220kV变电站一次系统设计毕业论文

本科毕业设计（论文）题目名称： 220kV 变电站一次系统设计 Southwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计220kV 变电站一次系统设计摘要变电站作为电力系统的重要组成部分，对电能的传输和分配起着举足轻重的作用。变电站设计是否合理，不仅影响投资和运行费用， 还会影响供电可靠性和安全生产，它和企业经济效益、设备及人身安全等密切相关。本次设计主要介绍了 220kV 变电站的一次系统设计。首先根据原始资料，对可靠性、灵活性和经济性进行综合考虑，确定了 220kV、110kV 和 10kV 侧的电气主接线形式；然后根据负荷情况等对主变压器和站用变压器的容量和型号进行选择，并对主变压器的选择结果进行校验；之后绘制系统等值网络并根据各短路点进行网络化简，得出计算电抗后根据短路电流运算曲线表得到短路电流；然后再计算最大持续工作电流，并根据最大持续工作电流和短路电流值对断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、导体等电气设备进行选择并校验热稳定和动稳定；最后对配电装置、继电保护和防雷接地设计等内容进行简单论述，最终完成了本次设计。关键词：220kV，变电站，变压器，主接线，短路计算Southwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计220 KV PRIMARY SUBSTATION SYSTEM DESIGNABSTRACTAs an important part of the electric power system, the transformer substation plays an important role in the transmission and distribution of electricity. If the design of substation is reasonable, not only affects the investment and operation cost, and also affects the power supply reliability and safety in production.And it is closely related to the economic benefits, equipment and safety of the enterprise.This design introduces a system design of 220kV substation. Firstly, according to the original data, the reliability, flexibility and economy are considered, and 220kV, 110kV and 10kV are determined. The main transformer and the station are selected according to the load condition, and the selection results of the main transformer are verified. Then the network of the system is plotted and the network is based on the short circuit points, and then the calculation of the electrical resistance is obtained by the short circuit current operation curve. And then calculate the maximum continuous working current, and according to the maximum continuous working current and short-circuit current value of circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, conductor and other electrical equipment selection and calibration thermal stability and dynamic stability; Finally, the design of power distribution device, relay protection and ear-proof grounding design was discussed briefly.Key words：220kV, substation, transformer, main connection, short circuit calculationSouthwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计目录第一章 绪论 -11.1 引言 -11.2 原始资料分析 -11.2.1 课题内容 -11.2.2 原始资料 -11.3 本文主要工作 -2第二章 电气主接线设计 -32.1 电气主接线概述 -32.2 电气主接线的基本要求 -32.3 电气主接线设计与选择 -42.3.1 220kV 侧接线形式 -42.3.2 110kV 侧接线形式 -62.3.3 10kV 侧接线形式 -82.4 电气主接线形式图 -10第三章 主变压器与站用变压器的选择 -113.1 主变压器的选择 -113.1.1 主变压器台数的选择 -113.1.2 主变压器容量的选择 -113.1.3 主变压器型式的选择 -113.2 主变压器的校验 -133.3 站用变压器的选择 -14Southwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计3.3.1 站用电源数量 -143.3.2 站用电源容量 -14第四章 站用电设计 -154.1 站用电源引接方式 -154.2 站用变压器低压侧接线 -15第五章 短路电流计算 -165.1 短路计算的目的 -165.2 短路计算的一般规定 -165.3 短路计算步骤 -165.4 短路电流计算 -165.4.1 