XX市110KV变电站一次部分设计

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1、 第一章 绪 论！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（邮箱），我把图纸发给你。最后，希望此文能够帮到你！1.1 概 述 本次设计XB220KV变电所是中间变电所，高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用。本变电所高压侧有三回出线，同时降压给当地供电，主要起中间环节作用。该变电所在系统中作用非同寻常，全所停电将引起区域系统解列。该变是为了满足该省北电东送、电气化铁道牵引站和XC市区负荷增长的需要建设的，也是YZ电厂2350MW机组电力外送的配套工程，未来510年最大供电负荷550MW，主变压器建设规模为3150MVA。近期上一台，电压等级为220/

2、110/10KV。1.1.1变电所设计原则由220500KV变电所设计规范中：第3.0.1条：在变电所的设计中应认真执行国家的建设方针和技术经济政策，符合安全可靠、技术先进、经济合理的要求。第3.0.2 条：变电所的设计应结合地区特点，积极慎重地推广采用成熟的新设备、新材料、新布置、新结构，从实际出发，努力提高自动化水平。第3.0.3条：变电所的设计必须坚持节约用地的原则。第3.0.4条：在变电所的设计中，必须遵守国家有关法规的规定，特别要采取切有效的环境保护和水土保持的防治措施。环境保护和水土保持的工程设施必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投产。第3.0.5条：变电所的设计除应执行本规程

3、的规定外，尚应符合现行的有关国家标准和电力行业标准。1.2 本次设计的内容与要求 本次主要完成XB变电所一次部分设计。 1 主变压器的选择。2 主接线设计：分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母线接线方式，从可靠性、经济性、灵活性上比较选择出最佳主接线方式。3 短路电流计算：根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果。4 主要电气设备选择：(a)选择220kV主变侧、110kV侧最大一回负荷出线及110 kV主变侧的断路器及隔离开关。(b)选择220kV、110kV主母线及主变低压侧母线桥导体。(c)选择220kV主母线的支持绝缘子及穿墙套管。(

4、d)选择限流电抗器（如有必要装设）及10kV最大一回负荷出线电缆。(e)选择10kV主母线电压互感器。(f)选择10kV出线电流互感器。5电气设备配置(a)各电压等级电压互感器配置。(b)各回路电流互感器配置。6 其它设计(a)无功补偿设计(b)防雷保护的设计。1.3 本次设计的成果1.编制设计论文。2.绘图若干张。(a)变电所电气主接线图。(b)变电所电气总平面布置图。(c) 220kV主变进线断面图（进线或出线）。(d)110kv平面布置图。(e)110kv出线间隔断面图。(f)避雷针布置及其保护范围图。第二章 电力系统和变电所总体分析2.1 电力系统2.1.1电力系统的组成电力系统是由发

5、电机、变压器、输电线路、用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网）、消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器、调速器以及继电器等。2.1.2电力系统的基本要求1 保证可靠的持续供电。对用户供电的中断将使生产停止，人民的生活秩序、生活质量将受到影响，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠、持

6、续供电的要求。2 保证良好的电能质量。电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量三个方面。电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。我国规定，拥护供电电压的允许偏移量是额定值的+5%-7%；额定频率是50Hz，允许偏移量为0.20.5 Hz。3 保证系统运行的经济性。电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3，且电能在变换、输送、分配时的损耗绝对值也相当客观。因此，降低电能消耗的能源和降低变、输送、分配时的损耗，有极其重要的意义。2.2 变电所总体分析2.2.1变电所的发展方向由于现代科学技术的发展，电力网容量的增大

7、，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。 变电所设计与占地面积多少和加强网架可靠性直接相关，由于这种原因，变电所的发展经过了一段发展历史。1.城网变电所的发展我国常规城网变电所的主要问题是设备陈旧，占地面积大与现代化的城市建设不相适应，为了改变这种面貌，城网变电所已向小型化方向发展，开始采用全封闭组合电器，即GIS成套设备。全封闭组合电器（GIS）就是由于SF6气体的出现而发展的一种新型高压成套设

