华北水利水电大学110、220kv石佛变电站电气一次部分设计精品.doc

石佛变电站电气一次部分设计任务书1 设计的原始资料1.1 石佛变电站位置 石佛变电站位于河南省郑州市开发区西侧，正东方向15km是柳林变电站，有二回220kV线路连接；东南方向15km是郑州热电厂，装机为，发电机的次暂态电抗为0.125，变压器为，变比为242/13.8KV，采用的是发电机-变压器-线路组接线，有一回220KV线路与石佛变电站连接。1.2 石佛变电站进出线 220KV进出线5回；其中2回与系统B连接。 110KV出线11回； 10KV出线11回，为近区负荷，每回路输送容量4MW，自然功率因数0.6，要求10KV母线功率因数为0.9。1.3 两台主变压器，各120MVA。1.4 选择基准容量100MVA，系统B归算到石佛变电站220KV母线短路容量为3000MVA；系统A归算到柳林变电站220KV母线短路容量为3400MVA；系统容量为无穷大。2 设计的任务与要求2.1 设计的任务（1） 电气主接线方案设计（2） 短路电流计算（3） 电气设备选择（4） 电压补偿计算（5） 防雷保护设计2.2 设计要求（1） 电气主接线方案设计应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案。（2） 短路电流及电气设备选择计算方法应正确。（3） 主接线图形符号、线条及图签符合规范，接线正确，图面布局合理，参数标注正确，图形清晰美观。（4） 论文格式应符合要求，结构严谨，逻辑性强，层次分明，文理通顺，无错别字，要求打印，统一用A4纸。（5）独立完成，严禁抄袭或请人代作。（6）按分配时间阶段完成相应任务。3 毕业设计（论文）成果3.1 毕业设计论文说明书及计算书 装订次序：、（1）毕业设计（论文）开题报告；（2）毕业设计（论文）任务书；（3）目录；（4）毕业设计（论文）正文；正文包括方案论证（技术论证和经济比较）、短路计算图表、电气设备选择及设备表、结论及体会。（5）计算书。3.2 图纸要求3.2.1 图纸（1）变电站电气主接线图（2）继电保护配置图（3）变电站平面布置图（4）220KV或110KV高压配电装置断面图3.2.2 要求计算机绘图A3各一份，同时手工绘图1号图纸变电站电气主接线图一份。3.3 列出所用的参考文献3.4 专业相关文献翻译 要求：原件及译文，汉字要求2000字以上4 时间安排本次设计的时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下：收集资料，熟悉任务2周完成电气一次设计9周完善设计成果2周编制设计说明书1周审核、校对1周答辩1周总计 16周华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告 2005年03月16日学生姓名张 楠学号200105710专业电气工程及其自动化题目名称石佛变电站电气一次部分设计课题来源教 学主要内容设计的原始资料介绍：1石佛变电站位置 石佛变电站位于河南省郑州市开发区西侧，正东方向15km是柳林变电站，有二回220kV线路连接；东南方向15km是郑州热电厂，装机为，发电机的次暂态电抗为0.125，变压器为，变比为242/13.8KV，采用的是发电机-变压器-线路组接线，有一回220KV线路与石佛变电站连接。2 石佛变电站进出线 220KV进出线5回；其中2回与系统B连接。 110KV出线11回； 10KV出线11回，为近区负荷，每回路输送容量4MW，自然功率因数0.6，要求10KV母线功率因数为0.9。3 两台主变压器，各120MVA。4 选择基准容量100MVA，系统B归算到石佛变电站220KV母线短路容量为3000MVA；系统A归算到柳林变电站220KV母线短路容量为3400MVA；系统容量为无穷大。设计任务：1. 根据所给的原始资料，进行电气主接线方案设计，分别选取各电压等级母线的接线形式，选取主变压器，绘出电所主接线图；2. 根据电气主接线方案，进行短路电流计算；3. 通过计算，选取适当的电气设备；4. 进行电压补偿计算；5. 对防雷保护进行设计，选取适当的避雷针、避雷线和避雷器；6. 根据以上的计算值，及选取的设备，绘制变电站电气主接线图、继电保护配置图、变电站平面布置图、220KV或110KV高压配电装置断面图。采取的主要技术路线或方法设计工作应遵循的主要原则：对变电所电气主接线的设计一般遵从可靠性，灵活性和经济性等方面的要求。一. 可靠性根据变电所的性质和在系统中的地位和作用不同，对变电所的主接线可靠性宜提出不同的要求。主接线的可靠性是接线方式和一次、二次设备可靠性的综合。对主接线的可靠性可以作定量的计算，但需要各种设备的可靠性指标、各级线路、母线故障率等原始数据。