220KV变电站的电气部分设计供电毕业论文.doc

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1、目 录绪 论1第1章 变电站类型及负荷情况21.1 概述21.2 变电站的作用和主要设备组成21.3 变电站的种类31.4 负荷分析4第2章 主变压器容量台数及形式的选择52.1 概述52.2 主变压器的选择5第3章 主接线设计93.1概述93.2 电气主接线的一般要求和主要原则93.3 主接线方案设计10第4章 短路电流计算基础164.1 概述164.2 短路电流的计算16第5章 电气设备的选择195.1 概述195.2 电气设备的选择和校验195.3 断路器的选择215.4 互感器的选择255.5 熔断器的选择27第6章 配电装置和总平面布置设计296.1 概述296.2 配电装置设计30

2、6.3 总平面布置设计31第7章 防雷保护设计337.1 概述337.2 防雷保护33第8章 结 论37致 谢38参考文献39- 绪 论随着经济的发展和现代工业的迅速崛起，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，因此也对供电设计有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送和保护等功能，然

3、后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与输送的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现在电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电站的结构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。本次设计主要是电气部分的初步设计，它主要包括变电所类型，负荷情况分析，主变容量、台数和型号选择，主接线选择，短路电流的计算，电气设备的选择，配电装置布置、防雷保护设计等。在主接线设计中，在220KV侧我们把两种接线方式在经济性，灵活性，可靠性三个方面进行比较，最后选择220KV侧选用双母线带旁路母线，在110KV

4、侧我们选用单母线分段接线。第1章 变电站类型及负荷情况1.1 概述该变电站除供地区负荷外,还承担邻近变电所能量传输。根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：第1.0.2条：系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。第1.0.6条：系统设计的设计

5、水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。该变电站是枢纽变电站，与系统联系较为紧密，在整个系统中占有重要地位。1.2 变电站的作用和主要设备组成水力、火力以及和核能等发出的电能，由于经济上的原因把电压升高，用输电线送到变电站，在这里将电压降低，用输电线再送到其它变电站，或通过输电线和配电线路送到用户。这样，在变电站除了把输电线送来的电压和电流进行变换，集中和分配外，为了使电能的质量良好以及设备安全，还要进行电压调整电力潮流控制以

6、及输配电线和变电站的保护。一、 变电站主要设备变电站为了起到电能再分配的作用，有主变压器、母线、开关设备、控制装置、互感器、避雷器、调相器设备和其它设备组成。(1)变压器主变压器是变换电压的主要设备。一般在变电站用于降低电压。变压器由单相变压器和三相变压器。一般使用经济上有利的三相变压器，单相变压器仅在高电压、大容量的500 KV变电站等由于受到搬运上的限制而被采用。(2)输电线和开关设备在变电站内汇集着许多集中和分配电力的输配电线，与主变压器一起接在母线上，在每一条线路的引出口除装设断路器和隔离开关。断路器通常用于电路的送出、停止或切换，当输、配电设备发生事故时则用来自动切断。隔离开关用于输

7、、配电线路时，变压器和断路器等进行保护，检修时把他们从回路中断开，有时用来切换母线环。(3)控制装置与互感器控制装置是变电站的中枢神经，通过它值班员监视设备的运行状态，根据需要进行设备的操作以及联合互感器进行电压、电流和功率的测量。互感器主要测量于仪器：将高电压、大电流转换成低电压、小电流进行测量。(4)避雷器避雷器是把系统中如雷电和操作过电压之类的异常电压抑制在规定值以内，从而保护以主变压器为主的机器设备。(5)其它设备变电站内除上述设备外，还有接地、屏蔽装置、站内电源蓄电池和照明设备等其它各种设备。1.3 变电站的种类变电站是电力系统的中间环节，根据在电力系统的地位和作用，可分为以下几类：

8、一、 枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330KV以上，联系多个电源，出线回路多，变电容量大，全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解，枢纽变电站对电力系统的运行稳定和可靠性起着重要作用。二、 中间变电站中间变电站位于系统主干环形线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般在330KV220KV汇集处，23个电源和若干干线路，高电压侧的穿越功率为主，同时降压向地区用户供电，电站停电后，将引起区域电网的瓦解。三、地区变电站地区变电站是一个地区和一个中小城市的主要变电站，电压等级一般为220KV，全站停电后将造成该地区和城市供电的紊乱。四、 企业变电站企业变电站是大中型企业的专用变电

9、站，电压一般在35KV220KV，12回进线。根据电力系统规划，本变电所的规模如下:电压等级：220/110KV。线路回数：220KV 8回出线，110KV2回出线，最终发展4回出线。该变电站除供地区负荷外，还承担临近变电站能量传输，根据以上原始资料分析，我们确定该变电站类型为枢纽变电站。1.4 负荷分析由原始资料分析可得出负荷情况如下表：表1-1 负荷分析季节名称最大负荷MVA最小负荷MVA最大负荷功率因数最小负荷功率因数（h）夏季1401100.790.85400冬季1201000.850.855400第2章 主变压器容量台数及形式的选择2.1 概述在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所

10、中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。 在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所

11、的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。 选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。 2.2 主变压器的选择2.2.1主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本220KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。 为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及

12、用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担 70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.2.2主变压器容量的选择（一）主变压器选择的原则(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，并适当考虑远期1020年的负荷发展。(2)根据变电所带负荷的性质和电网结构来器确定主变压器的容量，对于有重要的负荷的变电所，应当考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允

13、许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一台主变停运时，其他变电器容量应能保证全部负荷的70%80%。该变电所是按 70%全部负荷来选择。(3)为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变压器，有条件的应考虑装设三台主变压器的可能性。(4)变电所一般应优先考虑采用三相绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备较相应的两台绕组变压器要少的多。（二）主变容量的确定根据选择原则确定所选主变的台数为二台，每台主变额定容量为Sn。当一台主变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。220KV侧负荷的最大容量计算：S1max=140/

14、0.8=175MVA110KV侧负荷的最大容量计算：S2max=120/0.85=141.2MVA通过变压器容量计算：Sn=150MVA2.2.3主变压器型式的选择一 、主变压器相数的选择 当不受运输条件限制时，在 330KV 以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。故本次设计的变电所选用三相变压器。二、绕组数的选择 由于题中给出变压器高压侧220KV，低压侧110KV,由于找不出这样电压等级的变压器，所以我们可以预订符合要求的变压器。三、 主变调压方式的选择 为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV 及以上网络电压应符合以下标准：(1)枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的 11.3 倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。 (2)电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。