220、110、10kV降压变电站一次部分设计(共56页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上山西大学 毕业设计(论文)题 目 220/110/10 kV降压变压站电气一次部分设计系 别 电力工程系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 姓 名 王跃飞 指导教师 下达日期 2010 年 2 月 26 日设计时间自 2010 年 3 月 1日 至 2010 年 7月 3日毕业设计(论文)任务书一、设计题目:1、题目名称 220/110/10kV降压变电站一次部分设计 2、题目来源 自 拟 二、目的和意义综合利用学过的专业知识,适应现场工作需要,达到学以致用的目的。三、原始资料1.本变电站为一地区变电站,110kV主要给另一终端变电站供电。本变电站所带负荷主要集中在
2、10kV侧,主要供给化学工业、食品工业、医院及居民小区用电。2.本变电站220kV进线有两回,与距该变电站80km的上一级中间变电站的220kV母线相连,上一级中间变电站220kV母线的短路容量分别是:最大方式下2000MVA,最小方式下1600MVA,220kV输电线的参数分别为 =0.4/km,=3.5 (单回),=5.5 (双回)。3.本变电站110kV出线有四回,最大输送功率120MVA,功率因数为0.85。变电站110kV的短路容量分别是:最大方式下1000MVA,最小方式下800MVA。110kV出线后备保护动作时间为3秒。4.本变电站10kV 出线有八回,最大输送功率为8MVA,
3、功率因数为0.85,10kV出线后备保护动作时间为0.5秒。 5.本变电站共有两台主变压器,每台变压器应满足70%的负荷需求。6.本变电站年最高气温+400C,最低气温为-150C,最热月平均气温+300C。海拔高度为800m,雷暴日为30日/年。 四、设计说明书应包括的内容1.变电站电气主接线设计(包括主变压器选择、所用电源的引接);短路电流计算;部分电气设备选择:(1) 主变压器回路、220kV进线、110kV 出线、10kV出线断路器及隔离开关选择;(2) 10kV侧母线导体、支持绝缘子、穿墙套管选择;(3) 220kV 、110kV母线电压互感器;(4) 10kV出线电流互感器选择;(
4、5) 全部电流互感器、电压互感器配置方案及防雷保护方案设计;(6) 主变压器及10kV出线保护配置方案。五、设计应完成的图纸1.电气主接线图;2.变电站平面布置图; 3220kV配电装置设计; 4防雷保护设计图。六、主要参考资料1.发电厂电气部分,中国电力出版社。2.电力工程设计手册,水利电力出版社。3.变电站设计,辽宁科学技术出版社。4.电力系统继电保护原理,水利电力出版社。七、进度要求1、实习阶段 第 8 周( 4 月 19 日)至第 10 周( 5月8 日)共 周2、设计阶段 第1 周( 3月 1 日)至第7 周( 4 月 16 日), 第11 周( 5月 10 日)至第18 周( 7月
5、 3 日)共 15 周3、答辩日期 第 18 周( 2010 年7 月 3日) 八、其它要求220/110/10kV降压变电站一次部分设计摘要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。这次设计以220kV降压变电站为主要设计对象,分析变电站的原始资料确定变电站的主接线;通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果,对变电站的一次设备进行了选择和校验。同时完成配电装置的布置、防雷保护的设计以及全站继电保护的配置。关键词:变电站电气主接线;短路电流计算;一次设备;防雷保护 The designin
6、g of the primary part of 220/110/10kV step-down substationABSTRACTA substation is an important component of electricity system and has the direct impact on the security and rational operation of the whole power systems,it is the intermediate which links power plants and users,and plays an important
7、role in changing and distributing electrical energy.My design considers the terminal 220kV substations as the main design target,and makes analysis on the original date of substation and defines its main wiring; through the calculations of load to determine the main transformersnumber, capacity and
