降压变电站电气一次部分设计设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流降压变电站电气一次部分设计设计.精品文档.毕业设计(论文)报告 题 目220kV降压变电站电气一次部分设计 学 院 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 学 号110812039 学生姓名廖闽志 指导教师旷虚波 起讫日期2014.12-2015.5 设计地点 井冈山大学 摘 要近年来,我国的工业得到了飞速的发展,电能的需求量也伴随着工业的发展在不断增加。变电站作为电网输电、变电、配电这三个环节中一个至关重要的部分,对整个电网甚至是整个社会的影响都不可谓不大。本次的设计任务为220KV降压变电站的电气一次部分设计。先对实际要求对变电站作总体
2、分析,并在此基础上设计电气主接线方式,选择主变压器,计算短路电流,选择电气设备,最后设计接地与防雷保护的配置。 关键词:变电站; 主变压器; 短路计算; 防雷保护 ABSTRACT With the rapid development of Chinas industry, the electric power demand is more and more big, the promotion of the national economy of electric power industry has played a huge role. The substation as the pow
3、er transmission, substation, distribution is a crucial part of the three links, to the whole power grid and even influence the whole society is not big.According to the design requirements, the design for the 220kV step-down substation electrical part design. First on the overall analysis of substat
4、ion main electrical wiring design requirements, and on this basis, the selection of main transformer, calculation of short circuit current, selection of electrical equipment, the final design of grounding and lightning protection configuration.Keywords: substation; transformer; short circuit calcula
5、tion; lightning protection 目 录绪论1第1章 变电站总体分析21.1 设计任务21.2 原始资料21.3 负荷分析21.4 变电站连接图3第2章电气主接线设计42.1电气主接线设计的基本原则42.2电气主接线设计的基本要求52.3电气主接线设计的依据52.4电气主接线设计的步骤62.5电气主接线的设计6第3章主变压器的选择103.1主变压器台数的选择103.2主变压器容量的选择103.3主变压器型式的选择12第4章短路电流的计算134.1 短路产生的原因及后果134.2短路的类型134.3各元件电抗标幺值134.4母线短路电流154.5短路电流计算结果20第 5 章
6、 主要电气设备的选择215.1 电气设备选择的一般条件和原则215.2 高压一次设备的选择215.3 互感器的选择245.4 导体的选择275.5 主要电气设备选择汇总29第 6 章 防雷保护设计316.1雷电的型式及危害316.2接地与防雷保护设计31 绪 论电能是对整个国民经济最重要的能源之一,变电站作为电网输电、变电、配电这三个环节中一个重要的部分,主要功能是汇集电能、升降电压以及对电能进行合理分配,同时亦是连接用电负荷和发电厂的枢纽。关系到整个电力系统能否正常稳定运行。 变电站一般分为两大类:1、发电厂的升压变电站,负责将发电厂发的有功功率和无功功率经过升高电压等级送入电网。2、电网公
