220kV变电站电气一次部分初步设计.doc
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1、220kV变电站电气一次部分初步设计院 系:机电与自动化学院专 业 班:电气工程及其自动化1003班姓 名:阮斯琦学 号:20101131113指导教师:屈虹2014年5月220kV变电站电气一次部分初步设计The Preliminary Design of Primary Electrical in 220kV Transformer Substation摘 要 电力系统中的核心部分之一是变电站,它直接影响着电力系统的平稳运行。变电站是输发电与用电之间的中转设施,变电站发挥转换与调度的作用。变电站的核心部分是电气主接线,电气主接线的选择直接影响变电站高压电气设备的选择、电气平面的布置、电气二
2、次部分的确定,同时建设资金的投入额也受电气主接线的影响。220kV降压变电站电气一次部分是本次的毕业设计内容。首先,根据主接线经济的可靠性、运行的灵活性要求选择各不同电压等级的接线方式,在技术方面和建设费用方面进行比较,使主接线方式达到最佳。其次,进行短路电流计算,根据不同短路点计算出各点短路电流和短路冲击电流。最后,根据不同电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择,然后进行热稳定校验。关键词:变电站 变压器 电力负荷 电气主接线 短路电流 电气设备AbstractSubstation is an important part in power system, directly aff
3、ects the safety of the power system, the economic operation, power stations and the user are linked together by the intermediate links, to play the role of a power distribution and transformation. The main electrical wiring is the main link of power substation, the main electrical wiring to determin
4、e the substation has a close relationship with the selection of electrical equipment, power distribution equipment layout, the determination of relay protection and automatic device, main wiring is the decisive factors in transformer substation electrical part of the money.This design is a 220 kv st
5、ep-down substation. First of all, according to the main wiring economy running reliability, flexibility to choose connection mode of each different voltage level in technology and construction cost comparison, choose flexible best main connection mode. Second, the short circuit current calculation,
6、according to the different short-circuit point is calculated for each point short circuit current and short-circuit current impulse. Finally, according to the rated voltage of different voltage grade and maximum continuous working current for equipment selection, and thermal stability check.Key word
7、s :Transformer substatiaon Transformer Power load The main electrical wiring Short-circuit current electricity equipment目录摘要IAbstractII绪论11 设计依据21.1 设计资料21.1.1 建所目的21.1.2 环境条件21.1.3 建设模规21.1.4 负荷资料21.1.5 电路原理图32 主变压器选择42.1 主变压器的选择原则42.1.1 主变压器台数的选择42.1.2 主变压器容量的选择42.2 主变压器的确定43 电气主接线设计73.1 主接线设计要求73
