毕业设计说明书正文(陈勇智).doc
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1、某220kV变电站电气部分设计摘 要:本设计主要介绍了220kV变电站的设计,对变电站的综合设计进行了一个比较详细的阐述。主接线设计部分的是本书的基础,主要介绍了主接线的形式,综合比较各种接线方式的特点、各自的优缺点及变压器的选择原则等,根据任务书要求最终选择满足设计任务的变压器及主接线方案。然后进行短路电流计算,短路电流计算是电气设备选取的重要依据,本文主要介绍了不同运行方式下的对称短路与不对称短路,计算出短路电流,为设计中需要的高压电气设备的选择、整定、校验等方面做准备。最后,同样依据短路电流的计算,为本变电站作简单的继电保护配置。关键词:变电站,主接线,电力设备Abstract: The
2、 main design processes the design of 220kV transformer,the design procedure of this transformer is the main of this design.the basic of this design is the main electrical connection,it introduce the form of the main electrical connection and compare with each others, in the end choose the right prog
3、ramme base on the instructor. Then we should calculate the short-circuit current, the short-circuit current is basic to the electric accessory choosing. In the end, base on the short-circuit current, we make a ordinary relay protection for this transformer.Keywords: transformer,the main electrical c
4、onnection,power equipment目 录1前 言.12总体方案设计.22.1 原始资料.22.2 原始资料分析.22.2.1 主接线设计原则.22.2.2 电气主接线的一般形式 .33 变电站主接线设计.63.1 主变的选择.63.2 电气主接线的设计.73.2.1 220KV侧电气主接线设计.73.2.2 110KV侧电气主接线设计.73.2.3 10KV侧电气主接线设计.93.2.4 变电站电气主接线的整体方案.94 220KV变电站短路计算.104.1 变压器各绕组电抗标幺值的计算.104.2 10KV侧短路计算.114.3 220KV侧的短路计算.154.4 110KV
5、侧的短路计算.165 电气设备和导体的选择.195.1 变电站断路器的选择.195.1.1 断路器形式的选择.195.1.2断路器选择的具体技术参数.195.1.3 10KV侧断路器的选择.205.1.4 110KV侧断路器的选择.215.1.5 220KV侧断路器的选择.235.2 隔离开关的选择.245.2.1 110KV侧隔离开关的选择.255.2.2 110KV侧隔离开关的选择.265.2.3 220KV侧隔离开关的选择.275.3 电压互感器的选择.275.3.1电压互感器形式的选择.275.3.2 电压互感器的具体技术条件.285.3.3 10KV侧电压互感器的选择.285.3.4
6、 110KV侧电压互感器的选择.295.3.5 220KV侧电压互感器的选择.305.4 电流互感器的选择.305.4.1 电流互感器形式的选择.305.4.2 电流互感器的具体技术条件.305.4.3 10KV侧电流互感器的选择.315.4.4 110KV侧电流互感器的选择.335.4.5 220KV侧电流互感器的选择.345.5裸导线及母线、架空线的选择355.5.1 裸导线形式的选择.355.5.2 10KV母线的选择.365.5.3 110KV母线的选择.375.5.4 220KV侧母线的选择.385.5.5 出线电缆的选择.395.5.6 10KV侧出线电缆的选择.395.5.7 1
7、10KV侧出线电缆的选择.415.5.8 220KV侧出线的选择.426 变电站的防雷保护.446.1 防雷保护的原则.446.2 避雷器的选择.446.3 避雷器的配置.486.3.1 避雷针的配置原则.486.3.2 避雷针位置的确定.486.4 变电站的接地设计.496.4.1 接地设计的原则.496.4.2 接地网型式选择及优劣分析.497 变电站配电装置的选择.517.1 配电装置的特点.517.2 配电装置的类型与应用.517.3 变电站配电装置的选择.528 变电站的继电保护.538.1 变压器的保护.538.2 母线以及出线保护.549 结束语.5510 主要参考书籍.561
8、前 言随着社会的发展,越来越多的工厂建立,人们生活水平的日益提高,对供电系统的要求上了一个崭新的台阶。大型水力发电厂一般都建在水能资源比较丰富偏远的山区和西部地区,而用电大户一般都集中在沿海或者东部大中城市,发电机发出来的电一般都比较低,低电压情况下电能不能长距离的传输,线路损耗严重,因此为了解决发电地和用电地不在一起的矛盾,也需要修建变电站将电压等级提高之后输送出去,目前兴建的变电站一般是220kV甚至500kV,电压等级越高,则电能在输送过程中线路上的损耗就越小,则电力部门的经济效益也就越高,同时电能的输送的距离也越远。大量先进用电设备的出现对电力系统的稳定性提出了新的考验,目前多种电气设
9、备尤其是精密仪器对电能的质量有了更高的要求,电压电流不稳定都会造成生产的停滞甚至设备的损坏。为了满足人们日益增长的用电需求,某地决定新建一座220kV变电站,用于缓解本地的用电紧张状况,并且增强当地电力系统对灾害的抵抗能力,该变电站建成之后将与当地110kV与220kV电网连接,并向就近区域提供电能,对当地的经济发展起着良好的促进作用。本设计书介绍了电力系统规划的设计的基本知识,包括设计原则、设计步骤和计算方法等。本书分为两大部分:说明书和计算书,说明书主要对设计的原则、要求及具体的方法以文本的形式来表达,选择出合适的电力电气设备,完成变电站整体框架的构建,是设计书的主要理论来源和设计基础,计
10、算书通过对设计中涉及的各种电气设备校验的计算过程、方法等给以直观的数值分析,校验电气设备在各种使用环境下的稳定性,为电气设备的选型提供科学可靠的理论依据。设计以220kV变电站综合自动化的设计为主线,将电力系统分析、电力系统继电保护、高电压技术等相关课程中的内容联系起来,介绍了电力系统主接线设计,变压器的选择、电力网络的简化与计算、短路计算及继电保护等内容。本设计书在设计过程中汇集了大量的资料,进行了比较详尽的阐述,体现了电力系统综合自动化的发展趋势,由于时间仓促及本人水平有限,设计中不免有疏漏不足之处,恳请老师批评指正!谢谢!2 总体方案设计2.1 原始资料根据电力系统规划需新建一座220k