一般情况下，在主接线设计时尚缺乏准确的可靠性计算所需要原始资料，而且计算方法各异，也不成熟，故通常不作定量计算。即使进行了可靠性计算，其结果也只能作参考。通常采用定性分析来比较各种接线的可靠性。二. 灵活性主接线的灵活性主要体现在正常运行或鼓掌情况下都能迅速改变接线方式。三. 经济性经济性是在满足接线可靠性、灵活性要求的前提下，尽可能地减少与接线方式有关的投资。变电所电气主接线的可靠性、灵活性和经济性是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。但根据变电站在系统中的地位和作用的不同，对变电站电气主接线的性能要求也有不同的侧重。四. 可扩性的具体要求：扩建时，可容易地从初期接线过渡为最终接线。电气设计的进程（根据此设计，始终坚持以上四个原则）：（1） 工程概述简述设计依据和原始基础资料。（2） 系统概述1、 简述现有系统负荷水平，装机容量，主要电源和电网情况以及存在问题；2、 变电站在系统中的作用和建设规模，本期以及远期与系统方式的论证和对出线的要求。（3） 电气主接线1、 主接线方案比较与确定，各级电压接线方式（本期以及远期），分设及设计； 对于本设计，在220KV侧采用双母线接线；在110KV侧，由于出线回路较多，采用双母线带旁路接线；在10KV侧，采用单母线分段，两台变压器分别负担出线，而且将两条母线通过断路器连接。2、 各级电压负荷，功率交换及出线回数；3、 主变压器选择：规范、容量、阻抗、分接头、台数等；4、 各级电压中性点接地方式；5、 限流电抗器装设位置，及其选择；6、 补偿设备及避雷装置的选择；7、 用CAD绘制电气主接线草图。（4） 短路电流的计算1、 根据电气主接线图，绘出原理接线图和等值阻抗图；2、 根据等值阻抗图计算各电压等级的短路电流；3、 根据各电压等级的短路电流，选取断路器和隔离开关的保证值。（5） 电气设备的选择1、 根据短路电流，选取各电压等级相应的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器，以及10KV出线电缆和支柱绝缘子、穿墙套管。2、 对所选择的设备进行校验，看所选设备是否符合标准。（6） 电压补偿计算1、 输电线路补偿原理就是在输电线路中接入电容器，用其容抗抵消掉线路的部分电抗，使线路的总阻抗减少，相当于缩短了线路的长度，从而达到了提高线路输电的极限能力和输电稳定性的目的。2、 根据以上原理和已知的数据，计算出所要接入的电容器的容量大小。（7） 防雷保护设计1、 对电气设备必须加装必要的过电压保护设施：对直击雷的防护措施、对感应雷的防护措施、对雷电侵入波的防护措施和对内部过电压的防护措施。2、 对不同的线路段选择不同的避雷针、避雷线、避雷器，对变电站的接地装置进行布置。（8） 其它采用新技术情况、套用典型设计和优秀设计图纸情况。预期的成果及形式毕业设计论文的预期成果：（1）文字设计A 封面B 毕业设计任务书（含原件有关内容）：电气主接线设计方案、短路电流计算、电气设备选择、电压补偿计算、防雷保护设计。C 毕业设计开题报告D 中文摘要（400字左右）：关键词（35个）E 英文摘要F 目录G 毕业设计正文：包括方案论证（技术论证和经济比较）、短路计算图表、电气设备选择及设备表、结论及体会。H 参考文献I 附录（2）需要绘制的图纸A-1变电站电气主接线图A-2继电保护配置图A-3变电站平面布置图A-4220KV高压配电装置断面图要求：计算机绘图A3各一份，同时手工绘图1号图纸变电站电气主接线图一份（3）专业相关文献翻译要求：原件及译文，汉字要求2000字以上毕业设计论文的形式及要求：（1） 题目：小二号黑体字，居中，距下文双倍行距；第1层次（章）题序和标题用小二号黑体字；第2层次（章）题序和标题用小三号黑体字；第3层次（章）题序和标题用四号黑体字；第4层次（章）及以下题序和标题用小四号黑体字；正文用小四号宋体字，1.5倍行距。（2） 正文章节序号均以阿拉伯数字编号，最多为4级（如：1111111），章条编号一律左顶格，编号后空一个字距，再写章条题名，之后先以括号为序（如：（），（），再以带圈字符为序（如：，）左空2个字距书写。（3） 英文采用Times New Roman字体，四号。（4） 公式图表：公式默认格式，另起一行书写；图表标题居中，五号宋体字。（5） 打印要求：单面，上2.5cm，下2cm，左2.5cm，右2cm，页码小五号宋体字，下方居中，选择“不对称页边距”。时间安排本次设计的时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下：收集资料，熟悉任务 2周完成电气一次设计9周完善设计成果2周编制设计说明书 1周审核、校对1周答辩1周总计 16周指导教师意见签 名：年 月 日备注中文摘要摘 要：随着目前郑州市的发展，对电力的需求越来越多，故在郑州西郊的石佛镇新建一座220KV变电站，满足郑州市电力的供应。