區(qū)域降壓變電所設計.doc

畢業(yè)項目報告紙畢 業(yè) 項 目 報 告課題名稱區(qū)域降壓變電所設計系/專 業(yè) 電氣/電氣與自動化班 級電氣0615學 號0603103128學生姓名魏兆平指導教師：李金鐘 2009 年 5 月 31 2裝訂線畢業(yè)項目報告紙摘 要：首先根據任務書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數。從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經濟及可靠性方面考慮，確定了220kv，110kv，35kv以及站用電的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結果，對高壓熔斷器，隔離開關，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了220kv電氣一次部分的設計。關鍵詞：220kv；變電站；變壓器；接線；設計first of all the books in accordance with the mandate to the system and all load and line parameters. load growth from建站the need to set out, and then through the summary of the proposed substation, as well as to consider the direction of advance through the analysis of load information, security, economic and reliability considerations, to determine the 220kv, 110kv, 35kv as well as the stations main power wiring, and then through the load and power supply to determine the scope of the number of the main transformer, capacity and model, but also identified the capacity of the transformer station and model, and finally, in accordance with maximum sustained current and short circuit calculation the results of high-voltage fuses, isolating switches, busbars, insulators and wall casing, voltage transformer, current transformer for the selection, thus completing the first part of 220kv electrical design. key words: 220kv; substation; transformer; wiring; design目錄 第一章 負荷計算及變壓器選擇 1 主變臺數、容量和型式的確定 1.1變電所主變壓器臺數的確定 1.2變電所主變壓器容量的確定 1.3 變電站主變壓器型式的選擇 第二章 電氣主接線的設計 2.1 220kv電氣主接線的設計 2.2 110kv電氣主接線的設計 2.3 35kv電氣主接線的設計 第三章 主要電氣設備選擇 3.1 高壓斷路器的選擇 3.2 隔離開關的選擇33其他主要電氣設備的選擇3.4 各主要電氣設備選擇結果一覽表第四章 短路電流計算書4.1 短路電流計算書4.2 電氣主接線圖（及短路計算點標示）參 考 文 獻致謝第一章 負荷計算及變壓器選擇 1. 主變臺數、容量和型式的確定1.1變電所主變壓器臺數的確定主變臺數確定的原則：1.對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。2.對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性?？紤]到該變電站為一重要中間變電站，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用旁路主變的方式。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。1.2變電所主變壓器容量的確定主變壓器容量確定的要求：1.主變壓器容量選擇原則按變電站建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期1020年的負荷發(fā)展。2.根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站其中一臺變壓器停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的75%.1.3 變電站主變壓器型式的選擇具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電站內需裝設無功補償設備時，主變壓器采用三繞組。而有載調壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求10kv及以下變電站采用一級有載調壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kv及以上電壓變壓器繞組都采用y連接；35kv采用y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kv以下電壓變壓器繞組都采用連接。方案一、選擇3臺額定容量為120mva的220kv三相三繞組油浸式變壓器正常過負荷校驗：由220kv的負荷在024小時內有名值除以三臺變壓器總額定容量折算成負荷率曲線（有名值即為任務書中給出的負荷率柱狀圖所示），實際負荷率系數c=/360=1.038。負荷率如下圖：日負荷曲線（110kv，35kv相同）：時段067911-131416172021222324負載率0.20.7100.31.00.90.5實際負荷率=負荷率*c=負荷率*1.038（110kv，35kv相同）：時段067911-131416172021222324實際負載率0.2080.72710380.3111.0380.9340.519狀態(tài)欠負荷欠負荷過負荷欠負荷過負荷欠負荷欠負荷欠負荷狀態(tài)時，求欠負荷系數k1過負荷狀態(tài)時，求過負荷倍數k2強迫油循環(huán)變壓器過負荷曲線 根據k1，k2查曲線查的等值標準過負荷曲線t大于21小時，實際過負荷時間為8小時，所以方案可取。事故過負荷校驗：按照一臺主變退出時，剩下的變壓器能夠負擔一類、二類負荷（此處為總負荷的75）的要求來進行校驗。此時由220kv的負荷在024小時內有名值除以兩臺變壓器總額定容量折算成負荷率曲線，欠負荷狀態(tài)時，求欠負荷系數k1過負荷狀態(tài)時，求過負荷倍數k2根據k1，k2查曲線查的等值標準過負荷曲線t=13小時，實際過負荷時間為10小時，所以方案可行。方案二、選擇2臺額定容量為180mva的220kv三相三繞組油浸式變壓器正常過負荷校驗：由220kv的負荷在024小時內有名值除以三臺變壓器總額定容量折算成負荷率曲線（有名值即為任務書中給出的負荷率柱狀圖所示），實際負荷率系數c=/360=1.038。負荷率如下圖：日負荷曲線（110kv，35kv相同）：時段067911-131416172021222324負載率0.20.7100.31.00.90.5實際負荷率=負荷率*c=負荷率*1.038（110kv，35kv相同）：時段067911-131416172021222324實際負載率0.2080.72710380.3111.0380.9340.519狀態(tài)欠負荷欠負荷過負荷欠負荷過負荷欠負荷欠負荷欠負荷狀態(tài)時，求欠負荷系數k1過負荷狀態(tài)時，求過負荷倍數k2根據k1，k2查曲線查的等值標準過負荷曲線t大于21小時，實際過負荷時間為8小時，所以正常狀態(tài)時方案可行。