1、220KV降壓變電所設計綜述作者： 指導老師：摘要：電能的開發(fā)和利用，是人類征服自然過程中所取得的具有劃時代意義的光輝成就。它消除了黑夜對人們生活和生產勞動的限制，大大延長了人類用于創(chuàng)造財富的勞動時間，改善了勞動條件，豐富了人們的生活。在現代文明中，電是不能被貯存的，只能當時生產然后馬上投入使用。所以，在電力系統(tǒng)中，變電站是不可或缺的?，F如今，電力工業(yè)在整個工業(yè)中所占比例也逐漸加大，各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。變電站更是電力系統(tǒng)的中間傳輸者，而它的設計更是電力工業(yè)建設中不可去除的項目。而變電站的設計內容多，范圍涵蓋廣，對于不同電壓等級、不同類型和不同性質負荷的變

2、電站在設計的時候，側重點也會有所差異。關鍵字：電能；變電站；電力系統(tǒng)；220KV step-down substation design reviewAuthor: Hu Qiang Tutor: Li ChunlanAbstract: the development and utilization of electrical energy, is made in the process of human conquest of nature has the epoch-making significance of thebrilliant achievements. It eliminate

3、s the night for people to limit life and productive labor, greatly extended human for creating wealth labor time, improve working conditions, enrich people's life. In the modern civilization, electricity cannot bestored, only when the production and then immediately put into use. Therefore, in t

4、he power system, the substation is indispensable. Nowadays, the electric power industry in the whole industry proportion has gradually increased, all kinds ofpower plant, substation division to complete the whole system generation,substation and distribution task. Substation is the intermediate tran

5、smission of electric power system, and its design is not the removal of the project in the construction of electric power industry. The design content of substation, wide range, for different voltage levels, different types and different load substation at design time, the emphasis may vary.Keywords

6、: electric energy; substation; power system;引言隨著國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對供電質量的要求日益提高。國家提出了加快城網和農網建設及改造、拉動內需的發(fā)展計劃。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯(lián)系起來，在電力系統(tǒng)中起著至關重要的作用。近年來220kV變電站的建設迅猛發(fā)展?？茖W的變電站設計方案能夠提升配電網的供電能力和適應性，降低配電網損耗和供電成本，減少電力設施占地資源，體現“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術改造思路。同時可以增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積，

7、使變電站的配置達到最佳，不斷提高經濟效益和社會效益。變電站是改變電壓的場所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘姡接脩舾浇侔葱枰央妷航档?，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電站的主要設備是開關和變壓器。按規(guī)模大小不同，稱為變電所、配電室等。1變電站概述 1.1變壓站的組成變電站是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結點。變電站主要組成為：饋電線（進線、出線）和母線，隔離開關，接地開關，斷路器，電力變壓器（主變），電壓互感器TV（PT）、電流互感器TA(CT），避雷針。變電站起變換電壓作用的設備是變壓器

8、，除此之外，變電站的設備還有開閉電路的開關設備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護裝置和防雷保護裝置、調度通信裝置等，有的變電站還有無功補償設備。變電站的主要設備和連接方式，按其功能不同而有差異。目前分布式變電站自動化系統(tǒng)已逐步成為技術發(fā)展的主流。1.2變壓站的分類 變電站主要可分為：樞紐變電站、終端變電站；升壓變電站、降壓變電站；電力系統(tǒng)的變電站、工礦變電站、鐵路變電站(27.5kV、50Hz）；1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等電壓等級的變電站。樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，它的電壓是系統(tǒng)最

9、高輸電電壓，目前電壓等級有220KV、330KV(僅西北電網)和500KV，樞紐變電站連成環(huán)網，全站停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至整個系統(tǒng)癱瘓，因此對樞紐變電站的可靠性要求較高。樞紐變電站主變壓器容量大，供電范圍廣。終端變電站在輸電線路終端，接近負荷點，經降壓后直接向用戶供電，全站停電后，只是終端用戶停電。升壓變電站是把低電壓變?yōu)楦唠妷旱淖冸娬荆缭诎l(fā)電廠需要將發(fā)電機出口電壓升高至系統(tǒng)電壓，就是升壓變電站。與升壓變電站相反，是把高電壓變?yōu)榈碗妷旱淖冸娬荆陔娏ο到y(tǒng)中，大多數的變電站是降壓變電站。2變電站建設的國內外現狀和發(fā)展趨勢 為了保障我國經濟的高速發(fā)展，以及持續(xù)的城鎮(zhèn)化進程，我國電力系統(tǒng)進

