220KV汉中一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 毕业设计.doc
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1、I 摘 要 本次设计的主要内容是变电所的主变压器的选择、主接线的选择、短路计算、变电所 保护装置等的选定进行设计,通过对变压器以及线路保护配置的选择来实现动作,从而更 好地保证电力系统的安全运行。 其主要采用的保护有继电保护、过电压保护、瓦斯保护、变压器差动保护。在此期间, 遇到的种种问题均通过反复比较、验算,并请教老师得以解决。毕业设计论文由设计说明 书、设计计算书、一套图纸(电气主接线图、保护配置图、保护展开图)组成。内容较为 详细,对今后扩建有一定的参考价值。 本次设计是我们在校期间进行的最后一个非常重要的综合性实践教学环节,也是我们 学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计
2、(或研究)的综合性训练,同 时还是我们将来走向工作岗位而奠定的基本实践。通过本次设计可以增强我们运用所学知 识解释实际问题的能力和创新能力,以便更好地适应工作的需要。变电所的合理设计与建 设是一个极其重要的组成部分。本次设计是根据毕业设计任务书的要求,综合所学专业知 识及变电所设计等书籍的有关内容,在指导老师的帮助下,通过本人的精心设计论证 完成的。整个设计过程中,全面细致的考虑工程设计的可靠性、经济性、灵活性等诸多因 素,最终完成本设计方案。 电力系统继电保护的设计与配置是否合理,直接影响电力系统的安全运行,故选择保 护方式时,满足继电保护的基本要求。在上述原则基础上,明确设计的目的,逐步完
3、成主 变的选择、电气主接线的拟定、短路电流的计算、整定计算、绘制图纸等主要工作,形成 较为完整的论文。 选择保护方式和正确的计算,以保证电力系统的安全运行。 关键词 电力系统,继电保护,整定计算,灵敏度校验 II Abstract This important task of this design is protective relaying design of sabstation through the pootective distribution of the tramsformer and lines. Ensure the Electric power systems safe
4、operation. In complete this design process, we can study the electric power engineering the design, investigative procedure in problem in technique with method, be collected information, checked the cultural heritage, investigate the research, project comparison and design the various training in et
5、c. Mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the electric current, the load, the distance protection. For the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward
6、the programming proceeding design developments, from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply. This design is we in school period carries on last the count for much comprehensive practice teaching link, also is our student comprehensively utilize
7、s studies the basic theory, the specialized knowledge carry on the design to the actual problem (or research) the comprehensive training, simultaneously or we future will move towards the basic practice which the work post will establish. May strengthen us through this design to utilize studies the
8、knowledge explanation actual problem the ability and the innovation ability, in order to meets the work need well.This design is at guiding teacher descend, passing oneself of design what argument complete with meticulous care. Whole design process inside, completely dependable, economic, vivid.etc.
9、 many factors that meticulous consideration engineering design, end complete this design project. The Electric power systems protective relaying design and distribution whether is rational directly affect safe operation whon selecting protective duty. Should satisfy basic requires of protectivc rela
