2023年地区变电所与电气主接线设计.docx

引 言 电力工业的蓬勃开展促使电网规模迅速扩大，电压等级、自动化水平均实现了质的飞跃，供电部门要想在日新月异的市场机制下取得良好的开展，必须在电力经营管理方面加大对科技、经济的投入力度。我国为了打破现有壁垒，在垄断中谋求开展，于2022年提出了体制改革，倡导竞争引入，意在以此推动发输供电效率实现积极开展。同期，世界各国也公布相关政策，电力领域迎来了全面改革时期。 地区变电所的设计、建设具有非常深远的影响，是确保西电东送工程建设顺利的根底，是各地区人们正常生活与工作的保障，是供电负荷稳定可靠的前提，也是我国电力工业实现可持续开展的关键所在。不仅如此，由于区域间存在较大的环境差异，例如，技术、经济以及电压等级等，建设220/60kv的变电所，势在必行。 本课题所设计研究的变电所为一般性的220/60kv的变电所，负荷方案共有两种：远期负荷、近期负荷。其中，60kv的侧供电共有12回负荷出线，为了确保设计符合远期负荷需求，且具有良好的供电性能，本课题设计过程之中择取远期负荷规划为参考。 本次设计具有较好的系统性，充分融合了专业理论知识、实践操作，是大学期间学习的整合表达，也是实践教学的综合性环节，对学生理论知识、专业技能的实际应用具有综合训练的作用，不仅如此，也是学生步入社会实现自我开展的实践基石，意义重大。通过本次课题的研究，不仅可以帮助学生形成良好的专业知识运用能力、创新意识，还有助于学生形成工程观念，为其日后开展奠定良好根底。 第一局部 毕业设计说明书 1 变电所原始资料分析 1.1 设计 地区变电所电气主接线初步设计 1.2 变电所概况介绍 （1）℃，最高温度为36℃；变电所地势平坦，交通方便。 （2）变电所220KV侧进线2回，60KV侧出线12回。 （3）变电所主保护动作时间0.5S，后备保护动作时间为3秒；短路计算时间4秒。 根据所给条件对本变电所的电气主接线、电气设备进行选择，对配电装置进行规划，对防雷保护进行设计。 1.3变电所60KV的用户负荷表 负荷同时系数0.86，线损率为4.5%，重要负荷占75.5%，根据负荷表确定本变电所的远期最大负荷，确定本变电所主变压器的容量，根据相关规程对本变电所的主变压器进行选择。 2x100KM 220KV 2x50KM 800MVA Ud%=18 2x30KM 240MVA Ud﹪ 600MW Xd〞 COSφ= 待设计变电所 200MW；Xd〞=0.135；COSφ= 电力系统接线方式 系统中所有的发电机均为汽轮发电机,送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.3欧姆/公里 根据电力系统接线方式及所给数据，正确选择短路点，进行短路计算，根据短路计算的数据进行相关电气设备的选择较验。 2 主变压器台数和容量确实定 在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂（站）用电的变压器，称为厂（站）用变压器或自用变压器。 2.1 主变压器选择的要求 与系统相连的变压器应在两台或两台一下，当有备用电源保证供电时，可只装一台，装配两台以上主变压器时，单台容量的选择要参照其中任意一台不工作时，剩余变压器容量最少能保证所供电的所有一级负荷或是变电所全部负荷的60—75%。正常情况下一次变电所为75%，二次变电所为60%。变电所的主变压器正常情况下都采用三相变压器，因制作或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220KV变电所中，正常情况下采用单相变压器组，当装设一台单相变压器时，不用备用相，当主变压器多于一台，且每台容量满足上述要求时，单相变压器组不用装设备用相。 变电所中的变压器在系统调压有需求时，正常情况下采用带负荷调压变压器，但在受设备制造限制时，应该采用单独的调压变压器。变压器绕组的连接方法必须和系统电压相位一样，否那么不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方法只有“Y〞型和“△〞型，高、中、低三侧绕组如何连接要根据具体工程来确定。 2.2 主变压器容量和台数确实定 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。 变电所主变压器的容量，一般应按5—10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其作变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足 2.3主变压器的选择 总容量确实定 主变容量确实定应根据5-10年开展规划进行选择，通过对原始资料的分析，根据负荷及经济开展的要求，同时考虑负荷的同时系数和线损率等因素，可由公式求得。 分析原始资料变电所60KV用户负荷表（表2-1） 最大负荷同时系数0.86，线损率为4.5﹪。总负荷中重要负荷占75.5﹪。 根据变电所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，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计级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；对一般性变电所，当一台变电所停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。 