220kV降压变电站电气部分初步设计 毕业设计论文.doc
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1、I 摘 要 展望未来,我国能否在本世纪中叶基本实现现代化,相当大的程度上取决 于能源。电力工业是国民经济的基础,是重要的支柱产业,它与国家的兴衰和 人民的安康有着密切的关系,随着经济的发展和现代工业的建设的迅速崛起, 供电系统的设计越来越全面、系统,工厂用电量迅速增长,对电能质量、技术 经济状况、供电的可靠性指标也日益提高,因此对供电设计也有了更高、更完 善的要求。 变电站作为电能传输与控制的枢纽必须改变传统的设计和控制模式,才能 适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。本设计讨论的是 220kV 变电站电气部分设计(一次系统) ,首先根据原始资料进行分析,负荷计 算选择主变压器
2、,然后在此基础上进行主接线设计,再进行短路计算,导体和 电气设备的选择,最后进行防雷接地设计。 关键词:变电站; 负荷计算; 短路电流; 设备选择; 1 目 录 前言 .1 第一章 负荷计算和主变压器的选择 2 1.1 负荷计算 .2 1.2 主变压器的选择原则 .3 1.2.1 主变压器台数的选择 .3 1.2.2 主变压器容量的选择 .4 1.2.3 主变压器型式和结构的选择 .4 1.3 主变压器的确定 .5 第二章 电气主接线的设计 .6 2.1 电气主接线的概述 .6 2.2 电气主接线的基本要求 .6 2.3 电气主接线设计的原则 .6 2.4 电气主接线的方案选择 .7 2.4.
3、1 方案拟定 .7 主接线图附后 8 第三章 电气部分短路计算 .8 3.1 短路故障的危害 .8 3.2 短路电流计算的目的 .9 3.3 短路电流计算的内容 10 3.4 短路电流计算方法 10 3.5 三相短路电流周期分量起始值的计算 10 3.5.1 短路电流计算的基准值 10 3.5.2 网络模型 11 3.5.3 三相短路电流周期分量起始值的计算步骤 11 第四章 电气设备的选择 .11 2 4.1 断路器和隔离开关的选择原则 16 4.1.1 断路器的选择 16 4.1.2 隔离开关的选择 17 4.2 110KV 侧断路器隔离开关的选择与校验 18 4.2.1 110KV 主变
4、压器侧断路器的选择与校验 18 4.2.2 主变压器侧隔离开关的选择与校验 19 4.3 10KV 侧断路器隔离开关的选择与校验 .20 4.3.1 主变压器侧断路器的选择与校验 20 4.4 220KV 侧断路器隔离开关的选择与校验 22 4.4.1 主变压器侧断路器的选择与校验 22 4.4.2 220KV 主变压器侧隔离开关的选择与校验 .24 4.5 互感器的选择 24 4.5.1 电流互感器的选择 25 4.6 电压互感器的选择 31 4.7 母线及变压器下引线的选择与验33 第五章 防雷及过电压保护装置设计 38 5.1 避雷针 38 5.2 避雷器 40 5.3 防雷接地 41
5、5.4 变电所的防雷保护 41 5.5 变电所的进线段保护 42 5.6 接地装置 43 总结 44 参考文献 45 1 前言 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。党的十六大 提出了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。通过对主接线 的选择及比较、负荷计算和主变压器的选择及短路电流的计算、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
6、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,电力系统的短路计算以及 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
7、理,增强计算机应用能力。 2 220kV 降压变电站电气部分初步设计 一、设计题目:220kV 降压变电站电气部分初步设计 二、待建变电站原始资料 1、设计变电站在城市近郊,向开发区的炼钢厂和铝厂供电,在变 电站附近还有地区负荷。 2、确定本变电站的电压等级为 220kV/110kV/10kV,220kV 是 本变电站的电 源电压,110kV 和 10kV 是二次电压。 3、待设计变电站的电源,由对侧 220kV 变电站双回线路及 一系统双回线路送到变电站;在中压侧 110kV 母线,送出 2 回线路 至炼钢厂,2 回线路至铝厂;在低压侧 10kV 母线,送出 11 回线路至地 区负荷。 4、
8、该变电站的地址,地势平坦,交通方便。 5、该地区年最高气温 40,最热月平均最高气温 30。 三、用户负荷统计资料如下(kW): 表 1、110kV 用户负荷统计资料 序号 用户名称 最大负荷(kW) cos 回路数 重要负荷百分数 (%) 1 炼钢厂 25000 0.95 2 65 2 铝厂 30000 0.95 2 70 表 2、10kV 用户负荷统计资料 序号 用户名称 最大负荷 (kW) cos 回路数 重要负荷百分数 (%) 1 矿机厂 2000 0.85 2 50 2 机械厂 2000 0.85 2 45 3 3 汽车厂 2000 0.85 2 72 4 电机厂 1600 0.85
