電力系統(tǒng)畢業(yè)論文-220kV降壓變電所電氣部分初步設計

1、文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -i- 中 文 摘 要.i abstract.ii 第一部分 原始資料分析.1 第一章 引 論.1 1.1 電力系統(tǒng)的一般概念.1 1.2 變電所的作用和工作原理及分類.1 第二章 概 論.3 2.1 設計的基本要求說明.3 2.2 設計的主要內(nèi)容及要求.4 第二部分 說明書.6 第一章 主變壓器的選擇.6 1.1 主變?nèi)萘窟x擇的有關(guān)規(guī)定及原則.6 1.2 本設計主變壓器的選擇.7 第二章 電氣主接線選擇.8 2.1 概 述.8 2.2 主接線的設計原則及基本要求.8 2.3 電氣主接線的選擇.9 第三章 短路電流計算.14 3.1 短路電流計算的

2、目的：.14 3.2 電力系統(tǒng)短路電流計算條件：.14 3.3 設計中應注意的問題.17 第四章 高壓電氣設備的選擇.18 4.1 電氣設備選擇的一般要求：.18 4.2 電氣設備的選擇.19 4.3 母線的選擇.20 4.4 隔離開關(guān)的選擇.23 4.5 電流互感器的選擇.23 4.6 電壓互感器的選擇.24 4.7 避雷器的選擇.25 第五章 配電裝置.27 5.1 高壓配電裝置和設計原則及要求:.27 5.2 設備的配置.28 5.3 配電裝置的選擇：.29 第六章 防雷保護的規(guī)劃設計.30 6.1 概述.30 6.2 防雷保護的有關(guān)規(guī)定.30 6.3 防雷保護設計所需資料：.30 6.

3、4 直擊雷過電壓保護裝置設計.31 第七章 繼電保護及自動裝置規(guī)劃設計.32 7.1 繼電保護配置的作用和要求：.32 7.2 變壓器保護的配置.32 7.3 母線保護和斷路器失靈保護.33 7.4 線路的保護裝置.34 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -ii- 7.5 自動裝置的規(guī)劃設計.36 第三部分 計算書.39 第一章 短路計算.39 1.1 網(wǎng)絡化簡.39 2.1 斷路器的選擇計算.46 第三章 避雷針的保護范圍計算.57 3.1 避雷針的定位及針距.58 3.2 單根避雷針的保護半徑計算.59 3.3 多根等高避雷針的保護范圍計算.59 參考文獻.62 致 謝.63 文關(guān) 220kv 降壓變

4、電所電氣部分初步設計 -iii- 中中 文文 摘摘 要要 電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力，并廣泛應用到 一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點：首先，它可簡便地轉(zhuǎn)變成另一種形式 的能量。例如，工廠中的電動機，就是將電能轉(zhuǎn)換成機械能，拖動各種機械；又如我們 常用的電燈，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，滿足照明需要。其次，電能經(jīng)過高壓輸電線路，還 可輸送很長的距離，供給遠方用電。另外，許多生產(chǎn)部門用電進行控制，容易實現(xiàn)自動 化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。因此可見，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位， 而且電力必須先行，才能滿足工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。 我國的電力工業(yè)發(fā)展也很快，自

5、70 年代初，第一臺 300mw 機組數(shù)投運至 1988 年底， 投產(chǎn) 600mw 機組以來，電力工業(yè)發(fā)展又上了一個新臺階。在建的發(fā)電廠容量已達 2700mw。330500kv 輸變電系統(tǒng)正在逐步擴大。到 1991 年底，全國裝機總?cè)萘恳殉^ 150000mw，年發(fā)電量已達 6774.94 億 kwh。 電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟的重要能源部門，而變電所的設計是電力工業(yè)建設中必不可少 的一個項目。熟悉各種設計規(guī)程和設計原理，設計過程中要針對變電所的規(guī)模和形式， 具體問題具體分析。本論文介紹了文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計，從設計任 務上來看，共分為七大步驟。即，1、選擇本變電所主變壓器的

6、型號、容量和臺數(shù)。2、 設計本變電所電氣主接線的基本形式。3、進行短路電流計算。4、進行主要電氣設備的 選擇。5、進行本變電所高壓配電裝置的規(guī)劃設計。6、進行本變電所繼電保護和自動裝 置的規(guī)劃設計。7、進行本變電所防雷保護的規(guī)劃設計等七大步驟，本論文結(jié)合電氣的 有關(guān)規(guī)程進行設計。本次設計是我們在校期間進行的最后一個非常重要的綜合性實踐教 學環(huán)節(jié)，也是我們學生全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識對實際問題進行設計（或研究） 的綜合性訓練，同時還是我們將來走向工作崗位而奠定的基本實踐。通過本次設計可以 增強我們運用所學知識解釋實際問題的能力和創(chuàng)新能力，以便更好地適應工作的需要。 其設計內(nèi)容結(jié)合相關(guān)的參考

