220KV变电站初步设计毕业设计论文.doc

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1、 前 言 本设计是根据中华人民共和国电力公司发布的电气工程电气设计手册编写的。电能是现代社会中最重要，也是最方便的能源，它是目前世界各国能源消费的主要形式之一。电能具有许多优点，它可以方便地转化为别的形式的能，它的输送和分配易于实现，它的应用规模也很灵活。电能作为一种特殊的商品，不能大量储存，它的生产、输送、销售和消费是同时完成的。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站

2、电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为220KV变电站初步设计，重点在小课题的分析和研究（章节前面加表示为重点）。本设计共分为任务书、说明书、计算书、图纸四部分，该变电站有2台主变压器，分为三个电压等级：220kv、110kv、10KV，220kv和110kv采用双母带旁路母线的主接线方式供电；10kv采用单母分段接线供电。本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（断路器、隔离开关）。说明书包括：电气主接线，主变选择、短路电流计算结果、电气设备的选择、小课题（小电流接地选线）的分析。计算书包括：短路电流计算，主要设备选择。图纸包括：电气主接线图1张，综合自动化配置图1张。所设计的内容

3、力求概念清楚，层次分明。本设计是在贵州大学牛凤鸣老师的指导下完成的，重点是对小电流接地选线进行分析,在撰写的过程中，曾得到牛老师和同学们的支持，并提供大量的资料和有益的建议，对此表示衷心的感谢。由于我本人还是刚要毕业的学生，对变电站的设计还比较陌生，所以在设计中不免有很多不妥当之处，还望老师批评指正。 说明书第一章 变电所主接线的设计1-1 变电所主接线的原则一、变电所主接线设计依据 1、主变电所在系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三重类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行袭用功率交换和以中压供电，电压为330500KV。全所停电后，将使系统

4、稳定破坏，电网瓦解，可靠性、灵活性要求较高。一般装设两台主变，根据负荷增长需要分期投运，经过技术经济比较认为合理时也可装设34台。地区重要变电所电压为220330KV，位于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，供电给地区的中压侧和附近的低压侧负荷。全所停电后将引起地区电网瓦解，影响整个地区供电。主变一般装设两台，主变型式选择同系统枢纽变电所。一般变电所多为终端和分支变电所，降压供电给附近用户或一个企业。电压为110KV，但也有220KV。主变一般为两台，当只有一个电源时，也可只装一台主变。主变型式一般为双绕组或三绕组变压器。2、变电所的分期和最终建成规模 变电所根据510年电力系统发

5、展规划进行设计。一般装设两台主变；当技术经济比较合理时，330500KV枢纽变电所也可装设34台主变；终端或分支变电所如果只有一个电源时，可以只装设一台主变。3、负荷大小和重要性 对于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，能保证对全部一级负荷不间断供电；对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当一贯电源失去后，能保证对全部或大部分二级负荷的供电；对于三级负荷一般只要求一个电源供电。4、系统备用容量大小 对装有两台及以上主变的变电所，其中一台事故断开，其余主变的容量应该保证该所70%的全部负荷，在计及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。二、主接线设计的基本要求

6、1、可靠性 （1）断路器检修时不影响系统的供电。 （2）断路器或母线故障及母线检修时尽量减少停电的回数及停电时间，确保一级负荷及大部分二级负荷的供电。 （3）尽量避免发生全所停电的可能。2、灵活性 （1）调度时能灵活地投切主变和线路。 （2）检修时能方便地停运我们的断路器母线及保护设备，保证其安全。 （3）扩建时能方便地从初期接线过渡到最终规模。3、经济性 （1）投资省 a.主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关等一次设备。 b.要使继电保护和二次回路简单，以节省二次设备和控制电缆。 c.限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。 （2）占地面积少主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽

7、量使占地面积减少。 （3）电能损失少经济合理地选择主变的种类（双绕组、三绕组或自耦变）、容量、数量，要避免因两次变压而增加的电能损失。 1-2 6KV220KV基本接线及适用范围一、单母线接线W 图1-1 单母线接线1、 主要优缺点（1） 优点：接线简单清晰，设备投资节省，扩建方便，便于采用成套配电装置。（2） 缺点：可靠性、灵活性较差。2、 适用范围 （1）610KV配电装置的出线回路数不超过5回。 （2）3563KV配电装置的出线不超过3回。 （3）110220kv配电装置的出线回路数不超过2回。二、单母线分段接线WIIWI 图1-2 单母线分段接线 1、主要优缺点 （1）优点：当一段母线

