220KV变电站一次部分的毕业设计[论 文].doc
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1、. . 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 题 目: 220kv 降压变电站一次部分设计 学 院: 电气与信息工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成时间: 2013 年 5 月 28 日 . . 摘 要 变电站是整个电力系统的中间环节,它担负着集结和分配电能的任务,所以 变电站的安全稳定运行对整个电力系统的安全稳定起到至关重要的作用。变电站 的设计关系到资源的最佳利用,同时也关系到整个电力系统的最佳运行方式,因 此变电站的设计要综合考虑各方面的因素。本文首先根据任务书的要求,通过对 负荷资料的分析、安全、经济及可靠性方面考虑,确定了 220kV、110kV
2、、10kV 以及站用电的主接线。然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数、容 量及型号。同时也确定了站用变压器的容量及型号。其次,对高压断路器、隔离 开关、母线、电压互感器、电流互感器等进行了选型和校验。最后,对主变压器 和变电站进行了防雷保护设计,从而完成了 220kV 变电站电气一次部分的设计。 关键词:关键词:变电站 , 变压器, 主接线 , 短路电流计算 . . ABSTRACT Substation is the intermediate links the whole power system, it bears the rally and distribution elec
3、tricity substation task, so the safe and stable operation of the power system for the safe and stable play a crucial role in substation, substation design related to the best advantage resources, but also relates to the whole power system, so the best operation mode should be designed comprehensive
4、consideration of the substation various aspects of the factors. This paper firstly, according to the requirements of commitments by the analysis of load material, safety, economy and reliability into consideration, determine the 220kV, 18kV, 6kV and stood electricity Lord wiring, and then through th
5、e load calculation and power supply range identified the main transformer sets, capacity and model, also established with the capacity of transformer station, and secondly, and models of high voltage circuit breaker, isolating switch, busbar voltage transformer, current transformer, the selection an
6、d check, finally, the main transformer and the relay protection, substation design, thus finished 220kV substation design of electric is a part. Keyword:Transformer substation, Transformer, The lord connects the line, Short- circuit electric current calculation . . 目录 1 绪论 .1 1.1 课题来源和工程概况 .1 1.2 国内
7、外研究综述1 1.3 选题目的和意义1 1.4 毕业设计所做工作2 2 电气主接线的设计 .3 2.1 主接线概述 .3 2.2 主接线设计原则 .4 2.3 主接线选择 .4 3 主变压器的选择 .7 3.1 主变压器的选择原则 .7 3.1.1 主变压器台数的选择 .7 3.1.2 主变压器容量的选择 .7 3.1.3 主变压器形式的选择8 3.1.4 绕组数量和连接形式的选择 .8 3.2 主变压器选择结果 .8 4 所用电设计 10 4.1 所用变选择 10 4.2 所用电接线图 10 5 220KV 变电站电气部分短路计算.12 5.1 短路图 12 5.2 10KV 侧短路计算13
8、 5.3 220KV 侧短路计算.14 5.4 110KV 侧短路计算.15 6 导体和电气设备的选择 17 6.1 电气设备的选择.17 6.1.1 电气设备选择的一般原则.17 6.1.2 电气设备选择的一般条件.17 6.2 断路器和隔离开关的选择 19 6.2.1 220KV 出线、主变侧.20 6.2.2 主变 110KV 侧 23 6.2.3 10KV 限流电抗器、断路器隔离开关的选择26 6.3 电流互感器的选择.30 6.3.1 220KV 侧电流互感器的选择.31 6.3.2 110KV 侧的电流互感器的选择.32 6.3.3 10KV 侧电流互感器的选择33 6.4 电压互
9、感器的选择 34 . . 6.4.1 220KV 侧母线电压互感器的选择.35 6.4.2 110KV 母线设备电压互感器的选择.36 6.4.3 10KV 母线设备电压互感器的选择36 6.5 导体的选择与校验 36 6.5.1 220KV 母线.37 6.5.2 110KV 母线.37 6.5.3 10KV 母线的选择38 6.5.4 变压器 220KV 侧出线的选择与校验 39 6.5.5 变压器 110KV 侧出线的选择与校验 40 6.5.6 变压器 10KV 侧电力电缆的选择与校验 .41 7 防雷接地设计 42 7.1 防雷设计 42 7.1.1 防雷设计原则 42 7.1.2