7、文獻進行編寫，由于水平有限，難免會有錯誤疏漏之處，請 參閱老師多給予批評指正。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字： 變電所、變壓器、電氣主接線、電氣設備、繼電保護、防雷保護等。變電所、變壓器、電氣主接線、電氣設備、繼電保護、防雷保護等。 abstract 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -iv- electric energy is a form of expression, the power of industrial and agricultural production has become an indispensable driving force, and widely applied to all asp

8、ects of daily life and production departments. energy has many advantages: first, it can be easily converted into another form of energy. for example, factories in the motor is the electric energy into mechanical energy conversion, drag machinery; also, we used the electric company, is the power to

9、change solar energy to meet the lighting needs. second, a high- voltage power transmission lines, but also conveying a very long distance, the distance of electricity supply. in addition, many production sectors of electricity to control, easy to automate and improve product quality and economic eff

10、iciency. so that, the power industry in the national economy as a very important position, and power must be in order to meet the needs of industrial and agricultural development. chinas power industry development soon, since the early 1970s, the first 300 mw unit for a few shipped to the end of 198

11、8, the 600 mw unit has been put into operation, electricity and industrial development on a new level. capacity building of power plants has reached 2700 mw. 330 500kv power transmission system is being gradually expanded. to the end of 1991, the total installed capacity of over 150000 mw, the gener

12、ation capacity has reached 677.494 billion kw.h. power system is an important energy sector in the national economy, and the electricity substation was designed in the building industry essential to a project. design familiar with the various protocols and design principles, the design process to ad

13、dress the scale and form of substations, concrete analysis of concrete problems. this paper introduced the buck, commissioner of 220 kv electric substation of the preliminary design, design tasks from the point of view, is divided into seven steps. that is, 1, choice of the main transformer substati

14、on of the models, capacity and number of taiwan. 2, the design of the electrical substation main connection of the basic form. 3, a short-circuit current calculation. 4, a major electrical equipment choice. 5, the high-voltage power distribution substation planning and design of the devices. 6, the

15、substation protection and automatic devices of the planning and design. 7, lightning protection of the substation planning and design, such as seven steps, this paper with the electrical design on a point of order. the design is in school during the last a very important part of a comprehensive prac

16、tice teaching, but also full use of our students have learned basic theories, professional knowledge to practical problems to design (or research) integrated training, is also our future jobs and to lay the basic practice. through this design can be enhanced by the knowledge we use to explain the ac

17、tual capacity and ability to innovate in order to better meet the needs of their work. the design elements associated with the reference to the preparation, the limited level, it is inevitable there will be errors of omission, please refer to the teacher to give more criticism correction. keyword: s

18、ubstations, transformers, the main electrical wiring and electrical equipment, protection, mine protection. 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -v- 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -vi- 引引 言言 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學三年所學理論知識，獨 立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。 本設計是根據(jù)畢業(yè)設計的要求，針對 220/60kv 降壓變電所畢業(yè)設計論文。本次設 計主要是一次變電所電氣部分的設計，并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變

19、 壓器的容量、臺數(shù)和形式，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數(shù)，并 且通過計算，詳細的校驗了各種不同設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，并對其選擇進行了詳盡的 說明。同時經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，確定本變電所電氣主接線方案和 高壓配電裝置及其布置方式，同時根據(jù)變電所的電壓等級及其在電力網(wǎng)中的重要地位進 行繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計，最后通過對主接線形式的確定及所選設備的型號繪 制變電所的斷面圖、平面圖、和主接線圖，同時根據(jù)所繪制的變電所平面圖計算變電所 屋外高壓配電裝置的防雷保護。本設計的所有圖紙都是計算機繪制而成，最后按照要求 進行畢業(yè)設計成品打印。論文包括畢業(yè)設計說明書和畢業(yè)設

20、計計算書兩部分，并附有四 張設計圖紙（電氣主接線圖一張、 變電所斷面圖兩張、平面布置圖一張） ，可為以后的 設計做些參考，同時能夠比較直觀的反映本設計變電所的整體全貌。 設計書編寫過程中曾遇到過各種各樣的問題和困難，指導老師給予了寶貴的意見的 精心指導，在此表示深切的謝意。 由于本人水平有限，設計書中難免會有錯誤和不足之處，懇請老師批評指正。 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -1- 第一部分第一部分 原始資料分析原始資料分析 第一章第一章 引引 論論 1.11.1 電力系統(tǒng)的一般概念電力系統(tǒng)的一般概念 電能是社會主義建設和人民生活不可缺少的重要的能源，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占 有十

