KV變電站一次系統(tǒng)設計

1、新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計I摘 要農業(yè)電氣化與自動化專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學四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)任務書的要求綜合大學四年所學的專業(yè)知識及電力工程電氣設計手冊電力工程電氣設備手冊等書籍的有關內容在指導教師的幫助下通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中全面細致的考慮工程設計的經(jīng)濟性系統(tǒng)運行的可靠性靈活性等諸多因素最終完成本設計方案。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

2、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最后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。論文包括設計的說明和設備選擇的計算并附有四張設計圖紙電氣主接線圖一張、 變電所斷面圖一張、平面布置圖一張、防雷保護圖一張可為以后的設計做些參考。關鍵詞 電力系統(tǒng)設計 電器設備新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計IIAbstract Electrical engineering and professional graduate in its automation designs is an importantlink of the

3、 first step to trains student synthesize to make use of the four years in university anacademic theories theory knowledge, independence analysis definitely reach agreementengineering actual problem ability.This design according to" electric power system and automation profession( power plantand

4、 electric power system)" the request that graduate the mission book, synthesize the four yearsin university a profession for learning knowledge and electric power engineering electricitydesign manual ,etc. Under the help that guide the teacher, pass oneself of design whatargument complete with

5、meticulous care.Whole design process inside, completely economic thatmeticulous consideration engineering design, dependable that system circulate, vivid etc. manyfactors, end complete this design project.The design is based on summarizing our countrys substation design and operation .Ittakes the se

6、lections of devices which this substation needed such as the type of electric bus,thetype of the power distribution.It is made up of the instruction and the caculating parts.And forblueprints(situation main connected wires picture,the plot and section of thesubstation,transformer protective principl

7、e connection picture),It can be unsuited for the samedesign in future.For my limited knowledge,it is impossible to be no mistakes in the draft.I hope the teachergive to point out with make correction.Key words Electric power system, Design , Electric devices新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計III目錄摘 要 . I ABSTRAC

8、T . II 引言 . - 1 - 第一部分 說明書 . - 2 - 第1章 主變壓器的選擇 . - 2 - 1.1主變容量選擇的有關規(guī)定及原則 . - 2 - 1.2 本設計主變壓器的選擇 . - 3 - 1.3所用變選擇 . - 4 - 第2章 主接線選擇 . - 5 - 2.1 概述 . - 5 - 2.2 主接線的設計原則及基本要求 . - 5 - 2.2.1 主接線的設計原則主接線設計的基本要求 . - 6 - 2.3 電氣主接線的選擇主接線的預定方案 . - 6 - 2.3.2 220kV千伏側接線方式的選擇與論證 . - 6 - 2.3.3 60KV側接線方式的選擇與論證 . -

9、 9 - 第3章 短路電流計算 . - 11 - 3.1短路電流計算的目的 . - 11 - 3.2電力系統(tǒng)短路電流計算方法基本假定一般規(guī)定電路元件參數(shù)的計算網(wǎng)絡變換等值電源的計算三相短路電流周期分量計算沖擊電流的計算. - 13 - 3.3設計中應注意的問題 . - 14 - 第4章 電氣設備的選擇 . - 15 - 4.1 電氣設備選擇的一般要求電壓電流機械荷載 . - 16 - 4.1.4 環(huán)境條件 . - 16 - 4.1.5 環(huán)境保護 . - 16 - 4.2 電氣設備選擇的方法. - 16 - 4.3母線的選擇 . - 17 - 4.4高壓斷路器的選擇 . - 18 - 4.5隔離

10、開關的選擇隔離開關的主要用途隔離開關的選擇新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計IV4.6電流互感器的選擇互感器的作用確度等級和副邊負荷選擇電流互感器應按下列技術條件選擇 . - 21 - 4.7電壓互感器的選擇裝置種類和形式的選擇按準確級和容量選擇 . - 22 - 4.8避雷器的選擇避雷器的安裝地點選擇中性點直接接地系統(tǒng)中保護變壓器中性點的閥型避雷器選擇變壓器中性點氧化鋅避雷器的選擇 . - 23 - 第5章 配電裝置 . - 24 - 5.1高壓配電裝置和設計原則及要求: . - 24 - 5.2設備的配置隔離開關的配置電壓互感器的配置電流互感器的配置接地刀閘的配置避雷器的配置.

