220KV变压器毕业论文(修改).doc
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1、1 摘摘 要要 随着我国科学技术的发展,特别是计算机技术的进步,电力系统对变电站 的更要求也越来越高。 本设计讨论的是 220KV 变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析, 选择主变压器,在此基础上进行主接线设计,再进行短路计算,选择设备,然 后进行防雷接地以及保护、配电装置设计。 关键字:变电站;短路计算;设备选择;防雷保护。 2 目目 录录 摘摘 要要 .2 引引 言言 .5 任任 务务 书书 .6 第一章第一章 主变压器的选择主变压器的选择 .7 1.1 主变压器的选择原则7 1.1.1 主变压器容量和台数的选择原则.7 1.1.2 主变压器容量的选择.7 1.1.3 主变压器型式
2、的选择.8 1.1.4 绕组数量和连接形式的选择.8 1.2 主变压器选择结果9 1.3 所用变选择.9 第二章第二章 电气主接线的设计电气主接线的设计 .11 2.1 主接线概述11 2.2 主接线设计原则11 2.3 主接线的选择11 第三章第三章 220KV220KV 变电站电气部分短路计算变电站电气部分短路计算 15 3.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算15 3.2 10KV 侧短路计算.16 3.3 220KV 侧短路计算.19 3.4 110KV 侧短路计算.21 第四章第四章 导体和电气设备的选择导体和电气设备的选择 .23 4.1 断路器和隔离开关的选择24 4.1.1 220
3、KV 出线、主变侧24 4.1.2 主变 110KV 侧.28 4.1.3 10KV 断路器隔离开关的选择30 4.2 电流互感器的选择35 4.2.1 220KV 侧电流互感器的选择35 4.2.2 110KV 侧的电流互感器的选择37 4.2.3 10KV 侧电流互感器的选择38 4.3 电压互感器的选择.39 4.3.1 220KV 侧母线电压互感器的选择39 4.3.2 110KV 母线设备 PT 的选择40 4.3.3 10KV 母线设备电压互感器的选择40 4.4 导体的选择与校验40 3 4.4.1 220KV 母线40 4.4.2 110KV 母线41 4.4.3 10KV 母
4、线的选择42 4.4.4 变压器 220KV 侧引接线的选择与校验.44 4.4.5 变压器 110KV 侧引接线的选择与校验.45 4.4.6 变压器 10KV 侧引接线的选择与校验.46 第五章第五章 防雷保护及接地防雷保护及接地 .48 5.1 防雷保护48 5.1.1 直击雷过电压保护.48 5.1.2 雷电侵入波保护.49 第六章第六章 电气总平面布置及配电装置的选择电气总平面布置及配电装置的选择 .51 6.1 配电装置的确定51 6.2 电气总平面布置51 6.2.1 电气总平面布置的要求51 6.2.2 电气总平面布置51 第七章第七章 继电保护配置继电保护配置 .53 7.1
5、 主变保护的配置53 7.1.1 主变压器的主保护.53 7.1.2 主变压器的后备保护.53 7.2 110KV 线路相间保护整定计算.53 7.2.1 参数计算:.53 7.2.2 114 开关相间保护整定计算54 7.2.3 111 开关相间保护整定计算55 第八章第八章 结束语结束语 .58 参考文献参考文献 .59 致致 谢谢 .60 4 引引 言言 电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度,是 衡量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。 全面建设小康社会的宏伟目标,从一定意义上讲,实现这个宏伟目标,需 要强有力的电力支撑,需要安全可靠的电
6、力供应,需要优质高效的电力服务。 本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对原始资料 的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、 线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了 220kV 变电站所需 的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。通过本次毕业设计,达 到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识,掌握变电站电气部分和防雷保 护设计的基本方法,体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力, 培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题,培养我们独立 分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉电气主接线,电力系
7、统的 潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用,掌握变电站电 气部分和防雷保护设计的基本方法,并在设计中增新、拓宽。提高专业知识, 拓宽、提高专业知识,完善知识结构,开发创造型思维,提高专业技术水平和 管理,增强计算机应用能力,成为一专多能的高层次复合型人才。 5 任任 务务 书书 本次设计任务本次设计任务 新建一座 220kV 区域变电所。该所建成后与 110kV 和 220kV 电网相连,并 供给近区用户供电。 原始资料原始资料 该所有 220kV、110kV 和 10kV 三个电压等级。220kV 出线 6 回(其中备用 2 回) ,110kV 出线 10 回(其中备用 2
8、 回) ,10kV 出线 12 回(其中备用 2 回) 。 110kV 侧有两回出线供给大型厂用,其容量为 80000kVA,其他作为一些地区变 电所进线,其他地区变电所进线总负荷为 100MVA。10kV 侧总负荷为 35000kVA,类用户占 60%,最大一回出线负荷为 2500kVA,最大负荷与最小 负荷之比为 0.65。 本站选址条件较好,土地较为平整充裕,年平均最高温度 40,年平均最 低气温-2,地震强度 6 级以下。 第一章第一章 主变压器的选择主变压器的选择 在发电厂和变电站中,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主 变压器。 1.11.1 主变压器的选择原则主变压器的选