本变电所的最大远期负荷为： kW kW 式中 —本变电所60KV侧各出线负荷 P —本变电所60KV侧各出线总负荷 cosφ1=0.85，cosφ线损率为%，负荷的同时系数为k0=0.86 将上数据代入公式可得变压器容量为: 经计算得Se=70%S=kVA 查电力设备手册选用两台双绕组变压器，其型号为SFPZ7—120220/220，电压为 kV采用YN,d11连接组，附套管电流互感器，其具体型号和参数见表2-2。 正常运行时，两台变压器全部投入。当其中一台停运检修时，考虑变压器的过负荷能力，另一台仍能到达全部负荷的98%。 S—三相； F—风冷； P—强迫油循环；Z—有载调压；7—设计序号；120220—额定容量（KVA）；220—额定电压（KV） 3 主接线形式的选择及说明 变电所电气主接线是电力系统接线的主要主成局部，它说明了发电机、变压器、线路和断路器等设备的数量和接线方式，从而实现平安的发电、输变电、配电的任务。 根据设计规程，变电所主接线应满足可靠性、 灵活性、 经济性的要求。同时还应考虑以下的因素： （1） 考虑变电所在电力系统中的地位和作用。 （2） 考虑近期和远期的开展规模。 （3） 考虑负荷的重要性分级和出线回数的多少对主接线的影响。 （4） 考虑主变台数对主接线的影响。 （5） 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。 3.2 主接线的设计要求 在设计电气主接线的过程中，要确保其满足四项根本要求，即经济性、灵活性、可靠性以及平安性。 在平安性方面，要确保与国家相关标准、技术标准相符，可以为人身平安、设备平安提供有效保障。具体有五点： ①高压断路器电源侧、反响电能负荷侧需装置适宜的高压隔离开关。 ②低压断路器电源侧、反响电能负荷侧需装置适宜的低压隔离开关。 ③高压熔断器以及负荷开关出线柜的母线侧需要装置适宜的高压隔离开关。 ④线路电压到达35kv，其末端需装置连接隔离开关的接地刀闸。 ⑤高压母线、架空线路的末端需装置避雷器。 此外，还要通过以下四点充分分析变电站的作用以及设备的可靠性、一二次设备的运行可靠性： ①检修断路器时，支持正常供电。 ②断路器、母线因故检修过程中，停运出现回数、停运时间最小化，且一级负荷、局部二级负荷可以正常供电。 ③是变电所、发电厂完全停运的可能性实现最小化，防止出现系统解列的情况。 ④大机组超高压电气的主接线需要完全负荷可靠性需求。 不仅如此，主接线还要符合检修、调度以及扩建等方面的灵活性要求，基于系统长期规划考虑，主接线还要满足以下要求： ①调度过程中，与线路、变压器以及发电机的切除、投入灵活性良好，可以对负荷、电源进行适宜调配，支持系统的事故运行方式、特殊运行方式、检修运行方式以及上述方式下的调度要求。 ②检修过程中，对继电保护设备、母线以及断路器的停运操作较为便捷，不会给电力网的正常运行以及车间供电造成不良影响。 ③扩建过程中，由初期接线向最终接线的过渡较为便捷，且线路、变压器、新装机组投入时，不会给停运时间、连续供电造成影响，且一二次局部改建相对较少。 主接线要想满足灵活性、可靠性要求，必须符合以下条件，拥有经济合理性： ①一次设备较少，例如，避雷器、隔离开关以及断路器等。 ②可以对短路电流进行有效限制，支持轻型电气、廉价设备。 ③分支变电所、终端电压不超过35kv，支持简易电器。 ④占地面积相对较少，可以为配电装置提供良好的布设环境。 ⑤电气设备型号、数量以及容量选择合理。 3.3 主接线的选择 由规程知：110—220kV配电装置中的出线回路数是2回时，正常情况下采用单母线分段的接线形式。当配电装置中的进线和出线总和为12—16回时，在一组母线上安装分断断路器，而双母线运行方式在6—220kV电压的配电装置中，总是以保证用户供电所必需的可靠性。根据上述的要求，初步确认主接线方案：第一种方案是一次侧（220kV侧）采用单母分段的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母三分段的接线形式；第二种方案是一次侧（220kV侧）采用双母线的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母线带旁路的接线形式。 本变电所电压等级为220kV/60kV，220kV电源进线为2回； 60kV侧出线为12回。 根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原那么，初步拟定两种主接线方案。 第一方案：220kV侧采用单母分段带旁路接线，60kV侧采用双母三分段接线。第二方案：220kV侧采用双母线接线，60kV侧采用双母线带旁路接线 。 图 接线方案 3.4 主接线确实定 两种方案进行比较： 首先，一次侧两种接线形式的比照：单母分段虽然较双母线减小了母线长度和隔离开关的数量，而且占地面积也较小，但是单母分段接线当出现一段母线或母线隔离开关故障或检修等情况时，都会让这段母线上所有回路在检修期间一直停电，而这对重要负荷的供电可靠性是不可以的。双母线接线方式虽然占地面积大，投资高，但是其供电可靠性调度灵活性和扩建方便等优点却是对负荷和系统容量的变化起着非常重要的作用。所以通过对上述的比较，最后确定一次侧（220kV侧）采用双母线接线形式。 其次，二次侧两种接线形式的比照：双母三分段的接线添加了隔离开关和断路器的数量，对正常运行或线路故障时的倒闸操作要比双母线接线繁杂，它平时只有一组母线运行，所以当工作母线短路时，仍需要让整个配电装置短时间内停止工作，增加了停电时间。双母线带旁路接线形式虽然占地面积大，投资高，但是相比之下其供电可靠性和扩建方便等优点却是对重要负荷和系统容量的变化起着非常重要的作用。而双母线带旁路接线不仅经济性要高于前者，而且在母线发生故障后，恢复供电的速度也快于前者，同时，双母线接线可靠性高，扩建方便，所以两者之间的比照，二次侧（60kV侧）最终选定双母线接线的接线形式。 最后，通过上述各方面的综合比较，同时考虑本所的进线，出线的