220kV降压变电所设计说明书一． 原始资料 ：1．变电所性质：地方性降压变电所，位于有色金属矿区，同时为附近城市供电2. 所址条件：所区地势属半山区，海拔300m,交通比较便利，最髙气温+351，最低温度 -351，年平均温度+51，最大风速20m/s，覆冰厚度5 mm,地震烈度〈6级，土壤电阻 率400Q.m,雷电日小于25 日，周围环境较好，不受污染的影响，冻土深度1.0m，主导 风向夏东风，冬北风3. 负荷资料：1) 220kV侧共2回线与系统相连2) 110kV侧共12回架空出线，最大综合 负荷 90MW, cos巾=0.85负荷名称最大负荷(MW)线路长度(km)回路数附注矿山甲12502有重要负荷矿山乙10602有重要负荷铝厂20302有重要负荷炭素厂18252有重要负荷矿山机械厂12301重型机械厂16401变电所甲20251有重要负荷变电所乙20201有重要负荷4.系统情况：4*SSPSL-120/220KV变电站二． 设计任务1．变电站总体分析，选择变压器的台数、容量、型号、参数2．电气主接线设计3．计算短路电流，选择电气设备三． 成品要求1．说明书（附计算书）1份。
2．电气主接线图1张附：1、要求选择的电器设备包括：（l） 220kV配电装置中的主母线、髙压断路器、髙压隔离开关、接地刀闸、电压互感器、 电流互感器；（2） llOkV配电装置中的主母线、髙压断路器、髙压隔离开关、接地刀闸、电压互感 器、电流互感器、髙压熔断器、导线；（3） 各电压等级的避雷器2、参考资料：1）《发电厂电气部分》教材2） 《发电厂电气部分课程设计参考资料》3） 《电力工程电气设计手册》第二章 原始资料分析设计依据：1) 220kV降压变电所设计任务书2) 变电所设计规程2.1变电所性质、系统情况与负荷分析2.1.1变电所性质本变电所为地区性降压变电所，地方性降压变电所，位于有色金属矿区，同时为附近城 市供电其中火电系统有4台氢内冷2极汽轮发电机QFN-100-2经4台三相三绕组强迫循环 油浸水冷铝导线SSPSL-120/220变压器组成;水电系统由4台同步水轮机TS854/156-40经4 台三相三绕组强迫循环油浸水冷铝导线SSPSL-120/220变压器组成该变电所有两回进线， 向110KV地方负荷供电2.1.2负荷性质220KV侧：共2回线与系统相连110KV侧： 共12回架线与负荷相连，最大综合负荷为90MV, cos= 0.852.2环境分析所处地势为半山区，海拔300m，交通比较方便，可以考虑选择廉价、较笨重的设备。
周围环境条件较好，不受污染的影响，故可采用屋外配电装置，考虑到土地的经济性，地表 裂度等因素，屋外配电装置拟采用半髙型装置所区海拔低于1000m,电气设备绝缘可不考 虑修正本所所在地区主导风向夏季为东风，冬季为北风，所以变电所间隔及母线布置应为东西 或西北走向，最大风速20m/s小于35m/s，因此对屋外配电装置可不考虑风速对布置形式的影响地区最髙温度+301，最低气温-351，可以考虑在冬季时对变压器油加热，防止变压 器等设备被冻坏地震裂度小于6级，无需特殊设计雷电日小于25日，对防雷也无需特 殊考虑冻土深度lm,接地装置必须深入0.6m以下，才能可靠接地第三章 主接线方案的拟定及主变压器的确定3.l 主接线选择：主接线的确定对变电所本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设 备选择、配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大的影响根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并在满 足运行可靠性，简单灵活，操作方便和节约投资等要求，有扩建的还应在布置上为过渡到 最终接线准备条件3.1.1、主接线的设计原则1、 考虑变电所在电力系统中的地位和作用。
