【220kv變電站一次設(shè)計(jì)5800字（論文）】

kv變電站一次設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u2337摘要 1184411緒論 3175281.1概述 3119451.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 3288742變電站分析與主變壓器選擇 327422.1變電站總體分析 3134962.2負(fù)荷分析 3177462.3主變壓器選擇 4178723電氣主接線設(shè)計(jì) 5212223.1電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求和原則 5203883.2各電壓級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì) 5159624短路電流計(jì)算 542444.1短路電流計(jì)算的目的 659564.2短路電流的計(jì)算 6168435電氣設(shè)備選擇 688045.1電氣設(shè)備選擇的一般原則與技術(shù)要求 6195205.2導(dǎo)體的選擇 6264035.3高壓電器的選擇 668536電氣總平面設(shè)計(jì)及配電裝置 7189306.1變電站電氣總平面初步布置 764916.2配電裝置的分類與設(shè)計(jì)要求 788957過電壓保護(hù)及絕緣配合 7134197.1電力系統(tǒng)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)必要性 8306707.2直擊雷保護(hù) 8324117.3雷電侵入波保護(hù) 822458結(jié)論 96728參考文獻(xiàn) 101緒論概述電力生產(chǎn)的基本特征之一是發(fā)電、輸送、轉(zhuǎn)換和配電同時(shí)完成，即發(fā)電廠需要同時(shí)輸出用戶消耗的電能，其中大部分大型發(fā)電廠位于遠(yuǎn)離用戶的偏遠(yuǎn)地區(qū)。發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能不能直接傳輸，但需要通過變壓器升壓，通過高壓輸電線遠(yuǎn)距離傳輸，并從變電站多次降壓，才能提供給用戶。220kV變電站是我國(guó)電網(wǎng)的骨干。它可以將110kV側(cè)的電壓從高壓轉(zhuǎn)換為110kV側(cè)的低壓，并最終傳輸給用戶。因此，作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，220kV變電站的建設(shè)和管理是十分必要的。1.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為滿足某地區(qū)的供電需要，提高居民用電質(zhì)量。根據(jù)原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，本文主要研究設(shè)計(jì)一座220kV變電站的一次部分，設(shè)計(jì)主要包括：主接線設(shè)計(jì)：根據(jù)變電站主接線工程設(shè)計(jì)可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的基本原則、基本接線方法和形式，選擇合適的主接線設(shè)計(jì)方案。主變壓器的選擇：無論何種類型的變壓器，主變壓器都被認(rèn)為是變電站中最重要的設(shè)備，承擔(dān)著通過電網(wǎng)電壓傳輸電力的重要任務(wù)。它是變電站電氣主接線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和依據(jù)，是保證供電可靠性和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。短路電流計(jì)算：主要用于各種電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)選型和短路選線。它是理論數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源。2變電站分析與主變壓器選擇2.1變電站總體分析根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)建設(shè)計(jì)劃，將新建一座220kV降壓變電站。變電站設(shè)計(jì)為三級(jí)電壓，電壓為220/110/10kV。