21、分重要的地位，電能是由發(fā)電廠供給，因為考慮經(jīng)濟原因，發(fā)電廠大多建在動力資 源比較豐富的地方，而這些地方又常遠離大中性城市和工廠企業(yè)，這樣需要遠距離輸送， 經(jīng)過升、降壓變電所進行轉(zhuǎn)接，在進一步的將電能分配到用戶和生產(chǎn)企業(yè)。 由于電力電能的重要特點是不能儲存，因此電力電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用是同時 進行的，于是電力電能從生產(chǎn)到使用就構(gòu)成一個整體，而由電力電能的生產(chǎn)、輸送、分 配和使用的發(fā)電機、變壓器、電力線路及各種用電設備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就稱 為電力系統(tǒng) 1.1.1 對電力系統(tǒng)運行的基本要求 a.保證供電的可靠性 電力系統(tǒng)的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危機人身和設備的安全運行，造成

22、 十分嚴重的后果，給國民經(jīng)濟帶來嚴重的損失，因此，對電力系統(tǒng)的運行首先要保證供 電的可靠性。根據(jù)用戶本身的重要程度可將負荷分為三類： 第一類負荷：將中斷供電會造成人身事故、設備損壞、產(chǎn)品報廢，生產(chǎn)秩序長期不 能恢復，人民生活混亂，政治影響大等的用戶以及軍工系統(tǒng)劃屬為第一類負荷，是重要 負荷； 第二類負荷：將中斷供電會造成大量減產(chǎn)，人民生活會受到影響的用戶劃屬為第二 類負荷； 第三類負荷：除一、二類負荷以外的一般用戶屬于第三類負荷； 電力系統(tǒng)供電的可靠性，首先是保證第一類負荷，然后才保證第二類負荷，最后才 是第三類負荷 b.保證良好的電能質(zhì)量 c.提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 d.保證電力系統(tǒng)安全運行

23、1.2 變電所的作用和工作原理及分類 1.2.1 變電所的作用和工作原理 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它是變換和調(diào)整電壓、變換和分配電能的場所， 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -2- 往往擔負著向用電設備直接供電的任務 變電所一般由變壓器、配電裝置（包括高低壓開關(guān)、電壓和電流互感器、避雷器、 母線等設備）及相應的各種構(gòu)筑物，控制和信號設備，繼電保護裝置和測量儀表，通訊 及電源設備，導線及電纜等組成。有些變電所考慮母線的功率因數(shù)較低，還裝有電力電 容器組靜止補償裝置或調(diào)相機等設備 上述設備中，除控制與信號部分，繼電保護裝置，測量儀表，控制電源和通訊等設 備外，其余部分稱為一次設備，由一次設備組成的網(wǎng)

24、絡系統(tǒng)稱為一次系統(tǒng) 1.2.2 變電所的分類 按電壓的升降分類，分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。升壓變電所多與發(fā)電廠 建在一起，又稱為發(fā)電廠升壓站，它把發(fā)電機電壓升高，經(jīng)高壓輸電線路把電能送到遠 處的負荷區(qū)，或與其他的高壓變電所聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一的電力網(wǎng)系統(tǒng)。降壓變電所按性質(zhì)和規(guī) 模將劃分為區(qū)域變電所、地方變電所、終端變電所三種 、區(qū)域變電所（一次變） 主要特點是電壓等級高，進出回路多，變壓器容量大，在系統(tǒng)中地位比較重要。其 高壓側(cè)均在 110kv 以上，低壓側(cè)也在 35kv 以上，它由大電網(wǎng)供電，通過降壓后主要向地 方變電所供電 、地方變電所（二次變） 地方變電所多由區(qū)域變電所或發(fā)電廠供電，主要向

25、終端變電所供電，它的高壓側(cè)一 般為 10110kv，低壓側(cè)多為 610kv 、區(qū)域變電所 多是工礦企業(yè)變電所和農(nóng)村的鄉(xiāng)鎮(zhèn)變電所，它的高壓側(cè)多為 10-35kv，低壓側(cè)為 310kv 和 0.4/0.22kv 系統(tǒng)。終端變電所主要由地方變電所或發(fā)電廠供電，降壓后直接 向各種用電設備供電 本次設計的變電所是高壓側(cè)為 220kv，低壓側(cè)為 60kv 的終端變電所 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -3- 第二章 概 論 2.1 設計的基本要求說明 本次設計的為文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計，電壓等級為 220/60kv，220kv 側(cè)有兩回進線，60kv 側(cè)有配出線路 12

26、 回,并出線走廊寬闊。 本變電所位于某城市南郊附近的平原地帶，平均海拔 400 米，交通方便，地區(qū)年平 均溫度 17，最高溫度 40，最低溫度-16 2.1.1 電力系統(tǒng)接線方式如(圖 2-1)所示： 系統(tǒng)中所有的發(fā)電機均為汽輪發(fā)電機，送電線路均為架空線，單位長度正序電抗為 0.4 歐姆/公里。 圖 2-1 電力系統(tǒng)接線方式 2.1.2 60kv 側(cè)負荷表如下： 待 設 計 的 變 電 所 290mva ud=13.7 285.5mw xd=0.2 220kv 260km2100km 電力系統(tǒng) 750mv a x*=0.03（sj=100 mva） 290km cos=0.8 沈陽工程學院畢業(yè)

