220kV变电站设计毕业设计 .doc
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1、毕业设计(论文)任务书一、设计题目:1、题目名称 220kV变电站设计 2、题目来源 现 场 二、目的和意义 本设计充分应用和巩固所学专业知识,继电保护及自动装置和高电压技术等课本知识,进行实际运算,加深学生对在校期间所学知识的理解和掌握,提高学生分析计算的能力,训练学生的综合运用能力和创造能力,使学生在行将毕业参加工程实际工作之前得到电气设计工程师的初步训练,为今后的工作打下坚实的基础。三、原始资料1、建设规模:该变电所主变采用2120MVA,其电压等级为220/110/38.5kV的变压器,220kV进出线四回,110kV进出线八回,35kV进出线八回。2、该地区的负荷预测情况及发展:20
2、11年负荷为60MW,负荷水平增长率为10%。3、220kV系统短路容量为5600MVA,110kV系统短路容量为600MVA。5、所用负荷有:主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为60kW,锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为250kW。6、所址概括:该变电所地势较平,占地面积大,交通便利,出线走廊开阔,地震烈度为7度,该所接近负荷中心,区域稳定可满足建所要求。四、设计说明书应包括的内容原始资料的分析;变电所的主接线方案设计;主变压器的选择;短路电流计算及一次设备和导体的选择;高压配电系统及配电装置设计;所用电的设计;保护配置及整定计算;本厂电能计量的设计。五、设计应完成的图纸1、
3、设计说明书;2、电气主接线图;3、配电装置图。六、主要参考资料电气工程电气设计手册专业课程教材七、进度要求1、设计阶段 第1周(2月25日)至第14周(5月31日)共 十四 周2、实习阶段 第15周( 6月3日)至第17周(6月22日)共三周3、答辩日期 ( 2013 年 6 月 1 日) 八、其它要求 220kV变电站设计 摘要 本此设计是对220kV变电站进行设计,通过这次设计,不仅回顾总结了大学四年的所学,而且提高了我们的设计能力,特别是整体设计能力。其设计内容包括主要变电站主接线选择、变压器选择、短路电流计算,电气设备选择与校验、所用电的设计、配电类型选择以及继电保护、防雷保护、接地保
4、护与补偿装置,并绘制了所设计变电站的主接线图和断面图。本次设计主要运用了电力系统分析、供用电技术、电力系统继电保护、高电压技术、电能计量等专业学科。关键字: 变电站;主接线;变压器;短路电流 220kV Substation Design ABSTRACT This design is 220kV substation design, this design not only reviewed four years of college learning, but also improve our ability to design, especially the overall design
5、 capacity. Its design includes the main substation bus select, transformers choice, short-circuit current calculation, electrical equipment selection and calibration, power design, the choice of distribution type and relay protection, lightning protection, grounding protection and compensation devic
6、es, and drawn design substation main wiring diagram and a cross-sectional view. The main use of the design power system analysis for electricity technology, power system protection, high voltage technology, energy metering and other professional disciplines.Keywords: substation; main wiring; transfo
7、rmer; short-circuit current 目录0原始资料分析10第一章 变电所主接线方案设计101.1主接线设计概述101.2对电气主接线的基本要求101.3主接线方案的拟定与选择111.4主接线的最终确定13第二章 主变压器的选择及无功补偿132.1主变压器选择及原则132.2 主变压器台数和容量142.3容量的校验142.4变压器型号选择142.5无功补偿152.5.1无功补偿概述152.5.2无功补偿原则152.5.3容量及型号152.5.4分组原则152.5.5并联电容器组接线类型162.5.6接线选择16第三章 短路电流计算173.1短路电流概述173.2计算基准值确定