10、ying selecting protective detty and right calculated setting ensures the electric power systems safe operation. Key Words electric power system, relay protection, setting(up) to compute, sensitivity calibration III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT .II 第一篇 说明书 1 第一章 主变压器的选择 1 1.1 主变压器台数的确定 .1 1.2 变压器形式的选择 1 1.3 主
11、变容量的确定 .1 第二章 电气主接线的选择 3 2.1 电气主接线的设计原则 3 2.2 电气主接线的基本要求 3 2.3 电气主接线的设计程序 5 2.4 主接线的拟定方案及选择 6 第三章 短路电流计算 8 3.1 短路电流计算的目的、规定和步骤 .8 3.2 三相短路电流的计算 9 第四章 变电所保护装置 12 4.1 变电所继电保护配置 12 4.2 变压器的各种保护原理 17 第二篇 计算书 28 第一章 主变压器选择的容量计算 28 1.1 变电所 60KV 的用户总容量 .28 1.2 折算到变压器的容量 28 1.3 确定主变压器容量 28 第二章 短路电流计算 29 2.1
12、 三相对称短路计算 29 2.2 元件阻抗归算到系统的标幺值计算 29 2.3 网络化简 30 2.4 短路点计算 33 2.5 60KV 侧最小运行方式下的短路电流 .37 第三章 整定计算部分 39 3.1 变压器的整定计算原则及其整定计算 .39 3.2 变压器瓦斯保护整定 .39 3.3 变压器差动保护整定 .39 3.4 复合电压起动的过电流整定计算 .43 IV 3.5 过电流保护的整定计算 .43 3.6 过负荷保护的整定计算 .44 3.7 变压器油温监测 .44 结 论 45 参考文献 .46 致 谢 47 附 录 48 1 第一篇 说明书 第一章 主变压器的选择 1.1 主
13、变压器台数的确定 为保证供电的可靠性,变电所一般应装设两台主变,但一般不超主变。当只有一个 电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时,可装设一台主变。对大型枢纽变电所, 根据工程的具体情况,应安装 24 台主变。 当变电所装设两台及以上主变时,每台容量的选择应按照其中任一台停运时其余容 量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的 6075%。通常一次变电所采用 75%,二 次变电所采用 60%。 1.2 变压器形式的选择 (1)主变一般采用三相变压器,若因制造和运输条件限制,在 220kv 的边电所中, 可采用单相变压器组。当装设一组单相变压时,应考率装设备用相,当主变超过一组,且 各组
14、容量满足全所负荷的 75%时,可不装设备用相。 (2)当系统有调压要求时,应采用有载调压变压器。对新建变电所,从网络经济运 行的观点考虑,应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价,通常在短期内是可以 回收的。 (3)与两个中性点直接接地系统连接的变压器,除低压负荷较大或与高中压间潮流 不定情况外,一般采用自耦变压器,但仍需作经济比较。 (4)具有三种电压的变电所,例如 220kv、110kv、63kv,一般采用三绕组变压器 1.3 主变容量的确定 (1)为了正确的选择主变容量,要绘制变电所的年及日负荷曲线,并从该曲线得出 变电所的年、日最高负荷和平均负荷。 (2)主变容量的确定应根据电力系
15、统 510 年发展规划进行。 (3)变压器最大负荷按下式确定: (1.1) pMKP0 式中 -负荷同时系数;0K 2 -按负荷等级统计的综合用电负荷。p 对于两台主变的变电所,其变压器的额定容量可按下式确定: (1.2)MePS7.0 总安装容量为: (1.3) e4.1.2 这样,当一台变压器停运,考虑变压器过负荷能力为 40%,则可保证 98%的负荷供电。 根据计算,确定变压器型号为 SFD-63000/220 主要参数如下: 高 压:UN1=22022.5%kV 低 压:UN2=46kV 额定容量:S=63000kVA 阻抗电压:Uk%=14.4 空载损耗:P0=120kW 空载电流:
16、I0%=2.6 负载损耗:Pk=401kW 连接组标号:YN,d11 本次设计的 220kV 降压变电所采用 2 台主变并列运行的方式。 3 第二章 电气主接线的选择 电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连,从而完成输配电任 务,它是变电所的重要组成部分。采用何种主接线形式,与电力系统原始资料,发电厂、 变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关,并且对电气设备选择、配 电装置布置、继电保护和控制方式的拟订都有较大的影响。 因此,主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电所的具体情况,全面分析,正 确处理好各方面的关系,通过技术经济比较,合理的选择主接线方案。 2
17、.1 电气主接线的设计原则 设计变电所电气主接线时,所遵循的总原则: 符合设计任务书的要求; 符合有关的方针、政策和技术规范、规程; 结合具体工程特点,设计出经济合理的主接线。为此,应考虑下列情况: 明确变电所在电力系统中的地位和作用。电所在电力系统中的地位和作用是决定主接 线的主要因素。变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变 电所,由于它们在电力系统中的地位和作用不同,对主接线的可靠性、灵活性、经济性的 要求也不同。考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展 规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布,来确