8、types . My design also focuses on selecting and proofreading for the one-time equipment of substation according to result of calculation for short-circuit; at the same time I complete the design about the distribution devices layout, mine-protection and earthing devices.Key words: substation electri
9、cal main wiring ; short-circuit current calculation ; one-time equipment ; mine-protection目录0前言本次设计题目为220/110/10kV降压变电站一次部分设计。此设计任务旨在体现对电气工程及其自动化专业各科知识的掌握程度,培养对本专业各科知识进行综合运用的能力,同时检验本专业四年以来的学习结果。此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并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220 kV,110 kV,10 kV
10、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,在根据最大持续工作电流及短路计算结果,对设备进行了选型校验,同时考虑到系统发生故障时,必须有相应的保护装置,因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压,则进行了防雷保护和接地装置的设计,最后对整体进行规划布置,从而完成220kV降压变电站一次部分的设计。由于本人掌握的知识有限,又无设计经验,设计中难免存在不足及错误,恳请批评指正。 2010年6月5日第一章 原始资料分析本次设计中的变电站为地区变电站。变电站220kV侧进线有两回,与距该变电站80km处的上级中间变电站连
11、接。110kV侧主要是供给另一终端变电站,且110kV侧出线回路为四回。本变电站的所带负荷主要集中在10kV侧,出线有八回,主要供给化学工业、食品工业、医院及居民小区用电,负荷侧所带负荷等级有1、2、3级,所以可靠性要求高,设计主接线回路要考虑有较高的可靠性。从该变电站的地理位置来看,其环境温度、海拔高度及雷暴日数一般,所设计过程中不需要再考虑环境对各电器元件的影响,由原始资料知道,本变电站共有两台主变压器,每台变压器应满足70%的负荷要求,所以首先根据条件选择好主接线回路,再根据各个负荷条件算出各短路点的短路电流,根据短路电流选择合适的高压电器设备,并做动稳定、热稳定校验,对于主变压器和10
12、kV母线要做好保护配合,在各个设计中要考虑该所所有扩建和改进之处,所以要有一定的预留。在设计主接线时,要综合考虑到可靠性、稳定性和经济性,在保证可靠、稳定的同时,我们要考虑在经济上的效益,对各个元件的选择要适当,尽量减少费用来保证经济性。第二章 电气主接线设计2.1 电气主接线设计原则电气主接线的设计是变电站设计的主体,是电力系统原始资料及变电站运行的可靠性、经济性要求密切相关。主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活,经济运行以及变电站电气设备选择,配电装置的布置,会有直接的影响。因此,主接线必须结合电力系统、变电站具体情况,全面分析有关影响因素,正确处理他们之间的关系,经过技术、经济的比较
13、,合理选择主接线方式。变电站电气主接线的可靠性、灵活性和经济性是一个综合的概念,不能单独的强调其中的某一特性,也不能忽略其中的某一特性。但根据变电站在系统中的地位和作用的不同,对变电站电气主接线的性能要求也有不同的侧重。例如系统中的超高压、大容量枢纽变电站,因停电会对系统和用户造成重大损失,故对其可靠性要求就特别高;系统中的中小容量中间变电站或终端变电站,因停电对系统和用户造成的损失较小,这类变电站的数量特别大,故对其主接线的经济性就要特别重视。2.1.1 主接线的设计原则(1)考虑变电站在电力系统中的地位和作用。(2)考虑远期发展规模。(3)考虑负荷的重要性分级和出线回路数多少对主接线的影响
14、。(4)考虑主变压器台数对主接线的影响。(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。2.1.2 主接线的基本要求(1)可靠性(2)灵活性(3)经济性考虑以符合设计要求,国家政策,技术规定为准。结合实际,保证供电在可靠调度灵活等满足前提条件下来节省投资。2.2 方案的拟定各接线形式的优缺点及应用范围2.2.1单母线接线(1)优点:接线简单清晰,设备少,操作方便,便于矿建和采用成套配电装置。(2)缺点:不够灵活可靠,任一元件或故障及检修均需使整个配电装置停电。(3)适用范围:一般只适用于一台发电机或一台主变压器的情况。本次设计使用两台主变压器,并且10kV侧有医院等一级负荷,要求供电的可靠性高,
