华 北 电 力 大 学

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

学生姓名：        班级：

所在院系：电力工程系 所在专业：电气工程及其自动化

设计（论文）题目：雄安新区220kV降压变电站电气部分初步设计

指导教师：

2021年 03月 11日

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

雄安新区220kV降压变电站电气部分初步设计

文献综述

一、目的意义

随着社会的进步，在我国社会经济迅猛发展的背景下，各地各处对电能的需求量日益增加，人们对供电质量也提出了更高更新的要求。电能被广泛的应用于工农业生产以及人民群众的日常生活中。电能可以方便的转换为其他形式的能源，例如机械能、热能、光能、磁能等。由于科学技术的发展，电能的输送与分配也变得容易实现，可以远距离输送至所需场所。电能的运用方式及其规模也使其做为主要能源动力而被用于促进工农业的机械化与自动化的发展，同时是提高生产率和生产质量，并代替其他形式的能源而达到节约能源消耗的一个重要途径。

电力工业电能的生产、运输、分配和消费与其他工业的区别在于：

1. 电能与国民经济各部门关系十分密切；

2. 电力系统从一种运行方式到另一种运行方式过渡的过程十分短促；

3. 由于电能不能大量储存，所以电能的生产、运输、分配以及消费几乎同时完成。

而变电站在电网中起着十分重要的作用，它是联系发电厂和用户电力的重要枢纽，是将电能从产品转变为商品的中间环节。它不仅能够确保整个电力系统的有效运行，还能够保证相关工作人员的人身安全。它承担着电能转换和电能重新分配的重要任务，对国家经济发展起着至关重要的作用。对于新兴发展的国家级新区雄安新区，变电站在各个方面上更有着至关重要的作用。所以，为了能够满足雄安新区电能负荷快速增长的需求，对220kV降压变电站电气部分的初步设计并进行详细分析是很有必要的。而根据国家对变电站的要求，一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电站才能正常合理的运行工作，为国民经济服务。

二、现状分析

本次毕业设计报告题目为雄安新区220kV降压变电站电气部分初步设计。报告将对变电站220kV降压电气系统的一次设计进行介绍, 包括变电站的一般分析、主变的数量和型号、主电线的选择和短路电流分析计算等。

1. 关于电气主接线的设计

电气主接线就是一种传送电能的电路。它是为了满足预定的功率传送和运行等要求而设计的。与此同时,电气主接线在电网中的作用也是至关重要的,它不仅能够影响整个电力系统的安全运行,还能够决定自动装置、配电装置布置、控制方式、继电保护、电气选择的拟定。[1]正常来说, 在变电站的相关设计工作里, 首先要考虑的问题就是让电网系统可以安全可靠的运行, 所以在主接线的使用上都是比较复杂的。[2]所以要想科学合理的设计电气主接线,相关设计人员就必须对各个方面的因素进行综合处理。只有这样,才能使电气主接线设计更加合理化与科学化。

220k V的变电站具其自身特点, 所以在原则的确定上应该体现一定程度的特殊性。首先最重要的就是主接线的设计, 主接线的设计方案应该安全可靠。其次, 设计标准应该在总体上达到统一, 避免发生进行建设的时候出现互相矛盾之处的问题,如果前后标准不统一会带来很大的安全隐患。再次, 在设计的原则上应该体现供电企业的经济效益, 将其经济交易放在最重要的位置上来进行考虑和统筹, 这样才能够达到进行可持续发展的目的。[3]

电气主接线的基本要求,主要体现在以下3方面:一是经济性;二是灵活性;三是可靠性。三者缺一不可,其中的某一方面既不能被忽视,也不能被单独强调。有以下要求:一是电能质量必须满足该变电站所供负荷的要求;第二,尽量缩小变电站的占地面积;第三,尽量减少电能的消耗;第四,尽量降低投资成本;第五,尽量满足日后的扩建要求。