27、設計 -4- （重要負荷占總負荷的 65，同時率系數(shù) 0.8，線損率為 5） 最大符合（kw）序 號 負荷名稱 近期遠期 功率 因素 出線 方式 出現(xiàn) 回路數(shù) 附注 1紅旗機械廠9000150000.95架空2有重要負荷 2農(nóng)機廠5000100000.95架空2有重要負荷 3電視機廠400080000.95架空2有重要負荷 4農(nóng)電一號300070000.95架空1有季節(jié)性重要負荷 5農(nóng)電二號300070000.95架空1有季節(jié)性重要負荷 6市區(qū)一號300060000.95架空2有重要負荷 7市區(qū)二號300060000.95架空2有重要負荷 8市區(qū)三號300060000.95架空1類負荷 食品廠

28、300050000.95架空1類負荷 2.1.3 其它條件 a.線損率取 5%。 b.負荷的同時系數(shù)取 0.9。 c.有負荷率取 0.75；無功負荷率取 0.8。 d.要求變電所的平均功率因數(shù)補償?shù)?0.9 以上。 2.2 設計的主要內(nèi)容及要求 從負荷表中可看出，重要負荷所占的比例較大，所以對可靠性要求高，對本次設計 的變電所，盡量考慮設備少，投資適當，占地面積小，高壓電器設備維護量小，運行方 式靈活，滿足遠景規(guī)劃 2.2.1 設計的主要內(nèi)容 a.分析設計任務書中給定的基本條件。 b.選擇本變電所的主變壓器（確定變壓器的型式、臺數(shù)、容量、變壓比） 。 c.選擇本變電所的電氣主接線。 d.短路電

29、流計算。 e.選擇電氣設備（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器 和補償電容器） 。 f.配電裝置設計。 g.繼電保護及自動裝置規(guī)劃設計。 h.過電壓保護設計。 2.2.2 設計的主要要求 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -5- 要求寫出不少于 15000 字的設計說明書一份，設計計算書一份，并繪制出下列圖紙： a.變電所電氣主接線圖一張； b.屋外配電裝置平面一張； c.屋外配電裝置斷面圖一張；（畫兩個斷面） 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -6- 第二部分 說明書 第一章 主變壓器的選擇 在各級電壓等級的變電所中，變壓器是主要電氣設備之一，擔負著變換網(wǎng)絡電壓、 進

30、行電力傳輸?shù)闹匾蝿?，確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運 行的保證。特別是我國當前的能源政策是開發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在 確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經(jīng)濟容量，提高網(wǎng)絡的經(jīng)濟運行素質(zhì)將具有 明顯的經(jīng)濟意義。 1.1 主變?nèi)萘窟x擇的有關(guān)規(guī)定及原則 a、主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇，應根據(jù)電力系統(tǒng)設計技術(shù)規(guī)程sdj16185 有關(guān)規(guī)定 和審批的電力規(guī)劃設計決定進行。 b、主變臺數(shù)的確定：為保證供電的可靠性，變電所一般應裝設兩臺主變壓器 ，但一 般不超過兩臺。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設 一臺主變。對大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情

31、況，應安裝 2-4 臺主變。 當變電所裝設兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇按照其中任一臺停運時，其余容 量至少能保證所供一及負荷或為變電所全部負荷的 60%-75%。通常一次變電所采用 75%， 二次變電所采用 60%。 c、變壓器形式的選擇： (1) 變壓器一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在 220kv 的變電所中， 可采用單相變壓器組。當裝設一組單相變壓器時，應考慮裝設備用相，當主變超過一組， 且各組容量滿足全所負荷的 75%時，可不裝設備用相。 (2) 系統(tǒng)有調(diào)壓要求時，應采用有載調(diào)壓變壓器，對新建的變電所，從網(wǎng)絡經(jīng)濟運行 的觀點考慮，應注意選用有載調(diào)壓變壓器。其所附加的工程

32、造價，通常在短期內(nèi)可回收。 (3) 兩個中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除降壓負荷較大或與高、中壓間潮流不 定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需做技術(shù)經(jīng)濟比較。 (4)具有三種電壓的變電所，例如 220kv，110kv，35kv 一般采用三繞組變壓器。 d、主變?nèi)萘康拇_定 (1)為了正確的選擇主變?nèi)萘?，要繪制變電所的年及日負荷曲線，并以曲線得出的變 電所的年、日最高負荷和平均負荷。 (2)主變?nèi)萘康拇_定：凡裝有兩臺（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺（組） 事故停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的 70%，在計及過負荷能力后的允 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -7-