11、- 26 - 5.3配電裝置的選擇 . - 26 - 第6章 防雷保護設計 . - 27 - 6.1 概 述 . - 27 - 6.2 防雷保護的有關規(guī)定. - 27 - 6.3防雷保護設計所需資料 . - 28 - 6.4 直擊雷過電壓保護裝置設計避雷針的保護范圍計算 . - 28 - 6.4.2 避雷針的設置 . - 28 - 6.5 侵入波及內部過電壓保護設計 . - 29 - 第7章 繼電保護設計 . - 30 - 7.1護配置的作用和要求 . - 30 - 7.2 變壓器保護的配置 . - 30 - 7.3母線保護和斷路器失靈保護母線保護配置原則雙母線接地母線保護斷路器失靈保護. -

12、 32 - 7.4 線路的保護裝置 . - 33 - 7.4.1 220kV側線路保護. - 33 - 7.4.2 60KV側線路保護 . - 33 - 7.5自動裝置的規(guī)劃設計自動重合閘裝置設計備用電源和備用設備自動投入 . - 35 - 第二部分 計算書 . - 37 - 第1章 短路計算新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計V1. 1網(wǎng)絡化簡 . - 37 - 1.2 短路電流的計算 . - 40 - 第2章 電氣設備選擇計算 . - 44 - 2.1斷路器的選擇與計算 . - 44 - 2.1.1 220kV側斷路器的選擇與計算 . - 44 - 2.1.2 60KV側斷路器的選

13、擇計算 . - 45 - 2.2隔離開關的選擇計算 . - 46 - 2.2.1 220kV側隔離開關的選擇計算 . - 46 - 2.3電流互感器的選擇計算 . - 47 - 2.4 電壓互感器的選擇計算 . - 49 - 2.4.1 220KV側電壓互感器的選擇 . - 49 - 2.4.2 60kV側電壓互感器的選擇 . - 50 - 2.5 母線的選擇 . - 50 - 2.5.1 220kV側母線選擇 . - 50 - 2.5.2 60kV側母線選擇 . - 51 - 2.6 避雷器的選擇 . - 51 - 2.6.1 220kV側避雷器的選擇 . - 51 - 2.6.2 60kV

14、側避雷器的選擇 . - 52 - 2.6.3 變壓器中性點避雷器的選擇 . - 53 - 第3章 避雷針的保護范圍計算 . - 54 - 3.1避雷針的定位及針距 . - 54 - 3.2避雷針保護范圍的計算單根避雷針的保護半徑計算多根等高避雷針的保護范圍計算 . - 55 - 總結 . - 57 - 致謝 . - 58 - 參考文獻 . - 59 - 附 錄新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 1 -引言 農業(yè)電氣化與其自動化專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學四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

15、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并繪制屋外高壓配電裝置的防雷保護圖。本

16、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、防雷保護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。一、設計的原始資料及依據(jù)1本變電所位于某大城市的衛(wèi)星城它主要的任務是衛(wèi)星城的工業(yè)、民用負荷送電。2電壓等級為220/60kV。3本變電所進線4回出線14回。4地區(qū)年平均溫度8.5最高溫度37.5最低溫度-185所址地勢平坦交通方便出線走廊寬闊。二、電力系統(tǒng)接線方式如圖所示2×40KM 待 設 計 的變 電 所 5×