8、备。它包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出现套管或电缆终端。这些设备按变电所主接线的要求依次连接组成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以SF6气体，作为绝缘的灭弧介质，称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。 目前，GIS的发展趋向，是将变压器一、二次开关全部合为一体，或为气体绝缘组合的供电系统。今后其将向小型化、智能化、免维护、易施工的方向发展。2.农村变电所的发展建国以来，我国农电事业得到迅速的发展，随着改革开放的形势发展，现有农村电网已经适应不了农电负荷迅速增长的要求，二十年来，全国各地对农网，特别是对农村变电所重点进行技术改造

9、，取得了可靠的成绩。但，农村变电所仍存在一些问题。近年来，有关科研设计单位和农电部门做了大量的工作，经过多次的论证与实践，确定了农村变电所的建设，应遵循“小容量、密布点、短半径”的原则和“户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进”的发展方向。目前，小型化变电所的建设已遍布全国，成为农村变电所的主要形式。3.变电所综合自动化的发展自从计算机技术深入到电力系统以来，微机监测技术获得了迅速的发展。变电所综合自动化系统，集保护、远动、监控为一体，是一种分布式的综合自动化装置，其把继电保护、远动技术、参数监测等各种功能分布在各个单片机上，而这些单片机通过计算机网络连接起来一个有机的自动化装置。4.无人

10、值班变电所变电所实现无人值班是一项涉及面广，技术含量高，要求技术和管理工作相互配套的系统工程，它包括电网，一、二次部分，变电所装备水平，通信通道建设，调度自动化系统的建立以及无人值班变电所的运行管理工作。2.2.2变电所的分类变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：1 枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500KV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。2 中间变电所：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集

11、23个电源，电压为220330KV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。3 地区变电所：高压侧一般为110220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。4 终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。2.2.3 本设计变电所的总体分析1.建站的必要性XB变为满足本省北电东送，电气化铁道牵引站和XC市区负荷增长的需要建设，亦是电厂2350MW机组电力外送配套工程。且使XC供电

12、区220KV网架加强。因此，建设XB220KV变电所是十分必要的。2.变电所的建设规模(1)类型：220KV中间变电所(2)最终容量：根据工农业负荷的增长,需要安装三台220KV/110KV/10KV，容量为150MVA，容量比为100/100/50的变压器。一次设计，两期建设，本次只建设一台。3.变电所与系统的连接情况(1)变电所与220KV和110KV两个电力系统相连，是一个中间变电所。(2)变电所用两回线路与220KV系统连接，用7回线路与110KV系统相连。(3)将来有一座220KV变电所建成后，有一回220KV线路连至本变电所。(4)XB变供电范围内将新建HZ、SJ两座110KV变电

13、所，有两回110KV出线与新建的两所变电所相连。4.负荷情况(1)220KV进线回路数最终为3回，本期兴建2回，近期无负荷。(2)110KV进出线回路数最终为9回，本期只兴建7回，其中4回每回的最大输送容量为20000KVA，其余3回每回的最大输送容量为15000KVA，Tmax4600h。(3)10KV出线回路数共有14条，本期只建6条出线，以满足所用电、周围居民和周围部分企业用电。5.环境情况XB220KV变电所位于XC市西北约12km处，靠近公路，所区一带场地开阔，地势平坦，交通运输便利，进出线顺畅，附近无污染，环境条件良好，所址海拔110m，距颖河支流清河约4公里，无洪之险且排水条件良

14、好，不易形成内涝，地震基本烈度为6，且该地区属级污秽区。第三章 主变压器的选择3.1 概述在各级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，其担任着向用户输送功率，或者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。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；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，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运

15、行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、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，要考虑到经济性来选择主变压器。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。3.2 主变容量和台数的选择由电力系统电气设计手册（一次部分）中：1 变电所主变容量一般应按510年规划来选择，并适当考虑远期（1020年）发展规划，对城市应根据城市规划选择。2 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变容量。对于有重要负荷的变电所。由220kV500kV变电所设计技术规程中：第7.2.1条；主变压器容量

16、和台数的选择，应根据现行的SDJ161有关规定和审批的电力系统规划设计决定。变电所同一电压网络内任一台变压器事故时，其他元件不应超过事故过负荷的规定。凡装有两台(组)及以上主变压器的变电所，其中一台(组)事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%时不过载，并在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。如变电所有其他电源能保证变压器停运后用户的一级负荷，则可装设一台(组)主变压器。根据本设计所列条件，应选择3台容量为150MVA的主变，近期建设一台。3.3 主变压器型号的选择3.3.1 相数由220kV500kV变电所设计技术规程中：第7.2.2条： 220kV33

