机电电气转业毕业论文220KV变电站一次系统设计.doc
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1、220KV变电站一次系统设计摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起,供电系统的设计越来越全面、系统,工厂用电量迅速增长,对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高,因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理,不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量,也会反映在供电的可靠性和安全生产方面,它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分,由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成,他从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽,变电站必须改变
2、传统的设计和控制模式,才能适应 现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展,为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。关键词:变电站、负荷、变压器、电气主接线、220KV substation system design timeAbstractWith economic development and the rapid rise of modern industrial construction, power supply system design more comprehensive, s
3、ystematic, plant fast-growing consumption of electricity, for power quality, technical and economic conditions, supply reliability index is also increasing, so of power supply design have higher and better requirements. Whether the design is reasonable, not only a direct impact on infrastructure inv
4、estment, operation costs and the consumption of non-ferrous metals, will be reflected in the electricity supply reliability and security of production, its economic benefits of enterprises, equipment, personal safety are closely linked.Substation is the power system, an important component of, from
5、electrical equipment and wiring distribution network according to a certain mode of composition, he obtained from the energy power system, through its transformation, distribution, transport and protection functions, and then energy security, reliable and economical transportation to every electrica
6、l equipment, turn-based sites. As a power transmission and control hub, substation must change the traditional design and control mode, to adapt to the modern power systems, modern industrial production and social life trends. With computer technology, modern communications and network technology de
7、velopment,For the current substation monitoring, control, protection and measuring devices and systems provide a separate state of optimal combination and system integration technology base.Key words: substation, load, transformers, main electrical wiring,目 录前言 1第1章 对原始资料的分析 31.1 所设计变电所的特点 31.2 变压器初
8、选方案的选择 31.3 电气主接线方案的选择 4第2章 变电所电气主接线方案设计52.1 电气主接线设计原则和要求52.2 接线方案特点及其最佳接线方案的确定62.3 主变压器选择102.4 两个初选电气主接线方案图122.5 初选电气主接线方案的经济计算比较122.6 本所方案的评定19第3章 变电所电气主接线短路电流计算223.1 概述223.2 计算短路电流的标幺制方法253.3 短路电流的实用计算法253.4 短路电流计算过程及结果26第4章 主要电器设备选择 314.1 电器的选择条件314.2 高压断路器及选择324.3 高压隔离开关的选择344.4 电流互感器的选择364.5 电
9、压互感器的选择374.6 汇流母线的选择394.7 避雷器的选择46第5章 220KV和110KV屋外配电装置造型515.1 概述515.2 220KV和110KV屋外配电装置造型 51第6章 二次系统继电保护配置及自动装置配置 536.1二次系统继电保护的配置 536.2 自动装置的配置 57致 谢 58参考文献 59附 录59前 言本次毕业设计的题目是:220KV变电站一次系统设计设计内容是:电气主系统设计电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能组成接受和分配电能的电路,成为传输强电流和高电压的网络,也称为一次接线或电气主系统,是电力系统网络结构的重要组成部分,它直接影响变电所运行的可靠
10、性,灵活性并对选择配电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。电气主系统设计的基本原则是:以设计任务书为依据,以我国能源和电力建设的方针政策,技术规范和标准为准绳;结合所设计变电所实际情况,据对电气主接线的基本要求(供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展余地),进行技术分析和经济比较,辨证地统一供电可靠性与经济性的关系,合理选择主接线方案,达到设计方案的先行性与可行性。设计任务书所列具体设计步骤和内容进行:第1章,任务书所给原始资料进行详细分析和研究,得出所设计变电所属于地区重要变电所;据变电所三个电压等级的出线回路数(220KV2回,110KV7回,35KV6回)和主变压器负
