IT计算机毕业设计220kV枢纽变电站的主设计和变压器保护大学毕业论文

1220kV 枢纽变电站的主设计和变压器保护摘 要变电站是电力系统中极其重要的部分，是实现输变电的关节点。好的变电站设计方案不仅可以满足广大用户的用电要求，而且还有利于电力系统的可靠运行。再有随着我国用电需求的不断增长以及先进科学技术的在电力系统中的运用，好的变电站设计方案的选择显得尤为重要。本设计是对大城市市中心枢纽配电站的设计。主要部分有：对原始资料的分析、变电站主设计以及变压器相关保护设计。关键词：主变压器，短路计算，设备选择，主变压器保护2220kV SUBSTION PROJECT DESIGN AND THE MAIN TRANSFORMER PROTECTION ABSTRACTTransformer substation is a extremely important part of the power system. Its the key point to achieve the transmission and transformer of electricity power. Good design not only can meet the electricity requirements of customers but also for reliable operation of power system. Again with the growing electricity demand in China and the advanced science and technology used in power systems, good selection of substation design is very important.The design is the design of a distribution hub substation in downtown of one big city. The main parts are: the analysis of raw data, substation design and substation relay protection design .KEY WORDS: main transformer,short circuit calculations,equipment selection,main transformer protect3目 录摘 要 .1ABSTRACT.21.序 论 .12. 电气主接线的设计 .22.1 电气主接线概述 .22.2 主接线的基本形式 .32.3 主接线方案选择 .42.3.1 初定方案 .42.3.2 方案的比较 .63.主变压器的选择 .103.1 主变压器容量和台数的选择 .103.1.1 主变压器容量的选择 .103.2.2 主变压器台数的选择 .103.2 主变压器型式和结构的选择 .113.2.1 相数的选择 .113.2.2 绕组数量和联接方式的选择 .113.3 主变压器的选择结果 .124. 短路电流计算 .134.1 各元件标幺值计算 .134.1.1 主变压器各绕组电抗标幺值计算 .134.1.2 220KV 侧电抗标幺值计算 .144.1.3 110KV 侧电抗标幺值计算 .154.2 等效电路图的化简 .174.3 各序网图 .2044.4 短路电流计算 .224.4.1 220KV 母线短路时的短路电流计算 .224.4.2 110KV 母线短路时的短路电流计算 .234.4.3 10KV 母线短路时的短路电流计算 .255. 高压电器的选择 .275.1 概述 .275.1.1 高压电器选择的一般原则： .275.1.2 高压电器选择的技术条件： .275.2 断路器的选择 .305.2.1 断路器选择的一般原则 .305.2.2 变压器 220KV 侧断路器的选择 .315.2.3 110KV 侧断路器的选择 .335.2.4 10KV 侧断路器的选择 .355.3 隔离开关的选择 .375.3.1 隔离开关的选择原则 .375.3.2 变压器 220KV 侧隔离开关的选择 .385.3.3 110KV 侧隔离开关的选择 .395.3.4 10KV 侧隔离开关的选择 .405.4 电流互感器的选择 .425.4.1 电流互感器选择方法 .425.4.2 220KV 侧电流互感器选择 .445.4.3 110KV 侧电流互感器选择 .465.4.4 10KV 侧电流互感器选择 .485.5 电压互感器的选择 .495.5.1 电压互感器选择方法 .505.5.2 220KV 侧电压互感器选择 .515.5.3 110KV 侧母线电压互感器选择 .515.5.4 10KV 侧电压互感器选择 .515.6 母线的选择与校验 .525.6.1 概述 .5255.6.2 220KV 母线的选择与校验 .535.6.3 110KV 母线的选择与校验 .566. 