10、入了一個快速發(fā)展階段，電網建設得到進一步完善。由于我國電力建設起步比較晚，目前我國變電站主要現狀是老設備向新型設備轉變，有人值班向無人值班變電站轉變，交流傳輸向直流輸出轉變，在城市變電站建設中，戶內型變電站大幅增加。國外變電站主要是交流輸出向直流輸出轉變。而數字化智能變電站也是國內外變電站未來發(fā)展趨勢。2.1 無人值守變電站同西方發(fā)達國家相比，由于我國變電站自動化系統(tǒng)應用起步較晚，變電站運行管理的理念也有很大差異，使我們的變電站無人值守運行水平與之相比還有很大的差距。在我國，許多220 kV及以下電壓等級變電站已經開始由監(jiān)控中心進行監(jiān)控，基本上實現了變電站無人值守。但作為國內電網中最高電壓等級

11、的500 kV和330 kV變電站，即使采用了變電站自動化系統(tǒng)的，也都是實行有人值守的管理方式。而在歐美發(fā)達國家，各個電壓等級變電站都能實現變電站無人值守。由此發(fā)現，在國內外無人值守變電站之間、國內外變電站自動化系統(tǒng)之間都還有很大的差異。全面實現變電站無人值守對我國電網建設有非常明顯的技術經濟效益: 1、提高了運行可靠性；2、加快了事故處理的速度；3、提高了勞動生產率；4、降低了建設成本。2.2城市變電站建設隨著城市中心地區(qū)的用電負荷迅速增長，形勢迫使在城市電網加快改造和建設的同時，在中心城區(qū)要迅速地建設一批高質量的城市變電站，在多種變電站的型式中戶內型變電站受到各方面的重視，在這幾年中得到飛

12、速發(fā)展。由于戶內變電站允許安全凈距小且可以分層布置而使占地面積較小。室內變電站的維修、巡視和操作在室內進行，可減輕維護工作量，不受氣候影響。2.3數字化智能變電站 在變電站自動化領域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關、光電式互感器等機電一體化設備的出現，變電站自動化技術即將進入新階段。變電站自動化系統(tǒng)是在計算機技術和網絡通信技術基礎上發(fā)展起來的。它以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項目中獲得成功的應用。隨著智能化開關，光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測及自診斷、變電站運行操作培訓仿真這些新技術的日趨成熟以及廣泛應用必將對現有變電

13、站自動化技術產生深刻的影響，帶來全數字化的變電站新概念。2012年9月11日華北電網首家220千伏數字化智能變電站郭家屯變電站正式啟動，它的建成對國內數字化變電站技術的發(fā)展及智能電網的建設具有重要意義。3 變電站設計要求 變電站的設計要認真執(zhí)行國家的有關技術經濟政策，符合安全可靠、技術先進和經濟合理的要求。變電站的設計應根據工程的510年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結合，以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。變電站的設計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結合國情合理的確定設計方案。變電站的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。其次，變

14、電站站址的選擇，應根據要求，綜合考慮確定。4 變電站設計內容及原則110kV變電站電氣一次系統(tǒng)設計主要包括以下步驟：電氣主接線設計、配電裝置、電氣平面布置、系統(tǒng)保護 、電氣設備選擇。變電站設計原則：(1)足夠的變電容量以滿足供電區(qū)域內中長期規(guī)劃預測的負荷要求；(2)結構緊湊，設備體積小，占地面積?。?3)自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高；(4)可靠靈活的主接線方式；(5)主設備技術性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低。在變電站設計中要考慮到雷電對變電站的危害，在變電站中至少要安裝一臺避雷器來保護變壓器，最佳選擇是在變電站入口處安裝避雷器。此時，即使在瞬時有極高電流出現，也能最大限度地保證