2、 考虑近期和远期的发展规模3、 考虑负荷的重要性分级和出线回数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3.1.2 主接线设计的基本要求① 可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电衡量可靠性的客观标准是运行实践评价主接线可靠性的标志是：a、 断路器检修时是否影响供电；b、 线路、断路器、母线故障和检修时，停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；c、 变电所全部停电的可能性；d、 有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以 上② 灵活性a、 调度要求可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求；b、 检修要求可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影 响对用户的供电；c、 扩建要求可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备的改造量最小③ 经济性：投资省、占地面积小、能量损失小3.1.3 变电所设计技术规程中规定：1.当能满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线，如 线路变压器或桥形接线等。
当能满足电力系统继电保护的要求时，也可采用线路分支接 线，如有扩建的要求，在布置上应为过渡到最终接线准备条件2.110〜22KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当主线不超过4回时， 一般采用分段单母接线枢纽变电所中，当110〜220KV出线在4回及以上，一般采用双母线接线3. 35〜60KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线大于2回时，一 般采用单母分段或单母线接线主线回数较多、连接电源较多、负荷大或污秽环境中的屋外配电装置，可采用双母线接线6KV 和 10KV 配电装置中一般采用单母分段或单母线接线4. 配电装置中的旁路设施或旁路断路器应按下列条件设置：110〜220KV配电装置中，除断路器允许停电检修外一般设置旁路设施当有旁路母线时，应首选以分段断路器或旁路断路器构成的母联兼旁路接线当220KV出线为5回以上或110KV出线为7回以上时，一般装设专用旁路断路器在枢纽 变电所中，当220KV出线为4回以上或110KV出线为6回以上时，也可装设专用旁路断 路器主变压器的110〜220KV侧宜接入旁路母线接在母线上的阀型避雷器和电压互感器一般合用一组隔离开关。
接在变压器引线上阀型避雷器回路中，一般不装隔离开关如果采用接地开关，对电力系统稳定不应造成影响，线路上有分支变电所的终端变电所应和分支变电所同时装设快分离开关接地开 关和相应的快分离开关之间应用闭锁装置3.1.2各电压等级的接线：1. 本所特点：属地区降压变电所供电负荷为I、II、III类负荷220KV侧为本所唯一的电源进线2.220KV电压等级根据规程可知，由于出线为两回，所以采用桥形接线，又因为有较大的穿越功率，所 以采用外桥式接线（如图 3-1）图 3-1优点：桥形接线简单清晰，没有母线，用三台断路器带四个回路工作，所以断路器使用数量 较少，可节省投资，也易于发展过渡为单母分段或双母线型接线缺点：工作可靠性和灵活性不够高，根据我国多年运行经验，桥形接线一般可用于条件适合 的中小型发电厂和变电所，或为最终接线为单母线分段或双母线接线的工程初期接线 方式3.110KV 电压等级根据规程，110KV配电装置中，出线回数较多，可采用双母线接线，出线2回以上时， 一般采用分段单母线本变电所110KV侧有12回出线连接负荷，通过比较单母分段与双母线的优缺点，采用 双母线接线方式而110KV侧有7回以上出线时需要设旁路母线。
图3-2优点：（1）运行方式灵活，可以采用两组母线同志工作，将母联断路器合闸，而进出线均 衡地分配在母线上的运行方式也可以采用一组母线工作，另一组备用，母联断路 器断开的单母线运行方式2）检修母线时不中断供电，由于每个回路都有两组隔离开关，检修任一回路母线 隔离开关时，只中断该回路的供电，这时可将要检修的隔离开关所在母线上的其他 回路均接至另一组母线继续运行，然后停电检修该母线隔离开关3）任一组母线故障时仅短时停电，双母线接线与单母分段相比，母线故障时停电 时间短，任一母线故障时，只需将母线接于该母线上的所有回路切换至另一组母线， 故障母线上的回路经短时停电便可恢复供电缺点：（1）变更运行方式时，都是用各回路母线侧的隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为 复杂，容易出现误操作2）检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电3）任一母线故障仍会短时停电（4）由于增加了大量的母线隔离开关和母线长度，双母线配电装置结构较复杂，占地 面积大，投资大3.1.3 变电所主要接线的确定有上述分析可知，220KV采用外桥接线，60KV采用双母线带旁路母线接线主接线图见图 3-4220KV110KV图 3-43.2 主变压器的选择3.2.1 变电所主要变压器台数的选择变压所一般装 2 台主要变压器，以免一台变压器检修或故障时中断供电，故本所主变压器台数应为 2 台。
