220kV变电站电气一次部分设计毕业论文.doc
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1、XX大学网络教育学院本科生(业余)毕业论文(设计)题 目 220kV变电站电气 一次部分设计 办学学院 电气信息学院 教学部 专 业 电气工程及其自动化 年 级 指导教师 学生姓名 学 号 XXXX 年 XX 月 XX 日目 录摘要3Abstracts41 前言52 原始资料及分析621 原始资料62.2原始资料分析73 变电站电气主接线的确定83.1计算220kV侧的短路电流83.2选择主接线的分析83.3主接线方案的比较94 短路电流计算144.1 系统的简化等值电路图144.2 系统的参数计算144.3 短路点的选择154.4 计算短路电流155 电气设备的选择185.1 主变压器选择1
2、85.2变电站变压器的选择235.3 电抗器的选择235.4主要电气设备的选择236 继电保护与自动装置配置477 防雷保护及接地507.1 防雷保护507.2 接地装置52结 论55参 考 文 献56附录:57220kV变电站电气一次部分设计 摘要由于电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度,是衡量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。党的十七大提出了全面建设小康社会的宏伟目标,从一定意义上讲,实现这个宏伟目标,需要强有力的电力支撑,需要安全可靠的电力供应,需要优质高效的电力服务。通过本次毕业设计,达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识,掌握变
3、电站电气部分和防雷保护设计的基本方法,体验和巩固所学的专业基础和专业知识的水平和能力,培养运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题,培养独立分析和解决问题的能力的目的。关键词:变电站、电气设备选择、短路计算The first part of the 220kV electrical substation design AbstractsAs the growing power industry tied to the peoples livelihood. Its level of development and the extent of electrical, is a measur
4、e of a countrys level of economic development and social modernization of the level of an important symbol. Seventeenth Party Congress put forward a comprehensive grand goal of building a moderately prosperous society, a certain sense, to achieve this ambitious goal, we need a strong power supportin
5、g the need safe and reliable supply of electricity, require high quality and efficient electricity service.Through this graduation project, to achieve the consolidation of part of electrical power plants, the course of theoretical knowledge, master substation lightning protection of electrical parts
6、 and basic design methods, experience and consolidate the foundation and the professional level of expertise and ability, training apply the knowledge to analyze and solve practical problems related to the profession, the development of independent analysis and problem solving purposes.Keywords: Tra
7、nsformer substation、Equipment selection、Short circuit calculation.1 前言 毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练,它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识,还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。 能源是社会生产力的重要基础,随着社会生产的不断发展,人类使用能源不仅在数量上越来越多,在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、
8、基础工业,在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位,是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础,是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电,几乎是在同时瞬间完成的,须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求,电力工业必须超前发展,这是世界发展规律。因此,做好电力规划,加强电网建设,就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。该设计包括以下任务:1、对原始资料的分析的、2主接线的设计 3、主变压器的选择 3
9、、短路计算 4、导体和电气设备的选择 5、所用电设计 6、防雷接地设计 7、配电装置设计 8、继电保护的配置等。2 原始资料及分析21 原始资料21.1 系统资料 系统容量系统电抗(SB100MVA)电压级线路电抗(/km)系统C1 0.092200.421.2 负荷资料电压级别220kV110kV10kV最大MW6015038最小MW307519COS0.850.850.8Tmax小时500050005000回路数4622负荷类型二、三二、三二、三2.1.3 其他资料1、年最高气温为40,平均为20。2、站后备保护的动作时限为2.5秒。2.1.4 站地理位置示意图(其中ma/b表回路最大最小
10、负荷数,单位:MW,虚线表示不同电压等级分区)2.2原始资料分析2.2.1 变电站的类型变电站所有三个电压等级,高压为220kV,中压为110kV,低压为10kV。变电所的性质为终端变电站2.2.2 变电站与系统连接情况变电站通过双回路与一个无穷大系统的G连接2.2.3负荷的电压等级及输出容量 变电站中的三个电压等级均有负荷,分别是220kV等级为60/30MW,110kV为150/75MW,10kV等级为38/19MW。(其中a/b表回路最大最小负荷数)注明:变电站所用电容量在系统中所占比例太小,特此忽略。2.2.4 负荷输电回路数1、220kV等级负荷的输电回路数为4回,1回为双回路,2回