15、變壓器上的電壓水平在安全極限內。變電站設計是個綜合系統(tǒng)工程，是電力系統(tǒng)項目設計的重要組成部分。一份成功的變電站設計方案可以在實際工程中取得最優(yōu)的效益:增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積以及建設成本，使變電站的配置達到最佳，保證較高的經濟效益和社會效益。5 設計方案5.1 電氣主接線方案的選定電氣主接線是整個變電所電氣部分的主干。變電所電氣主接線指的是變電所中匯集、分配電能的電路，通常稱為變電所一次接線，是由變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線、避雷器等電氣設備按一定順序連接而成的。它是電力系統(tǒng)總體設計的重要組成部份。變電站主接線形式應根據變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數、設備特點及負荷性質

16、等條件確定，并且應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。主接線設計的基本要求為： (1)供電可靠性。主接線的設計首先應滿足這一要求；當系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求停電范圍小，恢復供電快。 (2)適應性和靈活性。能適應一定時期內沒有預計到的負荷水平變化；改變運行方式時操作方便，便于變電站的擴建。 (3)經濟性。在確保供電可靠、滿足電能質量的前提下，要盡量節(jié)省建設投資和運行費用，減少用地面積。 (4)簡化主接線。配網自動化、變電站無人化是現代電網發(fā)展必然趨勢，簡化主接線為這一技術全面實施，創(chuàng)造更為有利的條件。(5)設計標準化。同類型變電站采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標準化，有利于系

17、統(tǒng)運行和設備檢修。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、調度自動化水平的提高及新設備新技術的廣泛應用，變電站電氣主接線形式亦有了很大變化。目前常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段帶旁路、1個半斷路器接線、橋形接線及線路變壓器組接線等。 電氣主接線方案的選定對變電所電氣設備的選擇，現場布置，保護與控制所采取的方式，運行的可靠性、靈活性、經濟性，檢修、運行維護的安全性等，都有直接的影響，因此，選擇優(yōu)化的電氣主接線方式，具有特別重要的意義。 5.2 選擇更安全可靠的一次電氣設備 變電所主要電氣設備及其作用： (1)高壓斷路器（或稱高壓開關）線路正常時，用來通斷負荷電流；線路故障

18、時，用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有良好的滅弧裝置和較強的滅弧能力。按滅弧介質劃分，斷路器分為油斷路器、空氣斷路器、SF6斷路器等。 (2)負荷開關在線路正常時，用來通斷負荷電流，但不能用來切斷短路電流。負荷開關只有簡易的滅弧裝置，其滅弧能力有限。負荷開關在斷開后具有明顯的斷開點。 (3)隔離開關（或稱高壓刀閘）隔離開關沒有滅弧裝置，其滅弧能力很小。僅當電氣設備停電檢修時，用來隔離電源，造成一個明顯的斷開點，以保證檢修人員的工作安全。 (4)高壓熔斷器 在過負荷或短路時，能利用熔體熔斷來切除故障。在某些情況下，熔斷器可與負荷開關或隔離開關配合使用，以代替價格昂貴的高壓斷路器，以節(jié)約工程投資。

19、 (5)電流互感器 將主回路中的大電流變換為小電流，供計量和繼電保護用。電流互感器二次側額定電流通常為5A或1A，使用中二次側不允許開路。 (6)電壓互感器 將高電壓變換成低電壓，供計量和繼電保護用。電壓互感器二次側額定電壓通常為100V，使用中二次側不允許短路。 (7)避雷器 避雷器主要用來抑制架空線路和配電母線上的雷電過電壓可操作過電壓，以保護電器設備免受損害。 (8)所用變壓器向變電所內部動力及照明負荷、操作電源提供電力。 如上所述，各種電器對我們的變電站設計都有至關重要的作用。所以合理的配置是關鍵中的關鍵。5.3 隔離開關的配置 (1)中小型發(fā)電機出口一般應裝設隔離開關：容量為220M