3.2.2 主变压器容量的选择1. 所选主变容量和应大于最大综合计算符合，即：2S三SN MAXS =90/0.85=105.88MVAMAX故 S 252.94MVAN2. 当所选两台主变有一台停运时，另一台主变应满足70%最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分II类负荷,220KV以及上电压等级变电所，在计及过负荷能力 后的允许时间内，应能满足全部I类负荷和大部分II类负荷，即：S 20.7S , S 三S +SN MAX N I II在本设计中，110KV侧回路数为2的属于I、II类负荷S 274.116MVANS ^ES = (12+10+20+18) /0.85=70.59MVAN II由于变压器容量没有80MVA且满足本题条件的，故取S^=90MVA3.2.3主变压器型式的选择1. 相数的选择330KV及以下的发电厂和点点所，一般选三相，故本所取三相2. 绕组的选择具有三种电压等级的变电所中，通过主变的各绕组功率达变压器容量的15%以上， 则主变宜选三绕组变压器本所主变容量90MVA，中低压侧最大综合负荷为90MW和30MW, 故应选三绕组变压器3. 绕组的联结方式110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点都需要选择YN的联结 方式，故110KV和220KV均采用YN接线4. 调压方式选择带负荷切换的有载调压方式。
5. 变压器阻抗的选择110KV侧最大综合计算负荷为90MW，变压器以髙压侧向中压侧的传输功率为主，故主 要选降压型6.容量比220KV以及上变电所的变压器容量大，其低压绕组主要带无功补偿电容器和所用电, 容量较小，为降低造价，一般选择100/100/50容量比7. 冷却方式因容量较大，采用强迫油循环风冷8. 绝缘材料为降低造价，采用半绝缘铝导体9. 变压器各侧电压的选择220KV侧，额定电压220KV110KV侧，额定电压121KV根据以上分析，查阅相关资料，主变应选SFPSZ8-90/220主要参数如下：表3-1型号额定电压(KV)阻抗电抗(%)额定容量(MVA)髙压中压低压髙-中髙-低中-低SFPSZ8-90/22023012110.513.8422.477.1490/90/60第四章 短路电流的计算4.1短路电流的计算条件4.1.1短路计算容量和接线验算电气设备的热稳定和动稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规 划容量计算，并考虑电力系统远景规划接线应是可能发生最大短路电流的正常接线方式4.1.2 短路类型 本设计计算应用的短路电流为三相短路电流4.1.3 短路计算点 在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大短路点，称短路计算点，本设计取各电压等级母线上短路。
4.1.4 短路电流的实用计算方法 在进行电气设备的热稳定验算时，需要用短路后不同时刻的短路电流，即计及暂态过程，通常采用运算曲线法，具体方法见设计计算书4.2 短路电流的计算结果以系统等效阻抗图为依据，按运算曲线法，得短路电流有名值如表4-1 所示表 4-1短路点K1K2平均电压(KV)230121电源容量(MW)G11002.3512.5712.5711.8392.0192.019G21002.6832.3042.4551.6711.7511.751第五章 电气设备及配电装置选择电气设备选择5．1 断路器选择1.种类和型式的选择高压断路器应根据其安装地点，环境条件和使用技术条件进行选择，还应考虑便于施工调试和运行维护，并进行必要的经济比较°6~10KV电网一般选用少油、真容和SF6断路 器；35KV电网一般选用少油，真空和SF6断路器，某些35KV屋外配电装置也可用多油断 路器；110~330KV电网一般选用少油和SF6断路器2. 