220KV变电所电气部分设计毕业设计

1毕业设计论文任务书姓名 班号 秋电气班 院系 同组姓名 指导教导 XXXX 一、 课题名称（论文标题）某 220KV 变电所一次部分电气初步设计二 、 课 题 内 容本 次 设 计 的 课 题 是 一 座 220KV 变 电 站 一 次 初 步 设 计 ， 该 变 电 所 是 一 座 地 区 性 的 重要 枢 纽 变 电 所 ， 它 担 负 着 220KV 和 110KV 两 个 电 压 等 级 之 间 的 功 率 交 换 。今欲组建的 220KV 降压变电所位于某中型城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，且附近还有地区负荷。因而，该地区工农业负荷集中，需电量大。而原有的 220KV 变电所和火电厂对某些大型电力用户供电距离过大，使电压质量不能很好地满足要求，供电可靠性达不到预期要求。所以这些条件为组建 220KV 变电所提供了必要性，也正是建所的主要目的。220KV 降压变电所位于该地区网络的枢纽点上，地势平坦，交通方便。高压侧以接受系统电能为主，降压后供电给本地区的 110KV 变电所用户。因此它属于地区变电所，对本地区的正常供电起到了重要作用。若全所停电，造成重要经济损失，甚至危及生命。本所电压等级为 220/110/10KV。其中 220KV 电压等级母线有 2 回输出线路；110KV电压等级送出 2 回线路；在低压侧 10KV 送出 12 回线路并全部采用电缆出线。这 篇 论 文 是 经 我 国 现 行 的 各 有 关 规 范 ， 规 程 和 技 术 标 准 为 依 据 。 此 设 计 是 一 个 初步 设 计 ， 在 参 考 有 关 资 料 和 书 籍 的 基 础 上 ， 完 成 设 计 任 务 书 上 的 所 有 要 求 ， 并 且 在 指2导 老 师 的 指 导 下 ， 力 争 使 设 计 方 案 达 到 最 优 状 况 。三、课题任务要求1、电气主接线设计。2、短路电流计算及设备选择。3、配电装置设计。4、防雷保护与接地设计。四、同组设计者无五、主要参考文献1 王梅义. 220-500KV 变电所设计技术规程. 北京：水利电力出版社， 1995 年 2 李强. 220330KV 变电所设计技术规程. 北京：中国电力出版社， 1989 年 3 朱力. 电力工程设计手册. 天津：天津大学出版社， 1989 年 4 陈衡. 35-110KV 变电所设计规范. 北京：中国电力出版社， 1998 年 5 陈光琦. 导体和电器选择技术规程. 北京：中国电力出版社， 2002 年 6 贺家李、宋从矩. 电力设备过电压保护技术规程. 北京：中国电力出版社， 2003 年 7 周文俊. 高压配电装置技术规程. 北京：电力工业出版社， 1999 年 8 庄日平. 短路电流计算. 北京：水利电力出版社， 1994 年 9 张国华. 继电保护和安全自动装置技术规程. 北京：中国电力出版社，1996 年 10 张道民. 发电厂电气部分. 北京：第三版. 水利电力出版社， 1999 年 指 导 教 师 签 字 教研室主任签字 3年 月 日摘 要该地区工农业负荷集中，需电量大。而原有的 220KV 变电所和火电厂对某些大型电力用户供电距离过大，使电压质量不能很好地满足要求，供电可靠性达不到预期要求。所以这些条件为组建 220KV 变电所提供了必要性，也正是建所的主要目的。分别以110KV 和 10KV 的电压向附近工业部门供电，设计要求采用 220KV 出线 2 回,110KV 出线 2 回，10KV 出线 12 回（电缆） 。基于上述条件，变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。形式上采用独立变电站。主变压器采用满足需求的三绕组变压器，一次设备的选取都充分考虑了生产的需要。在防雷上采用通用的防雷设计方法。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。关键词：220KV 变电站；继电保护；防雷；可靠性4目 录设计任务书 .1摘要 3第 1 章 引言 .6第 2 章 设计说明书 .72.1 总体分析 72.1.1 变电所总体分析 .72.1.2 负荷分析 .72.1.3 主变压器的选择 .72.2 电气主接线设计 .92.2.1 电气主接线设计的基本要求和基本原则 102.2.2 各电压等级电气主接线设计 .112.3 短路电流计算 .142.3.1 短路电流计算的目的与系统运行方式的确定 142.3.2 短路形式的确定与短路计算点的确定 152.3.3 短路电流的计算 152.4 电气设备选择 .182.4.1 选择导体和电气设备的一般条件 .182.4.2 电气设备的形式选择 .192.4.3 电气设备和导体选择结果览表 .202.5 配电装置及总平面布置设计 .212.5.1 配电装置设计原则 .222.5.2 形式选择与配电装置选择 .222.5.3 总平面设计 .232.6 防雷设计 .232.6. 