17、63MVAUd=0.24COS=0.85水電廠220KV58KM 60KM 79KM 5×80MVAUd=13.53×120MVAUd=13.63×100MWCOS=0.85Xd”=0.182×56KM 電力系統(tǒng)21000MVAX*=0.03SJ=100MVA新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 2 -第一部分 說明書 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、進行電力傳輸?shù)闹匾蝿沾_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

18、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)濟運行素質將具有明顯的經(jīng)濟意義。1. 1主變容量選擇的有關規(guī)定及原則 A、主變容量和臺數(shù)的選擇應根據(jù)電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程SDJ16185有關規(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級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

19、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)有調壓要求時應采用有載調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壓變壓器。其所附加的工程造價通常在短期內可回收。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經(jīng)濟比較。4具有三種電壓的變電所例如220kV110kV35kV一般采用三繞組變壓器。D、主變容量的確定1為了正確的

20、選擇主變容量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主變容量的確定: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%在計及過新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 3 -負荷能力后的允許時間內應保證用戶的一級和二級負荷。即滿足(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

21、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變壓器1本變電所為地方一次變電所可以選擇兩臺主變。2因本地區(qū)交通方便所以選擇三相變壓器。3因為新建變電所而且低壓負荷較大所以選擇有載調壓變壓器。4容量的確定 1.1主變的額定容量為 1.2總安裝容量為根據(jù)以上計算可選擇兩臺型號為的有載調壓變壓器。其參數(shù)如下型號額定容量)電壓組合)高壓 低壓 聯(lián)結組別號阻抗電壓%空載電流%空載損耗(): 負載損耗(): 冷卻方式強迫油循環(huán)風冷新民220kV一次降壓變電所電

22、氣部分初步設計- 4 -1. 3所用變選擇 根據(jù)所用電壓及容量可以選擇型號為的變壓器。其參數(shù)如下額定容量()630電壓組合()高壓 63±2×2.5% 低壓 0.4聯(lián)結組別號,阻抗電壓%空載電流%空載損耗(kW):冷卻方式自然冷卻新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 5 -第2章 主接線選擇 2.1 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、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

23、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業(yè)生產和人民生活。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

24、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)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

25、負荷一般只需一個電源供電。4考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電所基于傳輸容量大對供電可靠性要求高因此其對主接線的可靠性、靈活性的新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 6 -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。

26、主接線設計的基本要求 A 可靠性1) 研究主接線可靠性應注意的問題a、 應重視國內外長期運行實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析b、 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。B靈活性滿足運行、檢修要求和擴建要求。C 經(jīng)濟性:主要是指投資省占地面積小能量損失小。2.3 電氣主接線的選擇主接線的預定方案

27、本變電所電壓等級為220kV/60kV220kV側進線為4回 60kV側出線為14回。根據(jù)主接線設計必須滿足供電可靠性、保證電能質量、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 220kV千伏側接線方式的選擇與論證 220kV側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。兩種接線的比較如下雙母線接線新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 7 -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隔離開關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

28、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時只停該回路。當某一回路的一組母線隔離開關發(fā)生故障時只要將該隔離開關所在的回路和所連接的母線停電就可以對該隔離開關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

29、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作為切換電器容易發(fā)生誤操作。5在檢修任一進出線回路的斷路器時將使該回路停電。單母線分段帶旁路母線:單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點為1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。2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。3檢修任

30、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。1配電裝置復雜運行操作復雜。2分段斷路器用作旁路開關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。3斷路器與刀閘間的閉鎖復雜。新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 8 -圖 2.1 雙母線接線圖 2.2 單母分段帶旁路接線根據(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

31、滿足可靠性的要求。新民220kV一次降壓變電所電氣部分初步設計- 9 -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變電所設計技術規(guī)程SDJ288規(guī)定 220kV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配電裝置出線回數(shù)為4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側選用雙母線接線方式。2.3.3 60kV側接線方式的選擇與論證 60kV側采用雙母線接線和雙母線帶旁路接線。接線簡圖見圖2.3和圖2.4。 兩種接線的比較如下雙母線