7、司的降压变电站,选择降压变压器,根据不同电压等级其任务和功能也不同。 降压变电站共分为四种:1、枢纽变电站。2、中间变电站。3、地区变电站。4、终端变电站本文设计的是220KV电压等级的地区变电站,该变电站的下一级负荷为110kV和10kV级工厂以及城区负荷。工厂主要有钢铁厂、汽车厂及机械厂等,城区负荷主要有政府、医院、及周边居民用户等。这些负荷对电能质量的要求不同,采用的电压等级也不同,但都需要同时保证这些负荷的供电可靠性及稳定性,可靠性和稳定性是变电站设计最基本也是最重要的要求。以前的变电站一般都采用常规装置,常规装置可靠性较低,但是结构却很复杂,导致日常维护工作量很大,变电站需要的值班人
8、员也较多。随着我国经济的飞速发展,人民对生活质量的要求也在不断提高。以前的变电站存在很多不足,有些信息量不能实时传送到电网公司的调度中心,导致调度中心无法及时获取运行参数从而无法准确而及时的发出指令。变电站自身的调控手段和自控手段也较为落后,导致无法进行实时的调控,系统的安全稳定运行无法得到保障。 为了满足工业负荷快速增长的需求,以及降低线路损,输电的电压等级越来越高。中国现在采用较多的电压等级主要有110kV、220kV、500kV三种电压等级,西北地区使用较多的是330kV。220kV级别的变电站属于电力系统中的中间变电站和地区变电站,承担着系统中功率交换,高压长距离输电线路分段以及给地区
9、用户供电的责任。随着电力系统中的诸如继电器、隔离开关、断路器等电气元件性能的提高,变电站现今变得越来越完善,可靠性和灵活性都得到了很大的提高。在未来的发展道路上,220kV变电站将趋向于无人化和数字化方向,同时也将承担起越来越多的任务。在本次设计中,共分为六个部分:1、对变电站作设计总体分析;2、变电站主接线的设计;3、主变压器的选择;4、短路电流的计算;5、主要电气设备(高压断路器、熔断器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、绝缘子和穿墙套管)的选择;6、接地与防雷保护设计。 第1章 变电站总体分析1.1 设计任务 根据要求,现需要在某地区建造一座220kV地区变电站,为市区的大型工厂和
10、城区负荷供电,该变电站能否可靠和稳定运行对该地区工业的正常生产和居民的生活质量具有重大的影响。1.2 原始资料(1)该变电站定址在城市的南郊,对工业园的钢铁厂、机械厂、汽车厂以及变电所周围地区用户供电。(2)该变电站有220kV、110kV、10kV三种电压等级,220kV是一次侧进线电压(电源侧电压),110kV和10kV是二次侧出线电压(负荷电压)。(3)该站的电源是由某发电厂接入的双回路220kV输电线路,中压侧的110kV母线有2回出线端,低压侧10kV母线有12回出线端。(4)年负荷利用时间T5500h。1.3 负荷分析表1-1 110kV负荷资料分析负荷名称最大运行负荷(kW)线路
11、全长(km)重要负荷百分比(%)回路数cos钢铁厂42000506520.95大型矿山32000807020.95表1-2 10kV负荷资料分析负荷名称最大运行负荷(kW)线路全长(km)重要负荷百分比(%)回路数cos机械厂210046220.95汽车厂240022水泥厂180082化肥厂200052纺织厂A90032纺织厂B60032根据不同负荷对供电质量的要求不同,以及停电能够造成的影响不同,可以将负荷分为三种级别:一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷出现停电事故会对用户造成重大人身伤亡,或使用户造成巨大的经济损失损失;二级负荷出现停电事故会对用户造成较大的经济损失,如生产设备损坏,生
12、产出的产品成为无价值的废品;三级负荷出现停电事故对用户造成的影响很小,甚至无影响。供电的稳定性和可靠性直接影响到用户,不同负荷等级对电能质量要求也有较大差异:一级负荷须设有两个独立电源,两个电源中的任何一个电源出现故障时,另外那个电源能够继续对所有负荷供电;二级负荷通常也需要设立两个独立电源,两个电源中的任何一个电源出现故障时,另外那个电源能够继续对大部分负荷供电;三级负荷通常只设立一个电源。1.4 变电站连接图图1.1 变电站与电网的连接图 第2章 电气主接线设计2.1电气主接线设计的基本原则电气主接线的设计是整个变电站设计的主体。其基本原则须以设计任务书为依据,以国家的技术规定为标准,并结