17、OkV变压器若不受运输条件的限制，应选用三相变压器。由电力变压器选用导则中：第4.2.3条：发电机升压变压器和变电所降压变压器一般采用三相变压器。本变电站是中间降压变电所，交通便利，具有三种电压，故应选三相变压器。 3.3.2 绕组数量和连接方式的选择由电力工程电气设计手册中：第2.1.4条： 如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器的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时，主变压器宜采用三绕组变压器。由220kV500kV变电所设计技术规程中：第7.2.4条：7.2.4 220kV-330kV具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率达到该变压器额定容量的1

18、5%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，宜采用有三个电压等级的三绕组变压器或自耦变压器。由电力变压器选用导则中：4.2.1 三绕组变压器一-般用于具有三种电压的变电所。我国110KV及以上电压等级中性点直接接地系统，变压器绕组采用“Y”连接；其低压侧应采用“”接线方式。因此本变电所应选用三绕组变压器，绕组接线方式宜选用YN yn0 d11。3.3.3 调压方式由电力变压器选用导则中：第4.5.2条：b)有载调压变压器一般用于电压波动范围较大，且电压变化频繁的变电所。对于XB变电站的主变，可在高、中压侧进行有载调压。3.3.4 容量比对于降压变，国标，容量组合有两种可供选择100/100/

19、100和100/100/50。由于本变电所起交换功率作用，电力网络110KV侧为主要负荷，变电所10KV侧主要满足所用电，且两种的造价相近。显然本变电所宜选用100/100/50型容量比的变压器。3.3.5 主变阻抗选择由电力工程电气设计手册中：第2.5.3 条： 阻抗的选择原则：各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继点保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；并应以对工程起决定性作用的因素来确定。对于三绕组的普通型和自耦变，其最大阻抗放在高、中压侧还是高、低压侧需按前条确定。目前，我国过内生产的变压器有“升压型”和“降压型”两种：“升压型”的绕组排列顺

20、序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以高、中压侧阻抗最大；“降压型”的绕组排列顺序为：低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。根据XB变电所的实际情况，宜选降压型。3.3.6 冷却方式由电力变压器选用导则中：第4.10条：冷却方式e)强迫导向油循环风冷或水冷(ODAF或ODWF)2)120O00kVA及以上、22OkV产品；g)选用强油风冷冷却方式时，当油泵与风扇失去供电电源时，变压器不能长时间运行。即使空载也不能长时间运行。因此，应选择两个独立电源供冷却器使用。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量

21、较大。所以，选择强迫油循环风冷却。同时也注意应选择两个独立电源供冷却器使用。3.3.7 是否采用自耦变自耦变因为其三绕组之间不仅有磁的联系，还有电的联系，所以中性点必须接地，多用于220KV及以上变电所，发电机升压及联络变压器。在35kv,10kv电压等级均采用中性点不解地形式。而且它经小阻抗接地，短路电流大，造成设备选择困难和对通信线路的危险干扰，且考虑到现场维护等问题，不采用自耦变压器。故本220KV变电所不采用自耦变压器，而用普通三绕组变压器。3.3.8 各侧额定电压选择由电力变压器选用导则中：第4.5.3.2条：有载调压范围c)对电压等级为66kV220kV级变压器，其有载调压范围推荐

22、为81.25%，正、负分接档位可以改变。220KV侧：220KV为输入端，选220KV；110KV侧选+10%，即121KV；10KV侧选+5%，即10.5KV。3.3.9 中性点绝缘问题在110KV及以上的中性点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。35KV及10KV侧为中性点不直接接地系统中的变压器，其中性点都采用全绝缘。3.4 主变型号的确定由三相油浸式电力变压器技术参数和要求中第20.1条：额定容量、电压组合、联结组

23、标号及性能参数应符合表23表30的规定。表28 31500kVA180000kVA三绕组有载调压变压器额定容量KVA电压组合及分接范围联结组标号空载损耗kW负载损耗kW空载电流%容量分配%短路阻抗%高压kV中压kV低压kV3150040000500006300022081.25%691216.36.610.5113538.5YNyn0d11475566771802102502900.840.770.700.70100/100/100100/50/100100/100/50高-中1214高-低2224中-低799000012000015000018000010.5113538.510012214