9、择原则 1.1.11.1.1 主变压器容量和台数的选择原则主变压器容量和台数的选择原则 1、主变容量选择应考虑: (1)主变容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷来进行选择,并适 当考虑远期 1020 年的负荷发展。 (2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有 重要负荷的变电所,应考虑一台主变停运时,其余变压器容量在计及过负荷能 力后的允许时间内,保证用户的级和级负荷,对于一般变电所,当一台主 变停运时,其他变压器容量应能保证全部负荷的 60%。 (3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发, 推行系列化、标准化。 2.主变台数的考虑原则: (1)
10、对大城市的一次变,在中、低压侧构成环网的情况下,装两台主变 为宜。 (2)对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所,设计时应考虑装 三台的可能性。 (3)对规划只装两台的主变的变电所,其主变基础宜大于变压器容量的 1-2 级设计,以便负荷发展时更换主变。 1.1.21.1.2 主变压器容量的选择主变压器容量的选择 台数选择又上分析可知应选两台主变。 7 主变压器容量 Se 的确定: Smax=80+100+35=215MVA 同时率取 0.85 容量确定:Se=0.70.85Smaxe5*0.05 Se=0.70.85215e0.25164.3MVA 1.1.31.1.3 主变压器型式的选择
11、主变压器型式的选择 选择主变压器,需考虑如下原则: (1)当不受运输条件限制时,在 330KV 及以下的发电厂和变电站,均应 选用三相变压器。 (2)当发电厂与系统连接的电压为 500KV 时,已经技术经济比较后,确 定选用三相变压器、两台 50%容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量 为 300MW、并直接升到 500KV 的,宜选用三相变压器。 (3)对于 500KV 变电所,除需考虑运输条件外,尚应根据所供负荷和系 统情况,分析一台(或一组)变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在 建所初期,若主变压器为一组时,当一台单相变压器故障,会使整组变压器退 出,造成全网停电;如用总容量相
12、同的多台三相变压器,则不会造成所停电。 为此要经过经济论证,来确定选用单相变压器还是三相变压器。 在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等,确定是否需要备 用相。 1.1.41.1.4 绕组数量和连接形式的选择绕组数量和连接形式的选择 具有三种电压等级的变电所,如各侧的功率均达到主变压器额定容量的 15%以 上,或低压侧虽无负荷,但需要装设无功补偿设备时,主变压器一般选用三绕 组变压器5。 8 1.21.2 主变压器选择结果主变压器选择结果 查电力工程电气设备手册:电气一次部分 ,选定变压器的容量为 180MVA。 由于升压变压器有两个电压等级,所以这里选择三绕组变压器,查大型 变压器
13、技术数据选定主变型号为:SFPS7-18000/220。 主要技术参数如下: 额定容量:180000(KVA) 额定电压:高压22022.5% ;中压121; 低压10.5(KV) 连接组标号:YN/yn0/d11 空载损耗:178(KW) 阻抗电压(%):高中:14.0;中低:7.0;高低:23.0 空载电流(%):0.7 所以一次性选择两台 SFPS7-180000/220 型变压器为主变。 1.3 所用变选择所用变选择 1.选择原则:所用电负荷按 1-5变电所容量计,这里按照主变容量的 2计算,设置 2 台所用变相互备用。 2.所用变容量计算: S=2Se=1505002=301KVA
14、所用变压器参数: 型号:S9315/10 U1e=6.35%(KV) U2e=0.4(KV) 连接组别:Y,yn0 9 空载损耗:0.70(KW) 阻抗电压:4(%) 空载电流:1.5(%) 10 第二章 电气主接线的设计 2.12.1 主接线概述主接线概述 电气主接线是由电气设备通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能 的电路,成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字 符号并按工作顺序排列,详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连 接关系的单线接线图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构,是 电力系统网络结构的重要组成部分,直接影响运行的可靠性、灵活性并对
15、电器 选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关 系。 2.22.2 主接线设计原则主接线设计原则 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电 厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关, 并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此,主 接线设计,必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况,全面分析有关影 响因素,正确处理它们之间的关系,经过技术、经济比较,合理地选择主接线 方案。 电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据,以国家经济建设的方针、 政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证