1 防雷设计原则 .232.7 继电保护的规划设计 .242.7.1 变压器主保护 .252.7.2 变压器后备保护 .252.7.3 母线保护 .25第 3 章 设计计算书 263.1 短路电流计算的目的 .2653.2 短路电流的计算 .263.2.3 参数计算 .273.2.4 各短路点短路电流的计算2 8第 4 章 电气设备的选择 .384.1 220kV 侧电气设备选择 .384.1.1 高压断路器的选择 .384.1.2 隔离开关的选择 .394.1.3 电压互感器的选择 .394.1.4 电流互感器的选择 .394.1.5 母线的选择 .404.1.6 母线支柱绝缘子的选择 .404.1.7 穿墙套管的选择 .404.2 110kV 侧电气设备选择 .414.2.1 高压断路器的选择 .414.2.2 隔离开关的选择 .424.2.3 电压互感器的选择 .434.2.4 电流互感器的选择 .434.3 10kV 侧电气设备选择 .434.3.1 高压断路器的选择 .434.3.2 隔离开关的选择 .444.3.3 电压互感器的选择 .454.3.4 电流互感器的选择 .454.3.5 10kV 母线的选择 .454.3.6 母线支柱绝缘子的选择 .464.3.7 穿墙套管的选择 .47结束语 48参考文献 .49致谢 .506第 1 章 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效验、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，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。7第 2 章 设计说明书2.1 总体分析2.1.1 变电所总体分析今欲组建的 220KV 降压变电所位于某中型城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，且附近还有地区负荷。因而，该地区工农业负荷集中，需电量大。而原有的 220KV 变电所和火电厂对某些大型电力用户供电距离过大，使电压质量不能很好地满足要求，供电可靠性达不到预期要求。所以这些条件为组建 220KV 变电所提供了必要性，也正是建所的主要目的。220KV 降压变电所位于该地区网络的枢纽点上，地势平坦，交通方便。高压侧以接受系统电能为主，降压后供电给本地区的 110KV 变电所用户。因此它属于地区变电所，对本地区的正常供电起到了重要作用。若全所停电，造成重要经济损失，甚至危及生命。本所电压等级为 220/110/10KV。其中 220KV 电压等级母线有 2 回输出线路；110KV电压等级送出 2 回线路；在低压侧 10KV 送出 12 回线路并全部采用电缆出线。2.1.2 负荷分析变电所综合最大负荷是选择主变压器容量及台数配置的依据。将变电所供电范围内所有用户的负荷相加乘以同时系统，并考虑网损后即可得变电所的最大综合负荷。其中，各电力用户的最大综合负荷不一定出现在同一时间。因此，变电所的综合最大负荷不是各用户最大负荷的直接相加，而是比它们的总和要小些。2.1.3 主变压器的选择在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。根据有关220-500KV 变电所设计技术规程SDJ2-88 中的规定，便可选择主变压器的台数、容量和形式。该规程有关内容如下：第 4.1.1 条：主变压器容量和台数的选择。凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故，停运后，其余主变压器应保证该所全部负荷的 70%，在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的级和级负荷。8第 4.1.2 条：与电力系统连接的 220330KV 变压器，若不受运输条件的限制，应选用三相变压器。