10、避雷器的选择 42 7.1.3 避雷针的配置 45 7.2 接地设计 45 7.2.1 接地设计的原则 46 7.2.2 接地网型式选择及优劣分析 46 8 电气总平面布置及配电装置的选择 47 8.1 概述 47 8.1.1 配电装置特点 47 8.1.2 配电装置类型及应用 47 8.2 配电装置的确定 48 8.3 电气总平面布置 49 8.3.1 电气总平面布置的要求.49 8.3.2 电气总平面布置.49 结论.51 参考文献.52 致谢.53 附录 A54 . . 1 绪论 1.1 课题来源和工程概况 能源是社会生产力的重要基础,随着社会生产的不断发展,人类使用能源不 仅在数量上越
11、来越多,在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也 要求越来越高。电力是能源工业、基础工业,在国家建设和国民经济发展中占据 十分重要的地位,是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础, 是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电,几乎 是在同时瞬间完成的,须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求,电力 工业必须超前发展,这是世界发展规律。因此,做好电力规划,加强电网建设, 就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。 它具有变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的用途。 1.2 国内外研究综述 随着改革的不断深
12、入,经济的迅猛发展,各电力部门对变电站的设计要求越 来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后,结构不合理、占地 多、投资大、损耗高、效率低尤其是在一次开关和二次设备选型问题上,基本停 留在 50-60 年代的水平上,从发展的观点来看越来越不适应城市和农村的发展要 求。国民经济快速发展对电力能源需求也不断增大,致使变电所数量增多,电压 等级升高,供电范围增大以及输电容量增大,采用传统的一次二次设备已越来越 难满足变电站安全及经济运行,少人值班或无人值班的要求。现在已经大多采用 了微机保护。分级保护与常规保护相比增加了人机对话功能,自控功能,通信功 能与实时时钟等功能。因此如果通过电力
13、监控综合自动化系统,可以使变电站内 值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况,直接对设备进行操作, 及时了解故障情况,并迅速进行处理,达到供电系统的科学化、规范化并且还可 以做到与其他自动化系统互换数据,充分发挥整体优势,进行全系统的信息综合 管理。 1.3 选题目的和意义 我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高,现在已有许多变电站实 现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度,所有电力企 业都在努力增产节约,降低成本,确保安全远行。随着我国国民经济的发展,电 力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电所是生产工艺系统严密、土建结构 复杂、施工难度较大的工业建筑。电力
14、工业的发展,单机容量的增大,总容量在 . . 百万千瓦以上变电所的建立,促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变 电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理 的运用、队伍素质的提高,使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之 不断提高。110kv 区域降压变电站是电网建设和电网改造中非常重要的技术环节, 所以做好 110kv 变电站设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中, 尤其是在 110kv 变电所的建设中,土地、资金等资源浪费现象严重,存在重复建 设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和电能质量差等问题已成为影响高压 输变电工程建设成本和运行质
15、量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战 略,所以 110kv 变电所需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声, 既要保证电能质量和用电安全等问题,同时还要满足以后电网改造简单、资源再 利用率高的要求。 毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练,它将从思维、理论以及动手能 力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们 巩固了本专业所学的专业知识,还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关 的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打 下良好的基础。 1.4 毕业设计所做工作 该设计包括以下内容: 首先根据原始资料及负荷要求进行主接线
16、的设计尽可能的力求经济合理,再 根据负荷的多少及电压等级进行主变压器的选择,在选择主变压器后应进行短路 计算以便进行之后的导体和电气设备的选择,所用电的设计也应根据所用负荷进 行确定最后的工作为防雷接地设计及配电装置设计,在进行防雷接地设计时应严 格按照相关原则进行选择与校验。 . . 2 电气主接线的设计 2.1 主接线概述 电气主接线是由电气设备通过线路,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,