8、.2 主接线的基本接线方式73.2.1 单母线接线73.2.2 单母线分段接线83.2.3 单母线分段带旁路母线的接线83.2.4 双母线接线93.2.5 双母线分段接线93.2.6 双母线带旁路母线的接线103.2.7 桥型接线113.2.8 角形接线113.2.9 单元接线123.3 主接线方案的确定124 短路电流计算164.1 概述164.2 短路电流计算目的164.3 短路电流计算基本假设164.4 各元件电抗标么值计算174.4.1 各电气元件的电抗标幺值计算174.4.2 线路标幺电抗的总图及化简174.5 系统最大运行方式下短路电流计算194.5.1 最大、最小运行方式的含义1
9、94.5.2 220kV母线短路计算194.5.3 110kV母线短路计算214.5.4 35kV母线短路计算235 变电站电气设备的选择265.1 电气设备选择的一般原则265.1.1 按正常工作条件选择电气设备265.1.2 按短路状态进行校验265.2 高压断路器的选择275.2.1 220kV侧断路器的选择285.2.2 110kV侧断路器的选择295.2.3 35kV侧断路器的选择305.3 隔离开关的选择325.3.1 220kV侧隔离开关的选择325.3.2 110kV侧隔离开关的选择335.3.3 35kV侧隔离开关的选择345.4 电流互感器的选择355.4.1 220kV电
10、流互感器的选择365.4.2 110kV侧电流互感器选择375.4.3 35kV侧电流互感器选择375.5 电压互感器的选择38结论40致谢41参考文献42附录1主要设备选择汇总表43附录2电气主接线图44V绪 论电力系统的发展联系着民生的发展。电力系统的发展衡量着国家的经济水平的发展,是国家社会现代化建设发展水平的重要参考。国家电网的目标是建设国际一流的电网,从某种意义上讲建设稳定健全的电力网络是实现这个伟大目标的必要条件,同时安全优质的电力供应和高效优质的电力服务也是十分必要的。本次毕业设计是在完成所有大学课程后进行的最后一次综合考核。我通过对任务书的分析、主接线的选择及比较、变压器的选择
11、、短路电流的计算、主要电气设备的选择及校验、电气主接线图的绘制等步骤,最终确定了220kV变电站所需的主要电气设备、主接线图。通过本次毕业设计,让我巩固了“电气工程基础”课程的理论知识,同时掌握了变电电气一次部分的基本方法,也更加熟悉电气主接线,电力系统的短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用。同样我的专业知识水平也得到了提高,知识结构得到了完善,实际的工作能力也得到了应有的锻炼,特别是对CAD绘图软件的使用,Office工作套件的使用。总得来说,本次毕业设计给我带来了很大的帮助。1 设计依据1.1 设计资料1.1.1 建所目的 随着供电区域范围内生活、生产、工业的迅速发展,为解决负
12、荷快速增长的问题,提高对用户的供电质量和用电可靠性,根据系统发展规划,拟设计一座220kV/110/35kV的终端降压变电站,向供区供电。1.1.2 环境条件本变电站在城郊,地势平坦,在变电站供区有地区居民负荷,无特殊环境污染。最高气温40、最低气温-10,主要风向冬季为北风,夏季为南风,最大风速23mS、海拔400m,最大冻土层厚0.3m,地震级为5度。该地区所在环境满足建设变电站的要求,可以进行工程建设。1.1.3 建设模规 该变电站电压等级为220kV110kV35kV,220kV是本变电站的电源电压,110kV和35kV是二次侧电压。 其中,待设计变电站的电源,由双回路220kV线路送
13、到本变电站,在中压侧110kV母线送出2个回路;在低压侧35kV母线送出12个回路;在本所220kV母线有3回输出线路。1.1.4 负荷资料 各用户详细负荷见表1-1、表2-2。最大负荷利用小时数Tmax=5500h,同时率取0.9,线路损耗取6%。系统至本变电站220kV侧母线的标么值电抗为:0.0227(Sd=100MVA)。表1-1 110kV用户负荷统计资料用户名称最大负荷/kWcos回路数重要负荷百分数/%炼钢厂420000.95265表1-2 35kV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷/kWcos回路数重要负荷百分数/%1用户118000.952622用户290023用户3210