33、 許時間內(nèi)應保證用戶的一級和二級負荷。即滿足 sn0.7pzmax。(pzmax 為綜合最大負荷) (3)應根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇。 e、變壓器的冷卻方式： 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷，強迫油循環(huán)風冷，強迫油循環(huán)水冷， 強迫導向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風冷卻，大容量變壓器一般采用強迫 油循環(huán)風冷。 f、主變壓器繞組的連接方式： 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采 用的繞組連接方式只有 y 和，高、中、低三側(cè)繞組組合要根據(jù)工程具體情況確定。 1.2 本設計主變壓器的選擇 根據(jù)以上主變選擇的一般原則，選擇本變電所的主

34、變壓器： 本變電所為地方一次變電所，可以選擇兩臺主變。 因本地區(qū)交通方便，所以選擇三相變壓器。 因為新建變電所，而且低壓負荷較大，所以選擇有載調(diào)壓變壓器。 容量的確定： p1=20000+10000+20000+5000=55000kw p2=20000+5000=25000kw pmax1=p1*kp*1.05=49087.5kw pmax2=p2*kp*1.05=22312.5kw s1=pmax1/cos1=49087.5/0.95=51671.1kva s1=pmax2/cos2=21250/0.9=24791.7kva s=(s1+s2)*0.7=76462.8*0.7=53523.

35、9kva 總安裝容量為 53523.9kva 根據(jù)以上計算可選擇兩臺型號為 sfpz4-63000/220 的有載調(diào)壓變壓器。 其參數(shù)如表 1-1： 表 1-1 所選 sfpz463000/220 變壓器的主要參數(shù) 損耗阻 抗 電 壓 空 載 電 流型 號 額 定 容 量 額 定 電 壓 (kv) 連 接 組 別 (kw) （%）（%） 冷 卻 方 式 高 壓 (kva) 2208 1.5% 空載 p0=78 低 壓 sfpz4- 63000/ 22063000 66 yn,d11 負載 pk=290 13.40.9 強迫油循 環(huán)風冷 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -8- 第二章 電氣主接線選擇 2.

36、1 概 述 電氣主接線是多種主要電氣設備（如發(fā)電機、變壓器、開關(guān)、互感器、線路、電容 器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電 路。將電路中各種電氣設備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結(jié)圖，稱為 電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對變電 所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護擬定 等都有著密切的關(guān)系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時完成的，所以主接線設計 的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此， 主接線設計是一個綜合性問題。 2.2 主接線的

37、設計原則及基本要求 2.2.1 主接線的設計原則 根據(jù)220-500kv 變電所設計技術(shù)規(guī)程sdj288 規(guī)定，變電所電氣主接線應根 據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、電壓等級、回路數(shù)、所選設備特點、負荷性質(zhì)等因素 確定，滿足運行可靠性，簡單靈活，操作方便，節(jié)約投資等要求。 1）變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素，變電所是樞紐變電所、 地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于他們在電力系統(tǒng)中的地位 和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的技術(shù)要求也不同。 2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設計應根據(jù) 5-10 年電力系統(tǒng)

38、發(fā)展規(guī)劃進行。應根據(jù)負荷的大小和分布， 負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接 線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。 3）考慮負荷的重要性分布和出線回數(shù)多少對主界線的影響 對一級負荷必須布兩個獨立的電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負 荷不間斷供電；對二級負荷，一般有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部 分二級負荷供電，三級負荷一般只需一個電源供電。 4）考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -9- 變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型 變電所，基于傳輸容量大，對供電

39、可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性 的要求也高，而容量小的變電所，其傳輸容量小，對住接線的可靠性、靈活性要求低。 5）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增，設備檢修，故障停 運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如：當 斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時，允許切除線路、變 壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。 2.2.2 主接線設計的基本要求 2.2.2.1 可靠性 1) 研究主接線可靠性應注意的問題： a、 應重視國內(nèi)外長期運行實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析； b、

40、主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運行中的可靠性的綜合； c、 主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠性程度，采用可靠性能高的電 氣設備可以簡化接線。 2) 可靠性的具體要求： a、 斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電； b、 斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少可停運回路數(shù)和停用時間，并且保 證一級負荷及全部或大部分二級負荷供電； c、 盡量避免全部停運的可能性。 2.2.2.2 靈活性 滿足運行、檢修要求和擴建要求。 2.2.2.3 經(jīng)濟性 主要是指投資省，占地面積小，能量損失小。 2.3 電氣主接線的選擇 2.3.1 主接線的預定方案 本變電所電壓等級為 220kv/60kv，2

