220kV变电所设计毕业设计毕业论文

届分类号：单位代码：毕业论文（设计）220kV变电所设计姓名学号年级专业电气工程及其自动化系（院）指导教师2007年6月I摘要变电所是电力转换站，用以提高或降低电压，并分配用电量。本选题所设计的是某220kV降压变电所电气部分规划设计，主要担任220kV及110kV两电压等级功率交换，把接受功率全部送往110kV侧线路。根据变电所的设计任务，对主变变压器容量、台数，电气主接线，电气设备及无功补偿装置进行了选择分析，对短路电流等主要参数进行了计算，在此基础上设计了相关保护系统，最后给出了电气总平面布置方案。关键词：变电所；变压器；短路电流IIABSTRACTThesubstationisastationthatchangeselectricpower,improvesorreducesvoltage,anddistributeselectricityconsumption.Theelectricalplanninganddesignofa220kVdroppingvoltagetransformeriscarriedoninthispaper.Itsmainfunctionistoexchangepowerbetweenthe220kVand110kVtwovoltagegradesandtosendallpoweracceptedto110kV。Accordingtothesubstationdesigntask,thispaperanalysisandchoosethecapacityandnumberofmajortransformer,thepowermaincircuits,electricalequipmentandreactivecompensationdevice.Alsothemainparameterssuchasshort-circuitcurrentandsoonarecalculated.Aboveall,theprotectionsystemisdesignedandfinallytheelectricgenerallayoutschemeisgiven.Keywords:substations；transformers；short-circuitcurrentIII目录1变电所设计任务...................................................11.1变电所的规模...............................................11.2回路.......................................................11.3系统计算资料...............................................12变电所具体设计内容...............................................22.1主变压器容量，台数及形式的选择.............................22.2电气主接线的选择...........................................32.3短路电流计算...............................................42.4电气设备的选择.............................................92.5无功补偿及补偿装置的选择...................................152.6变电所主变保护的配置......................................162.7防雷保护的设计............................................172.8接地装置的设计............................................182.9电气总平面布置............................................183总结............................................................19参考文献..........................................................20附录..............................................................21谢辞..............................................................2311变电所设计任务本次所设计变电所以110kV侧向地区负荷供电，除220kV侧电源与系统联系之外，110kV侧电源的部分出线也与系统有联系。1.1变电所的规模近期主变初步设为2×120MVA，电压比为220/121/10.5kV，容量比为100/100/50，本期工程一次建成，设计中留有扩建的余地，110kV出线共8回，一次建成。1.2回路110kV的最大地区负荷，近期为200MW，远期300MW，负荷功率0.85,最大负荷利用小时数为5300小时,同时率为0.6,每回最大负荷见表1。表1变电所输出功率表回路数输送地输送功率（MW）第一回水泥厂60第二回钢铁厂60第三回纺织集团35第四回化工厂30第五回电厂45第六回食品一厂30第七回食品二厂30第八回备用401.3系统计算资料系统阻抗，当取基准容量1S﹦100MVA，基准电压1U为各级电压平均值（230，115，37，10.5……）时,系统的阻抗按两台变压器的总阻抗考虑，如图1所示。2图1系统阻抗简化图2变电所具体设计内容2.1主变压器容量，台数及形式的选择我们所设计的变电所是市郊220kV降压变电所，它是以220kV受功率为主。