24、31653904805707000.630.630.560.56综上分析知，本设计变电所主变压器型号为SFPSZ915000/220，变压器参数如下：型号SFPSZ9-150000/220联接组标号YNyn0d11 空载电流%0.56空载损耗(KW)143额定电压(KV)高压中压低压22081.25%12110.5额定容量（MVA）15015075阻抗电压高中高低中低14237第四章 电气主接线设计4.1 概述电气主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统网络结构的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活

25、性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。4.1.1对电气主接线的基本要求我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。1. 可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。对主接线可靠性的具体要求如下：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运

26、时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电。（3）进线或出线回路故障，断路器拒动时，停电范围应尽量小，停电时间应尽量短。（4）尽量避免变电所全部停运的可靠性。2. 灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）满足调度正常操作灵活的要求，调度员根据系统正常运行的需要，能方便、灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置，使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。（2）满足输电线路、变压器、开关设备停电检修或设备更换方便灵活的要求。设备停电检修引起的操作，包括本电站内的设备检修和系统相关厂、站设备检修引起的站内操作是否方便灵活。（3）满足处理事故的灵活性。变电所内部或系统发生故障

27、后，能迅速隔离故障部分，尽快恢复供电操作的方便和灵活性，保障电网的安全稳定。（4）满足可扩建的灵活性。一般变电站都分期建设的，从初期接线到最终接线的形成，中间经过多次扩建。主接线设计要考虑接线过渡过程中停电范围最少，停电时间最短，一次、二次设备接线的改动最少，设备的搬迁最少或不进行设备搬迁。3. 经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采

28、用质量可靠的简单电器；能缓装的设备，不提前采购装设。（2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。4.1.2 电气主接线的设计原则电气主接线的基本设计原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针，政策，技术规定为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足多项技术要求的前提下，兼顾运行维护方便，尽可能节省投资，就地取材，力争设备元件先进性和可靠性，坚持可靠，先进，适用，经济，美观的原则。4.2 电

29、气主接线的基本接线方式电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体。由于各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样，因而为便于电能的汇集与分配，在进出线路多时（一般超过4回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而与有汇流母线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不在扩建和发展的变电所。有汇流母线的接线形式可以概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。4.2.1 有汇流母线的接线形式1.单母线接

30、线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200KV配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV，配电装置的出线回路数不超过3回，610KV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式，故不选择单母接线。2.单母线分段接线用断路器，把母线分段后，对重要用户

31、可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，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间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。 单母分段适用于：110KV220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。3.双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回

32、路在检修期需要停电。对于，110K220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110KV）或5回（220KV）时，一般应装设专用旁路母线。4.双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。不仅有较高的可靠和灵活性，而且较容易实现分阶段的扩建等优点。但是易受到母线故障的影响

33、，断路器检修时要停运线路，占地面积较大。双母线分段接线被广泛应用与发电厂的电机电压配电装置中，同时在220200KV大容量配电装置中，不仅常采用双母线三分段接线，也采用双母线四分段接线的。5.带旁路母线的母线接线带旁路母线的接线可分为单母线带旁母、单母线分段带旁母、双母线带旁母、双母线分段（单分、双分）带旁母等接线方式。加旁路母线及旁路断路器的目的是利用一套公用的母线、公用的断路器和公用的保护装置。在母线引出个元件的断路器和公用的保护装置。在母线引出各元件的断路器、保护装置需停电检修时，通过旁路母线由旁路断路器及其保护代替，而引出元件可不停电。近年来，系统的发展，系统接线的可靠性的提高，新技术

34、、新设备的采用，使得采用旁路母线的环境发生了较大变化，主要有以下方面：（1） 电力系统接线的可靠性有了较大提高，220KV以下电网建设的目标是逐步实现N-1或N-2的配置。（2）于设备的制造水平的提高，高质量的断路器不断出现，例如现在广泛采用的SF6断路器、真空断路器，运行可靠性大幅度提高。（3）由于继电保护装置的微机化，维护工作大量减少，需要停电维护的几率很小。（4）220KV及以下新设计的变电站，一般都采用无人值班方式设计。旁路母线给无人值班带来不便。鉴于上述情况，旁路母线的作用已经逐渐减弱了。作为电气主接线的一个重要方案，带旁路母线的接线已经完成了它的历史作用，现在已经成为一种过时的接线

