220kV变电站设计(共23页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 广西大学电气工程学院课程设计任务书课题名称:220kV变电站设计 指导教师(签名) 成绩 一、 课题的内容和要求:1.对占有的大量素材进行归纳整理、,而使材料更加精炼、更加明确、更加层次分明、更有逻辑性,培养收集资料和总结的能力。2.把该专题、该领域及其分支学科的最新进展、新发现、新趋势、新水平、新原理和新技术比较全面地介绍给读者,培养资料的分析和总结能力。 3.对上述结果进行总结和综合分析,写出课程设计说明书,培养撰写工程设计说明书的能力。4.通过本课程设计,掌握本专业的基本理论和专业知识,掌握工程计算方法和寻找、解决工程实际问题的方法,为以后的毕业设计和实际工作
2、打下坚实的基础。课题为220kV变电站设计,要求: 1.了解220kV变电站设计国内发展现状与趋势。 2.熟悉220kV变电站设计的内容。 3.了解基于220kV变电站设计中应注意的问题及解决方法。 4.确定220kV变电站总体设计方案。二、设计的技术要求与数据(或论文主要内容):(1)变电站电气主接线设计和选择。(2)短路电流计算。(3)一次设备和导体的选择。(4)电气总平面布置及配电装置的选择。(5)变压器和主接线选择。(6)保护装置及整定计算。(7)总配电所防雷保护和接地装置选择。三、设计(论文)工作起始日期:自 2016 年 3 月 9 日起,至 2016 年 6 月 30 日止。四、
3、进度计划与应完成的工作: 1.查阅中文资料,熟悉设计内容。 2.完成任务书,确定研究方向。 3.完成开题报告,确定总体设计方案。 4.设计说明书,电气主接线图,配电装置图。 5.初步完成课程设计各个阶段的任务。 6.编写并审查论文,整理稿件并定稿。专心-专注-专业220kV变电站设计摘 要本设计书主要介绍了220kV区域变电所电气一次部分的设计内容和设计方法。设计的内容有220kV区域变电所的电气主接线的选择,主变压器、所用变压器的选择,母线、断路器和隔离开关的选择,互感器的配置,220kV、10kV、380V线路的选择和短路电流的计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算,如断路器、隔
4、离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算,提高了整个变电所的安全性。关键词:变电站 主接线 变压器ABSTRACTThedesignofthebookintroducestheregional220kVelectricalsubstationdesignapartofthecontentanddesign.Thedesignofthecontentsoftheelectricalsubstation220kVmainregionalcablechoice,themaintransformer,thetransformerusedinthechoiceofbus,cir
5、cuitbreakersandisolationswitchoption,theconfigurationoftransformer,220kV,10kV,380Vlinechoiceandshort-circuitcurrentcalculations.Thedesignofthemainhighpressurealsohadachoiceofelectricalequipmentandcomputing,suchascircuitbreakers,isolatingswitches,voltagetransformers,currenttransformersandsoon.Inaddit
6、ion,alightningprotectiondesignandcomputing,increasedthesafetyoftheentiresubstation.Keywords:substation mainconnection transformer目 录第一章 引言 电能在现代社会中是最方便,也是最重要的能源。因此合理的设计220kV变电站是个很重要的问题,电力要先行于经济的发展,这样才能给经济留有足够的发展空间,需要我们予以高度重视。 本次设计的数据基于广西大学西校园的变电站,主要内容是220kV变电站设计,通过去图书馆借阅资料,了解主要的设备选取和短路电流的整定计算,从中让我学习
7、了很多书本上没有的东西,这对我以后的工作至关重要。1.1 220kV变电站在国内发展现状与趋势电力工业是国民经济的重要部门之一,它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力,又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力工业的发展必须优先于其他的工业部门,整个国民经济才能不断前进。但是,随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长,电力行业的发展水平越来越高,特别是在电的输送方面有了更高的要求。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。在选择主变压器时,要根据原始资料和设计变