事故過負荷校驗：按照一臺主變退出時，剩下的變壓器能夠負擔一類、二類負荷（此處為總負荷的75）的要求來進行校驗。此時由220kv的負荷在024小時內有名值除以兩臺變壓器總額定容量折算成負荷率曲線，欠負荷狀態(tài)時，求欠負荷系數k1過負荷狀態(tài)時，求過負荷倍數k2根據k1，k2查曲線查的等值標準過負荷曲線t3.5小時，實際過負荷時間為13小時，所以方案不可取。故主變參數如下：型號容量(kva)電壓組合及分接范圍阻抗電壓空載電流連接組高壓中壓低壓高-中高-低中-低sspsz7-120000/220120000/120000/6000022081.25%11537.513.121.57.20.38yn，yn0,d11根據設計規(guī)范第3.7.1條自然功率應未達到規(guī)定標準的變電所，應安裝并聯(lián)電容補償裝置，電容器裝置應設置在主變壓器的低壓側或主要負荷側，電容器裝置宜用中性點不接地的星型接線。電力工程電力設計手冊規(guī)定“對于35-110kv變電所，可按主變壓器額定容量的10-30%作為所有需要補償的最大容量性無功量，地區(qū)無功或距離電源點接近的變電所，取較低者。地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所，取較低者，地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。第二章 電氣主接線的設計現代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體，電氣主接線是發(fā)電廠、變電站設計的主體。變電所的電氣主接線方式不僅關系到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，而且對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經濟運行也有著重要的影響。必須從電力系統(tǒng)運行與發(fā)展的總體要求出發(fā)，妥善確定電氣主接線方案，力求既要技術先進、可行，又要經濟、合理。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。 1. 運行的可靠性保證供電可靠性，是電力生產的首要任務之一。斷路器檢修時能否不影響供電，線路、斷路器等設備或母線故障及母線檢修時停運的回路數、停運的時間及能否保證對重要用戶的供電。2具有靈活性主接線的靈活性，主要應從下列方面分析：(1)能按照調度的要求，方便而靈活地投切機組、變壓器和線路，調配電源和負荷，以滿足在正常、事故、檢修等運行方式下的切換操作要求。在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備,切除故障停電時間最短、影響范圍最??；(2)能根據檢修的要求，方便而安全地對斷路器、母線等主要電氣設備進行檢修，且不影響其它回路的遠行；(3)主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。3. 經濟上合理主接線應在保證安全可靠、操作靈活方便的前提下，力求經濟合理。節(jié)約投資和年運行費用少、占地面積小、電能損耗少，使其盡地發(fā)揮經濟效益。4. 應具有擴建的可能性由于我國工農業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質、出線數目的多少、電網的結構等。2.1 220kv電氣主接線的設計由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負荷增長而擬建的。那么其負荷為地區(qū)性負荷。220kv側有電源進線回路數目為4回，可采用單母線分段接線；而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。上述兩種方案如圖1.1及圖1.2所示。圖1.1單母線分段接線 圖1.2雙母線接線對圖1.1及圖1.2所示方案、綜合比較，見表1-1表1-1 主接線方案比較 方案項目方案單分方案雙技術 不會造成全所停電 調度靈活 保證對重要用戶的供電 任一斷路器檢修，該回路必須停止工作供電可靠調度靈活擴建方便便于試驗易誤操作經濟 占地少 設備少設備多、配電裝置復雜投資和占地面大經過綜合比較方案在經濟性上雖比方案好，但是為了保證高電壓級電源進線供電的可靠性，所以選用可靠性更好的方案。2.2 110kv電氣主接線的設計變電站110kv側和35kv側，均為單母線分段接線。110kv220kv出線數目為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數目為4回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35kv110kv系統(tǒng)中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線。根據以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案，如圖1.3及圖1.4所示。 圖1.3單母線分段帶旁母接線圖1.4雙母線帶旁路母線接線對圖1.3及圖1.4所示方案、綜合比較，見表1-2表1-2 主接線方案比較表 方案項目方案方案技術 簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 可靠性、靈活性差 旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電 運行可靠、運行方式靈活、便于事故處理、易擴建 母聯(lián)斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作 倒閘操作復雜，容易誤操作經濟 設備少、投資小 用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資 占地大、設備多、投資大 母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資在技術上（可靠性、靈活性）第種方案明顯合理，在經濟上則方案占優(yōu)勢。鑒于此站為地區(qū)變電站應具有較高的可靠性和靈活性。經綜合分析，決定選第種方案為設計的最終方案。 2.3 35kv電氣主接線的設計電壓等級為35kv60kv，出線為48回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時，可增設旁路母線。但由于設置旁路母線的條件所限（35kv60kv出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時間短，約為23天。）所以，35kv60kv采用雙母線接線時，不宜設置旁路母線，有條件時可設置旁路隔離開關。據上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。如圖1.5及圖1.6所示。圖1.5單母線分段帶旁母接線圖1.6雙母線接線對圖1.5及圖1.6所示方案、綜合比較。見表1-3表1-3 主接線方案比較 方案項目方案方案技術簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展可靠性、靈活性差旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電 供電可靠 調度靈活 擴建方便 便于試驗易誤操作經濟設備少、投資小用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資 設備多、配電裝置復雜 投資和占地面大經比較兩種方案都具有易擴建這一特性。雖然方案可靠性、靈活性不如方案，但其具有良好的經濟性。鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案。