16、供电可靠、调度灵 活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽可能地节省投资, 就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、实用、 经济、美观的原则8。 2.32.3 主接线的选择主接线的选择 根据主接线方式,并结合待建变电站的实际,现对各电压等级采取的主接线 方式作如下分述: 11 一、220KV 主接线形式的选择 拟定双母线接线方式或双母带旁路接线方式。 两种方式比较: 220kV 出线 6 回,而双母接线使用范围是 110220KV 出线数为 5 回及以上 时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。 220kV 出线 6 回,而由于本回路为
17、重要负荷停电对其影响很大,因而选用 双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线,用旁路断路器替代检修中的回路断 路器工作,使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关,增加了 投资,然而这对于接于旁路母线的线路回数较多,并且对供电可靠性有特殊需 要的场合是十分必要的。 综合所述,220KV 电压等级采用侧双母线带旁路接线方式,220KV 主接线形 式如下所示:(图 24) 二、110KV 主接线形式选择 拟定用双母线接线方式或双母带旁路接线方式。 两种方式比较: 110kV 出线 10 回(其中备用 2 回) ,110kV 侧有两回出线供给大型厂用,其容 量为 80000kVA,其他作为一些地
18、区变电所进线,其他地区变电所进线总负荷 为 100MVA。根据条件选择双母接线方式。 图 2-4 12 110kV 出线 10 回(其中备用 2 回) ,母线故障后能声速恢复供电,母线或母 线设备检修时不中断对得要用户的供电,因此要求其主接线具有较高的可靠性 和快速的恢复送电能力,故采用双母线接线方式。同时 110KV 侧出线回路数较 多,也需加装专用旁路开这样,110KV 电压等级的接线方式为双母线带旁路的 接线方式(专用旁路断路器) 。但多装了价高的断路器和隔离开关,增加了投资。 综上比较,按母线的选用情况将选用双母线的接线方式。 如下图 2-5 所示。 图 2-5 三、10KV 接线形式
19、选择 拟定单母分段接线或双母线的接线方式。 两种方式比较: 10kV 出线 12 回(其中备用 2 回) ,10kV 侧总负荷为 35000kVA,、类 用户占 60%,最大一回出线负荷为 2500kVA,最大负荷与最小负荷之比为 0.65。选择单母分段接线方式。 由于 10KV 所传输的功率不大,而双母线接线所需设备较多,投资较大,故 从经济角度考虑,确定 10KV 采用单母线分段的主接线方式。 具体接线图如 2-6 所示: 13 图 2-6 综上所述,待建变电站的主接线方式为:220KV 采用双母线带旁路的接线 方式,110KV 采用侧双母接线方式,10KV 采用单母线分段的接线方式。 图
20、 2-7 14 第三章第三章 220KV220KV 变电站电气部分短路计算变电站电气部分短路计算 系统阻抗:220KV 侧电源近似为无穷大系统 A,归算至本所 220KV 母线侧 阻抗为 0.015(Sj=100MVA),110KV 侧电源容量为 500MVA,归算至本所 110KV 母 线侧阻抗为 0.36(Sj=100MVA) 。变压器型号为 SFPS7180000/220。 SN=180MVA 其中高中、高低、中低阻抗电压(%)分别为 14,23,7。简化 图如下图所示: 图 3-1 系统图的等值电路 3.13.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算变压器的各绕组电抗标幺值计算 s1s(1-2
21、)s(3-1)s(2-3) 11 U %=U%+U%-U= (14+23-7)=15 22 s2s(1-2)s(2-3)s(3-1) 11 U %= U%+U%-U%= (14+7-23)=-1 22 s3s(3-1)s(2-3)s(1-2) 1 U %= U%+U%-U%= (23+7-14)=8 2 设 SB=100MVA,UB=Uav 15 1B T1* N U %S15100 X=0.083 100S100180 s s2B T2* N U %S-1100 X=-0.006 100S100180 s3B T3* N U %S8100 X=0.044 100S100180 3.23.2
22、10KV10KV 侧短路计算侧短路计算 f(3)-1 短路时, 示意图如下: 图 3-2 f(3)-1 短路的等值电路图 1* 11 22 X T1*T2* T1*T2* T3* X X-0. 006 0. 083 (X+X+)= (0. 083-0. 006+)=0. 033 X0. 044 T2*T3* 2*T2*T3* T1* XX1 X =(X+X+) 2X 1-0.006 0.044 =(-0.006+0.044+ 20.083 ) 16 =0.018 T1*T3* 3*T1*T3* T2* XX1 X =(X+X+) 2X 10.083 0.044 (0.083+0.044+) 2
23、-0.006 =-0.241 三角形变为星形: 1*3* 1* 1*2*3* X X X = X +X +X 0.033 ( 0.24) 0.0330.0180.241 0.042 2*3* 2* 1*2*3* X X X = X +X +X 0.018 ( 0.241) 0.0330.0180.241 0.023 2*1* 3* 1*2*3* X X X = X +X +X 0.0180.033 0.0330.0180.241 0.003 17 图 3-3 f(3)-1 短路的等值电路图 再次简化 因为 * 1 0.042X * AS X=0.015 * BS X=0.36 所以: * AA
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