20、W及以上大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設隔離開關，但應有可拆連接點。 (2)在出線上裝設電抗器的610KV配電裝置中，當向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關。 (3)接在發(fā)電機、變壓器因出線或中性點上的避雷器不可裝設隔離開關。 (4)中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地；自藕變壓器的中性點則不必裝設隔離開關。5.4 電壓互感器的配置 (1)電壓互感器的數量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側都能提取到電壓。 (2)622

21、0KV電壓等級的每組母線的三相上應裝設電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設電壓互感器的情況和需要確定。21 (3)當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。 (4)當需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。5.5 電流互感器的配置 (1)凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器其數量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。 (2)在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器：發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。 (3)對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具

22、體要求按兩相或三相配置。 (4)一臺半斷路器接線中，線路線路串可裝設四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設三組電流互感器。線路變壓器串，當變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設三組電流互感器。5.6 避雷器的裝置 (1)配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線裝設避雷器時除外。 (2)旁路母線上是否需要裝設避雷器，應視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足要求而定。 (3)220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。 (4)三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。 (5)下列情況的變壓器中性點應裝設避雷器：1

23、直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關時；2 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時；3 接地和經消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點上。 (6)發(fā)電廠變電所35KV及以上電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應裝設避雷器。 (7)SF6全封閉電器的架空線路側必須裝設避雷器。 (8)110220KV線路側一般不裝設避雷器。215.7 做好變電站的防雷和保護接地 變電所的防雷設計應做到設備先進、保護動作靈敏、安全可靠、維護試驗方便，并在在保證可靠性的前提下力求經濟性。防止雷電直擊的主要電氣設備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置等構成

24、。避雷針的位置確定，是變電所防雷設計的關鍵步驟。首先應根據變電所電氣設備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設備的電氣距離應符合各種規(guī)程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據公式進行，校驗是否在保護范圍之內。同時做好變電站的接地電網，也可以有效的防止電力事故的發(fā)生。5.8 所用變的設置 為保證重要變電所的安全用電，所以需裝設兩臺所用變以備用。為了保證供電的可靠性應在低電壓等級即10KV母線上各裝設一臺變壓器（每段各一臺）。這樣就可以避免由于低壓線路故障率較高所引起的所內停電事故，從而保證變電所的不間斷供電。5.9 繼電保護的配置 在電力系統(tǒng)的運行中，變電所可能出現各種故障和不正

25、常運行狀態(tài)。最常見同時也是最危險的故障是各種類型的短路，其中包括相間短路和接地短路。此外，還可能發(fā)生輸電線路斷線，旋轉電機、變壓器同一繞組的匝間短路等，這樣，供電系統(tǒng)就不能順利完成輸送電。此時，繼電保護就顯的很重要。繼電保護系統(tǒng)的主要作用：保護作用、控制作用、監(jiān)視作用、事故分析與事故處理作用、自動化作用。繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)可靠性，是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的重要技術措施之一。在現在電力系統(tǒng)中，如果沒有繼電保護裝置，就無法維持系統(tǒng)正常運行。鑒于其在系統(tǒng)中的重要性，有如下要求：（1）選擇性，即僅將故障元件從系統(tǒng)中切除

26、，保證非故障元件正常運行，提高系統(tǒng)供電可靠性；（2）速動性，快速地切除故障元件可以提高系統(tǒng)并列運行的可靠性，減少用戶在電壓降低的情況下的工作時間，以縮小故障元件的損壞程度。只要求速動性是不行的，要根據電力系統(tǒng)的接線以及被保護元件的具體情況來確定，例如當發(fā)電廠或母線電壓低于允許值時，繼電保護動作等；（3）靈敏性，它要求保護裝置在事先規(guī)定的保護范圍內發(fā)生故障時，不論短路點的位置，短路類型，以及短路點是否有過渡電阻，都應敏銳感覺，正確反應；（4）可靠性，它主要針對保護裝置本身的質量和運行維護水平而言，一般來說，保護裝置的組成元件的質量越高，回路中繼電器的觸電就越少，保護裝置的可靠性就越高，同時，正確的設計和整定計算，保證安裝、調試試驗的質量，提高運