把所受的功率通过变压器输送至110kV及10kV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性，为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。主变容量一般按变电所建成近期负荷考虑，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷正常运行，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证承担全部负荷的70%～80%[1,4]。该变电所是按承担70%的全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：∑SN﹦2×0.7PM﹦1.4PM。110kV侧负荷为最大地区负荷，近期200MW，同时率为0.6。其中一台事故停用后，其余主变的容量应保该所全部负荷的60％以上。3表2变电所内部消耗功率名称第一段母线容量（kW）第二段母线容量（kW）变压器修理动力P134.29其他动力P242.646.9变电所空调动车P31515电热P443.843.92照明P527.1327.57∵S=∑P1＋∑P2即第一段母线总容量：S1﹦0.85122PPP＋P4＋P5﹦0.8534.9242.615＋43.8＋27.13﹦149kVA第二段母线总容量：S2﹦0.852345PPPP﹦0.8546.915＋43.92＋25.57﹦124.1kVA故变电站所用变的总容量为：S总﹦S1＋S2﹦149＋124.1﹦273.1kVA因选择两台主变压器，选择型号为：OSFPS7—120000/220，其参数：额定电压：高压220±2×2.5%kV，中压121kV，低压10.5kV；阻抗电压%：高-中28-34%，高-低：8-10%，中-低：18-24%；容量比为：100/100/50；联结组标号：Y0/Y0/△-12-11；空载电流：0.8％；空载损耗：70kW；短路损耗：320kW。2.2电气主接线的选择主接线是变电所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所本身运行的可靠性、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。变电所的主接线应根据变电所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，4并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求[5,6]。为了保证双母线配电装置，在对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。根据可靠性、灵活性和经济性的原则，我们采取以下方案：220kV、110kV都采用双母带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不影响停电[2,5]。其接线方式的特点：双母线带旁母，并设专用的旁路断路器，其经济性相对提高，而且保证了各段出线断路器检修和发生故障时不致影响供电，也不会破双母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来说可靠性也提高了[3]。2.3短路电流计算（1）在短路计算的基本假设前提下，取1S﹦100MVA，UB﹦UA系统阻抗归算到基准容量：1S﹦100MVA，由原始资料可知220kV侧系统阻抗为0.0328，110kV侧为0.0502，即系统图1。（2）计算参数由所选择变压器的参数可得：表3各绕组等值电抗阻抗电压（％）高－中8－10中－底18－24高－低28－3412sU﹪取10％，23sU％取20％，31SU﹪取30％，Us1﹪﹦1223311%%%2sssUUU﹦12103020﹦10Us2﹪＝1231231%%%2sssUUU﹦11020302﹦0Us3﹪﹦2331121%%%2sssUUU5﹦12030102﹦20各绕组等值电抗标幺值为：X1﹦S1U%100×jnSS﹦10100×100120＝0.083X2﹦S2U%100×jnSS﹦0100×100120﹦0X3﹦S3U%100×jnSS﹦20100×100120﹦0.167（3）根据系统图可以制订系统网络图2如下：图2系统简化网络图（4）根据等值网络进行简化及计算a.当220kV母线发生三相短路，即d1点短路时，其等值网络为图3：0.03280.05020.167d1d2d30.0830.0830.1670.1670.0836图3d1点短路等值网络图把X1∥X2∥X3计为X6即X6﹦X1∥X2∥X3﹦0.083∥0.083∥0.083﹦0.028把X4＋X5计为X6即X7﹦X5＋X6﹦0.0502＋0.028﹦0.0782Id1#﹦10.0328＋10.0782﹦43.28换算到220kV短路电流有名值I﹦Id1#×3bbSU﹦43.28×1003230﹦10.86kA取Kch﹦1.8短路电流全电流最大有效值Ich﹦2121chKI﹦2121.81I﹦1.51IIc﹦1.51×10.39﹦16.29kA当不计周期分量衰减时冲击电流：ich﹦2chKI﹦21.87I﹦2.55I﹦2.55×10.86﹦27.69kA短路容量：S﹦3bUI﹦323010.86﹦4326.2MVAb.当110kV母线发生三相短路时，即d2点短路时，其等值网络为图4。40.032850.050230.08310.083220kV110kV20.0837d2图4d2点短路等值网络图X6﹦X1∥X2∥X3﹦0.028把X4＋X6﹦X7即：X7﹦X4＋X6﹦0.0328＋0.028﹦0.0608Id2﹦10.0608＋10.0502﹦52.16换算到110kV的短路电流有名值：I﹦I