8、18 3.3 短路电流计算前分析.18 3.4阻抗计算183.5短路电流计算193.6短路电流计算整理21第四章 一次设备选择及校验224.1一次设备概述224.2高压断路器选择及校验224.2.1高压断路器的功能224.2.2高压断路器种类的选择224.2.3高压断路器型号的选择234.2.4选择高压断路器的参数234.2.5高压断路器的校验234.3隔离开关选择及校验.254.3.1隔离开关用途254.3.2隔离开关型号的选择254.3.3选择隔离开关的参数264.3.4隔离开关的校验264.4母线选择及校验274.4.1母线选择概述274.4.2母线型号选择及校验284.5引接线选择及校
9、验.294.5.1引接线选择概述294.5.2引接线型号选择及校验294.6电压互感器选择及校验.314.6.1电压互感器作用314.6.2电压互感器参数选择314.6.3电压互感器型式选择314.6.4电压互感器选择结果314.7电流互感器选择及校验.324.7.1电流互感器的作用324.7.2电流互感器的选择32第五章 高压配电系统及配电装置设计345.1配电装置概述345.2高压配电装置的要求345.3高压配电装置的分类355.4高压配电装置的设计要求及步骤355.4.1高压配电装置的设计要求355.4.2配电装置设计的基本步骤365.5配电装置确定.36第六章 所用电的设计376.1所
10、用电接线方式376.2所用变压器选择376.3所用电负荷计算376.4所用变压器型号选择38第七章 防雷保护387.1防雷保护概述387.2直击雷保护387.3雷电侵入波保护39第八章 变电站的接地设计408.1变电站接地装置的型式408.2变电站的接地装置要求418.3接地设计步骤42第九章 继电保护及整定计算439.1继电保护概述439.2变电站继电保护装置类型439.3变压器差动保护整定计算439.3.1确定基本侧439.3.2计算最大短路电流449.3.3确定保护装置的一次动作电流459.3.4确定基本侧线圈匝数469.3.5确定基本侧实际动作电流及平衡线圈匝数469.3.6计算由于实
11、用匝数与计算匝数不等引起的相对误差469.3.7校验保护灵敏度47第十章 电能计量设计4710.1电能计量概述4710.2电能计量目的4710.3电能计量装置的要求4710.4电能计量接线方式48总结49参考文献50 0原始资料分析 从原始资料中可以得出此变电站为220kV降压变电站,中压110kV,低压35kV。题目中已经给出变压器的型号和用户的负荷及增长率,所以只需校验其符合负荷增长即可,对于电气设备的选择,可以先通过给出的短路容量计算出短路电流后,选择校验电气设备。由于出现走廊开阔,地势平坦,占地面积大,所以对配电装置的类型要求不是很高,只需考虑经济性和方便性,不用重点考虑占地面积,所用
12、电的容量和类型也已给出,所以可以做出所用电的设计。第一章 变电所主接线方案设计1.1主接线设计概述发电厂和变电所的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备,按一定顺序连接的,用以表示生产、汇集和分配电能的电路。电气主接线又称为一次接线或电气主系统,代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构,直接影响着配电装置的布置、继电保护配置、自动装置和控制方式的选择,对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。1.2对电气主接线的基本要求 电气主接线应根据系统和用户的要求,保证供电的可靠性和电能质量。对三类负荷以一个电源供电即可。对一类负荷和二类负荷占大多数的用户应由两
13、个独立电源供电,其中任一电源必须在另一电源停止供电时,能保证向重要负荷供电。电压和频率是电能质量的基本指标,在确定电气主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内。 电气主接线应具有一定得灵活性和方便性,以适应电气装置的各种运行状态。不仅要求在正常运行时能安全可靠地供电,而且在系统故障或设备检修及故障时,也能适应调度的要求,并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式,使停电时间最短,影响范围最小。 电气主接线应在满足上述要求的前提下,尽可能经济。应尽量减少设备投资费用和运行费用,并尽量减少占地面积,同时注意搬迁费用、安装费用和外汇费用。具有发展和扩建的可能性。电气主接线在设计时应尽量留有发展余地,不仅要