變電站的停電不僅對(duì)廠區(qū)、農(nóng)場(chǎng)的生產(chǎn)和居民的日常用電產(chǎn)生重大影響，而且影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。整個(gè)區(qū)域的可靠性要求很高。車站位于郊區(qū)西北部，位于平原上。一般地勢(shì)平坦，交通便利。防洪站高度每100年超過一次防洪標(biāo)準(zhǔn)，地震烈度小于5度。該地區(qū)最熱月份日均氣溫約21℃，年平均氣溫5℃，最高絕對(duì)溫度40℃，土壤溫度約8℃；海拔127.95米。2.2負(fù)荷分析110kV側(cè)出線10回(其中備用2回)。1.110kV側(cè)有兩回出線供給東部工業(yè)區(qū)，工業(yè)區(qū)內(nèi)包含機(jī)械廠、化工廠和水泥廠等大型重要生產(chǎn)企業(yè)，要求供電可靠性很高。2.變電站東北部為礦場(chǎng)，是重要的電力用戶，同樣要求很高的供電可靠性。3.三條市區(qū)線分別向南部城區(qū)的西部、中部和東部供電，該城市西部有軍隊(duì)駐地以及政府部門，東部有醫(yī)院、大學(xué)城和機(jī)場(chǎng)，必須要求供電可靠，城市中部主要為生活用電和商業(yè)用電。4這條縣城供電線路是向西南方向的舊縣城城區(qū)區(qū)域進(jìn)行供電，該縣城線的主要用途是用于作為大型農(nóng)業(yè)、生活用電設(shè)施和商業(yè)辦公設(shè)施的用電，一、二類負(fù)荷占總?cè)萘康谋戎叵鄬?duì)較低，故對(duì)供電可靠性一般要求不高。5.農(nóng)電線主要向郊區(qū)農(nóng)村用戶供電，主要負(fù)荷為灌溉、排澇、照明等，季節(jié)性較明顯。表2-1變電站110kV側(cè)負(fù)荷資料負(fù)荷最大負(fù)載（MW）負(fù)荷組成(%)功率因數(shù)Тmax(h)線路長(zhǎng)(km)備注近期遠(yuǎn)景ⅠⅡⅢ工業(yè)區(qū)60704030300.950005向東出線礦場(chǎng)20252035450.9500015向東北出線市區(qū)130352040400.9500010向南出線市區(qū)230352020600.9500010同上市區(qū)330352025550.9450010同上縣85350030向西南出線農(nóng)85400035同上備用線302530450.85備用線202530450.852.3主變壓器選擇在變電站中，用于改變電力系統(tǒng)和用戶之間電壓等級(jí)的變壓器稱為主變壓器，在變電站的設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用。選擇主變壓器。一般來說，在110KV以上的大中型變電站中，當(dāng)主變壓器發(fā)生故障或大修時(shí)，必須至少安裝兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的大型主變壓器，這樣可以有效地降低單臺(tái)變壓器的容量，節(jié)省投資。選擇兩臺(tái)主變壓器。選擇主變壓器的類型。主變壓器的選擇包括相數(shù)、繞組數(shù)、繞組連接方式、調(diào)壓方式等的選擇。330kV及以下變電站的變壓器分為三相變壓器和單相變壓器，通常選用三相變壓器。由于銷售價(jià)格高，占地面積大，與三相變壓器相比，運(yùn)行成本高?？紤]到運(yùn)輸、成本等因素，變電站主變壓器采用三相變壓器。根據(jù)繞組數(shù)量，變壓器可分為三種類型：雙繞組、自耦繞組和低壓繞組。由于變電站需要高壓并聯(lián)補(bǔ)償器，設(shè)計(jì)中采用了三繞組變壓器。3電氣主接線設(shè)計(jì)3.1電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求和原則對(duì)電氣主接線的基本要求，精簡(jiǎn)來講是應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。根據(jù)國(guó)家能源部關(guān)于《220～500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》SDJ2-88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件決定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作方便檢修、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求?！笨煽啃噪娏ιa(chǎn)的主要任務(wù)是保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。