18、定主接线的形式以及连接电源数和出线回数。 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷,必须有两个独立 的电源供电,且当一个电源失去后,应保证全部一级负荷不间断供电;对二级负荷,一般 要有两个电源供电,且当一个电源失去后,能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只 需要一个电源供电。 考虑主变台数对主接线的影响,变电所主变的容量和台数,对主接线的选择将产生直接 的影响。通常对大型变电所,由于传输容量大,对供电可靠性要求高,因此,其对主接线 的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所,其传输容量小,对主接线的可靠性灵 活性要求不是很高。 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响,发、
19、送、变的备用容量是为了保证可靠的 供电,适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据 备用容量的有无而有所不同,例如,当母线或断路器检修时,是否允许变压器、线路停运; 当线路故障时允许切除线路变压器的数量等,都直接影响主接线形式的选择。 2.2 电气主接线的基本要求 4 2.2.1 可靠性 供电的可靠性是电力生产和分配的首要要求,停电会对国民经济各部门带来巨大的损 失,往往比少发电的价值大几十倍,会导致产品报废、设备损坏、人身伤亡等。因此,主 接线的接线形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的机会越小,影响范围越小,停 电时间越短,主接线的可靠程度就越高。研究主接
20、线可靠性应注意的问题如下: 考虑变电所在电力系统中的地位和作用。变电所是电力系统的重要组成部分,其可 靠性应与系统要求相适应。如:对于一个小型的终端变电所的主接线一般不要求过高的可 靠性,而对于一个大型超高压变电所,由于它在电力系统中的地位很重要,供电容量大、 范围广,发生事故可能使系统运行受到扰动,甚至失去稳定,造成巨大损失,因此其电气 主接线应采用供电可靠性高的接线方式。 变电所接入电力系统的方式。现代化的变电所都接入电力系统运行。其接入方式的 选择与容量大小、电压等级、负荷性质以及地里位置和输送电能距离等因素有关。 变电所的运行方式及负荷性质。电能生产的特点是发电、变电、输电、用电同一时
21、 刻完成。而负荷的性质按其重要意义又分为类、类、类之分。当变电所设备利用率 较高,年利用小时数在 5000h 以上,主要供应类、类负荷用电时,必须采用供电较为 可靠的接线形式。 设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。电气主接线是由电气设备相互连接而 成的,电气设备本身的质量及可靠程度直接影响着主接线的可靠性。因此,主接线设计必 须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。随着电力工业的不断发展大 容量机组及新型设备投运、自动装置和先进技术的使用,都有利于提高主接线的可靠性, 但不等于设备及其自动化元件使用得越多、越新、接线越复杂就越可靠。相反,不必要的 接线设备,使接线复杂、运行不
22、便,将会导致主接线可靠性降低。因此,电气主接线的可 靠性是一次设备和二次设备在运行中可靠性的综合,采用高质量的元件和设备,不仅可以 减小事故率,提高可靠性,而且还可以简化接线。此外,主接线可靠性还与运行管理水平 和运行值班人员的素质有密切的关系。 2.2.2 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活的进行运行方式的转换。不仅正常运行 时能安全可靠地供电,而且在系统故障或电气设备检修及故障时,也能适应调度的要求, 并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式,使停电时间最短,影响范围最小。同时设计主接 线时应留有发展扩建的余地。对灵活性的要求如下: 调度时,可以灵活地投入和切除变压器和线路,调配电
23、源和负荷,满足系统在事故 运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。 检修时,可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不致影 响电力网的运行和对用户的供电。 扩建时,可以容易地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最 5 短的情况下,投入变压器或线路而不互相干扰,并对一次和二次部分的改建工作量最少。 2.2.3 经济性 在设计主接线时,主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。与使主接线可靠、灵活, 必然要选高质量的设备和现代化的自动装置,从而导致投资的增加。因此,主接线的设计 应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。一般从以下方面考虑: 投资少。
24、主接线应简单清晰,节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、 避雷器等一次设备;使继电保护和二次回路不过于复杂,节省二次设备和控制电缆; 限制短路电流,以便于选择价廉的电气设备或轻型电器;如能满足系统安全运行及继电 保护要求,110kv 及以下终端或分支变电所可采用简易电器。 占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件,尽量使占地面积减少。 电能损失少。在变电所中,正常运行时,电能损耗主要来自变压器,应经济合理地 选择变压器的型式、容量和台数,尽量避免两次变压器而增加电能损耗。 此外,在系统规划设计中,要避免建立复杂的操作枢纽,为简化主接线,变电所接入 系统的电压等级一般不超过两回。
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