14、024用户4240025用户5200026用户680021.1.5 电路原理图电路原理图见图1-1。图1-1 待设计变电站与电力系统的连接电路图2 主变压器选择2.1 主变压器的选择原则对于主变压器的选择主要需要满足主变台数和主变容量两个要求。2.1.1 主变压器台数的选择 (1) 对于大城市郊区的一次变电站,在构成环网已较完善的情况下,变电站推荐装设两台主变压器。 (2) 对于地区相对独立的变电站或厂矿企业的专用变电站,推荐装设三台主变压器。 (3) 对于计划装设两台主变压器的变电站,为满足日后负荷的增长,需考虑增设容量、台数的可能。2.1.2 主变压器容量的选择 (1) 主变压器容量一般按
15、变电站竣工后510年的规划负荷选择,适当考虑到远期1020年的负荷发展需求。对于城郊变电站,主变压器容量应与城中规划相结合。(2) 根据变电站地区负荷的性质和电网结构组成来确定主变压器的容量。对于负荷十分重要的变电站,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电站,当一台变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。 (3) 同电压等级的单台降压变压器容量的等级不宜太多。应从整个电网出发,推行系列化、标准化的方法。2.2 主变压器的确定 根据表1-1、表1-2,110kV和35kV用户用电负荷统计资料。最大负荷
16、利用小时数Tmax5500h,同时率取0.9,线路损耗取6。 变压器的最大负荷按式2-1确定: (2-1)式中 负荷同时系数,本次设计中取0.9 按负荷等级统计的综合用电负荷 对于变电站上两台主变,可按式2-2确定额定容量: (2-2) 根据负荷及发展的要求,考虑负荷同时系数为0.9,线损率为6%,所以根据式(2-1)、式(2-2): (2-3)变压器的计算容量为36.83MVA,考虑选用两台型号为SSF9-50000-220/110/35三相自冷有载调压变压器。参数见表2-1。由表2-1所知: (2-4)所以 (2-5)表2-1 SSF9-50000-220/110/35型变压器参数额定容量
17、(kVA)50000容量分配100:100:50电压组合及分接头范围高压2208x1.25%中压121低压10.5连接组编号YN,yn0,d11空载损耗(KW)56负载损耗(KW)256空载电流(%)0.56阻抗电压(%)高-中8-10高-低28-34中-低18-24 则各绕组的等值电抗为: (2-6) 归算到220kV侧得: (2-7)3 电气主接线设计3.1 主接线设计要求电气主接线又称作电气一次主接线,它是将各个电气设备用规定的图形和文字符号,按电力生产、传输、分配顺序及相关规则绘制的单相电气接线图。变电站的主体结构由主接线来体现。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性。同时对电气设备选
18、择、电气平面布置、电气二次的确定、都有重要影响。因此,主接线设计必须经过技术与经济的多重比较,综合考虑各个方面的影响因素,得到实际工程合理的最终方案。3.2 主接线的基本接线方式 主接线的分类主要分为两大类,有汇流母线和无汇流母线。有汇流母线中主要包括单母线接线和双母线接线;无汇流母线中主要包含桥型接线,角型接线,单元接线。3.2.1 单母线接线单母线接线如图3-1所示图3-1 单母线接线 单母线接线可从任意电源获得功率并平均的分配在每一条馈线上。其特点就是由发电站,变电设施,汇流母线构成,每条回路通过一个断路器一组隔离开关。单母线接线简单,操作方便。单母线在场地允许的情况下也易于扩建。但当某
19、条馈线发生故障母线需要检修调整是整个线路都会停电。单母接线适用于:110220kV配电装置的出线回路数不超过2回,3563kV配电装置的出线回路数不超过3回,610kV配电装置的出线回路数不超过5回。故220kV侧母线可采用单母接线。3.2.2 单母线分段接线单母线分段接线如图3-2所示。图3-2 单母线分段接线 单母线分段接线采用分段断路器分段,当其中一段发生短路故障时分段断路器将断开馈线停电达到切除故障的目的。由于两段母线发生短路故障的可能性较小,所以,单母线分段提高了用电可靠性。但当检修某条回路的高压开关设备时,该条回路必须停电。扩建单母线接线间隔时,需同时向两侧扩展。单母分段适用于:1
20、10220kV配电装置的出线回路数为34回,3563kV配电装置的出线回路数为48回,610kV配电装置的出线为6回及以上。故110kV侧母线35kV侧母线可采用单母分段接线。3.2.3 单母线分段带旁路母线的接线单母线分段带旁路母线的接线如图3-3所示。图3-3 单母线分段带旁路母线 单母线分段带旁路母线接线采用了旁路断路器及其母线,当检修某条馈线高压开关时可由旁路母线断路器代替工作,达到馈线不停电的目的,但每次仅能检修一条馈线。母线分段带旁路母线适用于:中小型发电站和35kV110kV的变电站。故110kV侧母线220kV侧母线可采用单母线分段带旁路接线。3.2.4 双母线接线双母线接线如
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