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1、绪 论我国目前所使用的交流电能主要是由交流发电机提供的。由于受绝缘水平的限制，发电机输出端发出的电压一般低于30 kV。用这样低的电压将电能进行远距离输送事实上是不可能的。为此，需要利用升压变压器将电压升高后，再将电能进行远距离输送，到用电负荷所在地区以后，用电设备多是低压设备，所以用高电压将电能输送到用电地区后，还必须利用降压变压器降低电压，才能供给用户使用。因此，变电站在电力生产过程中是一个重要的环节。 在电力系统中，变电站主要担负着电压变换这一重要任务，其作用主要有提高输电电压，减少电能损失。电能在输送的过程中，由于电流的热效应，就要产生电能损失，且电能转化为热能的损失与电流的平方成正比
2、。因此，当输送功率一定时，提高输电电压就可减小电流，电网就会相应减少电能损失。降低电压，分配电能。电能经过升压输送到用电地区后，用户很难使用高电压的电气设备，因此，需要降压变电站把电压降低再分配到用户供用户使用。集中电能、控制电力流向。一个电网多数由多个电源点提供电能，这些电能的集中必须通过枢纽升压变电站来实现。在用电地区，根据负荷情况，再由降压变电站来控制电力的流向。调整电压，提高电压质量，满足用户的要求。通过变电站的变压器调压装置和无功补偿设备，既可使用户得到稳定的电压，也可以提高线路的输电功率。此次设计的220KV变电站，对该地区的电网优化配置资源的能力将显著增强。该站的建成，可以满足市
3、区生产及生活的供电要求，在设计过程中考虑到该市工业生产和人民生活的发展，并可满足5-10年的远景供电需求。作为新建站，除了能够满足用电的需求的基本条件外，还必须考虑到自身的建站经济性、调度的灵活性和可靠性，并易于扩建和升级改进成微机综合自动化。关于此课程，目前国内外较先进的是变电站综合自动化。其一般为无人值班，有人职守，四谣设计，采用综合自动化实现控制、保护、测量和远动等功能。微机控制，通过“远方”“就地”转换开关实现就地（就地单元控制）、远方（站内控制室微机及调度中心）两种控制方式，用微机实现模拟操作，待确认后再执行控制命令。测量元件和保护元件接各自独立的CT，全部四谣量送至调度中心，站内通
4、信采用大量通信网等。变电站综合自动化的发展将是以后变电站发展的主导方向，它不但节省了人力、物力、财力，而且从更大程度上可以保证供电质量，提高供电的可靠性。 随着计算机技术和网络通信技术的快速发展，电力系统自动化建设发展越加完善，尤其是在电力系统变电站远程监控中，广泛采用了最新的计算机技术、通讯技术和图像处理等技术。传统的变电站视受技术发展的局限，只能进行现场监视，简单的报警信息传输，无法实现远距离传输视频信号，对于前端具体情况的了解、事件的确认是非常困难的，无形中降低了系统的稳定性和安全性。尤其是现在电力系统为提高劳动生产率，增强竞争力，在变电站系统平常的生产过程大量采用无人值守模式。而对于变
5、电站这样的行业来说，远程、实时的监控是行业系统安全运作必备的前提条件。220KV变电站初步设计第1章 概述1.1 概述随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常生活中。电能可以方便的转化为期他形式的能源，例：机械能、热能、光能、磁能等，并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的人和工作场所和生活场所。电能的应用规模也很灵活以电能作为动力，可以促进工农业的机械化和自动化。保证产品质量大幅度提高劳动生产率。同时提高电气化程度以电能代替其它形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其它工业的区别在于：（一）、与国民经济各部门的关系非常密
6、切。（二）、电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度，过程非常短促。（三）、电能的生产、输送、分配和消费实际上同时完成的不能大量储存。变电站是联系发电厂和电力用户的重要纽带，是将电能从产品变成商品的中间环节。它担负着电能转换和电能重新分配的重要任务。对国家经济的发展有着极其重要的作用。本次所设计变电站担负着向开发区的炼钢厂供电及变电所附近的地区负荷供电，承担着该市的输变电任务。根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：第1.0.2条：系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源
7、和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。第1.0.6条：系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。该市郊220KV变电站是地区性城市变电站，它由系统同时向炼钢厂和地区负荷供电，系统总容量为：S1=200MW，S2=4
8、0MW，S3=2100MW，同时向变电站供电，变电站与系统联系较为紧密，在整个系统中占有重要地位。1.2 本次设计的内容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。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。故本次220KV变电站设计主要为电气一次部分设计。电气一次部分设计主要包括变电所总体分析、电力系统分析、主接线的选择、主变的选择、所用变的选择、无功补偿的设计、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置和防雷保护等内容。本部分设计主要参考了电气一次部分设计手册、电气一次部分设备手册等，按照有关的技术规程和工程实例进行
9、的。1.3 本次设计的任务本次设计的主要任务是220KV的变电站的设计，设计的内容包括电气的一次部分的设计和计算。在一次部分中，要对电力系统和变电站进行总体分析，然后确定变电站电气主接线的型式，并在此过程中进行系统的无功补偿、调压计算、短路电流计算以及电气设备的选择。在具体计算后，还要为建造变电站进行配电装置及电气总平面的布置设计，使建站合理化，并进行防雷设计，保证安全。第2章 变电站分析2.1 变电站总体分析水力、火力及核能等发电站发出的的电能，由于经济上的原因把电压升高，用输电线送到变电站，在这里把电压降低，用输电线再送到其他变电站，或通过输电线和配电线路送到用户。这样，在变电站除了把输电
