昆阳220kv枢纽变电所电气一次部分初步设计_开题报告

摘要

文章介绍了220KV枢纽变电所的一种设计理念，在设计过程中严格遵循『经济、安全、可靠、先进』等原则，结合此变电所自身所处的地域条件及地位的重要性。总结出此220KV枢纽变电所的设计原则及设备选型，包括电气主接线、无功补偿、防雷接地、继电保护、调度自动化等方面的内容 指出了设计，建设中应注意的问题并进行了技术经济分析。。 

关健词： 枢纽 变电所 规划设计 设备选型

目录

1 设计原则及设备选型

1.1电气主接线选择

  1.2短路电流计算

  1.3 主要设备选型

  1.4 无功补偿

  1.5 保护配置

  1.6 防雷配置和接地

  1.7 所用电和照明

2 技术经济分析

4 参考文献

1.1电气主接线选择

设计的原则是运行的可靠性，操作的灵活性同时也要节约投资，方案采用:220kv进线最终5回，本期建主变进线2回，选用双母线带旁路母线，母联断路器， 兼作旁路断路器， 具有较高的可靠性和灵活性，母线故障时对用户停电较短，还可以在将来电网发展后专设旁路断路器；110KV侧有进出线8回负荷重要，要求供电可靠，经济合理，因此选用110kv采用双母线带旁路母线母联路器兼作旁路断路器使以后电网发展后专设旁路断路器，10kv侧除接调相机外，还要带地区负荷，10kv出线回本期一次建成、所以接线选用单母线分段，为限制短路电流，须在进线回路加装2台普通水泥电抗器，当两台主变并连运行时为限制主变,10kv侧短路电流，还需要在主变10kv侧加装2台水泥电抗器。

1．2 短路电流计算

对变电所网络选取了四个短路点分别进行短路计算，为设计选择设备打下基础。

d1点为220d kV母线上;d2点为110kV母线上;d3点为10kV调相机出;d4点为10kV供电母线, 分别对四个短路点0秒时刻，断路器切断故障时刻的短路电流以及冲击电流进行计算。得到各点短路电流结果见下表： 

短路点

支路名称

短路平均电压(kV)

次暂态电流(kA)

冲击电流(kA)

任意时间短路电流（秒）(kA)

0.07

0.14

0.075

0.15

0.55

1.1

0.55

1.1

d1

220kV母线短路

230

4.2475

10.83

4.21

4.18

d2

110kV母线短路

115

8.28

21.12

8.13

8.05

d3

10kV调相机母线

10.5

38.06

97.05

32.86

31.6

d4

10kV供电母线

10.5

17.58

44.83

16

15.8

 

1.3 主要设奋选型 

按《变电所设计技术规程》选择电气设备的原则选择电气一次设备，出线设备的额定电流按最大负荷电流选择，主变回路的额定电流按主变压器的容量进行选择，并根据短路计算结果，用短路电流验算电气设备的热稳定、用冲击电流验算电气设备的动稳定，断路器开断电流应满足要求。 

变压器选择：根据原始资料提供的变压器容量为120MVA，2台，10kv、110kv、220kv有三个电压等级又由于该地区水电季节性较强，潮流起伏大，变电站的变压器宜选用有载调压的变压器，以稳定110kv系统电压。故选用220、110、10kv的三绕组变压器，在220kv侧中性点带负荷调压，查《电力系统设计手册》选定符合要求的变压器型号为SFPZ1-120000/220，12万/12万/6万kVA。

220设备：按电网工作电压、最大持续工作电流，选用LW6-220/2500型户外SF6断路器和与之相匹配的GW6-220G（D）型隔离开关。

110kv设备：按正常运行条件下，断路器切断的最大长期负荷电流，选用LW25-145/2000型户外SF6断路器和GW-110G（D）/1000型隔离开关。

10kV调相机回路设备：选用ZN12-10V/1600型真空断路器及GN2-10型隔离开关。

10kV出线设备：选用ZN12-10I/1250型真空断路器和GN6-10T型隔离开关。

电抗器：在变压器出口，当两台主变并连运行时为限制主变10kV侧短路电流，选用2台NKL-10-1500-6型水泥电抗器。10kV进线回路，为限制10kV短路电流，须再加装2台NKL-10-600-4型普通水泥电抗器。

1.4无功补偿

为了提高并改善该地区各点电压水平及电压质量，避免水电站远距离输送无功功率，宜在10kV侧加装调节电压和无功补偿的设备，考虑到加装电容器组虽投资小，但是电容器在投运和切除时对10kV电压波动较大,故没有选择电容器,而选择调相机,它能从0伏起平缓调节电压,可以满足枢纽变电站对电压要求较高的需要,还可以进行无功补偿,避免无功在线路上传输。查《电力设计手册》选定符合要求的调相机型号为T7-15-8型15MVA的2台调相机装在2台主变10kV侧。