41、20kv 側(cè)進線為 2 回；60kv 側(cè)出線為 12 回。 根據(jù)主接線設計必須滿足供電可靠性、保證電能質(zhì)量、滿足靈活性和方便性、保證 經(jīng)濟性的原則，初步擬定兩種主接線方案。 2.3.2 對 220kv 千伏側(cè)接線方式的論證 220kv 側(cè)擬采用雙母線接線和單母線分段帶旁路母線接線。雙母線接線接線簡圖見圖 2-1；單母線分段帶旁路母線接線簡圖見圖 2-2。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -10- 兩種接線的比較如下： 圖 2-1 雙母線接線 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -11- 圖 2-2 單母線分段帶旁路母線接線 a、雙母線接線 單斷路器的雙母線接線中，每個回路均通過一臺斷路器和兩組

42、隔離開關(guān)，連接到兩 組母線上，電源和出線可均勻地分布在兩組母線上，普遍適用于 6220kv 電壓等級的配 電裝置中，此接線有以下幾個優(yōu)點： （1）可以輪流檢修母線而不影響供電，只需將要檢修的那組母線上所連接的電源和 線路通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，全部切換到另一組母線上。 （2）檢修任一母線的隔離開關(guān)時，只停該回路。當某一回路的一組母線隔離開關(guān)發(fā) 生故障時，只要將該隔離開關(guān)所在的回路和所連接的母線停電，就可以對該隔離開關(guān)進 行檢修，不影響其它回路。 （3）一組母線故障后，能迅速恢復該母線所連接回路的供電，即被切除回路可迅速 恢復送電。 （4）運行高度靈活。電源和線路可以任意分配在某一組母線

43、上，能夠靈活地適應系 統(tǒng)中各種運行方式和潮流變化的要求。 （5）擴建方便。雙母線接線方式可以沿著預備的擴建端向左右擴建，而不影響兩組 母線的電源和負荷均勻分配，也不會引起原有回路的停電。 （6） 、便于實驗。在個別回路需單獨進行實驗時，可將該回路單獨接至一組母線上。 單斷路器的雙母線接線也有自己的缺點： （1）任一臺斷路器拒動，將造成與該斷路器相連母線上其它回路的停電。 （2）一組母線檢修時，全部電源及線路都集中在另一組母線上，若該母線再故障， 將造成全停事故。 （3）母聯(lián)斷路器故障，將造成配電裝置全停。 （4）當母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為切換電器，容易發(fā)生誤操作。 （5）在檢修任一進出線

44、回路的斷路器時，將使該回路停電。 b、單母線分段帶旁路母線接線 單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點為： 接線簡單、清晰、操作方便、采用設備少、便于擴建和采用成套配電裝置。 用斷路器把母線分段后，對重要負責用戶可以從不同的母線段引出兩個回路，有兩 個電源，具有供電可靠性。 檢修任一回路斷路器時不中斷對用戶的供電。 單母線分段帶旁路母線的缺點為： 接線不夠靈活。當母線與母線刀閘故障或檢修時，將造成一段母線停電。 配電裝置復雜，運行操作復雜。 分段斷路器用作旁路開關(guān)時，兩段母線并列運行。但當其一段母線故障時，整套配 電裝置停止工作，在拉開分段刀閘時恢復無故障母線工作。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -12- 斷路器

45、與刀閘間的閉鎖復雜。 根據(jù)電力工程設計手冊的要求，主接線應滿足可靠性、靈活性，并在此基礎上 考慮做到經(jīng)濟合理。 （1）可靠性。本變電所用戶較多，負荷容量較大， 要求供電可靠性較高。當采用 可靠性高的六氟化硫斷路器時，選擇雙母線接線就可以滿足可靠性的要求。 （2）靈活性。采用雙母線接線，各個電源和回路的負荷可以任意分配到某一組母線 上，可以靈活地適應系統(tǒng)中各種接線方式和潮流變化的需要。 （3）經(jīng)濟性。單母線分段帶旁路接線比雙母線接線少用了斷路器以及隔離開關(guān)，投 資相對減少，配電裝置的占地面積也大大減少，但可靠性有所降低。 根據(jù)220-500kv 變電所設計技術(shù)規(guī)程sdj288 規(guī)定， 220kv

46、 配電裝置出線回數(shù)在 四回及以上時，宜采用雙母線或其他接線。 本變電所 220kv 配電裝置進線回數(shù)為 2 回，主要從可靠性和靈活性考慮可以采用雙 母線接線方式。 綜合以上分析，本變電所 220kv 側(cè)選用雙母線接線方式 2.3.3 60kv 側(cè)接線方式的選擇與論證 60kv 側(cè)采用雙母線接線和雙母線帶旁路接線。雙母線接線接線簡圖見圖 2-3；雙母 線帶旁路母線接線簡圖見圖 2-4。 兩種接線的比較如下： 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -13- 圖 2-3 雙母線接線 圖 2-4 雙母線帶旁路接線 a、雙母線接線： 雙母線接線的特點在 220kv 側(cè)接線方式選擇論證中已詳細說明