35、方式，新建工程基本上不再采用带旁路母线的接线方式6.一个半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。广泛应用于500KV电压级，其可靠性足够，而且比较于双断路器接线它具有显著的经济性。4.2.2 无汇流母线的接线1.桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障

36、时，需停相应的线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。2.角形接线 常用的角形接线有三角形接线和四角形接线。 特点：角形接线中断路器数目与回路数相同，比单母线分段和双母线接线均少用一个断路器，故较经济。 任一断路器检修，支路不中断供电，任一回路故障仅该回路断开，其余回路不受影响，其可靠性较高。但是故

37、障后闭环变成开环，开、闭环两种工况，流过设备电流不同，给设备选择带来困难。此接线仅适合于容量不大的水电站。3. 单元接线单元接线是各元件只有纵向联系无任何横向联系的接线。包括发变组、变线组、发变线组。1）发电机变压器单元接线 (a) 发电机与双绕组变压器组成的单元接线，发电机和变压器不可能单独工作，所以两者之间不装断路器，为便于检修或对发电机进行单独试验，一般装一组隔离开关，但20万千瓦以上机组若采用分相封闭母线，为简化结构隔离开关可省去。 (b) 自耦变压器、发电机与三绕组变压器组成的单元接线，因一侧支路停运时另两侧支路还可以继续保持运行，因此在变压器三侧设置断路器。此种接线普遍应用于大型发

38、电厂及不带近区负荷的中型发电厂的机组。2）扩大单元接线 变压器的故障几率远小于发电机的故障几率，则在系统备用能力足够的情况下，小容量的发电机组，可采用两或三台机组共用一台变压器的扩大单元接线形式，每台发电机出口均装设一组断路器以便各机组独立开、停。扩大单元接线可以减少变压器台数和断路器数目，可以节省投资、减少占地。3）变压器线路组单元接线 当电厂只有一台变压器和一条线路时，线路又较短时，变压器和线路可直接相连共用一台断路器，构成变压器线路组单元接线。接线简化、布置紧凑、占地面积小。 4）发电机变压器线路组单元接线 发变线单元接线。一台发电机对应一台变压器对应一条线路，线路很短时适用，不需在发电

39、厂内设置升高电压配电装置，可减少投资和占地，同时解除了厂内各高压支路的并联可降低短路电流。但是若线路很长，则线路故障的几率远高于发电机、变压器，采用此接线形式不适宜。4.3 各电压等级的主接线的选择4.3.1 设计原则由220kV500kV变电所设计技术规程中：第7.1.1 条： 变电所的电气主接线应根据变电所在电力系统中的地位、变电所的规划容量、负荷性质、线路和变压器连接元件总数、设备特点等条件确定，并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。第7.1.4条： 220kV变电所中的110kV. 66kV配电装置(或35kV配电装置)，当出线回路数在6回以下时

40、(或为47回时)宜采用单母线或单母线分段接线，6回及以上时(或8回及以上时)，宜采用双母线接线。采用双母线或单母线接线的110kV 220kV配电装置，当断路器为少油型时，除断路器有条件停电检修外，应设置旁路母线。当110kV出线回路数为6回及以上，220kV出线回路数为4回及以上时，可设置专用旁路断路器。由电力工程电气设备手册(电气一次、二次部分)中，有关旁母及旁路隔离开关的设置原则(适用于110220KV配电装置)：对110220KV线路输送功率较多、送电距离教远、停电影响较大，并且110及220KV少油断路器平均年检修时间约57天，停电时间较长，因此一般需设旁母、或旁路隔离开关；设置旁母

41、时，首先采用以母联或分段断路器兼作旁路断路器，但在下列情况下，则装设专用旁路断路器：当110KV出线为7回及以上，220KV出线回数为5回及以上，一般装设专用旁路断路器。对于在系统中居重要地位的配电装置，110KV为6回及以上，220KV出线回数及以上时，可装设专用旁路断路器。变电所主变的110220KV侧断路器，宜接入旁母，宜接入旁母，发电厂主变的110220KV侧断路器，可随发电机停机检修，一般不接入旁母。具备下列条件时，可不设置旁母：采用可靠性高，检修周期长的SF断路器或采用可以迅速替换的手车式断路器时；系统条件允许线路停电检修时；接线条件允许断路器停电检修时。如下情况，可以采用简易旁母