1.5 保护配置

（1）主变上保护配置：选用南京南瑞微机LFP-972A及LFP-973A（220KV侧）LFP-973A（110KV侧）LFP-933B（10KV侧）LFP-974D保护装置，配有差动，瓦斯主保护，后备保护，三段式符合电压锁闭过流保护，变压器直接接地运行的二段接地零序过流保护，变压器不接地运行的一段定值两段时限的零序无流闭锁的零序过电压保护，变压器经间隙接地的一段定值两段时限的零序过流保护，过负荷保护，启动主变风冷，过载闭锁有载调压，过负荷告警等。

（2）220KV出线：考虑本次设计的变电所为220KV枢纽变电所，它的稳定性及可靠性对整个系统很重要，因此220KV线路按双重化配置原则，选用南瑞LFP-901A和LFP-902A两套不同原理的保护，配有方向闭锁高频，构成快速距离I段，包括三段式相间距离和接地距离及方向零序II,III段作为后备保护、可实现单相重合，三项重合和综合重合闸方式。

（3）110KV线路：选用南瑞LFP-941B微机保护装置，配有相间距离I、II、III段保护，接地距离I、II、III段保护，零序电流I-IV段，三相一次重合闸构成。

（4）10kv线路：选用南瑞LFP-961型保护装置，配有过电流速断，三相一次重合闸，可选用低频减载装置。

1.6防雷配置和接地：

（1）直击雷过电压保护：在变电站装设6只避雷针，220kv线路终端杆到构架间的引线处在避雷针保护范围内。

（2）雷电侵人波过电压保护：分别在220KV母线、主变220KV中性点、110KV母、主变110KV中性点、调相机出口、调相机中性点、主变10KV侧，10KV供电母线处装有避雷器可防止感应雷过电压。

（3）接地：采用角钢(∠5x50x2500)和扁钢(-4x40)焊接成4x4的方格状接地网,接地电阻小于4欧姆。每基避雷针为单独的一个接地网，接地电阻在10欧姆以下，室内控制操作台单独一个接地网，接地电阻在4欧姆以下。。 

2 技术经济分析

220kv枢纽变电所设计方案和普通中型变电所设计相比，存在以下优点：

节约用电：220、110kv高压配电装置采用双层双列高型配电装置设计方案，用地省，比普通中型节地45%以上。

技术先进：采用电脑远动装置新技术，大大提高了调度管理水平。而采用Gwi——220型伸缩式隔离开关等新设备，显著提高了变电所运行的安全可靠性。其中Gwi——220KV隔离开关不仅操作方便，性能先进，通过改进还减少了配电装置纵向尺寸和占地面积，解决了以往工程普通中型配电装置占地过大和高型配电装置运行困难的问题。

整体布局好：总平面布置紧凑，整齐清晰，远近期规划合理。

运行费用低：由于新型设备的大量使用，使得停电检修周期加长，维护工作量和运行费用大为减少，一般年运行费用可节约1/15~1/13左右。

3参考文献

《电气工程专业^文档设计指南 电力系统分册》中国水利电力出版社 陈跃

 《电气工程专业^文档设计指南 继电保护分册》中国水利电力出版社 韩笑 

《电力工程设计手册》第一册、第二册 上海科技出版社 

（4） 《发电厂电气部分》，范锡普 

（5） 《短路电流实用计算》中国电力出版社 李瑞荣 

（6） 《变电所设计技术规程》（不同电压等级的） 

（7） 《变电所设计》（10~220）KV，中国水利电力出版社1993 年版

 （8） 《电力工程设计手册》（一次部分），西北电力设计院编，中国水利电力出版社1992 年版 

（9） 《电力工程设计手册》（二次部分），西北电力设计院编，中国水利电力出版社1992 年版 

（10） 《电力工程设备手册》（一次部分）上、下册，西北电力设计院编，中国电力出版社1998 年版 

（11） 《电力工程设备手册》（二次部分），西北电力设计院编，中国电力出版社1998 年版 

（12） 《发电厂电气部分课程设计参考资料》，天津大学黄纯华编，中国电力出版社1998 年 

（13） 《发电厂变电所一次系统》，中国水利水电出版社，1998.4 （13） 《三相交流系统短路电流计算》GB∕T11022 （14） 《电力变压器选用导则》GBT17468