然而，在分析中應(yīng)考慮以下因素的相對(duì)可靠性：斷路器的維護(hù)是否影響電源；斷路器或母線故障；母線或母線絕緣開關(guān)檢修會(huì)影響線路數(shù)量和長(zhǎng)時(shí)間停電，能保證所有一次負(fù)荷和大部分二次負(fù)荷的供電；如果整個(gè)電站的電源被切斷，可能會(huì)發(fā)生電源故障。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，供電可靠性通常占家庭每年無停電供電時(shí)間的20%。彈性為了滿足不同運(yùn)行模式下的不同運(yùn)行要求，變壓器和線路可以輕松切換，電源和負(fù)荷可以分配?？煞奖?、安全地關(guān)閉斷路器、母線和二次設(shè)備，但不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行和對(duì)終端的供電。根據(jù)供電規(guī)劃的技術(shù)要求，應(yīng)便于原供電線路的調(diào)整和擴(kuò)建，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)不停電或不停電，在新機(jī)組，新變壓器和新線路不會(huì)相互干擾。3.2各電壓級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì)主接線形式的選擇，主要取決于進(jìn)出線的連接數(shù)量以及所帶負(fù)荷的性質(zhì)。根據(jù)2012年12月國(guó)家能源局正式發(fā)布的《220kV～750kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5218-2012中規(guī)定：在我國(guó)電力系統(tǒng)的220kV變電站中，220kV配電裝置設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在其出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)，宜優(yōu)先考慮選擇采用雙母線接線。110kV高壓配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)大于等于6回時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用雙母線或雙母線分段接線，10kV配電裝置宜采用單母線接線，并根據(jù)主變壓器臺(tái)數(shù)來合理確定分段的數(shù)量。4短路電流計(jì)算4.1短路電流計(jì)算的目的1.進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；2.進(jìn)行繼電保護(hù)的整定計(jì)算；4.2短路電流的計(jì)算高壓短路時(shí)的短路電流計(jì)算一般會(huì)選擇使用標(biāo)幺制來計(jì)算。標(biāo)幺制中每一個(gè)值的物理量均用標(biāo)幺值來加以體現(xiàn)。標(biāo)幺值是一種相對(duì)的單位制，其有名值與基準(zhǔn)值兩個(gè)值之比用來作為一個(gè)電路參數(shù)規(guī)定對(duì)應(yīng)的的標(biāo)幺值，即：5電氣設(shè)備選擇5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則與技術(shù)要求能夠滿足各種電力系統(tǒng)工作條件的性能要求，充分考慮未來的前景；應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和長(zhǎng)期工作條件進(jìn)行選擇和校準(zhǔn)；努力做到技術(shù)先進(jìn),降低成本;；符合整個(gè)工程的施工規(guī)范；選擇同類設(shè)備，盡量減少品種；選擇的新材料產(chǎn)品必須有可靠的實(shí)驗(yàn)支持，并通過正式認(rèn)證確定為合格。未經(jīng)正式認(rèn)證確定合格的新產(chǎn)品，在使用時(shí)須經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)。海拔條件：當(dāng)平均海拔低于1000米時(shí)，無需特別考慮；海拔1000m~4000m時(shí)，最高工作電壓每升高100m下降1%。對(duì)于海拔超過1000米的區(qū)域，通常應(yīng)考慮高原產(chǎn)品或具有較高外部絕緣的產(chǎn)品。