220降压变电所电气一次部分设计电气工程与自动化一班陈强指导教师方重秋摘要变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。

为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。

随着我国国民经济的快速增长，我国工业农业用电量在快速的增加。

地区负荷也发生了很多的变化，要求电压等级的差异很多。

以往的变电所不能较好的满足用电的需求。

因此需要设计一个较适宜的地区降压变电所以满足需求。

在此本所设计为220/110/10三个电压等级。

主要对变电所主变压器容量台数及形式的选择,三侧短路电流的计算，设备的选择校验，电气主接线方案的确定和继电保护设计等。

在设计过程中提出了多种设计方案进行了供电可靠性和经济性的比较;对设备要求也进行了严格的各种参数的校验；进行了变压器主保护整定和后备保护的计算；还进行了变压器保护的二次回路设计；最后设计了保护的规划设计。

关键词电压等级，降压变电所，继电保护，二次回路1 绪论近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。

变电所的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。

这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电所的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。

变电所由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。

各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。

但现代变电所是一个十分庞大而又高度自动化的系统，在各个专业系统之间和各个环节之间，既相互制约又能在一定条件下相互支持和互为补充。

为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电所，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。

2 主变压器容量、台数及形式的选择2.1 主变压器台数容、量和形式的确定计算①220kV 侧通过主变向110kV 侧输送功率110420000.05 2.1p MW ∆=⨯= 110max 42000210044.1p MW =+=110110tan 441000.3314.553Q p MVAR θ=⨯=⨯=②220kV 侧通过主变向10kV 侧输送功率1098000.98.2p MW =⨯= 10100.050.441p p MW ∆=⨯=10max 101088204419.261p p p MW =+∆=+= 1010max tan 92610.33 3.175Q p MVAR θ=⨯=⨯=③主变压器输送的最大容量1101014533317517.708Q Q Q MVAR =+=+=∑56.223S MVA ===∑根据设计任务书要求，本期采用两台主变，选择容量时应满足当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。

由此可得单台主变最小容量：min S ＝562233×0.7＝39.356MVA 。

220kV 变电所常用的单台主变容量为20、31.5、40MVA 。

由此可选择两台容量为40MVA 的主变。

2.2 I 、II 级负荷校验①110kV 侧I 、II 级负荷1101100.6528.665p p MW I∏=⨯=②10kV 侧I 、II 级负荷10100.62 5.742p p MW I∏=⨯=③I 、II 级总负荷1101034.409p p p MW I∏I∏I∏=+=∑tan 344090.3311.355Q P MVAR θ=⨯=⨯=∑36.234MVA S I∏===∑I 、II 级总负荷与主变额定容量之比：36234/40000=0.91。

这样，全部I 、II 级负荷为额定容量91%，满足单台主变长期运行要求，符合要求。

所以，选择两台容量为40MVA 的主变，主变总容量为80MVA2.3 变压器的技术参数根据以上条件选择，确定采用中山ABB 变压器厂的型号为SFSZ10-40000/220的220kV 三绕组有载调压电力变压器，具体参数如表2.1。

型号中个符号表示意义：从左至右S：三相 F：风冷却 S：三绕组 Z：有载调压 10：设计序列号 40000：额定容量220：电压等级3 电气主接线的选择3.1 主接线比较选择由设计任务书给定的负荷情况：220kV出线4回，110kV出线2回，10kV出线12回，该变电站主接线可以采用以下两种方案进行比较。

出线6回出线6回图3.1 方案一主接线图到六个工厂出线到六个工厂出线220kv变电所方案二主接线图图3.2 方案二主接线图3.1.1 方案一二比较①两种方案所用主要设备数量对比②方案一二接线故障停电范围比较220kV侧③方案一二接线故障停电范围比较110kV侧表3.3 两方案110kV侧停电范围比较综上所述对方案一二的比较，可知方案一的220kV侧要比方案二220kV侧供电可靠性更高，运行方式更为灵活。

克服了方案二的由于母联断路器检修时造成的全所停电的结果，但是方案一设计的投资要比方案二投资高，根据原始资料可知本所为本地区的重要负荷供电，而且为单电源供电系统，综上所述，方案一要比方案二更合理。

110kV侧两方案的投资差不多，但是方案一的操作更为方便灵活，更利于扩建，所以在110kV 侧方案一较合理。

10kV 侧两方案一样，都是当母线分段接线方式。

接线简单清楚，设备少，操作方便简单，易于扩建。

重要用户可以用双回线接在不同于母线段保证不间断供电。

能够满足供电要求。

④方案确定根据上述对比可以看出，在运行可靠性方面方案一优于方案二，经过综合比较，确定方案一。

方案图接线图见图3.1。

4 短路电流计算4.1 短路计算的目的及假设①在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

②在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

③在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

④在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

⑤按接地装置的设计，也需用短路电流。

4.2 短路电流计算的步骤①计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下。

②给系统制订等值网络图。

③选择短路点。

④对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。

标幺值：d 1diI X **=有名值：di I =I d *j I⑤计算短路容量，短路电流冲击值。

短路容量："cj U I短路电流冲击值：cj I =2.55I ˝ ⑥列出短路电流计算结果。

4.3 短路电流具体计算在短路计算的基本假设前提下，选取基准容量S B =100MVA ，U B 为各级电压平均值（230kV ，115kV ，10.5kV ），线路阻抗取0.4Ω≈/km 。

短路点分别选取变电站的三级电压汇流母线：220kV —d1，110kV —d2，10kV —d3。

① 系统化简图4.1 系统初步化简图图4.2 Y型变三角形图图4.3 变电所系统完整图②三相短路时各侧短路电流计算1）220kV侧短路电流计算图4.4 220kV 侧短路电流图''1894111 6.78.135.750.5d I x x x =++=++= 根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数1.8ch K=，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值。

''''11.5176.3ch d d I I I ===当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流''''1112.55128.8ch ch d d i I I ==0.25B I kA ===化为有名值为：''150.512.5d B I I kA =⨯=1128.832ch B i I kA =⨯= 176.319.1ch B I I kA=⨯=''1220144979.5d d S u I MVA =⨯=2）110kV 侧短路电流计算图4.5 110kV 侧短路电流图1089489411||||0.0211150.5x x x x x x x ====++10880.13x c x == 10990.16xc x ==10440.71x c x == 1110120.020.1880.0130.195x x x x **=++=+-=11128 1.5xx c ==11139 1.2xx c ==111440.28xx c ==''21110.670.83 3.7 5.21.5 1.20.27d I =++=++= 根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数1.8ch K =，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值''''221.517.85ch d d I I I ===当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流''''2222.5513.3ch ch d d i I I ==化为有名值：0.5B I kA ===''2 5.2 2.6d B I I kA =⨯=213.3 6.7ch B i I kA =⨯= 27.85 3.9ch B I I kA =⨯=''21102517.9d d S u I MVA =⨯=3）10kV 侧短路电流计算图4.6 10kV 侧短路电流图 1510130.433x x x x **=++=15168 3.3x x c == 15179 2.7xx c ==151840.61xx c ==则短路电流标幺值为：''31617181111110.30.37 1.6 2.33.3 2.70.61d I x x x =++=++=++= 根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数1.8ch K =，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值。