9、 2 36 5 炼油厂 1600 0.85 2 76 6 饲料厂 1600 0.85 1 0 最大负荷利用小时数 T=5600h,同时率取 0.9,线路损耗取 6%。 四、待设计变电站与电力系统那个的连接图 见附图一 五、设计任务: 1、选择本变电站主变的台数、容量和型号; 2、设计本变电站的电气主接线; 3、进行必要的短路电流计算; 4、选择和校验所需的电气设备; 5、选择和校验 10kV 硬母线; 六、设计图纸要求: 绘制变电站电气主接线图; 第一章 负荷计算和主变压器的选择 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 4 器;用于两种电压等级之间交换功率的变压器
10、,称为联络变压器;只供本所(厂) 用的变压器,称为站(所)用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选 择。 1.1 负荷计算 负荷计算的必要性: 为一个企业或用户供电,首先要解决的是企业要用多少度电,或选用多大容量 变压器等问题,这就需要进行负荷的统计和计算,为正确地选择变压器容量与无功 补偿装置,选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。 对于用电户或一组用电设备,当在大负荷运行时,所安装的所有用电设备(不 包括备用)不可能全部同时运行,也不可能全部以额定负荷运行,再加之线路在输 送电力时必有一定的损耗,而用电设备本身也有损耗,故不能将所有设备的额定容 量简单相加来作为用
11、电户或设备组的最大负荷,必须要对相加所得到的总额定容量 打一定的折扣。NP 所谓需用系数法就是利用需用系数来确定用电户或用电设备组计算负荷的 方法。其实质是用一个小于 1 的需用系数 对用电设备组的总额定容量 打一定dKNP 的折扣,使确定的计算负荷 比较接近该组设备从电网中取用的最大半小时平均负caP 荷 。其基本计算公式为maxPdN 110KV 侧负荷的统计: 铝 厂: MVAWSD58.319.0/3 炼钢厂: C2625 10KV 侧负荷的统计: 矿机厂: SE35.8.0/ 机械厂: VAF22 汽车厂: MWG/ 电机厂: SH81506.1 炼油厂: I / 饲料厂: VAJ.
12、 5 110KV 总负荷: MVAS9.57)8.312.6(10 10 KV 总负荷: 125 1.2 主变压器的选择原则 根据 220KV-500KV 变电所设计规程(DL/T 5218-2005)准则规定: 主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除 依据传递容量基本原始资料外,还应根据电力系统 5-10 年发展规划、输送功率大小、 馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素,进行综合分析和合理选择。 如果变压器容量选得过大、台数过多,不仅增加投资,增大占地面积,而且也增加 了运行电能损耗,设备未能充分发挥效益;若容量选得过小,将可能“封锁”发电 机剩余功
13、率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要,这在技术上是不合理的,因 为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。 1.2.1 主变压器台数的选择 1、对大城市郊区的一次变电所,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电所以 装设两台主变压器为宜。 2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所,在设计时应考虑装设三 台主变压器的可能性。 3、对于规划只装设两台主变压器的变电所,以便负荷发展时,更换变压器的容 量。 1.2.2 主变压器容量的选择 根据 220KV-500KV 变电所设计规程(DL/T 5218-2005)准则规定: (1)主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择
14、,适当考虑到 远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。 (2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要 6 负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计其过负荷能力 后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电所,当一台变压器 停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。 (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。 (4)还需考虑同时率 0.9 和线路损耗 6%的影响: MVAeeS 15.72806.9.0).57.12(806.9.0).( 8
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