環(huán)境條件：在空氣或惡劣環(huán)境如易覆蓋冰雪的地區(qū)，一些電氣設(shè)備應(yīng)考慮選擇絕緣增強(qiáng)或更高電壓的產(chǎn)品。中國(guó)電氣設(shè)備使用的額定環(huán)境溫度分別為+40℃和+25℃。5.2導(dǎo)體的選擇導(dǎo)體材料絕大多數(shù)采用銅和鋁。由于銅的電阻率低，機(jī)械運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大，抗腐蝕性能強(qiáng)，但是價(jià)格貴。鋁的電阻率相比于銅高，機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)于銅低，其耐腐蝕性也相對(duì)較差但其密度比銅低，且其儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低。因此本所主要采用鋁作為導(dǎo)體材料。5.3高壓電器的選擇高壓斷路器在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)它所安裝的地點(diǎn)、環(huán)境狀況以及所采取的技術(shù)條件等進(jìn)行選型，還應(yīng)當(dāng)綜合考慮是否便于施工及正常運(yùn)行和維護(hù)，并對(duì)之作出必要的技術(shù)分析。選擇斷路器的技術(shù)指標(biāo)如下1.額定電壓選擇：U2.額定電流選擇：I6電氣總平面設(shè)計(jì)及配電裝置6.1變電站電氣總平面初步布置依據(jù)屋外的電氣設(shè)備及其母線所布置的標(biāo)高和類型，屋外的配電設(shè)施一般可以劃分為中型、半高型、高型和GIS型，而的中型配電裝置又一般可以劃分為常規(guī)的普通中型和分相中型。本變電站一共具有220/110/10kV三個(gè)電壓等級(jí)，本工程設(shè)計(jì)中220kV的配電裝置經(jīng)分析比較，選擇使用管型母線分相中型布置的屋外配電裝置，110kV配電裝置選擇使用搭配軟母線的半高型布置的屋外配電裝置。出線方向采取南北走向。屋內(nèi)得高壓配電設(shè)備按其需要安放型式來說可以詳細(xì)劃分為單層、二層、三層式三種,6~10kV的配電裝置在出線沒有任何電抗器的情況下可以采用單層式,且大部分都是成套式高壓電源開關(guān)柜。圖6-1變電站設(shè)計(jì)圖本站中10kV的配電裝置由于出線沒有安裝任何電抗器，所以選擇一個(gè)的單層式成套開關(guān)柜的屋內(nèi)配電裝置。10kV配電裝置安裝于220kV和110kV配電裝置中間的區(qū)域，每臺(tái)主變搭配一套獨(dú)立的配電裝置。電容器和站用變安裝于各自的配電裝置附近。6.2配電裝置的分類與設(shè)計(jì)要求屋內(nèi)配電設(shè)備按照安裝發(fā)生，一般通常可以分為三層式、二層式和單層式。單層式：為了適合于6~10kV的高壓出線沒有裝設(shè)電抗器的情況，通常需要選擇采用成套高壓開關(guān)柜。雙層式：主要應(yīng)用于6~10kV的出線安裝有電抗器的情況，它主要是將斷路器和電抗器同樣布置在底層的基礎(chǔ)上，將母線和隔離開關(guān)一起布置在第二層。但是缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)比較高，運(yùn)行和檢修不方便，但是其優(yōu)點(diǎn)是在于占地面積少。三層式：用于6~10kV出線帶電抗器的情況，將電抗器布置在最底層，短路器布置在第二層，母線和隔離開關(guān)布置在最高層。6.3屋外配電裝置的設(shè)計(jì)1.建設(shè)費(fèi)用低，時(shí)間短；2.擴(kuò)建方便；3.相鄰設(shè)備之間間隔距離很遠(yuǎn)，使得這種對(duì)帶電設(shè)備操作更加安全；4.占地面積相較于室內(nèi)配電裝置來講更大；5.受氣象條件影響大。繪制屋外的配電設(shè)備的示意圖比屋內(nèi)配電裝置的布局更加復(fù)雜。對(duì)于本220kV變電站來講，屋外配電設(shè)備相比于屋內(nèi)配電裝置的電氣間隔更多多，本設(shè)計(jì)中的高壓、中壓等級(jí)的配電裝置配置圖中僅畫出了間隔接線圖，并且列舉出了對(duì)應(yīng)的間隔名稱。