某220kV变电站电气部分设计摘要本设计的主要内容是对一座220kV变电站的电气部分进行设计。
设计要求采用2回220kV进线，110kV出线7回，10kV出线9回。
分三期完成，一期完成220kV进线2回，110kV出线3回，10kV出线3回。
具体设计项目包括：主变容量选择、电气主接线方案设计、电气总平面布置、短路电流计算、一次设备的选择及校验、各级电压配电装置的布置、二次回路方案的选择及继电保护的整定所用电设计、防雷接地方案的设计。
本设计中所涉及的主要计算包括：短路计算、一次设备校验计算、继电保护整定计算。
关键词：220kV；变电站；设计；短路计算；校验Design for the electrical part of a 220kV substationAbstractThe main target of this design is the electrical part of a 220kV substation. Design requires that using two 220kV back into line, seven to 110kV line and 9 to 10kV line. The whole project is divided into tree periods while two 220kV back into line, three 110kV line and three 10kV line are planed to be accomplished in the first period. This design includes following parts: selection of the capacity of the main transfer, main connection, plane arrangement, short circuit calculation, first side facility selection and verification, plane arrangement for each voltage part, rely protection design, substation-used electricity design, lightning protection design.The main calculation mentioned in this design including: short circuit calculation, verification calculation for first part facility, rely protection calculation.Keyword: 220kV；Substation；Design；Short circuit calculation；verification目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第一章概述 (1)1.1变电站及其设计概述 (1)1.2本次设计概述 (1)第二章根据规定的容量选择主变 (2)2.1 主变选择的原则 (2)2.2 本所主变的选择 (2)第三章电气主接线方式设计 (4)3.1 电气主接线设计主要原则及初步方案 (4)3.2单母线分段接线 (4)3.3 双母线接线 (7)3.4 本所主接线方案 (9)第四章电气总平面设计 (10)4.1 变电所平面布置的一般原则 (10)4.2 本变电所的平面布置方案 (10)第五章短路电流计算 (12)5.1计算k-1短路时的情况 (12)5.2 计算k-2点短路时的情况 (13)5.3计算k-3点短路时的情况 (15)5.4计算k-l1短路时的情况 (16)5.5计算k-l2短路时的情况 (17)第六章一次设备的选择及校验 (19)6.1 220kV侧一次设备的选择 (19)6.2变电所220kV侧高压一次设备的校验 (19)6.3 110kV侧一次设备的选择 (26)6.4 110kV侧高压一次设备的校验 (27)6.5 10kV侧一次设备的选择 (27)6.6 10kV侧高压一次设备的校验 (27)6.7电缆的选择 (27)6.8电缆的校验 (27)第七章各级电压配电装置的布置 (28)7.1 220kV配电装置方案 (28)7.2 110kV配电装置方案 (31)7.3 10kV侧配电装置方案 (32)第八章二次回路方案的选择及继电保护的整定 (34)8.1 二次回路方案选择 (34)8.2 继电保护的整定 (34)第九章所用电设计 (38)9.1 所用电设计的一般原则 (38)9.2 本所所用电设计 (38)第十章防雷接地方案的设计 (40)10.1变电所接地与防雷概述 (40)10.2 变电所防雷设计 (41)10.3变电所接地设计 (43)第十一章设计总结 (45)附录 (46)参考文献 (48)第一章概述第一章概述1.1变电站及其设计概述作为现代工业生产的主要能源和动力，电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。
电能的输送和分配简单经济、便于控制、调节和测量[1]。
随着经济的发展、工业以及人们生活水平的提高，电能在现代工业以及整个国民经济生活中应用的越来越广泛。
变电所有改变电压、接受和分配电能、控制潮流和调节电压的作用，是电力系统中的节点。
以改变电压为例，发电厂发出的电经过升压变电所升压后通过输电线路送到远方，又经过降压变电所降压后供给用户使用。