石佛变电站的正东方向15km处是柳林变电站，有二回220KV线路连接，东南方向15km是郑州热电厂，装机为，变压器为，采用发电机-变压器-线路组接线，有一回220KV线路与石佛变电站连接。本站分为220KV、110KV、10KV三个电压等级，接线分别采用双母线、双母线带旁母、单母线分段带母联断路器，出线分别为5回、11回、11回。本站的电气一次设备均采用了当今国内新建变电站中较为普遍和较为先进的电气设备，并且都进行了必要的校验。电压补偿装置和避雷装置也都采用了先进型号的产品。另外，在平面布置上，也留下了一定余地，为今后五年到十年本站的发展留下了余地并为以后的扩建也带来了方便。关键词：方案比较，母线接线，设备选择，稳定较验English AbstractAbstract: With the development of Zhengzhou, more and more electric power is needed. So a 220kV substation will be built in the western suburb Shifo town to satisfy the supply of Zhengzhou electric power. Shifo substation due east direction 15 km places is Liulin substation, there are two 220kV wires to connect the two substations. Its southeast direction 15km is Zhengzhou thermal power plant, whose capacity is . The transformer capacity is . Adopting the generator - transformer - wire group wiring, there is a 220KV wire to connect the substation with the plant. The substation has 220KV, 110KV and 10KV voltages ranks, the wiring of 220KV adopts the double wires wiring, the wiring of 110KV adopts the double wires with bypass, the wiring of 10KV adopts the single partition wire that is joint by a circuit breaker, the inlet wires and outgoing wires are 5 in 220KV in all. The outgoing wires are 11 in 110KV and 10KV. The substation electric equipments adopt the common and the more advanced electric equipments which have been adopted commonly in newly built transformer substations at present in the domestic, and all of them have carried on the essential verifications. The voltage compensation installments and the lightning arresters have also adopted the advanced model product. Moreover, in plane arrangement, having also left behind the certain leeway for the next five years to ten years development of the substation .It also brings convenience for the later extension.Keywords: Plan comparisons, Wiring, Equipments choice, Stably verifications.目录第一篇 设计说明书. 011电气主接线. 011.1 220kV侧主接线选择. 011.2 110kV侧主接线选择. 021.3 10kV侧主接线选择. 032 短路计算. 042.1 主变压器的选择. 