电路各元件电抗标幺值计算 -175.4.2 系统等值网络及短路点的选取 -175.4.3 短路电流的计算 -18第六章 电气设备的选择与校验 -206.1 一般原则 -206.2 电气设备选择的一般条件 -206.2.1 按正常工作条件选择额定电压和额定电流 -206.2.2 按短路条件校验热稳定和动稳定 -206.3 断路器的选择及校验 -216.3.1 各回路最大持续工作电流、额定电压及次暂态短路电流 -216.3.2 220kV 侧断路器选择 -226.3.3 110kV 侧断路器选择 -226.3.4 10kV 侧断路器选择 -236.4 隔离开关的选择 -236.4.1 220kV 侧隔离开关选择 -23Southwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计6.4.2 110kV 侧隔离开关选择 -246.4.3 10kV 侧隔离开关选择 -246.5 电流互感器的选择 -256.5.1 电流互感器的选择条件 -256.5.2 220kV 侧电流互感器选择 -256.5.3 110kV 侧电流互感器选择 -266.5.4 10kV 侧电流互感器选择 -266.6 电压互感器的选择 -276.6.1 电压互感器的选择条件 -276.6.2 电压互感器的选择结果 -276.7 导体的选择 -276.7.1 导体的选择原则 -276.7.2 220kV 侧导体选择 -286.7.3 110kV 侧导体选择 -296.7.4 10kV 侧导体选择 -29第七章 配电装置 -327.1 配电装置的类型 -327.2 配电装置设计原则及要求 -327. 3 配电装置的确定 -33第八章 继电保护的配置 -348.1 电力变压器保护 -348.2 母线保护 -35第九章 防雷与接地 -369.1 防雷设计 -369.1.1 变电站的直击雷保护 -36Southwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计9.1.2 变电站的雷电侵入波保护 -369.1.3 变电站的进线段保护 -389.2 接地设计 -389.2.1 接地概述 -389.2.2 防雷接地 -38第十章 结论 -40参考文献 -41谢辞 -42Southwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计第 1 页 共 42 页第一章 绪论1.1 引言电能在当今世界是一种不可或缺的二次能源，可方便地由自然界中的煤、石油、天然气、水力等一次能源转化而来，同时电能也可方便地转化为光能、机械能等形式以供人们的生活需要，为各行各业的发展带来巨大的贡献。我国正处于国民经济迅速发展的时期，电能需求量大幅增长，且对电能质量的要求越来越高，这使得我国电网规模日益扩大，结构日趋复杂。作为电力系统的重要组成部分，变电站在电力系统中起着变换电压，接受和分配电能的重要作用，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站设计的合理与否，直接影响着整个电力系统的安全与经济运行。因此，变电站设计对于电网建设也起着举足轻重的作用。其中，220kV 变电站是地区供电的关键环节，对整个供电网络起着重要作用，科学的变电站设计能提升电网的供电能力和电能质量，降低损耗以节约成本，且能增加系统可靠性。鉴于 220kV 变电站在电力系统中的重要作用，要发展我国的电力技术，则需要对 220kV 变电站一次系统进行深入研究，加快实现变电站的数字化、装配化、智能化和自动化。1.2 原始资料分析1.2.1 课题内容模拟 220kV 变电站的实际情况，按照设计规范和要求，完成变电站一次回路电气系统设计。一次系统主接线为：变电站 220kV 有 2 回电源进线和 4 回出线； 110kV 有 2 回进出线和 6 回出线、10kV 有 2 回进出线和 24 回出线；变电站有主变两台，容量2240MVA，220/110/10 kV 三相变压器。并有一台相同容量的备用变。1.2.2 原始资料某地区近年来负荷增长速度较快，原来的供电方案已经不能满足当地用户的用电需求，目前需要新建一座 220KV 变电站，以缓解供电部门的供电压力，同时完善电网功能，提高电网的安全运行水平及供电可靠性，并考虑未来 10 年的负荷发展问题。（1）类型：220kV 降压变电所（2）电压等级 220/110/10kV（3）负荷情况：220kV 侧：母线最大穿越功率为 600MVA，Tmax=5000hSouthwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计第 2 页 共 42 页110kV 侧：最大负荷 150MW，最小负荷 120MW，Tmax=6000h，cos=0.8510kV 侧：最大负荷 46MW，最小负荷 40MW，Tmax=5000h，cos=0.85负荷性质：城镇生活及工业生产用电（4）出线情况：220kv：4 回（架空线） ；110kv：6 回（架空线） ；10kv：10 回(电缆线)（5）系统情况：系统经双回线路给变电站供电； 待建变电站4TS1280/-6FP7kV2150km（6）环境条件：年最高温度 40，平均温度 25，年平均雷暴日 38 日，气象条件一般。1.3 本文主要工作本次 220kV 变电站一次系统设计的内容主要包括以下几个方面：（1）分析原始资料，选择电气主接线方案，合理确定主接线形式；（2）选择主变压器和站用变压器，并设计站用电；（3）选择短路点，进行系统化简，并计算短路电流；（4）根据短路计算结果，进行电气设备的选择；（5）确定配电装置方案；（6）进行继电保护的配置和防雷接地设计；（7）绘制主接线图、电气总平面布局图和 220kV 侧进出线断面图。Southwest University of Science and Technology 220kV 变电站一次系统设计第 3 页 共 42 页第二章 电气主接线设计2.1 电气主接线概述电气主接线也称为电气一次接线，它是用来传输高电压、强电流的网络，由电气一次设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路。电气主接线是变电站电气一次部分的主体结构，同时也是电力系统的重要组成部分。电气主接线的设计合理与否直接影响到电力系统运行的可靠性、安全性和灵活性，且对变电站电气设备、配电装置的选择、继电保护的配置等起着决定性的作用。变电站的电气主接