42、隔离开关代替旁母：110220KV屋外配电装置的最终出线回路数较少，不需设专用旁路断路器时，也可采用简易的旁路隔离开关代替旁母。4.3.2 220KV侧主接线的选择因进出线回路数有3回，根据前面论述和上述规范可采用单母线三分段和双母线。220KV侧主接线方案对比如下单母三分段接线双母线接线可靠性接线简单、清晰，采用设备少，由此设备故障几率少；检修时倒闸操作简单，不易发生误操作可在任何元件不停电的情况下轮流检修母线；在检修任一元件的 母线隔离开关时，只停该元件和一条母线；检修时停电时间短，可靠性较高灵活性运行方式简单，调度灵活性好，操作方便；扩建容易运行和调度较灵活，操作复杂；扩建较方便经济性设

43、备相对少，投资少，年运行费用少，占地面积相对较小，经济好设备相对较多，投资大，年运行费用多，占地面积较大，经济性较差XB220KV变电所为中间变电所，由于其负荷的重要性，考虑到可靠性和灵活性的要求，220KV侧优先选用双母线接线4.3.3 110KV侧母线的比较选择因进出线回路数为9回，根据前面论述和上述规范采用双母线分段接线或双母线带母。110KV侧主接线方案对比如下双母线分段接线双母线带母，母联断路器兼旁路断路器可靠性接线简单清晰，设备故障率小；采用SF6断路器，连续不检修运行时间长；电网采用N-1的配置，使可靠性有了很大提高无论检修母线或设备故障检修时，均不至于全所停电，且装设旁路避免了

44、断路器检修时停电；但旁路断路器的倒闸操作复杂，易酿成事故灵活性运行方式相对简单，调度灵活性好；容易扩建和发展有多种运行方式，调度灵活，单相应保护装置复杂；易于扩建，易实现自动化经济性设备相对少，投资少，年运行费用少，占地面积相对较小，经济好设备相对多，投资大，年运行费用大；增加了旁母，使占地面积较大，经济性较差110KV侧采用SF6断路器和N-1或N-2的配置，考虑可靠从可靠性和经济性综合论证比较，优先选用双母线分段接线形式。4.3.4 10KV侧主接线选择因进出线回路数为6回，从前面论述和上述规范采用单母线接线或单母三分段接线。10KV侧主接线方案对比如下单母线接线单母线三分段接线可靠性接线

45、简单清晰，设备少，由此设备故障几率少，检修会引起回路停电较之前者，检修时停电范围减；采用SF6断路器使连续不检修运行时间增长，供电可靠性较高灵活性运行方式相对简单，调度灵活；易于扩建和发展运行方式简单，调度灵活性好；易于扩建和发展经济性设备相对少，投资少，年运行费用少，且占地面积相对较小，经济性好增加断路器和隔离开关，使投资加大，且年运行费用较多，占地面积大，经济性较差在XB220KV变电所周围存在一部分企业，为满足供电的可靠性和灵活性，建议选用单母三分段接线。所用电主要维持本所设备仪器的正常运转、供给、照明，再事故情况下仍能持续供电，因此必须安全可靠。4.4 变电所用电设计4.4.1 所用电

46、电源数量的确定由220kV500KV电所所用电设计技术规程中：第4.3.1条：所用电宜从主变低压侧引接，分别引接两台容量相同可互为备用的 所用工作变压器。每台工作变压器的容量按全所计算负荷选择，只有一台主变时，其中一台所用变压器宜从外电源引接。第4.3.3条：所用电母线采用按工作变压器划分的单母线接线，各所用变压器之间不考虑并列运行要求，向同一负荷供电的两个回路应分别接在不同的母线上。第4.3.4条：配电装置应设有固定的检修电源。第4.3.5 条：当远动及所内自动化需要时，变电站应装设一台不停电电源系作为远动和所内微机监测的可靠备用电源。因此，本变电站所用变压器应选两台，其中一台从主变10KV