额定电压选择额定电压U不得低于电网额定电压N即U三UN NS3. 额定电流选择额定电流不得小于最大持续工作电流I ,MAX即I 2IN MAX4. 额定开断电流选择断路器的额定开断电流应不小于其触头刚刚分开时的短路电流有效值即I三NBR5. 额定关合电流的选择如果在断路器关合前已存在短路故障，则断路器合闸时也会产生电弧，为了保证断路 器关合时不发生触头熔焊及合闸后能在继电保护控制下自动分闸切除故障，额定关合电流 不应小于短路电流最大冲击值6. 热稳定校验应满足条件7. 动稳定校验应满足条件或5.2隔离开关的选择隔离开关的型号选择应根据其安装特点、配电装置的布置特点和使用要求等条件，进 行综合技术经济比较后确定。
由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流 及短路电流，故没有开断电流关合电流校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳 定、动稳定校验项目与断路器相同5.3设备型号本设计中，同一电压等级的断路器，隔离开关都使用一种型号，根据计算数据，选出 断路器与隔离开关见表5-1、5-2表5-1 220KV断路器和隔离开关选校项目计算数据SW6-220GW4-220额定电压(KV)UNS220UN220UN220额定电流(KA)IMAX0.293IN1IN0.6额定开断电流(KA)[”4.912INbr——————额定关合电流(KA)Ish11.05INel——————热稳定校验(KA2S)QK28.7It2t——It2t162*4动稳定校验(KA)Ish11.05ies——ies55表5-2 35KV断路器和隔离开关计算数据SW6—-110GW4-110额定电压(KV)UNS110UN110UN110额定电流(KA)IMAX0.588IN1IN1额定开断电流(KA)I”3.51INbr额定关合电流(KA)Ish8.951INcl热稳定校验(KA2S)QK16.9It2t——It2t——动稳定校验(KA)Ish8.951ies——ies——5.4电流互感器的选择6-20KV屋内配电装置的的电流互感器，应采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构。
35KV以上 配电装置的电流互感器，采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器额定电压：即U三UN NS额定电流：即I三1N MAX选择结果见表5-4电压(KV)型号额定电流比220LCWB2-220W(2X220)-(2X600)/5110LCWD-110(20-40)-(300-600)/55.5电压互感器的选择6-20KV 屋内配电装置一般采用油浸绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电瓷式电压互感 器35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构的电瓷式电压互感器220KV以上配电装置 一般采用电容时电压互感器电压互感器一次侧的额定电压应满足电网电压的要求，二次侧的额定电压按测量表计 和保护要求以标准化为1 0 0V 电压互感器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数值与电压 互感器的相数和接线方式有关电压(KV)型号额定电压(KV)一次绕组二次绕组辅助绕组220JDCF-220220/0.1/0.1110JDX-110110/0.1/0.1/35.6防雷保护装置变电所的雷害来源于两个方面:1、雷直击于变电所; 2、雷直击于输电线路，雷电 波沿线路入侵变电所一、直击雷保护在变电所及线路上装一定数量的避雷针（线），使变电所内的所有设备均处于保 护范围，还需防止反击，加接地电阻和保证设备与避雷器之间有一定的空间间隔和地中距离。
