下相互支持和互为补充。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电所，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。本次所设计的课题是阜康地区220kV降压变电所的设计，该变电所是一个地区性重要的降压变电所，它主要承担220
6、kV及110kV两个电压等级功率的交换，把接受功率全部送往110 kV侧线路。因此此次220 kV降压变电所的设计具有220 kV、110 kV及10kV三个电压等级。220kV侧为主功率输出，110kV侧以接受功率为主，10kV主要用于本所用电以及无功补偿。本次所设计的变电所是枢纽变电所，全所停电后，将影响整个地区以及下一级变电所的供电。1 变电所的原始资料1.1变电所的规模本次变电所设计为一区域性变电所，以供给附近地区的工业，农业，民用电。本期工程一次建成，设计中留有扩建的余地；初步设计调相机为260MVA，本期先建成一台。考虑到实际情况，先建220kV出线本期5回，最终8回；110kV出
7、线共10回，10kV出线以一次建成所用电的拖动设备为主来考虑。1.2变电所的基本数据1.2.1 220kV侧基本数据系统负荷功率因数为0.9，最大负荷利用小时数为5300小时，同时率为0.9，阻抗为0.0328,每回最大负荷为：第五回（众和电厂）输送1000MW第六回（西郊I）第八回（备用）1.2.2 110kV侧基本数据110 kV的最大地区负荷，近期为500MW，远期为800MW，负荷功率因数为0.85,阻抗为0.0502,最大负荷利用小时数为5300小时,同时率为0.9,每回最大负荷为:第一回(米泉)输送80MW第二回(煤矿)输送80MW第三回(准东基地)输送40MW第四回(天池)输送4
8、5MW第五回(汽修厂)输送60MW第六回(高速路收费站)输送60MW 第七回(甘河子电厂)输送500MW第八回(油田作业区备用I)输送40MW第九回(油田作业区备用II)输送40MW第十回(油田作业区备用III)输送40MW1.3 所址情况变电所所在地区为平原地区，无高产农作物，土壤电阻率为,年雷暴日为165天,历年最高气温为38.5C。变电所在系统中的地理位置如图1-1，图中220 kV侧用虚线表示，110 kV侧用实线表示。图1-1 变电所的地理位置图（注：图中地名只代表地理位置，无进出关系）1.4 系统和保护要求220kV各线在B、C相有载波通道，在A、B相有保护通道。线路对侧有电源，要
9、求同期，电压互感器装于A相。110kV米泉、准东基地两回路对侧有电源，要求同期，电压互感器装于各线路A相。1.5 设计依据规程（包括变电所（或发电厂）设计技术规程、继电保护和自动装置设计技术规程、电气测量仪表装置设计技术规程等），电力工程设计手册1，电力工业常用设备用册，发电厂电气部分6等教材。2 变电所的设计2.1 主变压器容量，台数及形式的选择2.1.1 概述在各电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，它担任着向用户输送功率，或者在两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年的发展规划综合分析，合理选择。否则，将造成经济技术上的不
10、合理。如果主变压器容量过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且还会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备也未必能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器分为单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，从经济性方面来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。2.1.2 主变压器台数的选择由原始资料可知，本次所设计
11、的是220kV降压变电所，它是以220kV输出功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kV及10kV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变压器台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且还会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变压器同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一
12、台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故近期选择两台主变压器互为备用，远期再加一台变压器以提高供电的可靠性。2.1.3 主变压器容量的选择主变压器容量一般按变电所建成近期负荷，510年的规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总的负荷来选择主变压器的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变
13、压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。因此装设两台变压器以供变电所用。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑到变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220kV母线的负荷不需要跟主变压器倒送，因为该变电所的电源引进线是220kV侧引进的。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。10kV母线上无负荷，主要用来无功补偿用。即：主变压器的容量为S总 = 0.7（S中压侧+S低压侧）。2.1.4 主变压器型式的选择2.1.4.1 主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选
14、择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据变电所的基本数据以及所设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及继电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，交通便利，不受运输等条件限制，所址建在平原地区，故本次设计的变电所应选用三相变压器。2.1.4.2 绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变压器宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都
15、较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护中安装调试灵活，操作上满足各种继电保护的需求，工作量少及占地面积小，价格适宜等因素，故本次设计的变电所选择三绕组变压器。2.1.4.3 主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220kV及以上网络电压应符合以下标准：枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。电网中任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，一种是不带负荷切换,称为无载调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负荷切换,称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。2.1.4.4 连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且全星形接法，零序电流没有通路，相当于与外电路断开，即零序阻抗相当于无穷大，对限制单相及两相接地短路都有利，同时便于接消弧线圈限制短路电流。但是三次谐波无通路，将引起正弦