47、侧引接，近期另一台从周围其他电源引接。4.4.2 所用电变压器容量的确定XB220KV变电所所用电容量列表： 设备数量容量运行程度排水泵2台45KW连续不经常运行生活消防供水泵3台7.5KW经常而断续运行潜水排污泵1台1.5KW连续不经常运行深水潜水泵1台9.2KW连续不经常运行生产综合楼空调2台1.25KW经常而断续运行电暖器21台1KW经常连续运行10KV配电间屋顶风机 3台0.55KW经常连续运行运动UPS电源1台2KW经常连续运行220KV配电装置交流电源2回35KW经常连续运行110KV配电装置交流电源2回10KW经常连续运行试验电源屏交流电源2回15KW经常连续运行逆变电源屏交流电

48、源2回10KW经常连续运行直流系统整流电源交流电源2回25KW经常连续运行主控制室交流电源2回5KW经常连续运行电焊机1台45.6KW不经常连续运行通信1台10KW经常连续运行由电力工程电气设备手册(电气一次、二次部分)中，有关所用变容量计算的规定：所用变负荷计算采用换算系数法，不经常断续运行、不经常连续的负荷均不列入计算负荷，当有备用所用变时，其容量应与工作变相同。所用变容量换算下式计算： S：所用变容量（KVA）所有动力负荷换算系数，一般取0.85：所用动力负荷之和（KW） :电热照明负荷之和P1=245+37.5+1.5+9.2+21.25+2.75+85.7+30.55+20.12+2

49、+235+210+215+210+225+25+45.6+10 =433.54（KW）P2=21+25=46(KW)S0.85433.54+46=414.509(KVA)各变压器宜选择容量为500KVA.4.4.3 所用变型号选择 据主变容量宜选用SCBZ500/10型；电压级10.542.5%/0.4KV;绕组接线组别：D,Yn11；Ud=4%4.4.4 所用电接线方式由220kV500KV电所所用电设计技术规程中：第4.2.1条：所用电低压系统应采用三相四线制，系统的中性点直接接地。系统额定电压380 /220V。第4.2.2条：所用电母线采用按工作变压器划分的单母线。相邻两段工作母线间可

50、配置分段或联络断路器，但宜同时供电分列运行。两段工作母线间不宜装设 自动投人装置。第4.2.3条： 当任一台工作变压器退出时，专用备用变压器应能自动切换至失电的工作母线段继续供电。初定所用变为两台，近期其中一台电源取自主变10KV侧，另一台引自外电源的所用变作为10KV侧所用变的后备；远期分别接在变电所低压母线的不同分段上，380KV所用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。4.5 限流问题电力系统运行中常发生短路，短路电流直接影响电器的安全，危害系统的安全运行、破坏稳定性。限制变电所短路电流不超过1631.5KA,以便采用价廉的轻型电器。并且使选用的电缆截面不致过大，一般采

51、用下列措施：1.变压器分裂运行：在变电所中，母线分段电抗器的限流作用小，故采用简便的两台变压器分裂运行法来限制短路电流。优点：低压侧发生短路时，短路电流只通过一台变压器，其值较两台变压器并联时的大为减少，从而在许多情况下允许低压侧装设轻型断路器。使无故障母线能维持较高的剩余电压。缺点：变压器负荷不平衡时，使能量损耗较并列运行时增大。一台变压器故障时，该分段母线在分段断路器接通前要停电，但此缺点可由分段断路器装设自动投入装置以解决。2.变压器回路装设电抗器或分裂电抗器：当变压器容量增大，分裂运行不能满足限制短路电流要求时可在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器。220KV变电站，由于低压侧电压较低，

52、短路电流较大，故需采用限流措施。本设计采用加装电抗器来限制短路电流。4.6 中性点接线方式及设计由电力工程电气设计手册第2-7节知主变压器中性点接地方式：1. 变压器的110KV-500KV侧采用中性点直接接地方式。所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按接线电压设计，应在中性点设避雷针保护。2. 主变压器的6KV-63KV侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地。因此，本设计主变压器220KV侧和110KV侧采用经隔离开关直接接地方式，由于本变压器中性点设备采用半绝缘，故应设有避雷器保护。10KV侧出线距离很短，