11、V区域变电所。该所建成后与110kV和220kV电网相连,并供给近区用户供电。根据规划,对该变电站有如下要求:a) 按规划要求,该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。220kV出线6回(其中备用2回),110kV出线10回(其中备用2回),10kV出线12回(其中备用2回)。b) 110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂,其容量为80000kVA,其他作为一些地区变电所进线,其他地区变电所进线总负荷为100MVA。10kV侧总负荷为35000kVA,类用户占60%,最大一回出线负荷为2500kVA,最大负荷与最小负荷之比为0.65。c) 各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为:
12、 220kV侧 110kV侧 10kV侧 d) 220kV和110kV侧出线主保护为瞬时动作,后备保护时间为0.15s,10kV出线过流保护时间为2s。e) 系统阻抗:220kV侧电源近似为无穷大系统,归算至本所220kV母线侧阻抗为 (Sj=100MVA),110kV侧电源容量为500MVA,归算至本所110kV母线侧阻抗为(Sj= 100 MVA)。f) 该地区最热月平均温度为28C,年平均气温16C,绝对最高气温为40 C,土壤温度为18C。g) 该变电所位于市郊生荒土地上,地势平坦、交通便利、环境无污染。2.2 原始资料分析2.2.1 主接线设计原则主接线是变电所电气设计的首要部分,它
13、是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路,也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此,必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定:变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定,并且满足运行可靠,简单灵活、操作方便和节约投资等要求,便于扩建。一、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。1、主接线可靠性的具体要求:1)
14、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,并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电;3)尽量避免变电所全部停运的可靠性。二、灵活性:主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1)为了调度的目的,可以灵活地操作,投入或切除某些变压器及线路,调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式,检修方式以及特殊运行方式下的调度要求;2)为了检修的目的:可以方便地停运断路器,母线及继电保护设备,进行安全检修,而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电;3)为了扩建的目的:可以容易地从初期过渡到其最终接线,使在扩建过渡时,无论在一次和二次设备装置等
15、所需的改造为最小。三、经济性:主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1)投资省:主接线应简单清晰,以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资,要能使控制保护不过复杂,以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资;要能限制短路电流,以便选择价格合理的电气设备或轻型电器;在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器;2)占地面积小,主接线要为配电装置布置创造条件,以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可,都采用三相变压器,以简化布置。3)电能损失少:经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量,避免两次变压而增加电能损失。2.2.2 电气主接线的一
16、般形式一、单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作,又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等,应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上,以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点:接线简单,操作方便、设备少、经济性好,并且母线便于向两端延伸,扩建方便。缺点:可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时,所有回路都要停止工作,也就成了全厂或全站长期停电。调度不方便,电源只能并列运行,不能分列运行,并且线路侧发生短路时,有较大的短路电流3。综上所述,这种接线形式一般只用在出线回路少,并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。1、单母分段接线
17、单母线用分段断路器进行分段,可以提高供电可靠性和灵活性;对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路,由两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器自动将用户停电;两段母线同时故障的几率甚小,可以不予考虑。在可靠性要求不高时,亦可用隔离开关分段,任一母线故障时,将造成两段母线同时停电,在判别故障后,拉开分段隔离开关,完成即可恢复供电。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站610KV接线中。但是,由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电,大大增加了出线数目,使整体母线系统可靠性受到限制,所以,在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时,一般不予采用4。2、单母线分段带旁路母线的接线单母线分段断路器带
18、有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性,但这增加了一台旁路断路器,大大增加了投资。二、双母线接线及分段接线1、双母线接线双母接线有两种母线,并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路,都装有一台断路器,有两组母线隔离开关,可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络,通过母线联络断路器来实现。其特点有:供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点5。由于双母线有较高的可靠性,广泛用于:出线带电抗器的610KV配电装置;3560KV出线数超过8回,或连接电源较大、负荷较大时;110220KV出线数为5回及以上时。2、双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围,可采用双母分段接线,用分段断路器将工作母线分为
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