220kv降压变电所电气一次部分设计

1设计任务及原始资料根据电力系统规划需新建一座220KV区域变电所。该所建成后与110KV和220KV电网相连，并供给近区用户供电。1.设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有区域负荷。2.确定本变电所的电压等级为220/110/10KV，220KV是本变电所的电源电压，110KV和10KV是二次电压。3.待建变电所的电源，由双回220KV线路送到本变电所；在中压侧110KV母线，送出2回线路；在低压侧10KV母线，送出12回线路；在本所220KV母线有三回输出线路，送向负荷。该变电所的所址，地势平坦，交通方便。4.110KV和10KV用户负荷统计资料见表1-1和表1-2。最大负荷利用小时Tmax=5500h，同时率取0.9，线路损耗取5%。表1-1110KV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（KW）cos回路数重要负荷百分数（%）炼钢厂420000.95265表1-210KV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（KW）cos回路数重要负荷百分数（%）矿机厂机械厂汽车厂电机厂炼油厂饲料厂18009002100240020006000.950.950.950.950.950.952222226262626262625.待建变电所与电力系统的连接情况如图1-1所示。1.2变电所的设计内容1.选择本变电所主变的台数、容量和类型。2.设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济综合比较，确定一个较佳方案。3.进行必要的短路电流计算。4.选择和校验所需的电气设备。5.设计和校验母线系统。1.3设计成果1.编制设计说明书。2.编制设计计算书。3.绘图若干张。（1）绘制变电所电气主接线图。（2）绘制220kV或110kV高压配电装置平面布置图。（3）绘制220kV或110kV高压配电装置断面图（进线或出线）。（4）所有图纸均要求打印[A3]摘要电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。本次设计的是220KV降压变电所电气一次部分设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备。关键字：变电站；短路计算；设备选择；继电保护绪论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。党的十六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。本课程设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了220kV变电站所需的主要电器设备、主接线图方案。通过本次课程设计，达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识，掌握变电站电气部分的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉电气主接线，电力系统的潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分的知识，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力，成为一专多能的高层次复合型人才。1电气主接线设计1.1主接线设计要求主接线是变电站电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。我国《变电站设计技术规程》SDJ2-79规定：变电站的主接线应根据变电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；3）尽量避免变电站全部停运的可靠性。灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1）投资省：主接线应简单清晰，以节约一次设备的投资；要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备的投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；2）占地面积小：主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。1.2主接线的基本接线方式电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，并且考虑到220kV侧会有功率穿越，所以采用有母线连接。根据规划，可以发现本站将是地区性枢纽变电站，担负起保障整个地区负荷供给的重要任务，因此主接线考虑下列几种选择：1、一个半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。2、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110K～220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110～220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110kV）或5回（220kV）时，一般应装设专用旁路母线。3、双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断用这样节省了断路器及配电装置间隔。1.3主接线的方案确定结合原始资料所提供的数据，和权衡上面各种接线方式的优缺点，将各电压等级使用的主接线方式列出：(1)220KV线路5回进线（2回和系统，2回和电厂，一回备用），且为降压变电所，有穿越功率，考虑到220KV线路的重要性，为保证其运行的稳定性，适用的接线方式只有双母线接线。单母线和角形接线可靠性不合理！(2)110KV有4回出线（备用1回），适用的接线形式为单母分段接线、单母分段带旁路接线（因进线数不足5回，装设旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、角形接线。(3)10KV有12回出线，带电抗器限制短路电流，适用的接线形式为双母接线和双母线分段接线,单母线分段。据此，拟定下面3种主接线方案：方案I如图1.1，220KV采用双母线接线，110KV采用双母线接线，10KV采用单母线分段接线。图1.1220KV/110KV双母,10KV单母分段方案II如图1.2220KV采用双母线接线，110KV单母线带旁路母线线接线，10KV采用单母线分段接线。图1.2220KV双母,110KV双母分段,10KV单母分段方案III如图1.3220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线。图1.3220KV/10KV双母，110KV双母分段3种方案均采用三相三绕组变压器，对3种方案进行技术比较如下表：表1-1主接线方案比较表可靠性灵活性经济性和实用性1.220KV110kv接线简单，设备本身故障率少；操作简单2.故障时，能尽快恢复供电。1.220KV运行方式相对简单，灵活性一般；2.基本上能保证母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部I类及全部或大部分II类用户的供电1.10Kv端12条回路不会彼此影响，能减小母线故障或检修时的停电范围！2.该接线方式整体操作较简单，投资性价比高！1.可靠性较高；特别是110kv电压等级2.220KV10KV端基本可以保证期正常运行1.各电压级接线方式灵活性有所提高；2.220KV和110KV电压级接线易于扩建和实现自动化，方便变压器的切换。1，投资相对较大，投资性价比相对比较小,2，Ⅰ类用户实用性较大1,110KV和10KV接线可靠性较高，故障时停电范围小。2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。1.220KV接线不易扩建；2.110KV,10KV侧易于扩建实现自动化。1，前期投资比较大，操作计较复杂但是系统相对最好！2，实用于对电力要求特别高的区域通过对3种主接线可靠性，灵活性的综合考虑，辨证统一，现确定第I方案为设计初选可靠方案方案I特点：220KV110KV采用双母线接线形式，调度灵活方便，而任一母线故障时，可通过另一母线供电。但。10KV采用单母线分段接线，由于双母线故障机率较小，故不考虑，单母线相对而言的性价比最好，对稳定性影响和ⅡⅢ方案相差不大。综观以上3种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料选择方案I为最优方案，满足可靠性、灵活性和经济性的要求。2主变压器的选择2.1主变压器的选择依据2.1.1主变容量的考虑原则主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小、与系统的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑5年内负荷的发展需要。如果容量选得过大、台数过多，则会增加投资、占地面积和电能损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换及运行的可靠性等。（1）只装一台主变压器的变电所:主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷Smax的需要max.NTSS（2）装有两台主变压器的变电所:每台变压器的容量SN.T1应同时满足以下两个条件Ⅰ.任一台变压器单独运行时，易满足总计算负荷Smax的大约60%～70%的需要，即:.1max=0.60.7NTSSⅡ.任一