第三章 主要電氣設備選擇由于電氣設備和載流導體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設備和載留導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。一、電氣設備選擇的一般原則為：1.應滿足正常運行、檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發(fā)展。2.應滿足安裝地點和當地環(huán)境條件。3.應力求技術先進和經濟合理。4.同類設備應盡量減少品種。5.與整個工程的建設標準協(xié)調一致。6.選用的新產品均應具有可靠的試驗數據并經正式簽訂合格的特，殊情況下選用未經正式鑒定的新產品應經上級批準。二、技術條件：選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓umax不得低于該回路的最高運行電壓ug,即，umaxug2.電流 選用的電器額定電流ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流ig ，即ieig三、校驗的一般原則：1.電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。2.用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定性能。3.短路的熱穩(wěn)定條件在計算時間 s內，短路電流的熱效應（ka2s）。短路電流周期分量熱效應。短路電流非周期分量熱效應。秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka2s）。設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）。短路電流非周期分量發(fā)熱等效時間，其值查輔導書p78表5-2。此處取0.05s。校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間按下式計算+式中繼電保護裝置動作時間內（s）。斷路的全分閘時間（s）。四.動穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短時電流機械效應的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：上式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內外絕緣應保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應按電網中出現的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。本設計電氣設備的選擇均參照電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南-電力系統(tǒng)分冊附錄中給出的技術參數進行。3.1 高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電氣設備。型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設備的運行和檢修。選擇斷路器時應滿足以下基本要求：1.在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。2.在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。3.應有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。4.應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結構簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。1、220kv側：考慮到變電所位于山區(qū)，海拔較高，年最高溫度為40且風速較大，而且220kv側為重要線路，電壓等級高。考慮到可靠性、方便運行維護和斷路器的發(fā)展前途，故采用六氟化硫斷路器。其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、易維護、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠。2、110kv側：由于110kv側出線回路較多（共9回），且電壓等級較高，考慮到可靠性、方便運行維護和斷路器的發(fā)展前途，故采用六氟化硫斷路器。其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、易維護、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠3、35kv側： 35kv側電壓等級較低，仍然首先考慮廣泛使用的六氟化硫短路器。其具有開斷性能優(yōu)良，燃弧時間短，不檢修開斷次數多；絕緣可靠，電壽命長；機械可靠性高，本體密封嚴，機構防雨防塵性能可靠；結構較簡單，體積小，免維護周期長等優(yōu)點。3.2 隔離開關的選擇隔離開關是高壓開關設備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作，還可以開、合小電流電路。開關時應滿足以下基本要求：選擇隔離1.隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網隔開。2.隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。3.隔離開關應具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。4.隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5.隔離開關要結構簡單，動作可靠。6.帶有接地刀閘的隔離開關，必須裝設連鎖機構，以保證隔離開關的正確操作。隔離開關的選擇與校驗方法除額定開斷電流以外，其他與斷路器相3.3 其他主要電氣設備的選擇選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應考慮如下內容：、選擇母線的材料，結構和排列方式；、選擇母線截面的大??；、檢驗母線短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；、對35kv以上母線，應檢驗它在當地睛天氣象條件下是否發(fā)生電暈；、對于重要母線和大電流母線，由于電力網母線振動，為避免共振，應校驗母線自振頻率。發(fā)電廠變電所電氣部分p380母線、電壓互感器以及電流互感器的選擇結果見表4.7。3.4 各主要電氣設備選擇結果一覽表47 各主要電氣設備選擇結果一覽表電壓等級短路點斷路器隔離開關母線電流互感器電壓互感器220kvk1sfm220-220/2000gw4-220/1250矩形lmy8010雙條鋁母線lclwd3-220tyd220/-0.005lk2sfm220-220/2000gw4-220/1250lcwb-220tyd220/-0.005lk3sfm220-220/2000gw4-220/1250lcwb-220tyd220/-0.005lk4sfm220-220/2000gw4-220/1250lclwd3-220tyd220/-0.005lk5sfm220-220/2000gw4-220/1250lclwd3-220tyd220/-0.005l110kvk6sfm110-110/2000gw4-110/1250矩形lmy-6310鋁母線lcwb6-110jcc6-110k7sfm110-110/2000gw4-110/1250lcwb6-110jcc6-110k8sfm110-110/2000gw4-110/1250lcwb6-110gyjcc6-11035kv