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电力系统课程设计

变电所电气初步设计

220kV 降压变电站电气部分初步设计

设计说明书

一、待设变电所在电力系统中的地位、作用等分析

（一）电力系统规划设计的主要内容

在作电力系统规划设计时，首先应对规划地区的近期和远景负荷进行调查研确定出电力

负荷的树枝及发展水平，以作为系统规划、变电所布局、电源选点等的依据。根据已确定的

电力系统负荷及发展水平，来进行电力、电量的平衡和电源的规划等工作。通常采用的步骤

是：

1.根据电力负荷发展的需要及电力系统中现有发电厂可供电的能力，进行初步电力平衡，计

算出规划年限内需要增加发电设备的总容量。

2.根据国家能源政策和规划地区动力资源的情况，以及负荷特点和发布情况，进行调查研究，

提出几种电源布点方案；再经技术经济比较，选择一个相对合理的电源布点方案。

3.国家推荐的电源规模和布点方案，再进行电力、电量平行，确定出规划地区各电厂的建设

规模和进度。

（二）待建变电所的规划设计

待建变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷， 220KV

有 7 回线路；110KV 送出 2 回线路；在低压侧 10KV 有 12 回线路。可知，该所为枢纽变电所。

另外变电所的所址，地势平坦，交通方便。

二、主变压器台数、类型、容量分析及确定、过负荷能力校验

（一）主变压器容量和台数的确定原则

主变压器的容量、台数，除依据输送容量等原始数据外，还应考虑电力系统 5-10 年的

发展规划。如果容量选得过大，不仅增加投资，而且也增加了运行时电能损耗；若容量选得

过小，将满足不了变电所负荷增长的需要，技术上不合理，经济上也不合算。

1.变电所猪变压器容量的确定原则

按变电所建成后 5-10 年规划负荷选择，并适当考虑到远期 10-20 年的负荷发展。

对重要变电所，应考虑一台主变压器停运，其余变压器在计及过负荷能力及允许时间内，

满足 I 类、II 类负荷的供电；对一般性变电所，一台主变压器停运，其余变压器应能满足全

部时间供电负荷的 70%-80%。

2.主变压器台数的确定原则

电力系统课程设计

变电所电气初步设计

和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

（1)接线方式：

对于变电所的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不

用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线

路分支接线。在 110kV～220kV 配电装置中，当出线为 2 回时，一般采用桥形接线；当出线不

超过 4 回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电所中，当110～220kV 出线在 4 回及以上

时，一般采用双母接线。

在大容量变电所中，为了限制 6～10kV 出线上的短路电流，一般可采用下列措施：①变

压器分列运行；②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；③采用低压侧为分裂绕组的变

压器。④出线上装设电抗器。

根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。

（2）设计主接线的基本要求

在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。

(1)可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。

在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：

①可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积

累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时

应予遵循。

②主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。

因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。

③可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可

靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电所在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主

接线可靠性时，均从以下几方面考虑：

①断路器检修时，能否不影响供电。

②线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的

长短，以及能否保证对重要用户的供电。

③变电所全部停运的可能性。

(2)灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。

①调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负

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变电所电气初步设计

荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

②检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响

电力网的正常运行及对用户的供电。

③扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电

或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需

的改造最少。

(3)经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。

①投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、

保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选

择价格合理的电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变压器，

以质量可靠的简易电器代替高压断路器。

②占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构

架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。③电能损耗

少：在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型

式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

2.主接线的设计步骤

电气主接线的具体设计步骤如下：

(1)分析原始资料

①本工程情况变电所类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。

②电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10 年），变电所在电力系统中的位置

和作用，本期工程和远景和电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。

③负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

④环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对

主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

⑤设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力

和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

(2)拟定主接线方案

根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为

对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方

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