8、电所的自身特点,在满足可靠性的前提下,要考虑到经济来选择主变压器。1.2 220kV变电站设计规范(1)国家电网公司关于印发的通知(基建技术2010188号) (2)国家电网公司220kV变电站典型设计(2005版) (3)国家电网公司输变电工程通用设备(2009年版) (4)国家电网公司输变电工程典型设计-220kV变电站二次系统部分(2007年版) (5)Q/GDW166-2007 国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定 (6)Q/GDW204-2009 220kV变电站通用设计规范 (7)Q/GDW383-2009 智能变电站技术导则 (8)Q/GDW393-2009 110(66)
9、220kV智能变电站设计规范 (9)Q/GDW161-2007 线路保护及辅助装置标准化设计规范1.3变电站位置的选择图1为广西大学西校园用电量比较大的建筑物简化地图,对于变电站位置的选取,我们通常选择图形的几何中心位置,但根据实际情况,我们应该考虑到:第一,为保证安全,变电站应该选择放在人少走动的位置。第二,变电站的选择应该距离二级负荷比较近的位置,这样可以保证在发生故障的时候二级负荷仍然能够得到供电。而查询资料可以知道,广西大学的教学楼、学院楼属于二级负荷,宿舍楼属于三级负荷。由此我们就可以知道,变电站最合理的位置如图所示,应该放在综合楼的后面。这样的安排可以大大减小布线的长度,既减小了前
10、期的成本同时对线路的检修也有很大的帮助。 图1 广西大学西校园大用电量建筑简图1.4 广西大学西校园各区域用电的分配情况如图1所示,我们把广西大学西校园分为五个区域,由红色直线圈住的部分为一个区域,这部分的建筑物所需要的用电由同一变压器分配,共有五个变压器。由外网输入的220kV电压经过变电站变为10kV送给各个变压器。然后由变压器变为380V给予分配,变压器具体供电分配见表1。这样的分配虽然要增加变压器的个数,增加部分成本,但是可以减少由于导线电阻产生的电能消耗,减小变压器负荷,从长期来考虑还是划算的。 表1 各变压器供电区域变压器名称供电区域变压器1居民区、旧体育馆、新体育馆等区域变压器2
11、大礼堂、土木学院、电气学院等区域变压器3二教、三教、新闻学院等区域变压器4宿舍楼1、2、3等区域变压器5综合楼、数信学院、五教等区域1.5主变压器的选择变压器是变电所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。如果主变压器容量选得过大,台数过多,不仅增加投资,扩大占地面积,而且会增加损耗,运行和检修不便,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
12、的保证。1.5.1主变电器容量的选择广西大学西校园居民楼集中在区域一中共21栋,学生宿舍楼25栋,教学楼共6栋,餐厅共4个,学院共11个,其他类包括综合楼、狗洞、超市等。各楼最大负荷、功率因数和无功功率如表2所示:表2 广西大学西校园用电情况表负荷名称最大负荷(kW)供电方式cos无功Q(kvar)宿舍楼2160电缆0.851338.6居民楼2488.5电缆0.851542.2教学楼706.3电缆0.9324.1餐厅126.4电缆0.894.8学院楼3956电缆0.82967其他6400电缆0.853966.3P=15.837MWQ=10.233Mvar各楼具体负荷计算如下:宿舍楼:每栋楼有3
13、06=180个宿舍,每个宿舍三个灯100W,风扇60W,其他学生电脑和用电器总和320W,则每栋楼用电: P=30(100+60+320)6=86.4kW(1-1)宿舍楼总用电:P1=86.425=2160kW(1-2) Q1=2160tan=1338.6kvar(1-3)居民楼:每栋楼有105=50间居民楼,每户居民用电功率平均点灯300W,冰箱120W,空调1600W,其他350W,每栋楼用电总共:P=10(300+120+1600+350)5=118.5kW(1-4)总用电:P2=118.521=2488.5kW(1-5) Q2=2488.5tan=1542.2kvar(1-6)教学楼区
14、:每栋楼有69=54个教室,每个教室有20盏灯,共800W;14个风扇,共980W;电脑投影仪400W,每栋楼用电:P= 6(800+980+400)9=117.2kW(1-7)总共用电:P3=117.26=706.3kW(1-8) Q3=706.3tan=324.1kvar (1-9)餐厅区:空调101600=16000W,电灯5060=3000W,冰箱1504=600W,其他12000W,因此每个食堂: P=16000+3000+600+12000=31.6kW(1-10)总共用电: P4=31.64=126.4kW(1-11)Q4=126.4tan=94.8kvar(1-12)学院区:每
