王飞220千伏变电站设计1

'第一章原始资料及其分析本次设计的课题是220KV变电站的电气一次部分设计，该变电站是一个区域变电站，主要承担把220KV电网接收的功率送往10KV和110KV侧线路。其中变电站220千伏侧进线有6回其中备用2回，110千伏侧共有8回出线其中备用2回，有2回出线供远方大型冶炼厂容量80000KVA,其他作为地区变电所的进线总负荷为100MVA,10千伏侧出线共12回（备用6回）总负荷35000KVA.从该变电站的地理位置来看，其海拔高度与环境温度及雷暴日数一般，所以设计过程中无需要考虑环境条件对电器元件的影响，有原始资料可知该变电站有两台主变压器其中每台变压器都应该满足70%的负荷要求，根据已知的条件先制定出主接线方案，再根据其符合条件计算出各个短路点的短路电流为以后选择合适的高压电气设备做好准备。设计主接线时，要在其可靠性、经济性、稳定性都满足的条件下还要考虑到经济上的效益。要求对每个元器件的选择要合适，要尽量减少浪费。第二章电气主接线形式的选择及说明2.1电气主接线设计原则根据设计的规程，变电站主接线应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。同时还应该考虑以下的因素：1）该变电站在整个电力系统中的地位和作用。2）该变电站近期和远期的发展规模。3）负荷的重要性分级和出线回数的多少对主接线的影响。4）主变压器台数对主接线的影响。5）备用容量的有无和大小对主接线的影响。2.1.1设计主接线的设计原则及其基本要求2.1.1.1可靠性 1）安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线的最基本要求。停电不仅使发电厂受到损失，而且对国民经济各部门带来的损失也将更加严重，所以应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析2）主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性配合3）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度，采用可靠性能高的电气设备可以简化主接线2.1.1.1可靠性的具体要求：1）在断路器检修和检查时，不影响对电力系统的充电2）在断路器或者母线故障检修时，应该尽量减少可停运回路数和停运时间，并且保证一级负荷和全部或者大部分二级负荷的供电3）应尽量避免全部停电的可能性2.1.1.2主接线的灵活性有一下几方面的要求：1）操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基本要求下，接线简单，操作方便，尽可能的使操作步骤减少，以便于运行人员掌握，不至于在操作过程中出现差错。2）调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式。并且在发生事故时，要能尽快的切除故障，是停电时间最短，影响范围最少，不至于过多的对用户的供电质量产生影响和破坏系统的稳定运行。3）扩建的方便性。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利的完成过渡方案的实施，是改造工作量最少。4）经济性。节省一次投资、减少占地面积、电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，营经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，尽量减少两次变压而增加电能损耗。2.2主接线方案的拟定各种接线形式的优缺点比较及应用范围2.2.1单母线接线（1）优点：接线简单，操作方便，设备少、经济性好，并且母线方便向两边扩展，扩建方便。 （1）缺点：1、可靠性差。木现货母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运行，造成全厂或者整个变电站长时间停电。2、调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且在侧线路发生短路时有较大的短路电流。综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少并且没有重要的负荷和发电厂和变电站。2.1.1单母线分段接线（1）优点：1、断路器把母线分开后，对重要用户可从不同段引出两个不同回路，从而提高了供电可靠性。2、当一段母线上发生故障时，分段断路器会自动将故障切除，保证正常段的不间断供电。（2）缺点：由于这种接线当进出线较多或需对重要负荷采用两条出线供电时，增加了出线数目且常使架空线架空跨越，是整个母线系统可靠性受到限制。所以该种接线适用于变电站每段母线出线不多于5回，变电站有两台变压器时6-10千伏配电装置；35-63千伏配电装置出线4-8回；110-220千伏配电装置3-4回。2.1.2双母线接线（1）优点：供电可靠、调度灵活、扩建方便。（2）缺点：每增加一组母线可使每个回路增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时隔离开关成为倒换操作电气，容易出现事故。（3）适用范围：1）6-10千伏配电装置。当短路电流较大，出现需要带电抗器时；2）110-220千伏配电装置。出线回路数为5回以上。根据本次设计的数据及要求220KV进线侧和110KV侧都可选用双母线接线。