47、，此處不再綴述。 b、雙母線帶旁路接線： 除了具有雙母線接線的優(yōu)點外，雙母線帶旁路接線方式還具有許多其它的優(yōu)點： 當進出線檢修時，可由專用旁路斷路器代替，通過旁路母線供電。但當設置了專用 旁路斷路器后，設備的投資和配電裝置的占地面積都有所增加。 根據(jù)220-500kv 變電所設計技術(shù)規(guī)程sdj288 規(guī)定，3560kv 配電裝置當出 線回數(shù)為 47 回時，宜采用單母線接線；當出線回數(shù)為 8 回及以上時，宜采用雙母線接 線。 本變電所 60 出線為 14 回，且均為重要負荷，應主要側(cè)重于可靠性和靈活性。 綜合以上分析，本變電所 60kv 側(cè)選用雙母線帶旁路接線方式。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -14

48、- 第三章 短路電流計算 3.1 短路電流計算的目的： 1、電氣主接線比較； 2、選擇導體和電器； 3、確定中性點接地方式； 4、計算軟導體的短路搖擺； 5、確定分裂導線間隔棒的距離； 6、驗算接地裝置的接觸電壓、跨步電壓； 7、選擇繼電保護裝置和進出整定計算。 3.2 電力系統(tǒng)短路電流計算條件： 3.2.1 基本假定 短路電流實用計算中，可采用下列假設和原則： 1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 2、所用電源的電動勢相位角相同； 3、系統(tǒng)中的同步和異步電動機均為理想電機； 4、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電壓大小發(fā)生 變化； 5、電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下

49、運行，其中 5%負荷接在高壓母線上，5%負荷 接在系統(tǒng)側(cè)； 6、同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置； 7、短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； 8、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器勵磁電流； 9、除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去不 計； 10、元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 11、輸電線路的電容略去不計； 12、用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。 3.2.2 一般規(guī)定 1、驗算導體和電器動、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -15- 計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃

50、。確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大 短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式； 2、選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異 步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響； 3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的短路點，應選擇在正常接線方式時短路 電流最大的地點。對帶電抗器的 610kv 出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離 開關(guān)之間隔板前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外，其余導體和電器的計 算短路點一般選擇在電抗器后。 4、導體和電器動、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按兩相短路計算，若發(fā)電機出口 的兩相短路或中性點直接接地

51、系統(tǒng)中的單項或兩相接地短路較三相短路嚴重時，應按最 嚴重的情況計算。 3.2.3 電路元件參數(shù)的計算 高壓短路電流的計算一般只計及各元件的電抗，采用標幺值。標幺值為各電路元件 有名值與基準值之比。 標么值法：取基準容量，基準電壓計算用公式：100 b smva bav uu 發(fā)電機電抗： gdbn xxss= 線路電抗： 2 llbav xxlsu= 變壓器電抗：% 100 tdbn xuss= 短路電流周期分量有效值： * 1ix= 短路電流沖擊值： 1.82 sh ii= 標么值轉(zhuǎn)為有名值： * . 3 nnav n iisu s = * j u u u * j s s s * j i i

52、 i * j x x x js j x u 3.2.4 網(wǎng)絡變換 如下圖： 1、/y 變換 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -16- x1=x13x12/（x13+x12+x23） x2=x12x23/（x12+x13+x23） x3=x13x23/（x13+x12+x23） 2、y/ 變換 x12=x1+x2+x1x2/x3 x13=x1+x3+x1x3/x2 x23=x2+x3+x2x3/x1 3.2.5 等值電源的計算 1、按個別變化變換計算 當網(wǎng)絡中有幾個電源時，可將條件相類似的發(fā)電機，按下述條件連接成一組，分別 求出至短路點的轉(zhuǎn)移電抗。 、 （1）同形式且至短路點的電氣距離大致相等的發(fā)電機；

53、（2）至短路點的電氣距離較遠的同一類型和不同類型的發(fā)電機； （3）直接連接短路上的發(fā)電機。 2、按同一變化計算 當僅計算任一時間 t 的短路電流周期分量，各電源的發(fā)電機形式，參數(shù)相同且距短 路點的電氣距離大致相等時，可將各電源合并為一個總的計算電抗。 3.2.6 三相短路電流周期分量計算 1、無限大電源供給的短路電流 當供電電源為無窮大或者計算電抗=3.45 時，不考慮短路電流周期分量的衰減。 js x 2、有限電源供給的短路電流 先將電源對短路點的等值電抗，歸算到以電源容量為基準的計算電抗，然后 n x sjs x 按值查相應的發(fā)電機運算曲線，或查發(fā)電機的運算曲線數(shù)字表，即可得到短路電流周