11、为环网供电。2、110kV等级负荷的输电回路数为6回,2回为双回路,2回为环网供电3、10kV等级负荷的输电回路数为8回,3回为双回路,2回为单回路。2.2.5变电站的气候条件 变电站的年最高气温为40,平均为253 变电站电气主接线的确定3.1计算220kV侧的短路电流3.1.1 主接线形式设计系统线路电抗为K*l400.4100/23020.03变电站系统侧母线三相短路时最大短路电流为I”1/(X*l+X*c)SB/3VB1/(0.030.09)100/32302.09kA220kV断路器的额定开断电流满足要求,220kV侧无需加装电抗器3.2选择主接线的分析 变电站的电气主接线线由各种电
12、气设备(变压器、断路器、隔离开关)及其连接线组成,用以接受和分配电能,是供电系统的组成部分。它与电源回路线、电压等级和负荷的大小、级别以及所用变压器的台数、容量等因数有关,确定变电站的主接线对变电站电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都由密切的关系,主接线的设计是变电站设计中的重要任务之一。 变电站的电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地址、变电站的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求3.3主接线方案的比较(一)单母线接线如下:(图21)图2-1(1)优点:接线简单清晰
13、,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置。(2)缺点:不够灵活可靠,任一元件故障或检修,均需使整个配电装置停电。(3)使用范围:一般适应一台主变的以下情况。A、610kV配电装置的出线回路数不超过5回。B、3563kV配电装置的出线回路数不超过3回。C、110220kV配电装置的出线路数不超过2回。(二) 单母线分段接线如下所示:(图22)图2-2(1)优点:母线分段后,对主要用户可从不同段供电,保证供电的可靠性,另外,当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电。(2)缺点:当母线故障时,该段母线的回路都要停电,同时扩建时需向两个方向均衡扩建。(3)适用范围
14、:A、610kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。B、3563kV配电装置的出线回路数为48回时。C、110220kV配电装置的出线路数为34回时。(三)双母线接线如下所示:(图23)图2-3(1)优点:具有供电可靠,调度灵活,扩建方便,便于试验。(2)缺点:增加一组母线,每一回路增加一组母线隔离开关,从而增加投资,也容易造成误操作。(3)适用范围:A、6 10kV配电装置当短路电流较大,出线需要装设电抗器时。B、35 63kV配电装置的出线回路数超过8回路时。C、110220kV配电装置的出线回路数为5回及以上时。(四)需装设专用旁路断路器情况:(1)当110kV出线为7回一级以上,220
15、kV出线为5回及以上时。(2)对于在系统中居重要地位的配电装置,110kV出线为6回以上,220kV出线为4回及以上时。根据以上几种主接线方式,并结合待建变电站的实际,现对各电压等级采取的主接线方式作如下分述:一、220kV主接线形式的选择1、按出现回路数选择220kV电压等级的出线回路数为4回,其中二回与G系统相连接,且变电站处于系统的重要位置,根据以上主接线形式的适用情况,可选择双母线接线方式。 综合所述,220kV电压等级采用双母线的接线方式,220kV主接线形式如下所示:(图24)图2-4 二、110kV主接线形式选择1、按出线回路数选择110kV的出线回路数为6回,按母线的选用情况将
16、选用双母线的接线方式。2、输送功率选择110kV的最大负荷为P=150MW,输送功率较大,所以要求母线故障后能声速恢复供电,母线或母线设备检修时不中断对得要用户的供电,因此要求其主接线具有较高的可靠性和快速的恢复送电能力,故采用双母线接线方式。同时110kV侧出线回路数较多,也需加装专用旁路开关。(根据设计手册,对于在系统处于重要位置时,当110kV出线为6回及以上时,一般装设专用旁路断路器)。这样,110kV电压等级的接线方式为双母线带旁路的接线方式(专用旁路断路器)接线图,如上图2-5所示。 图2-5三、10kV接线形式选择1、按出线回路选择10kV出线回路为8回,根据母线的适应范围选择单
17、母线分段接线方式。2、按输送功率选择10kV的最大负荷为:P=38MW,因此可采用单母线分段或双母线的接线方式,但由于10kV所传输的功率不大,而双母线接线所需设备较多,投资较大,故从经济角度考虑,确定10kV采用单母线分段的主接线方式。具体接线图如2-6所示:图2-6综上所述,待建变电站的主接线方式为:220kV和110kV都采用双母线带旁路的接线方式,10kV采用单母线分段的接线方式。四、站用电主接线的确定本地区变电站所用电只有0.3MW,电压:380/220V,COS0.8站用电主接线可采用双母线的结线方式,从两10kV单母线分段各设一台所用变压器为所用电电源。站用电变压器容量为:S0.
18、3/0.80.375MVA,可用2台SC9-400/10的双绕组干式变压器4 短路电流计算短路电流计算在变电所的电气设计中,是其中一个重要环节,计算短路电流是合理选取各种电气设备的前提条件,并将决定是否采用限制短路电流的措施,计算短路电流,应在最大运行方式下计算,并省略不重要的部分(如系统中的电阻,电容元件,变压器的励磁电流等)且系统正常工作时,三相对称故障时频率不变.4.1 系统的简化等值电路图4.2 系统的参数计算4.2.1查阅SFPSZ7-150000/220变压器的参数UIII13.5%UIIII14.7%UIIIII13.5%变压器容量比:150/150/754.2.2 取SB100
19、MVA,VBVNX4*X*l+X*c0.090.020.13X1*1/2(13.5+22.9-7.27%)150/100=0.0971X2*1/2(13.5+7.27.9-22.6%)150/100=0.0071X2*1/2(7.27+22.9-13.5%)150/100=0.114.2.3 短路阻抗的计算Xjs1*X4*0.12Xjs2*0.12+1/2(0.0971+0.0071)0.172Xjs20.12+1/2(0.0971+0.11)0.2244.3 短路点的选择在每个电压等级选一个短路点,220kV电压等级选在d1点,110kV电压等级选在d2点,10kV电压等级选在d3点。4.4
20、 计算短路电流系统三相短路时,流过短路点的短路电流最大,所以应计算三相短路时的电流。附220kV短路电流计算:IBSB/3UB100/32300.25kAI*” I0.2” I”1/ Xjs*1/0.12=8.33I”= I*”*IB=0.25*8.33=2.083Ich=2.55*2.083=5.3Ioh=1.52*2.083=3.17S”=3*2.083*230=793.7同理,可求出110kV短路电流、10kV短路电流,计算如下表短路点编号基准电压UB(kV)基准电流IB(kA)支路计算电抗Xjs*额定电流IN(kA)0S短路电流周期分量0.2S短路电流周期分量稳态短路电流短路电流冲击值
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