10、线送来的电压和电流进行变换，集中和分配外，为了使电能的质量良好以及设备安全，进行电压调整、电力潮流控制以及输配电线和变电站的保护。2.2 变电站设计要求1.变电站的设计应根据工程的510年发展规划进行做到远，近期结合。以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。2.变电站的设计，必须以全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案。3.变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。4.变电站设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。该变电所是一个220KV地区性城市变电所，向市区的炼钢厂及附近地区负荷供电，它由系统
11、1（容量为200MVA）和系统2（容量为40MVA）和系统3（容量为2100MVA）供电，同时向变电站供电，与系统联系紧密。（1）建设的必要性该所位于市郊的工矿企业集中区的中心，为满足该地区经济发展及人民生活需要，决定再此建设此区域性变电所。（2）建设规模根据电力系统规划，本变电所的规模如下:电压等级：220/110/10KV线路回数：220KV近期3回， 远景发展2回；110KV 近期2回， 远景发展2回；10KV 近期10回， 远景发展2回。2.3 电力系统接线图图2-12.4 负荷分析根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，即一级负荷、二级负荷、三级负荷。负荷等级不同，对电力
12、系统供电可靠性与稳定性的要求也不同。如果停电，一级负荷将造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染；对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型的设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的发展，负荷等级不同，对供电的要求也不相同：对于一级负荷，必须有二个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个独立电源点
13、供电。对于二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。在110kv负荷中炼钢厂的一类负荷比较大，发生断电时，会造成生产机械的寿命缩短和一定的经济损失.因此要尽可能保证其供电可靠性。在10kv负荷中，汽车厂，电机厂，炼油厂一类负荷比较大；若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，必须保证其供电可靠性。第3章 主变的选择3.1 主变选择 变压器是变电所中最重要的和最贵重的是设备，变压器的选择在变电所中是比较重要的。它是变电站中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以
14、利于电能的合理输送，分配和利用。变压器的分类方法比较多，按功能分有升压变压器和降压变压器，按相数分有单相和三相变压器，按绕组导体的材质分有铜绕组和铝绕组变压器，按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式，干式两大类，其中油浸式变压器又有油浸自冷式，油浸风冷式，油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。而干式变压器又有浇注式，开启式，充气压（SF6）等。按用途又可分为普通变压器和特种变压器，按调压方式分有无载调压变压器和有载调压变压器。安装在总降压变电所的变压器通常被称为主变压器，610KV/0.4KV的变压器常被叫做配电变压器。在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已被淘汰，
15、不在采用，在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器，供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9，S10-M，S11，S11-M等）；对于高建筑，地下建筑，发电厂化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC，SCZ，SG3，SG10，SC6等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7，SFSZ。SGZ3等）降压变电所主变压器台数和容量的确定。主变压器的选择原则选择主变压器台数时应考率下列原则：应满足用电负荷对供电可靠性的要求,对供有大量一、二级负荷的变电所,应采用两台变压器,以便当
16、一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器对一二级负荷继续供电.对只有二级负荷而无一级负荷的变电所,也可以只采一台变压器,但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源或另有自备电源。（1） 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所也可以考虑采用两台变压器。（2）除上述两种情况外,一般车间变电所宜采用一台变压器.但是负荷集中且容量相当大的变电所,虽为三级负荷,也可以采用两台变压器。（3） 在确定变电所主要变压器台数时,应适当考虑负荷的发展留有一定的余地。3.1.1 变压器容量的选择主变容量选择应考虑：（参考电力工程电气设计手册一中的第五章 ）（1）主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。