第 4.1.4 条：220330KV 具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的 15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均采用三绕组变压器。本设计中，本变电所有两条 110KV 出线给用户供电，假设最大负荷合计为45000KW，功率因数经补偿后为 cos=0.86。有 12 条 10KV 出线给用户供电，最大负荷合计为：50000KW，功率因数经补偿后为 cos=0.86。故主变压器额定容量的选择应满足主变压器在计算负荷通过时不至于过热损坏，具体选择如下：主变压器的额定容量 Sbn 应满足 2 条 110KV 用户和 12 条 10KV 用户以及本变电所照明、二次回路、检修及生活等用电设备总计算负荷 Sjs 的需要。即：SbnSjsSjs=(45000+50000)/0.86=95000/0.86=110465.12(KVA)由计算结果可知，主变压器容量的选择应能满足 5-10 年负荷的发展，并考虑 10-20年的负荷远期规划。按照远期负荷规划，应选择 2 台 120000KVA 的变压器。主变压器形式的选择:选择主变压器时应从相数、绕组数、冷却方式、接线组别等方面选择。(1) 相数的确定：主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的容量制造水平、可靠性要求以及运输条件等因素。当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的变电所中一般都应选用三相变压器。(2) 绕组数的确定：主变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、三绕组式、自耦式及低压绕组分裂式等形式。本变压器选三绕组式。(3) 冷却形式的确定：变压器的冷却形式主要有自然风冷、强迫循环水（风）冷、强迫空气冷却、强迫油循环导向冷却等。大容量变压器一般采用强迫型的冷却方式。本所变压器容量为120000KVA，属于大容量变压器，故本所采用强迫油循环风冷。9(4) 调压方式：为了保证发电厂或变电所的供电质量，电压必须维持在允许范围内。调压方式主要有无载调压和有载调压。根据本设计的原始资料知本所变压器采用的是有载调压方式。(5) 绕组接线组别确定：变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组接线方式只有星型“Y”和三角形“”两种。我国 110KV 及以上电压变压器都采用连接；35KV 采用连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35KV 以下高电压变压器三相绕组都采用连接。因连接具有消除或限制三次谐波，对电流和电压质量波形等的不良影响。因此，本所主变压器采用常规接线组别，即：Yn yno d11(6) 线圈种类的确定：变压器线圈通常有铝制和铜制两种。铝线圈价格便宜，但铜线圈导电能力高，线损小。在此选用铜制线圈。(7) 主变压器中性点绝缘子水平的选择：主变压器中性点绝缘水平有两种情况：全绝缘和分级绝缘。全绝缘：即中性点的绝缘水平与绕组首端的绝缘水平相同。分级绝缘：即中性点的绝缘水平低于绕组首端的绝缘水平。在 220KV 及更高的变压器中采用分级绝缘的经济效益是比较显著的。而且运输、安装方便。但必须采用主变中性点（高中压侧）装设专用避雷器加以绝缘保护，并且所选的中性点避雷器必须与中性点绝缘等级相当。所以，本所主变压选用中性点半绝缘（分级绝缘中的一种） 。现将所选的主变压器容量、台数及形式等参数列于下表中，如下：表 2-1 主变压器参数电 压主变型号 台数 绕组连接组别 高压中压低压体积(长 宽 高)备注SFPS7-120000 2 Yn yno d11 220 110 10 12000 6000 700 沈变注：型号含义 S三相 F风冷 P-强迫 S三绕组2.2 电气主接线设计电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求，组成接受和分配电能的电路成为传输强电流，高电压的网络，故又称10为一次接线或电气主接线。用规定的设备、文字和图形等符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。电气主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气选择、配电装置、布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计