变电站电气一次部分设计

11毕业设计（论文）中文摘要目次1引言……………………………………………………………………………………22原始资料的分析…………………………………………………………………32.1原始资料…………………………………………………………………32..2原始资料分析…………………………………………………………………43变电站电气主接线的确定………………………………………………………53.1计算220kV侧的短路电流………………………………………………53.2变压器的选择……………………………………………………………………94短路电流计算…………………………………………………………………124.1作出系统的简化等值电路图……………………………………………124.2系统的参数计算…………………………………………………………………124.3短路点的选择…………………………………………………………………134.4计算短路电流…………………………………………………………………135电气设备的选择…………………………………………………………………155.1变压器变压器的选择……………………………………………………………155.2电抗器的选择…………………………………………………………………155.3主要电气设备的选择……………………………………………………………156继电保护与自动装置……………………………………………………………327防雷保护与接地……………………………………………………………327.1防雷保护……………………………………………………………………347.2避雷针防雷保护计算…………………………………………………………357.3接地装置……………………………………………………………………40结论……………………………………………………………………………………41致谢…………………………………………………………………………………42参考文献……………………………………………………………………………43主接线图………………………………………………………………………………44221引言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。本毕业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、主接线图以及变电站防雷保护方案。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，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，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和防雷保护设计的基本方法，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。332原始资料及分析2．1原始资料2．1.1系统资料系统容量系统电抗（SB＝100MVA）电压级线路电抗（Ω/kM)系统C1∞0.092200.42．1.2负荷资料电压级别220kV110kV10kV最大MW6015038最小MW307519COSφ0.850.850.8Tmax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表回路最大最小负荷数，单位：MW，虚线表示不同电压等级分区）442.2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回为环网供电。2、110kV等级负荷的输电回路数为6回，1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22回，9回为双回路,4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4040℃，平均为20℃553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*l＝40×0.4×100/2302＝0.03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/√3VB＝1/（0.03＋0.09）×100/√3×230＝2.09kA220kV断路器的额定开断电流满足要求，220kV侧无需加装电抗器3.1.2选择主接线的分析变电站的电气主接线线由各种电气设备（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3.1.3主接线方案的比较（一）单母线接线如下：（图2－1）图2-1（1）优点：接线简单清晰，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、6~10KV配电装置的出线回路数不超过5回。B、35~63KV配电装置的出线回路数不超过3回。C、110KV~220KV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2－2）66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：A、6－10KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。B、35－63KV配电装置的出线回路数为4～8回时。C、110KV～220KV配电装置的出线路数为3～4回时。（三）双母线接线如下所示：（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、110KV～220KV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，220KV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主接线形式的选择图2-3771、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，且变电站的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图2-488三、10KV接线形式选择1、按出线回路选择10KV出线回路为22回，根据母线的适应范围选择单母线分段接线方式。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，COSφ＝0.8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：S＝0.3/0.8＝0.375MVA，可用2台SC9-400/10的双绕组干式变压器所用电接线图993.2变压器选择电力变压器是发电厂和变电站的重要元件之一，是电能转换的主要形式，主变压器的容量、台数将直接影响系统主接线的形式和配电装置的结构。3.2.1主变容量及台数的确定（一）主变压器的选择原则1、主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一主变停运时，其他变电器容量应能保证全部负荷的70％-80％。3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不容太多，应从全网出发，推行系统化，标准化。4、为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变压器，有条件的应考虑装设三台主变压器的可能性。5、在330KV及以上的电力系统中，一般采用三相变压器，可以节省占地面积，减少投资，减少电能损耗。6、变电所一般应优先考虑采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备较相应的两台双绕组变压器要少得多。（二）主变容量确定根据选择原则确定所选主变的台数为二台，每台主变额定容量为Sn。当一台主变运行时，另一台主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级、二级负荷Sn=0.6-0.7Pm。这样，当一台主变停运时，可满足70％的一、二级负荷的电力需要，事故时，变压器允许的过负荷能力30％考虑，则可保证对91％负荷的供电。220KV侧负荷的最大容量计算：S1max＝60/0.85＝70.6MVA110KV侧负荷的最大容量计算：S2max＝150/0.85=176.5MVA10KV侧负荷的最大容量计算：S3max＝38/0.8=47.5MVA通过变压器容量计算：S=176.5+47.5=224MVA所以一台主变应承担的系统容量为：Sn=0.7S=0.7x224=15