54、js x 期分量的標幺值。 3.2.7 沖擊電流的計算 三相短路發(fā)生后的半個周期（t=0.01s）短路電流的瞬時值達最大，稱為沖擊電流。 sh i 其值近似計算為： 1.82 sh ii= 3.2.8 不同電流代表的意義 計算各種短路電流值的目的: 計算短路電流的目的是為了正確選擇和檢驗電氣設備，整定繼電保護裝置等。通常 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -17- 需要計算下列各種短路電流值。 -次暫態(tài)短路電流（即三相短路電流周期分量第一周期的有效值）用來作繼電保護 i 的整定計算和校驗斷路器的額定斷流量。 -三相短路電流第一周期全電流有效值，用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定以及斷路器

55、ch i 的額定斷流量。 -三相短路沖擊電流（即三相短路電流第一周期全電電流幅值）用來校驗電氣設 sh i 備和母線的動穩(wěn)定。 -三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值，用來校驗電器和載流部分的熱穩(wěn)定。i 3.3 設計中應注意的問題 1、為什么計算三相短路電流值？而不計算單相、兩相短路時電流值？ 因為一般供電系統(tǒng)中已采取措施，使單相短路電流值不超過三相短路電流，而當短 路點離電源較遠時，也就是當0.6 時，兩相短路電流值通常小于三相短路電流值， * x 因而在短路電流計算中應以三相短路電流計算作為基礎。 2、應用運算曲線計算短路電流時，不同類型的電源應如何合并？ 在本次設計的變電所中，分別有四個電源點向變電所

56、提供電源，三個為汽輪式發(fā)電 機、一個為系統(tǒng)，這三個汽輪式發(fā)電的電源點屬于同類型的發(fā)電機特性，可以直接把這 三個電源點合并成一個，在通過查運算曲線求出各個在短路點的短路電流。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -18- 第四章 高壓電氣設備的選擇 電器設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使電器主 接線和配電裝置達到安全經(jīng)濟運行的重要條件。在運行電器選擇時，在安全、可靠的前 提下，應根據(jù)工程情況在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié) 省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體 的選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電器

57、要能可靠地工作，必 須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 4.1 電氣設備選擇的一般要求： 總的原則：按照正常工作條件進行選擇，按照短路條件進行校驗。 一般原則： （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）應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗； （3）應力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理； （4）應與整個工程的建設標準應該協(xié)調(diào)一致； （5）同類設備應盡量較少品種； （6）選用的新產(chǎn)品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 技術(shù)條件： 選擇的高壓電氣設備，應能在長期工作的條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保 持正常運行。 4.1.1 電壓： 選用的電氣設備允許

58、最高工作電壓 umax 不得低于該回路的最高運行電壓 ug，即 umaxug 4.1.2 電流: 選用的電氣設備額定電流 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 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也較大，故其計算工作 文關(guān) 220kv 降壓變電所電氣部分初步設計 -19- 電流應根據(jù)實際需要確定。 高壓電氣設備沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運 行方式下回路持續(xù)電流的要求。 4.1.3 機械荷載 所選電氣設備端子的允許荷載，應大于電氣設備引線在正常運行和短路時的最大作 用力。 校驗的一般原則： 電壓在選定后

59、應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗； 用熔斷器保護的電氣設備可不驗算熱穩(wěn)定； 在工作電壓和過電壓的作用下，電氣設備內(nèi)、外絕緣應保證必要的可靠性。 4.1.4 環(huán)境條件: 變電所在選擇設備時，還應考慮設備安裝地點的環(huán)境（尤須注意小環(huán)境）條件，當 氣溫、風速、溫度、污穢等級，海拔高度、地震強度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電 器使用條件時，應采取措施。 本次設計的變電所的年平均氣溫為 16 度，在其它條件上無特殊要求。 4.1.5 環(huán)境保護： 選用電器，尚應注意電器對周圍環(huán)境的影響，根據(jù)周圍環(huán)境的控制標準，要對制造 部門提出必要的技術(shù)要求。 1.磁干擾； 2.噪音。 4.2 電氣設備的選擇

60、 電力系統(tǒng)中的各種電氣設備，由于用途和工作條件各異，它們具體選擇方法也就不 盡相同，但基本要求是相同的。電氣設備要能可靠地工作，必須按正常條件進行選擇， 按短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性。 1按正常工作條件選擇: 額定電壓： ueuew 額定電流： ieigmax 2 按短路條件校驗： （1）短路熱穩(wěn)定校驗： 短路電流熱穩(wěn)定校驗是要求所選的導體和電器當短路電流通過時，所能達到的最高 溫度不應超過導體和電器的短時發(fā)熱最高允許溫度，即： 沈陽工程學院畢業(yè)設計 -20- quqr； i2tdzir2tr； （2）短路動穩(wěn)定校驗： 動穩(wěn)定是指導體和電器承受短路電流機械應力的能力。滿足動穩(wěn)定的條件為： is