二、入侵波保护在变电所的各级电压母线上加FZ避雷器，母线避雷器与变压器之间保持一定的距 离110KV母线装设Y10W5-100/260避雷器，110KV线路沿全线架设架空地线为了出线避 雷器可靠的起保护作用，需加进线保护措施：10KV线路在进线1—2KM内改为双避雷线在 110KV变压器中性点加装Y1W-73/200W避雷器此避雷器在非雷雨季节也不得退出运行第六章配电装置说明书6.1 基本要求1•在配电装置设计中，必须认账贯彻国家的技术经济政策，遵循国家颁发的有关规程，规 范及技术规定，做到安全可靠、技术先进、经济合理和维修方便2•根据其在电力系统中的地位，环境条件和运行、安装检修的要求，合理地制定和布置方 案和选用设备保证足够的安全距离，用采用行之有效的新技术、新设备、新布置和新 材料3•保证运行安全和操作巡视方便4•必须坚持节约用地的原则，布置应紧凑，少占地5•节约材料，降低造价6•根据工程特点、规模和发展规划，远近期结合，以近期为主，适当考虑扩建要求6.2 220KV侧配电装置由于本变电所地处半山区受环境污染小，故采用屋外配电装置而半高型配电装置占地面积比普通中型布置少30%，运行维护比较方便，故采用半高型配电装置。
6.3 110KV侧配电装置采用半高型配电装置第二篇设计计算书第七章短路电流的计算7.1系统阻抗标幺值计算7.1.1基准值7.1.2各电源阻抗由于所查阻抗即为基准值为下的标幺值，所以不用计算采用平均值：水轮发电机 0.2汽轮发电机 0.2TS854/156-40QFN-100-27.1.3各变压器阻抗（见表7-1）计算式：表7-1型号阻抗电抗（％）额定容量髙-中髙-低中-低SSPSL-120/22024.714.78.8120/120/1200.12750.078330SFPSZ8-90/22013.8422.477.1490/90/600.162100.13147.1.4 线路阻抗计算式：表 7-2线路(Q /km)长度相连的线路0.42000.1653800.0661200.0165综上，得系统等值阻抗电路图（如图7-1）图7-17.2短路电流计算7.2.1转移阻抗计算1. 220KV侧点短路（选在靠近主变压器处）（1）电源转移阻抗（如图7-2）其中，将图7-2 A -Y变换得：（如图7-3）图7-3再将图7-3进行Y-A变换得:XG1G2Xk1G1XklG2G2图7-4其中2. 110KV侧点短路（在11OKV母线上）等效电路图如下（如图7-5）化简得：（如图 7-6）X34X35X45—->0.5*0.1621J、亠K2图7-60.1085即（如图 7-7）\ 0.1167” 0.08554 K2图7-7再进行Y-A变换得：（如图7-8）Xk2GlXk2G2G2图7-8其中：7.2.2计算阻抗计算1. 220KV侧母线短路2. 110KV侧母线短路7.3短路电流7.3.1用计算电抗查运算曲线得短路电流标幺值（如表7-3）表7-3短路点电源G11.9902.1762.3830.8190.8990.899G22.2711.9502.0780.7440.7800.7807.3.2有名值（KA）1. 220KV电流基准值:2.110KV电流基准值:将标幺值化为有名值，（结果见表7-4）表7-4短路点K1K2平均电压（KV）230121电流（KA）电源、、G12.3512.5712.5711.8392.0192.019G22.6832.3042.4551.6711.7511.751第八章 电气设备的选择8.1 220KV母线电气设备的选择U =220KVNSI =1.3*90/(*230)=0.2927KAMAXI”=2.341+2.571=4.912KAI =*K *I”=2.25*4.912=11.052KA Sh shI =2.571+2.304=4.875KA2.0I =2.571+2.455=5.026KA64.0Q =（2+10*2+2）=28.7KA2SK8.2 110KV母线电气设备的选择U =110K NSI =1.3*90/（*121）= 0.558KA MAXI”=1.839+1.671=3.51KAI =*K *I”=8.951KA Sh shI =2.019+1.751=3.77KA 2.0I =2.019+1.751=3.77KA 4.0Q =（2+10*2+2）=16.9KA2SK第九章参考文献1. 《电力工程设计手册电气一次部分》，水利水电部西北电力设计院编，水利水电出版社2. 《发电厂变电所电气接线和布置》，西北电力设计院编，水利水电出版社，1984年第一版3. 《电力工程设计手册》东北电力设计院、西北电力设计院编，上海人民出版社，1972年3月第一版4. 《电力工程电气设计手册》（一次部分）中国电力出版社，1987年12月，戈东方著5. 《发电厂电气部分》中国电力出版社，1998年6月，范锡著附件：电气主接线图220KV110KV。