对于电气主接线的基本接线形式来说,它大致分为以下两大类:一是汇流母线,它包括双母线和单母线,而双母线又有五种接线方式。双母线双断路器、3/2断路器接线、双母线、双母线分段以及双母线带旁路,都属于双目线的接线方式。[5]而对于本次所设计的降压变电站，按照220kV侧主接线设计要求, 制定了双母线接线带旁路母线和双母线分段接线两种方案。在可靠性方面, 双母线接线带旁路母线效能优于双母线分段接线, 从而实现高可靠的电源供应。在灵活性方面, 两种方案都可实现在电路中某回路发生故障时, 使断路器自动隔离无法正常工作的母线, 并保证其它正常段母线正常运行, 确保重要用户不断电;线路检修也简单便捷。在经济性方面, 双母线接线带旁路母线比双母线分段接线需增加更多的设备和线路, 经济性较差。但是变电站所供负荷需24h不断电, 并且需要可靠供电, 再结合后期的检修维护费用考虑, 220kV侧主接线选择双母线接线带旁路母线方式。[6]

2.关于短路电流的处理

在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。[7]短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。而在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。[8]电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。[9]

3.电气设备的选择

导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。[10]电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。这其中包括选择的一般原则，技术条件，断路器的选择，隔离开关的选择，高压熔断器的选择，互感器的选择，母线的选择。[11]

4. 主变压器保护设计

电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，[12]而本次所设计的变电站是雄安新区新兴工业区220KV降压变电站，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全站停电，影响下一降变电站供电可靠性。

5. 电气总平面布置及配电装置的选择

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。[13]

6. 变电站的防雷及接地设计

电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型。防雷设计有多种方法，例如确保土壤表面电位分布合理、降低接地网的接地电阻值等。[14]

7. 设计任务的计算

主变容量的确定计算，所用变压器容量的选择计算，短路电流计算，断路器选择计算，隔离开关选择计算，电流互感器选择计算，电压互感器选择计算，母线的选择计算，无功补偿计算，变电所的防雷保护设计计算。[15]

三、总结

总之,详细研究220kV降压变电站一次部分设计是尤为重要的。降压变电所的设计从原始资料的收集和整理都应正确的执行国家电力行业有关的技术方针、政策和安全可靠、经济实用、符合国情的原则，以及国家电力行业的有关标准、规范、规程、规定的要求，在参数的选择和计算上力求做到精益求精，从而设计出满足实际运行系统要求的降压变电所，以满足供配电系统的安全可靠的运行。只有这样,才能使220kV降压变电站一次部分设计更加精准,从而推动整个电力系统的有效运行,进而促进我国社会经济的深入发展。

四、参考文献

[1] 邓一波,马振兴.220kV降压变电站一次部分设计[J].科技创新导报,2019

[2] 刘凯.220kV变电站电气一次部分设计技术探析[J].中国新技术新产品,2017

[3] 赖学胜,何利力.220kV降压变电站一次部分设计[J].电工技术,2019

[4] 洪博,兰西220kv降压变电站设计[J].电力工业，2018

[5] 李锦辉.电力系统主接线设计原则和电气设计技术研究[J].电力设备管理,2020

[6] 郭约华.变电站一次系统电气主接线设计分析[J].低碳世界,2020

[7] 黄志庆.220kV变电站前期规划设计[J].科学技术创新,2020

[9] 周亚杰.220 kV变电站电气主接线设计相关问题探讨[J].机电信息,2020

[10] 梁胄.220kV降压变电所电气部分初步设计[J].农业科技与装备

[11] 黄晶辉.220KV降压变电站电气部分典型设计理论研究[J].硅谷,2011

[12] 赵勇飞.试析降压变电站电气主接线选择方案[J].中国新技术新产品,2013

[13] 叶金凤,吴彦,褚夫飞.变电站的设计[J].西部皮革,2018

[14] 刘颖川.220 kV变电站GIS室防雷接地网的合理布置分析[J].通讯世界,2020

,王赫玲,任守涛.220kV降压变电所电气设计方案——电气主接线的选择与确定[J].电气开关,2011