8、鼓掌或母线及隔离刀闸检修时，该段负荷要在该期间停电，但另一段仍然继续供电。 （2）缺点：在母线及隔离刀闸检修时该段要停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时候需向两个方向均衡扩建。2、适用范围 （1）610kv出线回路数为6回及以上时。 （2）3563kv出线回路数为48回时。 （3）110220kv出线回路数为34回时。三、双母线接线WIIWI 图1-3 双母线接线 1、主要优缺点 （1）优点：与以上两者比较，供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于实验。 （2）缺点：增加投资（隔离刀闸）；当母线故障或检修时，隔离刀闸作为倒换操作电器，容易误操作。 2、适用范围 （1）10kv出线

9、多，短路电流比较大，出线带电抗器（双层或三层布置）。 （2）35kv出线超过8回，负荷容量比较大。 （3）110 220kv出线为5回及以上时。四、双母带旁路母线接线 图1-4 双母带旁路母线接线 1、主要优缺点 （1）优点：供电可靠性高，当工作母线或一台断路器检修时不会使该段上的负荷停电。 （2）缺点：投资较大，接线比较复杂。 2、适用范围 主要用于供电可靠性要求比较高的高压输电网中，为110kv及以上电压等级。根据规定，当110kv出线在6回以上、220kv出线在4回以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。五、原始资料分析和主接线方案根据原始资料可知:220kv侧有两路电源,均从500k

10、v铜仁出线,供电点最大短路容量4311MVA,最小短路容量为3748MVA；6回出线，一期1回建成。110kv侧有9回出线，一期建成，总负荷200MW；10kv侧共8回出线，其中4回为负荷，共40MW，另外4回为无公补偿，电容器容量为45.4Mvar。可以看出该变电站的出线较多，可靠性要求也较高，根据变电站主接线的设计原则，预拟订以下两个方案以供选择。方案一：220kv母线为双母接线，110kv母线为双母接线，10kv母线为单母分段接线方案二：220kv母线为双母带旁路接线，110kv母线为双母带旁路接线，10kv母线为单母分段接线1-3 主变压器的选择1、主变台数的确定（1）对于大城市郊区的

11、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的可能性。（3）对于规划只装设两台主变的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1 2级设计，以便负荷发展时更换变压器的容量。2、主变型式的选择 （1）主变一般选用三相变压器，在运输条件限制时220kv的变电所才采用单相变压器组合。 （2）具有三个电压等级的变电所，一般采用三绕组变压器。 （3）在现在的技术水平下，自动控制装置的发展趋于成熟，变压器的调压方式一般都选用有载调压。3、主变容量的确定 （1）根据电力系统的规定，按5 10年的发展规划来确

12、定。 （2）一台的容量按全所的负荷的70%来考虑 = 负荷的同时系数 按负荷统计的综合负荷 =0.7 =20.7 当一台停运，主变一般允许过负荷40%，所以一台能保证全所98%的负荷供电。在本设计中，资料给出了两台三圈变，型号如下： SFPSZ7-120000/220 100/100/50 22081.25%/121/10 YN/Yn0/-11 =13.24% =22.51% =7.85%1-4 方案比较 方案比较主要从经济性、可靠性、灵活性来比较。通过前面对主接线型式的描述，综合资料给出的负荷条件，确定两个方案进行比较。方案一：因为220kv有6回出线，110kv有9回出线，负荷较大，可用双

13、母接线。主接线图见下图：6回出线9回出线10kv110kv220kv 图1-5 方案一主接线图方案二：以方案一为基础，多增加一部分投资，设立一条带专用旁路断路器的旁路母线。主接线图见下图：10kv110kv220kv9回出线6回出线 图1-6 方案二主接线图根据电力系统规定，在110kv及以上高压配电装置中，因为电压等级高，输送功率大，送电距离较远，停电影响较大，同时高压断路器每台检修通常都需要57天的较长时间，因而不允许因为检修断路器而长期停电，故设置旁路母线，从而使检修与它相连的任一回路的断路器时该回路可以不停电，保证供电的可靠性。从接线图可以看出方案二比方案一多了17台隔离开关和一台断路

14、器。虽然方案二比方案一投资更大，但考虑到220kv出线有6回，110kv出线有9回，供电的可靠性有特殊的要求，且假设资金比较充裕。综合比较后本设计决定采用方案二。第二章 短路电流计算短路电流计算的目的是 ：（1）电气主接线比选。（2）选择电器和导体。（3）确定中性点接地方式。（4）验算接地装置的接触电压和跨步电压。（5）选择继电保护装置和进行整定计算。一般规定：（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。 确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式。（2）选择导体和电器时候，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时候的短路电流为最大的地点。（3）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。2-1 电路元件参数的计算一、基准值基准容量：