間隔名稱序號(hào)間隔配置圖A站線1B站線2＃1主變進(jìn)線3圖6-2220kV配電裝置配置圖電力圖6-2220kV配電裝置配置圖系統(tǒng)4母聯(lián)5電壓互感器及避雷器6旁路7C站線8＃2主變進(jìn)線9備用1出線10備用2出線11間隔名稱序號(hào)間隔配置圖市區(qū)1線1農(nóng)電線2縣城線3#1主變進(jìn)線4市區(qū)2線5市區(qū)3線6母聯(lián)7電壓互感器及避雷器8旁路9工業(yè)區(qū)1線10工業(yè)區(qū)2線11#2主變進(jìn)線12礦場(chǎng)線13備用1出線14備用2出線157過電壓保護(hù)及絕緣配合7.1電力系統(tǒng)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)必要性變電站的防雷保護(hù)主要用于預(yù)防以下幾種雷害：直擊雷、反擊雷、感應(yīng)雷和延輸電線路傳播的雷電侵入波。雷云放電產(chǎn)生的雷電過電壓最高可以達(dá)到數(shù)十萬甚至數(shù)兆伏，對(duì)各種電氣設(shè)備的內(nèi)、外絕緣有嚴(yán)重威脅。此外，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，三繞組變壓器的低壓繞組會(huì)感應(yīng)出很高的電壓從而破壞其絕緣，嚴(yán)重的情況會(huì)使變壓器報(bào)廢。因而，變電站的防雷保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)是非常重要，也是十分必要的。7.2直擊雷保護(hù)本實(shí)用新型涉及一種可選擇避雷器、避雷器導(dǎo)線、接地網(wǎng)等的直擊雷過電壓保護(hù)裝置。中國(guó)大多數(shù)變電站采用多個(gè)避雷器進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)，只有少數(shù)變電站直接采用線路防雷。因此，變電站選擇直接使用多個(gè)避雷器進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)。獨(dú)立避雷器應(yīng)單獨(dú)安裝接地裝置。工頻接地電阻一般應(yīng)小于10m，接地裝置、閃變裝置與日常巡檢人員的距離應(yīng)大于5m，并采取一定的電壓平衡措施。批準(zhǔn)110kV及以上配電設(shè)備應(yīng)采用避雷器結(jié)構(gòu)，避雷器應(yīng)單獨(dú)安裝在土壤電阻率大于1000Ω·M的區(qū)域。7.3雷電侵入波保護(hù)能限制雷電侵入波的手段是因?yàn)檎_安裝避雷器，正確選擇避雷器的類型、參數(shù)、數(shù)量和安裝位置是保證防護(hù)效果的重要前提。當(dāng)一個(gè)變壓器的三個(gè)出線套管的端部均安裝了一個(gè)有效的避雷器，且這個(gè)避雷器的沖擊放電電壓和殘壓均低于這個(gè)變壓器的沖擊絕緣的水平時(shí)，它就能得到可靠的防護(hù)。按間隙結(jié)構(gòu)分類，可分為無間隙型避雷器和有間隙型避雷器；按所使用的非線性電阻片材料分類，可分為碳化硅閥式避雷器和金屬氧化物避雷器；按外殼材質(zhì)分類，可分為瓷殼避雷器、復(fù)合外套避雷器和罐式避雷器；按標(biāo)稱放電電流分類，主要有20、15、10、5、2、1kA等。220kV設(shè)備絕緣配合220kV設(shè)備耐壓及保護(hù)水平如下表。表1220kV設(shè)備耐壓及保護(hù)水平（單位：kV）試驗(yàn)電壓設(shè)備名稱設(shè)備耐受電壓值雷電沖擊保護(hù)水平雷電沖擊耐受電壓短時(shí)工頻耐受電壓全波截波變壓器9501050360全波：950/532=1.78截波：1050/594=1.76高壓電器類10501050（TA）395全波：950/532=1.78高壓電力電纜1050395全波：950/532=1.788結(jié)論220kV變電站從電力系統(tǒng)側(cè)接受電能降壓后向用戶供電，是本地一所非常重要的地區(qū)變電站。在變電站電氣部分設(shè)計(jì)中，由于本變電站為重要的地區(qū)變電站，不僅向附近城區(qū)供電，同時(shí)還起著傳送穿越功率的作用。為保證供電可靠性和靈活性，保證在檢修斷路器時(shí)不停電，220kV電壓等級(jí)的主接線應(yīng)為帶旁路母線的雙母線接線；對(duì)于110kV電壓等級(jí)主接線形式，變電所110kV側(cè)主要與次級(jí)變電站及部分重要用戶相連，短時(shí)停電也會(huì)造成較大損失，故也采取帶旁路母線的雙母線接線，并設(shè)置專用母聯(lián)和旁路斷路器，保證檢修斷路器時(shí)不短時(shí)停電10kV側(cè)不向外供電，只接本站站用電及無功補(bǔ)償裝置，則可適當(dāng)降低對(duì)10kV的可靠性要求。本所擬選兩臺(tái)所用變壓器，對(duì)應(yīng)每臺(tái)主變的10kV側(cè)，其主接線方式為單母線接線。在導(dǎo)體選擇中，220kV主母線選用鋁合金管形導(dǎo)體