2.1.3可选用方案的确定通过综合比较，本次选用了两种方案：方案一：220千伏侧采用双母接线，110千伏、10千伏侧采用单母线分段，如下图所示方案一 方案二 2.1最佳方案的确定方案一与方案二比较，在于方案二110千伏侧采用了双母线接线，而方案一采用单母线分段接线，这是因为110千伏侧出线8回，其中2回出线供远方大型冶炼厂，备用2回，其供电可靠性要求非常高，如果用单母线接线的话不能满足其供电可靠性的要求，方案2虽然多用2个断路器和隔离开关，但满足了其供电可靠性的要求。综上所述，方案2为本次设计的最佳电气主接线形式。第三章主变压器的选择3.1主变压器容量的确定（1）主变压器容量的确定应根据电力系统5~10年的发展规划进行。根据原始资料应满足70%的负荷要求。（2）主变压器的最大负荷按下式确定综上所述：查表选出变压器为220kV三相无励磁变压器，其具体参数见表3-1表3-1SFPS-90000/220型电力变压器参数一览表型号额定容量(kVA)额定电压（kV）空载电流（%）阻抗电压（%）连接组别高中高低中低SFPSZT120000/2201200000.713.522.48YN,yn0,d113.2主变压器相数和台数的确定 为保证供电的可靠性，变电站一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当有一个电源或变电站的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电站，根据工程的具体情况，应安装2~4台主变。当变电站装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停用时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电站全部负荷的60~75%。通常一次变电站采用75%,二次变电站采用60%。在220kV的电力系统中，一般都选三相变压器。因为单相变压器的投资大、占地多，运行损耗也大。同时配电装置结构复杂，增加了维修的工作量，只有考虑变压器制造及运输条件的限制，考察从厂到变电站之间，变压器的尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞允许通过的限额。若受到限制，则采用单相式代替三相。根据已知条件，所给条件中没有给出特殊限制条件，所以采用三相变压器。3.3绕组数的确定国内电力系统中采用的变压器按绕组分类有双绕组普通式，自耦式以及低压绕组分裂等变压器形式。根据已知条件该主变有三个电压等级220/110/10kV。所以采用三绕组变压器。3.4绕组接线方式的确定电力系统的绕组接线方式有星形“Y”和三角形“D”两种。在我国一般规定，110kV及以上电力变压器三相都采用YN连接，35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下的电力变压器三相绕组都采用D连接。根据已知条件，所给电压等级中的220kV、110kV采用YN接线。10kV采用d11接线，所以本变电站三相接线方式为YNyn0d11。3.5调压方式的确定为了保障发电厂或变电站供电质量，电压必须维持在允许范围内。变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在2×2.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达30%。设计有载调压的原则如下：（1）对于220kV及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。（2）对于110kV及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。（3）接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线上的发电厂联络变压器，一般宜采用有载调压方式。在本设计中，由设计任务书可选用无载调压方式。 3.6冷却方式的确定电力变压器的冷却方式随形式和容量的不同而不同，一般有以下及几种类型：（1）自然风冷却：一般适用小容量的变压器，为使热量发散到空气中，装有片状或管形辐射冷却器，用以增大油箱的冷却面积。（2）强迫空气冷却：又称风冷式。容量大于1000kVA变压器在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器、散热装置仍达不到要求用人工风冷。在辐射器之间加装数台电动风扇。（3）强迫油循环水冷却：一般水源充足的情况下可以采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行散热，散热效率高，节省材料，减小变压器尺寸。但对冷却密封性的要求较高，维护工作量大。（4）强迫油循环风冷却：同强迫油循环水冷却原理，只是冷却方式是用风。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。（5）强迫油循环导向冷却：大型变压器采用较多利用潜油泵将冷却油压入线圈之间。线饼之间和铁芯油道内抽出，然后经风冷却后循环使用。（6）水内冷变压器：变压器绕组由空心导线制成，运行将纯水注入空心绕组中，借水循环带电热量，其水系统复杂，变压器价格较高。因为所选变压器容量为120000kVA且为大型变压器，所以采用强迫油循环风冷却变压器。'