53、容性电流较小，所以不需加消弧线圈，即：10KV侧采用中性点不接地方式。4.7 无功补偿设计4.7.1 无功补偿的意义电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网络安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量是非常重要的。根据统计，用户消耗的无功功率是它有功功率的50%100%。同时，电力系统本身消耗的无功功率可以达到用户的25%75%，无功功率不足，将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定的破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，系统的无功功率不仅靠发电机供给，而且调相机并联电力系统的无功补偿可以采用分散补偿的方式，因为电力系统的无功负荷主要是感性功率，所以具体无功补偿就是高压网上的

54、低压侧并联电容器，利用阶梯式调节的容性无功补偿感性无功，所以无功补偿意义为：补偿变压器的无功损耗，补偿高压网的无功缺额。因为在系统中，除消耗有功外，还需消耗大量无功，可达到有功的2575%。无功和有功都可由发电机提供，而且是有功的唯一电源。所以如果只用输电线输送发电机的无功将导致不能输送太多的有功，因此应采用无功补偿，减少电网有功损耗和提高电网电压。变电站装设的并联电容器装置的主变目的是为了改善电网的功率因数，并联电容器装置向电网提供可阶梯调节的容性无功以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电压。4.7.2 无功补偿方式无功补偿包括在系统侧的高压集中补偿和用户侧的低压分散补偿两种方式。本

55、所采用并联电容器补偿，使用双星形接线。分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。对于110KV及以下电网中的串联电容补偿装置：用以减少线路电压降、降低受端电压波动，提高供电电压，在闭合电网中，改善潮流分布，减少有功损耗。在变电所中，并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧。对调相机，并联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压器并接于需补偿无功的变电所、换流站的母线上，也可接在变电所110KV电压母线上。补偿装置设置于发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站中，大部分连接在这些变电站的母线上，也有的补偿装置是并联或串联在线路上。4.7.3 并联电容器的选择由并联电容器装置设计技术规程中：第1.

56、0.2条：电容器装置的设计需执行国家的技术经济政策，并根据安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境、运行和检修要求等，合理的选择接线方式、布置型式和控制、保护方式，做到安全可靠、经济合理和运行检修方便。4.7.3.1 并联电容器装置的分组1.分组原则：并联电容器装置的分组主要由系统专业根据电压波的负荷变化，谐波含量等因素确定。配电所装设改善电网的功率因数，此时为保证一定的，各组应能随负荷的变化实现自动投切，负荷变动不大时，可按主变台数分组，手动投切。2.分组方式：采用带总断路器的等容量分组。4.7.3.2 并联电容器装置的接线：由并联电容器装置设计技术规程中:第2.1.3条：电容器装置装设在主变

57、压器的低压侧或主要负荷侧；第2.2.1条：小电流接地系统的电容器装置应采用中性点不接地的星形或双星型接地；第2.2.2条：电容器装置每相的电容器，应采用先并联后串联的连接方式；第2.2.3条：单台电容器的容量选择按电容器组单相容量和每相电容器的串并联台数确定，每相各串联段中电容器的并联台数宜小于最大并联台数。 RD:熔断器，优先选喷涎式并联电容器组基本接线为双“Y”型，如上图，电容器组每组内部接线采用先并后串接线方式，该接线方式优点在于当一台故障电容器用熔断器退出运行后，对该相容量的变化和故障电容器并联的电容器承受的工作电压的变化影响较小，同时RD的选择只考虑与单台电容器相配合。4.7.3.3

58、 中性点接地方式： 双“Y”型接线的并联电容器组宜选Y接法，即中性点直接接地方式。4.7.4 无功补偿容量选择由并联电容器装置设计技术规定中：第1.0.3条：电容器装置容量应根据电力系统无功功率就近平衡的原则，可按主变容量的10-30%考虑。故 SC=15%150000=22.5（Mvar） 宜选用 BFF11/-100-1W型并联电容器。 由于采用双星型接线，每相上电容电器容量：22.5/(23)=3.75（Mvar）每相上并联电容器个数 n=3750/100=37.538(个)实际补偿容量 3823100=22800（Kvar）。第五章 短路电流计算5.1 概述在电力系的电气设备，在其运行

59、中都必须考虑到可能发生的各种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型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们

60、都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。5.2 短路计算的目的及假设1. 短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。其计算目的是：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，同时又力求节约资金，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）按接地装置的设计，也需用短路电流。2. 短路电流

61、计算的一般规定1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。3. 短路计算基本假设1）正常工作时，三相系统对称运行；2）所有电源的电动势相位角相同；3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。4. 基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：