042.2 短路电流计算.042.3 选择限流电抗器.063 电气设备的选择.063.1 断路器的选择.063.2 隔离开关的选择.073.3 电流互感器的选择.073.4 电压互感器的选择.083.5 其它设备的选择.084无功功率补偿装置. 105 避雷装置的选择. 106 结论及体会. 11第二篇 计算书. 121短路电流计算.121.1 短路阻抗的化简.121.2 短路电流计算.132 电气设备选择. 202.1 220kV侧电气设备选择. 202.2 110kV侧电气设备选择. 252.3 10kV侧电气设备选择.29第三篇 谢辞. 40参考文献. 40第四篇 附录. 401外文资料翻译. 411.1 原文.411.2 译文. 52额外附录A-1 变电站电气主接线图A-2 继电保护配置图A-3 变电站平面布置图A-4 220KV高压配电装置断面图第一篇 设计说明书1电气主接线对电气主接线的基本要求：变电所电气主接线是有高电压设备通过连接线组成的汇集和分配电能的电路,主接线的型式直接影响供电的可靠性,灵活性,经济性和可扩充性。（1） 可靠性具体要求断路器检修时，不宜影响供电。断路器或母线故障及母线检修时尽量减小停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。尽可能避免变电站全部停运的可靠性。（2）灵活性具体要求调度时应可以灵活地投入和切除变压器和线路调配电流负荷满足系统在事故运行方式下的系统调度要求。检修时，可以方便的停运断路器母线及电器设备进行安全检修而不致影响电力网运行和对用户的供电。（3） 经济性的具体要求投资省、主接线力求简单、尽可能减少断路器隔离开关、互感器、避雷针等的一次设备。二次保护不要太复杂。占地面积小。电能损失小。（4）可扩性的具体要求扩建时，可容易地从初期接线过渡为最终接线。1.1 220kV侧主接线选择 双母线适合于110220kV配电装置在系统中居重要地位的。双母线的两组母线并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定的连接方式运行。则220kV侧主接线选择接线比较见下表：方案比较I双母线II双母线带旁母可靠性（1） 通过两组母线隔离开关的倒闸操作检修任意一组母线，不中断停电，不影响穿越功率通过。（2） 检修任意回路断路器、用跨条连接后用母线断路器替代出线。（3） 全站停电可能性小。（1） 任一出线断路器检修时可不停电。（2） 一段母线发生故障，分段断路器将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。（3） 全所停电可能性小。灵活性（1） 调度灵活电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。能灵活的适应运行方式运行调度和潮流变化的需要。（2） 扩建方便。（1） 调度调配电流符合灵活检修方便。（2） 检修任一出线DL和母线G不会影响对用户的用电。（3） 扩建方便。经济性（1） DL：8个（2） G：23个 占地少（1） DL：8个（2） G：30个占地少可扩性扩建不受方向限制扩建不受方向限制结论经过比较，两种接线均可靠性高，扩建方便。经济型方面双母线要比双母线带旁路节省不少隔离开关，且节省一条旁母，且双母带旁母接线当母线故障或检修时，倒闸操作比较麻烦。而且因为出线较少，只有5回，也没有必要再加一条旁母，故选双母线接线。1.2 110kV侧主接线选择 110-220kV线路不超过8回时，采用双母线接线。当超过8回时，应采取双母线接线带旁路。方案比较I双母线II双母线带旁母可靠性（1） 通过两组母线隔离开关的倒闸操作检修任意一组母线，不中断停电，不影响穿越功率通过。（2） 检修任意回路断路器、用跨条连接后用母线断路器替代出线。（3） 全站停电可能性小。（1） 任一出线断路器检修时可不停电。（2） 一段母线发生故障，分段断路器将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。（3） 全所停电可能性小。灵活性（1） 调度灵活电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。能灵活的适应运行方式运行调度和潮流变化的需要。（2） 扩建方便。（1） 调度调配电流符合灵活检修方便。（2） 检修任一出线断路器和母线隔离开关不会影响对用户的用电。（3） 扩建方便。经济性DL：14个G：41个占地少DL：14个G：54个占地少结论比较两种接线方式，在经济性上虽然双母线接线省了一点，但是因为出线较多，有11回出线，当母线、断路器和隔离开关故障或检修时，为了减少停电的范围，还是应该选取双母线带旁母接线。1.3 10kV侧主接线选择 当变电站所装有两台主变压器时，6-10kV侧宜用分段单母线。 