13、合变电站具体情况,在保证变电站的四个基本要求下来选择尽可能完善的方案。变电站的稳定性和可靠性与主接线方式密切相关,并对变电站的平面布置和继电保护有重要影响。合理的主接线方案必须结合变电站的实际情况,这样才能保证变电站运行灵活、维护方便,降低成本,以达到经济性的要求。变电站电气主接线的设计需考虑到的综合因素有:变电站母线的电压等级;变电站的地理位置;变电站与电力系统的连接方式;变电站出线回路数;变压器的接地方式和调压范围;短路电流及其限制措施。在110kV220kV电压等级的配电装置中,当出线回路数小于或等于2回时,采用单母线接线方式;当出线回路数为3到4回时,采用单母线分段接线方式;当出线回路
14、大于等于5回,或者当110kV-220kV电压等级配电装置在电力系统中占据重要地位时;出线回路数大于等于4回,一般采用双母线接线方式。2.2电气主接线设计的基本要求1.根据变电站在电力系统中的作用、地位和负荷性质,必须保证供电可靠(即电能质量必须满足该变电站所供负荷的要求);2.在保证运维、检修的安全和方便下;主接线应力求简单,操作方便、运行灵活。;3.应尽量降低投资成本,节省日常运行维护费用,满足经济型的要求;4.同时也要满足日后的扩建要求,实现建设的分期过渡。5.变电站的占地面积尽量要小,在设计电气主接线方案时要同时考虑配电装置的布局,以达到减小占地面积,节省材料以及施工费用的目的。在交通
15、运输条件允许的情况下,尽量使用三相变压器。 6.尽量减少电能的损耗,在变电站日常运行时,变压器损耗占整个变电站电能损耗的比重最大。因此,合理选择主变压器的型式、容量和台数对有效减少变电站电能损耗至关重要。2.3电气主接线设计的依据电气主接线的设计依据是设计任务书,共包括了如下内容:1变电站在系统中的作用和地位;2变电站的容量和分期建设情况;3负荷的性质对于一级负荷,需要两个独立电源供电,在其中任何一个电源断电时,另一个负荷能继续为全部负荷供电。对于二级负荷,一般也需要两个独立电源供电,在其中任何一个电源断电时,另一个负荷能继续为大部分负荷供电。对于三级负荷,通常情况下只设立一个电源。4电力系统
16、对电气主接线提供的基础数据资料以及电力系统备用容量;5地理位置及当地气候条件,如海拔、风向、温度、地质、湿度等,外部环境对主接线时选择电气装置都有一定影响。2.4电气主接线设计的步骤变电站电气主接线与变电站整体设计是同时进行的,按工程建设的标准程序,共经历四个阶段:可行性研究、初步设计、技术设计以及施工设计。可行性探讨关系到后面的设计能否满足主接线的设计要求,包括了初步可行性研究、可行性研究、撰写项目建议书、撰写设计任务书。初步设计以及技术设计属于具体设计阶段。施工阶段不属于电气部分初步设计本文不予探讨。设计主要步骤如下:1.搜集、整理、分析基础数据,包括负荷特性、输电电压等级、变电站的地理位
17、置以及出线回路数;2确定主变的台数、型式然后确定可能采取的主接线方式;3.变电站自用电源的引接;4计算短路电流及电气设备的选择;5.对比各方案的经济性和合技术性,选择最优方案;6.确定对应的平面布置和配电方案。2.5电气主接线设计2.5.1电气主接线的基本形式主接线的基本接线形式分为两大类:有汇流母线和无汇流母线。有汇流母线又分为单母线和双母线,单母线共有四种接线方式(单母线、单母线分段、单母线带旁路、单母线分段带旁路),双母线共有五种接线方式(双母线、双母线分段、双母线带旁路、双母线双断路器、3/2断路器接线)。下表是一些设计本变电站可能应用到的接线方式:表2-1 主接线一般接方式式特点比较
18、特点主接线母线故障或检修时,母线上所有回路断电检修出现回路断路器时,该回路断电检修任一回路母线隔离快关,该回路断电适用情况单母线存在存在不存在出线回路数: 10kV5回 110-220kV2回单母线分段减少停电回路数目存在出线回路数: 10kV6回 110-220kV2回单母线分段带旁路减少停电回路数目不存在适用35-110kV,220kV也可用双母线短时停电存在(短时停电)110-220kV出线回路5回双母线分段短时停电(范围减小)不存在存在常用于大型发电机厂的发电机电压配电装置双母线带旁路短时停电不存在不存在经济性差,一般用于旁路母线回路数较多的场合2.5.2主接线型式的选择根据所设计变电
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