14、考虑最终接线的实现,同时还要兼顾到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案,使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下完成过渡方案的实施。1.3主接线方案的拟定与选择220kV电气主接线形式的初步选择由于220kV电气主接线在整个系统中占有较重要的地位,因此可以设计以下三种方案: 表1-1 方案选择接线方式优点缺点双母线双母线接线方式可靠性高,并且设备相对于其他两种较少,当一条母线检修时不用停电,一条母线故障时仅需短时停电。 当某回出现故障时,由于不没有旁路母线和分段,所以此回出现必须停电。双母线分段双母线分段可以在重要回路分别从各分段引出双回线,即使分段中的一条母线故障,
15、重要回路也不需要停电,所以可靠性高。由于采用了双母分段接线,操作复杂,倒闸操作用隔离开关,容易发生误操作,并且设备较多,占地面积大,经济性略低。双母线带旁路双母带旁路接线方式,并且设置专用旁路断路器,使检修或故障时,不致破坏双母接线的固有运行方式,及不致影响供电可靠性。采用双母线带旁路母线接线,运行时,操作步骤复杂、投资高、占地面积大,旁路断路器的继电保护整定比较复杂。并且采用六氟化硫断路器,断路器检修次数少,不必采用旁路。110kV电气主接线形式的初步选择由于本变电中110kV线路8回,回路数相对较多因此可靠性要求也较高,可以初步设计如下三种方案: 表1-2 方案选择接线方式优点缺点单母分段
16、结构简单,选用设备少,操作灵活,经济性好,并且检修母线或变压器时,不会造成重要负荷停电。 可靠性较低,对于一回出线的用户,一条母线检修或故障,将造成长期的停电。 双母线可靠性高,母线检修时,不用停电。一条母线故障时仅需短时停电。 使用设备相对于其他两种较多,经济性略低。单母分段带旁路结构较简单,可靠性较单母分段有所提高,检修母线或者断路器时,均不用停电。调度的灵活性较差,并且采用六氟化硫断路器,断路器检修次数少,不必采用旁路。35kV电气主接线形式的初步选择35kV线路共8回线路,可以初步设计如下三种方案: 表1-3 方案选择 接线方式优点缺点单母线结构简单,选用设备少,操简单,占地面积少,经
17、济性好。 可靠性很低母线一旦故障或者检修,将造成大范围长期停电。单母分段可靠性较高,结构较为简单,操作灵活,母线检修时,重要回路不必停电。 相对于单母线设备略多,结构较为复杂。一条母线检修时,该母线的回路要长期停电。双母线可靠性高,一条母线检修时,不必停电,一条母线故障时,仅需短时停电即可。设备复杂,经济性差,操作也较为复杂,占地面积多。1.4主接线的最终确定 220kV电气主接线在整个系统中占有较重要的地位,一旦任一回路的断路器等设备或母线故障时影响范围很大,因此我觉得为了其供电可靠性以及整个系统的稳定运行应该选双母线接线。 110kV的出线较多,所以可靠性要求较高,因此从可靠性角度考虑可以
18、排除单母线分段,方案二和方案三的可靠性足以满足设计所需,因此从经济性方面考虑可以排除单线分段接线带旁路接线,综上并根据设计规程应选择双母线接线。 35kV出线回路较多,所以单母的可靠性和灵活性并不高不能满足要求,而单母分段既有较好的可靠性和灵活性能满足要求的同时又比双母线更经济,因此宜采用单母线分段接线。第二章 主变压器的选择及无功补偿2.1主变压器选择及原则 变压器是变电所中最重要的和最贵重的是设备,变压器的选择在变电所中是比较重要的。它是变电站中关键的一次设备,其主要功能是升高或降低电压,以利于电能的合理输送,分配和利用。选择主变压器台数时应考率下列原则: 应满足用电负荷对供电可靠性的要求
19、,对供有大量一、二级负荷的变电所,应采用两台变压器,以便当一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器对一二级负荷继续供电.对只有二级负荷而无一级负荷的变电所,也可以只采一台变压器,但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源或另有自备电源。(1) 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所也可以考虑采用两台变压器。(2) 在确定变电所主要变压器台数时,应适当考虑负荷的发展留有一定的余地。2.2 主变压器台数和容量 由原始资料可知,本次所设计的是220kV降压变电所,它是以220kV输出功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kV及35kV母线上。若全所停电后,将引起
20、下一级变电所与地区电网瓦解,因此选择主变压器台数时,要确保供电的可靠性,初步定位两台主变。 选择两台主变压器并联运行。由于整个所中有三个电压等级,考虑到整体比较方便,所以选择两台三绕组变压器。考虑到负荷较大及变化性,所以选择有载调压变压器。 对于容量,则要根据一台变压器检修或者故障时,另一台变压器可以带全所70%的负荷来选取变压器容量,并且要考虑到5年内负荷的增长,每年增长10%,题目中已经给定容量两台120MVA的变压器,此时只需要校验次变压器可以满足要求就可以。2.3容量的校验 负荷为60MW 功率因数0.85 负荷容量为70.58MVA,年增长率为10% ,所以5年后的负荷为70.58*
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