方案比较I单母分段单母分段且两母线间有断路器连接可靠性（1） 当出线断路器检修或故障时将会停止此回路（2） 当任意母线故障或检修时，在此母线上的负荷均截止（1） 当出线断路器检修或故障时将会停止此回路（2） 当任意母线故障或检修时，在此母线上的负荷均截止（3） 因为采用单母分段供电，两条母线同时故障的机会小，且两条母线间有断路器相连。所以一般不会造成其带的全部负载停电灵活性（1） 调度是可以灵活地投入和切除一台变压器，而另一台变压器所带母线上的负荷正常分配，不受影响，而本段上的其它负荷一样被切除（2） 能灵活地切除或投入任一出线回路（1）调度是可以灵活地投入和切除一台变压器通过分段断路器时使各段上功率向系统负荷正常分配不受影响（2） 能灵活地切除或投入任一出线回路经济性DL：13个G：2个占地小DL：14个G：2个占地小结论两个方案虽然差别不大，但是方案的可靠性要比方案I好，当有一台主变检修时，其母线上的负荷可以通过两段母线间的断路器的联结一样向外供电。2 短路计算2.1 主变压器的选择 由原始资料知：两台主变压器，各120MVA，且为降压变压器，又已知三个电压等级分别为220KV，110KV，10KV，则通过查电气手册，可选用SFPSZ7-120000/220型变压器，参数如下表：产品型号额定容量/MVA电压组合及分接范围/kV短路阻抗（%）空载损耗/kW高压中压低压高-中高-低中-低SFPSZ7-120000/220120230±8×1.25%12110.515.224.28.171322.2 短路电流计算短路电流计算的目的及原则计算短路电流的目的主要是为了选择导体和电气设备，电气主接线的比较，确定中性点的接地方式，计算软导体短路摇摆确定分列导线间距棒的间距。演算接地装置接触电压和跨步电压选择继电保护装置和进行整定计算。设计中，演算导体和电器动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建设后5-10年）确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，选择导体和电器设备用的短路电流，在电器连接的网络中应考虑具用反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响，选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时，短路的电流为最大地点，导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算，若发电机出口的亮相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路有可能大于三相短路电流。2.2.1 短路计算阻抗图如下： 2.2.2 短路电流计算值：如下表所示：序号设备安装地点短路点计 算 值工作电压三相短路电流起始值三相短路电流冲击值0.2s热稳定电流4s热稳定电流kVkAkAkAkA1220KV侧K122016.56242.1616.18316.0352110KV侧K21106.43916.396.386.4273主变10KVK31047.49120.8947.147.294主变10KV电抗器后K41029.58575.3129.58529.5852.3 选择限流电抗器（1）选择XKGKL-10-3000-8型电流限抗器（2）电流限抗器的参数如下表：型 号额定电压（kV）额定电流(A)额定电抗(%)动稳定电流（kA）1s热稳定电流(kA)XKGKL-10-3000-81030008153603 电气设备的选择注：在表格中，只要是空出的格子，表明此处没有安装相应的设备3.1 断路器的选择序号设备安装地点型 式断路器保证值额定电压额定电流额定开断电流极限通过电流峰值X秒热稳定电流kVAkAkAkA1220KV侧LW10B-252/315025231505012550(3s)2110KV侧LW39-126/315012631504010040(3s)3主变10KV4主变10KV电抗器后VD4-12/31501231505012550(3s)510KV出线VS1-12/125012125031.58031.5(4s)3.2 隔离开关的选择序号设备安装地点型 式隔离开关保证值额定电压额定电流极限通过电流峰值X秒热稳定电流kVAkAkA1220KV侧GW16-220W220250012550(3s)2110KV侧GW4-110/125011012508031.5(4s)3主变10KV4主变10KV电抗器后510KV出线3.3 电流互感器的选择序号设备安装地点型 式电流互感器保证值额定电压额定电流动稳定电流1s热稳定电流kVAkAkA1220KV侧LB9-220W220