15、个学院有189=162间办公室,每间办公室两盏灯80W,空调2000W,电脑140W,每栋楼用电:P=162(2000+80+140)=359.6kW(1-13)所有的学院楼总用电:P5=359.611=3956.0kW(1-14)Q5=3956.0 tan=2967kvar(1-15)其他区: P6=6400kW(1-16)Q6=6400tan=3966.3kvar(1-17)因此:Pi=2160+2488.5+706.3+126.4+3956.0+6400=15.837MW(1-18)Qi=1338.6+1542.2+324.1+94.8+2967+3966.3=10.233Mvar(1-
16、19)考虑负荷同率,取0.85,则视在功率为: S=TPi2+Qi2=0.85 =16.03MVA(1-20)由计算结果可知广西大学西校园最大总视在功率为16.03MVA,从长期考虑,它应该占变电站容量的50%60%左右,变电站容量应该选择30MVA。主变容量一般按变电所建成近期负荷,510年规划负荷选择,并适当考虑远期1020年的负荷发展。对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台变压器停运时,其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内,应保证用户二级负荷,对学校的变电站,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%,该变电站是按70%全部负荷来选择。如果主变压器容量选得过大,台数
17、过多,不仅增加投资,扩大占地面积,而且会增加损耗,运行和检修不便,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。即:Sn=0.7Smax(n-1) (MVA)(1-21)其中,Smax为变电所最大负荷n为变电所主变压器台数。由于变电所最大负荷为30MVA,因此主变压器容量为:Sn=0.730(2-1)=21(MVA)(1-22)在满足可靠性的前提下,结合经济性,从长期来烤炉,应该选择容量为30MVA的主变压器。1.5.2主变压器型号的选择根据以上条件选择,变电站
18、的容量选取30MVA,电压等级是220V,确定采用型号为SFS11-30000/220的三绕组有载调压电力变压器,其具体参数如表3: 表3变压器详细参数表型号SFS11-30000/220额定容量kVA30000容量比(%)10010050空载电流(%)0.8损耗(kW)空载短路14.448.0额定电压(kV)高压中压低压22081.25%12111联接组标号YN,yn0,d11阻抗电压高中高低中低12.422.07.7注:型号中各符号表示意义S:三相 F:风冷却 S:三绕组 11:性能水平号 30000:额定容量 220:电压等级1.6主接线的选择变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中
19、的地位、变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。1.6.1电气主接线的基本要求1可靠性:安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求,而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求:(1)断路器检修时,不宜影响对系统的供电。(2)断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减少停运的回路数和停运时间,并要求保证对重要用户的供电。(3)尽量避免变电所全部停运的可靠性。2灵活性:主接线应满足在调度、检修、事故处理及扩建时的灵活性。3经济性:主接线在满足可靠性
20、、灵活性要求的前提下做到经济合理。电气主接线的可靠性、灵活性、经济性是一个综合概念,不能单独强调其中的某一特性,也不能忽略其中的某一种特性。1.6.2 电压母线接线方案拟定1220kV电压母线接线方案拟定:220kV输入侧出线共2回,10kV输出侧出线共6回,其中五回分别给五个变压器,一回备用。10kV负荷功率由220kV母线供应,负荷为12MWA。其中二级负荷为29.4%,要求母线故障后要迅速恢复供电,母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电,由母线形式的适用范围将用双母线不分段接线。它的优点是检修任意母线时不会中断供电,检修任何回路的母线隔离开关时,只需要对该回路断电。如图2所示,校外2
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