本次设计的对象是一座220kV的降压变电所。
设计工作是整个变电所工程建设的关键环节，是整个工程的灵魂。
做好设计工作，对整个变电所工程的工期、质量、投资费用和建成投产后得运行安全可靠性和综合经济效益，起着决定性的作用[2]。
在变电所工程设计的各个阶段中，电气专业始终都是主体专业，但设计成品往往要由整个工程组统一提出，电气专业的设计内容是其中的一部分。
本次设计的内容就只限于220kV变电所的电气部分。
1.2本次设计概述本次设计的主要任务是设计一个220kV变电所，具体情况在设计任务书中已经给出，这里不再赘述，现将设计的大致内容介绍如下：本设计内容可分为如下部分：（1）主变容量选择、（2）电气主接线方案设计、（3）电气总平面布置、（4）短路电流计算、（5）一次设备的选择及校验、（6）各级电压配电装置的布置、（7）二次回路方案的选择及继电保护的整定、（8）所用电设计、（9）防雷接地方案的设计。
第二章根据规定的容量选择主变2.1 主变选择的原则SDJ161-1985《电力系统设计技术规程》、SDJ2-1988《220~ 500kV变电所设计技术规程》对变电所的变压器选择原则的相关规定[3]：（1）变压器容量、台数、相数、绕组数及阻抗等主要规范，应根据电力负荷发展及潮流变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的危险影响、调相调压、设备制造及运输等具体条件进行。
（2）220~ 330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相式。
（3）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%；在计及过负荷能力后得允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。
如变电所其他电源能保证变压器停运后向用户的一级负荷供电，则可装设一台变压器。
（4）220~ 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可达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。
2.2 本所主变的选择结合本站的实际情况：（1）110kV侧及10kV侧连接有无备用电源且不可停电的负荷，故主变采用有载调压的调压方式；（2）由于不受交通运输条件限制，主变采用三相式；（3）负荷预测的结果，6年后该地区负荷（折算成视在功率）将达到400MV A，进两年内负荷达到140MV A。
根据负荷预测结果，决定采用三台容量为150MV A 的主变，按照预测的负荷增长情况，分三期投入，每期投入一台。
三期完工后，当其中一台事故停运后，余下两台仍能保证全所全部负荷的70%以上（两台容量300MV A，总负荷400MV A），能保证了一级负荷的供电；（4）通过主变的各侧的功率均超过主变额定容量的15%，故采用三绕组形式。
综合以上条件，最终采用沈阳变压器厂生产的SFPSZ7-150000/220变压器，具体参数如下：表2-1变压器的参数表第三章电气主接线方式设计3.1 电气主接线设计主要原则及初步方案变电所电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。
电气主接线的设计原则是[3]：应根据变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。
根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。
应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。
电气主接线的主要要求为[3]：（1）可靠性：衡量可靠性的指标，一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式择优选择。
（2）灵活性：投切变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。
（3）经济性：通过优化比选，工程设计应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少。
综合以上要求，可以初步选出本站的接线方式：220kV侧，可供选择的主接线方式有单母线分段接线和双母线接线；110kV侧，可供选择的主接线方式有单母线分段接线和双母线接线；10kV侧，采用常用的单母线接线方式。
下面从可靠性、灵活性、经济性三个方面对单母线分段接线方式和双母线接线方式进行比较。
3.2单母线分段接线图3-1 所示的即为单母线分段接线方式，单母线用分段断路器QFd进行分段。
图3-1 单母线分段接线示意图3.2.1 单母线分段接线的可靠性在这里用故障树分析法[4]，建立单母线接线的故障模型，下表为各元件的可靠性指数。
表3-1 故障树分析法中各元件的可靠性指标其中：λR为非扩大型故障率，表示元件故障只造成元件本身停运，而不影响其它元件运行的一类故障；λS为扩大型故障率，表示该元件故障除了本身停电以外，还会导致其它相关元件停运的一类故障的故障率；λM为计划检修率；γ为故障修复时间；γ'为计划检修时间；μR为故障状态到正常运行状态的修复率；μS为扩大型故障状态和拒动状态到修复状态的切换率；μM为计划将向状态到正常运行状态的计划检修修复率；P N为元件正常工作的概率；P R为非扩大型故障状态概率；P M为计划检修概率；P S为扩大型故障状态概率。