15、所以不能采用単母线接线。2.2.2 单母线分段接线这种接线除具有单母线接线的简单、清晰,采用设备少、操作方便、扩建容易等优点外,增加分段断路器后,提高了可靠性。因此,这种接线的应用范围也比单母线接线广。其缺点是当分段断路器故障时,整个配电装置会全停;母线和母线隔离开关检修时,该段母线上连接的元件都要在检修期间停电。(1)优点:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电。当一段母线上发生故障时,分段断路器自动将故障切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。(2)缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段回路的母线都要在检修期内停电。出线双回时,常使架
16、空线交叉跨越。扩建时需要向两个方向均衡扩建。(3)适用范围:610kV配电装置出线回路数为6回及以上,110220kV配电装置出线回路数为34回。本次设计10kV侧配电装置虽有特殊重要的I、II类用户化学工业、医院等,不允许停电检修断路器。但由于设备制造水平的提高,高质量的断路器不断涌现。因此,断路器本身需要检修的几率不断减小,而每次检修时间又非常短,故可使用単母分段接线方式。此外,110kV和220kV侧也考虑采用単母分段接线方式。2.2.3 双母线接线(1)优点:供电可靠调度灵活扩建方便便于试验。(2)缺点:增加一组母线和使每回路要增加一组母线隔离开关当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操
17、作电器,容易误操作。(3)适用范围:610kV配电装置。当短路电流较大,出线需要带电抗器时。110220kV配电装置。出线回路数为5回及以上时,或当110220kV配电装置在系统中占重要地位且出线回路数为4回及以上时。根据本次设计的原始资料,220kV侧出线回路数及其配电装置的重要性都不满足装设双母接线的条件。110kV侧可以适当考虑。2.2.4 桥形接线桥形接线分内桥式或外桥式,前者,桥连断路器设置在变压器侧,而后者,桥连断路器则在线路侧。(1)内桥形接线优点:高压断路器数量少,四个回路只需三台断路器。缺点:变压器的投入和切除较复杂。桥连断路器检修时,两个回路需解列运行。出线断路器检修时,线
18、路需较长时间停运。适用范围:较小容量的发电厂,变电站且变压器不经常切换或线路较长,故障率较高的情况。本次设计中,220kV侧满足这个要求,且较经济。可考虑选用。(2)外桥形接线外桥接线是连接桥断路器在线路断路器的外侧优点:同内桥形接线。缺点:线路的投入和切除较复杂,需动作两台断路器,并有一台断路器暂时停运。桥连断路器检修时,两个回路需解列运行。变压器侧断路器检修时,变压器需较长时间停运。适用范围:适用于较小容量的发电厂或变电站,并且变压器的切换较频繁或线路较短,故障率较少的情况。此外,线路有穿越功率时,也宜采用外桥接线。2.2.5 可选方案的确定综合比较后,本次设计中拟定了三种主接线方式:方案
19、一:220kV、110kV、10kV侧均采用単母分段接线,如图2-1;图2-1 主接线方案一方案二:220kV侧采用内桥接线,110kV侧采用和10kV侧均采用単母分段接线,如图2-2;图2-2 主接线方案二方案三:220kV侧采用内桥接线,110kV侧采用双母接线,10kV侧采用単母分段接线,如图2-3。图2-3 主接线方案三2.3 最佳方案的确定方案一与方案二比较,在于方案二220kV侧采用了内桥接线形式,而方案一则采用了単母分段接线形式,方案二比方案一少用了两台断路器,更经济,且可靠性上也满足要求;方案三与方案二比较,在于方案二110kV侧采用了単母分段接线形式而方案三则采用了双母接线形
20、式,由于110kV侧出线较少,且是供给另一终端变电站的,采用単母分段和双母接线方式均可满足可靠性要求,但采用双母线接线方式操作复杂,易误操作,所以二者相比,方案二更佳。综上所述,方案二为本次设计的最佳电气主接线形式。第三章 主变压器的选择3.1 相数和台数的确定为保证供电的可靠性,变电站一般应装设两台主变,但一般不超过两台主变。当有一个电源或变电站的一级负荷另有备用电源保证供电时,可装设一台主变。对大型枢纽变电站,根据工程的具体情况,应安装24台主变。当变电站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用时,其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电站全部负荷的6075%。通常一次变电站
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