220kV变电站电气二次部分初步设计.doc
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1、毕业设计(论文) 课 题 名 称 LWB220kV变电站电气二次部分初步设计 学 生 姓 名 付晓雷 学 号 系、年级专业 电气工程系、09级电气工程及其自动化 指 导 教 师 何建政 职 称 高级工程师 2013年 5月 17 日内容提要变电站二次部分设计是变电站设计中不可缺少的环节,变电站的二次部分包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置,为能实现对全站的主设备、输、配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护以及调度通信的综合性的自动化二次系统。合理的方案设计和整定计算对保证变电站安全、稳定、可靠的运行起着非常重要的作用。本设计主要介绍了LWB地区的某220kV变电站电气二次部分
2、的初步设计。首先结合原始资料,根据主接线形式完成短路计算,然后结合已经获得的资料完成主变继电保护的配置、整定计算和设备选型,主变各侧断路器控制和信号回路设计,主变220kV侧隔离开关电动操作机构设计,变电站公共部分设计及其通讯部分的概述,同时完成绘制各个部分设计图纸。关键词:短路计算;继电保护;整定计算;二次系统;断路器控制 SummarySubstation secondary part design is indispensable in the design of substation, substation of the second part includes measuring i
3、nstrument, signal system, relay protection and automatic device and remote device, in order to realize the total stations main equipment, transport, distribution circuit of automatic monitoring, measurement, control and microcomputer protection and scheduling communication comprehensive automation o
4、f quadratic system. Reasonable design and setting calculation to ensure substation safe, reliable, and stable operation plays a very important role.This design mainly introduces the LWB region of a 220 kV substation electrical secondary part of the preliminary design. Combining with the raw data fir
5、st, according to the main wiring short circuit calculation form is complete, and combining with the data of have been completed main transformer relay protection configuration and setting calculation and equipment selection, the main variable in each side of the circuit breaker control signal and ci
6、rcuit design, main transformer of 220 kV side electric isolation switch operating mechanism design, substation overview of public parts design and communication, and complete drawing parts design drawings.Key words: short circuit calculation; Relay protection; Setting calculation; Secondary system;
7、The circuit breaker control.目录内容提要Summary第一部分 设计说明书1 概述11.1 原始资料分析11.2 运行方式的确定32 短路电流计算52.1 概述52.2 短路计算的目的52.3 短路计算条件52.4 短路点的确定62.5 计算方法及结果63 互感器的配置与选型83.1 电流互感器的配置83.2 电压互感器的配置83.3 电流互感器的选型83.4 电压互感器的选型94 电力变压器的保护配置与整定114.1 电力变压器保护配置概述114.2 三绕组变压器保护配置的基本要求.114.3 变压器保护方式的确定124.4 变压器保护装置选型185 主变各侧断路
8、器控制和信号回路设计205.1 变电站断路器控制方式205.2 几种LW2型断路器操作开关的接点形式225.3 断路器控制回路的要求235.4 断路器控制回路方案比较235.5 断路器自动跳、合闸的信号回路285.6 主变各侧断路器控制和信号回路设计316 主变220kV侧隔离开关电动操作设计326.1 隔离开关控制方式和回路构成原则326.2 主变220kV侧隔离开关电动操作设计327 公共部分设计347.1 直流系统设计347.2 不间断电源系统(UPS)347.3 全站时间同步系统357.4 二次设备的接地368 变电站通讯部分概述378.1 站内通信的分类378.2 站内通信组织设施和
9、要求37第二部分 设计计算书9 短路电流计算399.1 等值电路的制定399.2 对称短路电流计算409.3 不对称短路电流计算4610 主变压器继电保护整定计算5310.1 瓦斯保护的整定5310.2 电流速断保护的整定5310.3 纵联差动保护的整定5310.4 变压器后备保护的整定5510.5 变压器方向性零序电流保护的整定5610.6 中性点直接接地电网的零序电流保护整定5610.7 变压器过负荷保护的整定57总结58参考文献59致谢60附图一 主变保护配置图附图二 主变保护交流电流电压回路图附图三 主变保护直流回路图附图四 主变220kV侧断路器控制与信号回路图(一)附图五 主变22
10、0kV侧断路器控制与信号回路图(二)附图六 主变110kV侧断路器控制与信号回路图附图七 主变10kV侧断路器控制与信号回路图附图八 RCS978E接点联系图(一)附图九 RCS978E接点联系图(二)附图十 变压器保护柜端子排图(一)附图十一 变压器保护柜端子排图(二)1 概述1.1 原始资料(1)建所目的LWB地区新建孟寨变电站,主要供电孟寨县并为柳林、石佛、徐庄4县水电外送提供接入点,提高了电源外送和用户供电的可靠性,加强地区220kV电网,为地区中间变电站。(2)拟建变电所概况孟寨220kV变电站接入系统方案:即大桥线单回剖进孟寨变,孟寨融城改为新建220kV线路,导线型号改为LGJ-