17、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。 单母线接线及单母线分段接线。 1、单母线接线 单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源 并列工作,又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功 率不一定相等,应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上,以减少功率在母线上的 传输。 单母接线的优点:接线简单,操作方便、设备少、经济性好,并且母线便于 向两端延伸,扩建方便。缺点:可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时, 所有回路都要停止工作,也就成了全厂或全站长期停
18、电。调度不方便,电源只 能并列运行,不能分列运行,并且线路侧发生短路时,有较大的短路电流。 综上所述,这种接线形式一般只用在出线回路少,并且没有重要负荷的发电 厂和变电站中。 2、单母分段接线 单母线用分段断路器进行分段,可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户 可以从不同段引出两回馈电线路,由两个电源供电。当一段母线发生故障,分段 断路器自动将用户停电。两段母线同时故障的几率甚小,可以不予考虑。在可靠 性要求不高时,亦可用隔离开关分段,任一母线故障时,将造成两段母线同时停 电,在判别故障后,拉开分段隔离开关,完成即可恢复供电。 这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站 610KV 接线中。但是
19、,由于 这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电,大大增加了出线数目,使整体母线 系统可靠性受到限制,所以在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时,一般 不予采用。 3、单母线分段带旁路母线的接线 单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性,但这 . . 增加了一台旁路断路器,大大增加了投资。 4、双母线接线 双母接线有两种母线,并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路,都装 有一台断路器,有两组母线隔离开关,可分别与两组母线接线连接。两组母线之 间的联络,通过母线联络断路器来实现。其特点有:供电可靠、调度灵活、扩建 方便等特点。 由于双母线有较高的可靠性,广泛用于:出线带电抗
20、器的 610KV 配电装置; 3560KV 出线数超过 8 回,或连接电源较大、负荷较大时;110220KV 出线数 为 5 回及以上时。 5、双母线分段接线 为了缩小母线故障的停电范围,可采用双母分段接线,用分段断路器将工作 母线分为两段,每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连,电源和出线 回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高, 当一段工作母线发生故障后,在继电保护作用下,分段断路器先自动跳开,而后 将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开,该段母线所连的出线回路停电;随 后,将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上,即可恢复供电。 这样,只
21、是部分短时停电,而不必短期停电。 双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中,同时在 220550KV 大容量配电装置中,不仅常采用双母分段接线,也有采用双母线分四 段接线的。 6、双母线带旁路母线的接线 双母线可以带旁路母线,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。 2.2 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
22、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。 2.3 主接线选择 本变电站属于中间变电站,高压侧 220kV 以交换潮流为主,起系统交换功率 . . 的作用,其中 220kV 出线 3 回,同时降压给当地供电。因此 220KV 侧有四种接线 方式:1、单母线接线方式 2、单母线分段接线方式 3、单母线分段带旁母 4、双 母线接线。比较以上四种接线方式,结果如下表: 表 2.1 各种接线方式的比较 接线方式优点缺点适用范围 单母线接线 接
23、线简单、设备少,操作 方便,经济性好,便于向 两端延伸,扩建方便。 1、供电可靠性差,母线或 母线隔离开关检修或故障 时,所有回路都要停止工 作,造成全网或全厂长期 停电。2、调度不方便。 适用于 6-220kv 出 现回路较少,用户 重要性等级较低的 配电装置中。 单母线分段 接线 用分段断路器进行分段, 提高了灵活性,当母线发 生故障时,仅故障母线段 停止工作,另一段母线继 续工作,两段母线可看成 是两个独立的电源,提高 的供电的可靠性。 1)当一段母线或母线隔离 开关故障或检修时,必须 断开接在该分段上的全部 电源和出线,这样就减少 了系统的发电量,并使该 段单回路供电的用户停电。 (2
24、)任一出线断路器检修 时,该回路必须停止工作。 (1)610kv:出线 回路数为 6 回及以 上; (3)110220kV:出 线回路数为 34 回. 单母线分段 带母线接线 带有专用旁路断路器母线 接线极大地提高了可靠性。 由于装设旁路母线投资大、 结线复杂。 一般在及以上的电 力系统中,为防止 线路停电造成重要 负荷大面积受影响 时可以采用。 双母线接线 供电可靠性得到提高,调 度灵活,扩建方便 投资费用增加,配电装置 复杂,不宜实现自动化。 110-220KV 出线回 路为 5 回及以上回。 综合变电站的地位和各接线方式的适用范围,同时结合经济性和扩建性,在 220KV 侧采用双母线接线
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