11、荷(S220max=150MVA,S220min=90MVA,;S110max=100MVA,S110min=60MVA;S35max=50MVA,S35min=30MVA)及要求(台数两台,总容量180MVA;当其中一台变压器断开后,另一台变压器承担50%以上负荷)。提出:可供选择的两个主变压器方案:两台90MVA普通三绕组方案和两台90MVA三绕组自耦方案;可供选择的三种接线方案:单母分段接线、双母线接线和带旁母接线。第2章,进行电气主接线方案设计。首先对第一章所列三个电压等级电气主接线方案进行定性的技术分析和经济比较,选出最终的接线形式均为双母带旁母(有专用旁路断路器)接线。其次选出具体
12、的主变压器方案,组成二个电气主系统方案,并进行经济计算比较。最后进行两个初选方案的评定,辨证地统一可靠性与经济性的关系,经综合考虑,决定选用两台普通三绕组方案为设计最终方案。第3章,进行主要电气选择所需的短路电流计算。本次设计短路电流计算采用标幺制方法和实用运算曲线法。经分析,短路类型采用三相短路,短路计算点选为三个母线短路:d1(3)220KV,d2(3)110K,d3(3)35KV。首先画出短路计算接线图和等值阻抗图,然后分别对三个短路点进行短路电流计算:1、等值网络图化简,得到各电源(或合并电源)对短路点的转移电抗;2、求计算电抗;3、查运算曲线求电器所需的短路电流标幺值,并算出其有名值
13、;4、最后列出短路电流计算结果表:I、ish、Itk/2、Itk和Qk。第4章,进行主要电器选择。有关电器的主要选择项目(一般和特殊)和Imax(回路长期持续工作电流)计算,用表格给出。有关电器选择所需短路电流值及热效应值。已在第三章短路电流计算结果表中列出。电器类型应综合技术、经济、环境、装设地点、使用条件、检修和运行等要求,以及配电装置选型等诸多因素,统一考虑。本次设计断路器选用少油断路器;隔离开关选型有:GW4、GW6、GW7三种;电流互感器选用LCW类型;电压互感器选用JDCF和JDJJ类型;汇流母线选用铝锰合金管型母线:LF21Y-130/116;避雷器选用氧化锌避雷器。均以电器选择
14、结果表列出。第5章,进行220KV和110KV屋外配电装置选型设计。经过分析论证比较,220KV选用分相中型(硬母线)屋外配电装置通用设计(1979年);110KV选用半高型(硬母线)屋外配电装置。最后,附有电气主接线图(A2)一张。第1章 对原始资料的分析1.1 所设计变电所的特点:设计变电所为大型地区性枢纽变电所,其设计容量为180MVA,拟装设两台主变压器,可归于地区重要变电所,电压220KV位于地区网络的枢纽点上,高压220KV一方面起交换功率的作用,由系统以两回线连接本所,又从本所以两回线连至另一变电所;另一方面高压侧又通过220KV系统来的两回线接受功率,向地区110KV中压侧和附
15、近的低压侧以35KV供电,所以称之为220KV地区重要变电所。全所停电后,将引起地区电网瓦解,影响整个地区供电,因此该变电所主接线设计时务必着重考虑其可靠性与灵活性。从负荷特性和电压等级可知,它具有220KV、110KV、35KV三级电压,进出线220KV侧4回,110KV侧6回,35KV侧8回。装设两台主变压器,当其中一台主变压器断开时,另一台主变压器要求承受50%以上负荷。具体可归结为下表所示。表1-1 具体要求电压等级进出线回路数负荷(MVA)对主变压器要求SmaxSmin220KV2回(1回接220KV系统,1回连至另一地区变电所)15090台数两台,总容量为180MVA,当其中一台变
16、压器断开后,另一台主变压器承担50%以上负荷。110KV7回(4回供110KV地区负荷,3回联络线连至110KV系统,作本所110KV地区负荷备用)1006035KV6回(全部为负荷供电回路)50301.2 本所可供选择的几个变压器初步方案(型式、台数、容量):变压器的型式按绕组数分为双绕组、三绕组和自耦变压器低压绕组分裂式等。对330KV及以下电压等级的电力系统中,一般采用三相变压器,因为,单相变压器组的占地大、运输难。而所设计变电所具有3种电压等级,虽然选用一台变压器的投资和各辅助设备比两台少而通过主变压器各侧功率均达到该变压器容量的15%以上,否则绕组不能充分利用。自耦变压器与同容量的普
17、通变压器相比具有很多优点,在220/110KV变电所中,宜优先考虑选用自耦变压器。主变压器一般采用三绕组变压器。本所,单台变压器选为90MVA时,当其中一台变压器断开后,可带负荷的比重为:90/150100%=60%,满足设计任务书所提50%的要求。最小负荷时,单台变压器各侧绕组占变压器额定容量的比分别为:220KV侧:45/90100%=50%;110KV侧:30/90100%=33.3%;35KV侧:15/90100%=16.7%,满足三绕组和自耦变压器的选择要求。因此,设计可供选择的两个主变压器方案为:两台三相三绕组变压器方案和两台三相自耦变压器方案。1.3 本所各级电压母线可供选择的几
18、个电气主接线方案:根据以上对所设计变电所220KV、110KV、35KV电压等级出线回路数和负荷分析,从可靠性和灵活性的要求出发,220KV、110KV、35KV电压母线可供选择的方案有:、单母线分段接线,、双母线接线,、双母线带旁路母线接线。另外,原始资料提供的计算短电流参数归结如下:220KV系统容量:Sc220=2000MVA220KV系统阻抗:Xc220*=3.2(以220KV系统容量2000MVA为基准值归算到220KV母线)110KV系统容量:Sc110=1000MVA110KV系统阻抗:Xc110*=1.3(以110KV系统容量1000MVA为基准值归算到110KV母线)如图1-
19、1(系统容量和系统阻抗图)图1-1 所设计变电所所设计变电所所在地区环境条件为:地势较平坦,具有良好的出线走廊,土地质量为一般地区,最高温度为38,气象条件未提特殊要求(如台风、地震、海拔等)。在主接线电气设备选择和配电装置选型时应予考虑。另外,在设计原则中提出:在保证安全、经济、灵活、方便的条件下力求接线简单,布置紧凑,具有较高的自动化水平,也应在主接线设计和配电装置选型中体现。第2章 变电所电气主接线方案2.1 电气主接线设计原则和要求 电气主接线(又称一次接线或电气主系统)是变电所中主要电气设备和母线的连接方式,是变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统接线的重要环节。它是把变电所中的
20、变压器、断路器、隔离开关等电气设备通过母线、导线、电缆等有机地按其功能要求连接在起来,并配置避雷器、电流和电压互感器等保护、测量设备构成变电所汇集和分配电能的一个完整系统。电器主接线的确定与电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订有较大的影响。因此,必须正确处理好各方面的影响,全面分析其相关关系,通过技术经济综合比较,合理确定主接线方案。2.1.1 电气主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,保证供电可靠、调度灵活、满足各项技
21、术要求的前提下、兼顾运行、维护方便、尽可能地节省投资,就地取材,力争设备元件和设计的先进性和可靠性,坚持可靠,先进、适用、经济、美观的原则。2.1.2 主接线设计的基本要求(可靠性、灵活性、经济性)a.可靠性 供电可靠性是电的生产和分配的首要任务,主接线首先应满足这个要求。 (1)研究主接线可靠性应注意的问题:1)应重视国内外电力系统长时期运行的实际经验及其对可靠性的定性分析,主接线可靠性的衡量标准是运行实践;2)主接线的可靠性要包括一次和相应组成的二次部分在运行中的可靠性综合;3)主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度,采用可靠性高级电气设备可以简化接线;4)考虑所设计变电所与电力系
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