11、2300,新建孟寨滨河华西220kV线路,如图1.1所示:图1.1 新建孟寨变方案图孟寨220kV变电站为220/110/10kV三级电压,由220kV和110kV两级电压接入系统。主变容量本期2180MVA,终期2180MVA。220kV远景出线为6回,本期3回(即至滨河2回,融城1回)。电气主接线采用双母线接线。110kV终期出线6回,本期出线8回,用双母线接线。110kV断路器选用瓷柱式SF6气体绝缘单断口断路器,期额定电流为2000A,开断电流为31.5kA,3s热稳定电流31.5kA,动稳定电流峰值80kA。10kV本期出线10回,终期出线12回。无功补偿容量为127.2Mvar并联
12、电容器和110Mvar并联电抗器,采用单母线分段接线。10kV经过限流电抗器后的开断电流要求大于20.46kA,断路器选用VS1-10型真空断路器。进线额定电流为4000A,出线额定电流为1250A,进线断路器开断电流为40kA,出线断路器开断电流为31.5kA。系统接线如图1.2所示:图1.2 系统接线简图(3)变压器参数 选用三相自然油循环风冷三线圈有载调压变压器,两台主变压器均采用中性点直接接地的形式,220、110kV中性点采用隔离开关接地的方式,10kV为三角形接线,为不接地系统。型号:SFSZ9-/220 接线组别:YN,yn0,d11 电压比及抽头:23081.25%/121/1
13、1kV 容量比:180/180/90阻抗电压参考值:= 1214 =79 =2224220kV中性点绝缘等级:110kV 110kV中性点绝缘等级:60kV(4)短路电流计算参数全省220kV及以上网络参与计算。短路水平年按远景水平年考虑。短路阻抗不含变电站本身阻抗。短路阻抗为标幺值,其基准值为:,。(4)大方式系统短路阻抗正序网络如图1.3所示,零序网络如图1.4所示: 图1.3 系统正序网络图 图1.4 系统零序网络图(5)变电站本期出线潮流估计如下表1.1所示:表1.1 系统出线情况电压等级间隔方向线型长度(km)输送潮流(MW)220kV孟寨-滨河LGJ-230050-395+100孟
14、寨-滨河LGJ-40050-234+100孟寨-融城LGJ-40017-234+234110kV孟寨-昊元LGJ-1853.3-40+70孟寨-大冶LGJ-1857-40+70孟寨-宣化LGJ-18541-40+70孟寨-颍阳LGJ-24013-50+80孟寨-宝丰LGJ-24027.5-50+80孟寨-宝丰LGJ-24027.5-50+801.2 运行方式的确定电力系统中,为使系统安全、经济、合理运行,或者满足检修工作的要求,需要经常变更系统的运行方式,由此相应地引起了系统参数的变化。在设计变、配电站选择开关电器和确定继电保护装置整定值时,往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算
15、和校验所选用电器的稳定度和继电保护装置的灵敏度。最大运行方式,是系统在该方式下运行时,具有最小的短路阻抗值,发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。最小运行方式,是系统在该方式下运行时,具有最大的短路阻抗值,发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。最大、最小运行方式的选择,目的在于计算通过保护装置的最大、最小短路电流。由于在本次设计中,该变电站本期2台主变压器投入运行,终期3台,故运行方式按只有2台主变压器运行的方式来确定。本站的最大运行方式为两台主变并列
16、运行,此时阻抗最小;最小运行方式为单台主变运行,此时阻抗最大。根据不同的运行方式分别算出各个短路点发生四种短路情况下的最大、最小短路电流,作为二次部分继电保护整定的条件。2 短路电流计算2.1概述短路是电力系统的严重故障。所谓短路,是指一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。产生短路的原因有以下几个方面:(1)元件损坏;(2)气象条件恶化 ;(3)人为事故;(4)其它。在三相系统中可能发生的短路有:(1)三相短路;(2)两相短路;(3)两相接地短路;(4)单相接地短路。三相短路也称为对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其它类型的短路都是不对称的路。电力系统的运行经验表明
17、,在各种类型的短路中,单相短路占大多数,两相短路较少,三相短路机会最少。从短路计算方法来看,一切不对称短路的计算在采用对称分量法后,都归结为对称短路的计算。2.2 短路计算的目的在变电站的设计中,短路计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面1:(1) 选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。(2) 为了合理的配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数,必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值,还必须知道在网络中的分布情况,有时还要知道系统中某些节点的电压值。(3) 在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时,为了比较各种不同方案的接线
18、图,确定是否需要采取限制短路电流的措施,都要进行必要的短路电流计算。进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户工作的影响等,也包含有一部分短路计算。2.3 短路计算条件在实际工作中,根据一定的任务进行短路计算时必须首先确定计算条件。所谓计算条件是指短路发生时系统的运行方式,短路的类型和发生地点,以及短路发生后所采取的措施。为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和合理性,并在一定时期内适应电力系统发展的需要,作验算用的短路电流应按下列条件确定:(1) 容量和接线:按本工程设计最终容量计算,并考虑电力系统远景发展规划一般为本期工程建成后的510年,其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式,但不考
19、虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。(2) 短路种类:一般按三相短路验算,若其它种类短路较三相短路严重时,则应按最严重的情况验算。(3) 正常工作时,三相系统对称运行。(4) 所有电源的电动势相位角相同。(5) 电力系统中各元件的磁路不饱和,即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。(6) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。(7) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。(8) 元件的计算参数均取其额定值,不考虑参数的误差和调整范围。2.4 短路点的确定短路点应选择在正常接线方式时,短路电流为最大的点2。比如变压器回路中的断路器,应比较断路器前后短路时通过该断路器的电流值,母联断路器则
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- 220 kV 变电站 电气 二次 部分 初步设计
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