变压器保护 .616.1 概述 .616.1.1 变压器的故障及异常状态 .616.1.2 变压器保护装设的原则（220500KV） .626.2 瓦斯保护 .626.3 纵联差动保护 .646.3.1 纵联差动保护的要求 .646.3.2 纵联差动保护的基本原理 .646.3.3 纵差动保护的构成 .656.3.4 纵差保护整定计算 .666.4 相间故障后备保护 .716.5 接地故障后备保护 .736.6 过负荷保护 .756.7 过励磁保护 .766.8 变压器保护装置的选型 .77致谢 .79参考文献 .80附录：外文资料（原文、译文） .81附录: 电气主接线图 .113附录: 变压器保护配置图 .11311.序 论变电站是电力系统输电和配电的集结点，担负着变换电压、接受和分配电能、调整电压以及控制电力流向的重要任务，直接影响电力系统的安全与经济运行。其主要有升压变电站、主网变电站、二次变电站以及配电站之分，本设计就是一典型市中心配电站的设计案例。本设计主要包括两个部分，一是变电站的主设计，另外一部分是变压器的保护设计，对于变电站接地网、调压设备、直流系统、及运行方式以及经济性等分析本设计没有做出具体介绍。其中变电站的主设计主要包括以下几方面：主接线的设计、主变的选择、短路电流的计算、电流电压互感器等电力设备的选择。而变压器的保护主要包括变压器保护的分析、整定计算以及设备的选择。由于水平有限，难免有欠缺以及考虑不周的部分，请大家做出批评指正。22. 电气主接线的设计2.1 电气主接线概述电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。它是变电站、发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。1.电气主接线的指标有三个方面，即可靠性、灵活性、经济性。安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电安全可靠是电气主接线最基本得要求。主接线的可靠性不是绝对的，得联系具体实际来确定，如变电站在电力系统中的地位和作用、符合的性质和类别、设备的制造水平以及长期运行的的经验。灵活性是指电气主接线能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性主要有以下及方面：调度、操作、扩建的方便性。经济性是在保证可靠性及灵活性为前提的情况下的经济。其主要从以下几方面考虑：降低一次投资、占地面积以及电能损耗。2.电气主接线的设计主要包括以下方面：对原始资料的分析，其主要有以下方面：工程情况、电力系统情况、负荷情况、环境条件以及设备供货情况主接线方案的拟定及选择短路电流计算和主要电气设备选择绘制电气主接线图编制工程预算32.2 主接线的基本形式电气主接线的方式住要有以下几种：单母及单母分段接线、母及双母分段接线、带旁路的单母和双母接线、一台半及四分之三台断路器接线、变压器母线组接线、单元接线以及桥形接线。1.单母单母接线，其主要优点是：接线简单、操作方便、设备少、经济性好、易于扩建。缺点则是：可靠性差（母线或母线隔离开关检修或故障是所有回路都得停止运行） 、调度不方便(电源只能并列运行不能分裂运行，并且线路侧发生短路是有较大的短路电流)。一般适用于 610kV 配电装置不超过 5 回；3563kV 配电装置出线回路不超过3 回；110220kV 配电装置出线回路不超过两回。单母分段接线，与单母接线相比其供电更可靠灵活，对于重要的用户可从不同段引出两回馈线。但其要比单母接线要多一台或多台断路器及隔离开关的投资。这种接线方式一般用于：小容量发电厂的发电机电压配电装置，每段母线上所接发电容量为 12MW 左右出线不超过 5 回；变电站有两台主变是的 610kV 配电装置；3563kV 配电装置出线 48 回；110220kV 配电装置出线 34 回。2.双母双母接线，其主要优点：供电方便，调度灵活，扩建方便，便于实验。缺点：增加一条母线及每条回路的母线隔离开关的投资；检修会故障时隔离开关的倒闸操作比较繁琐容易误操作。广泛用于进线回路数较多、容量较大、出线带电抗器的 610kV 配电装置；3560kV 配电装置出线超过 8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110kV 配电装置出线数为 6 回以上是；220kV 配电装置出线数为 4 回以上时。双母分段接线，与双母接线方式相比其增加了供电的可靠性，但同时增加了两台断路器的投资。一般使用双母分段的原则：当出线回路数为 1014 回时在一组母线上分段；当出线回路数多于等于 15 时在两组母线上分段；在双母分段接线中均装设两台母联兼旁路断路器；为了限制 220kV 母线短路电流 或系统解列运行的要求，可使用母线分段。43.增设旁路母线增设旁路母线可提高了供电可靠性，特别是在进出线检修时（包括其保护装置的检修和调试）不中断对用户的供电，但同时会增加母线等投资。他有三种接线方式：有专用旁路断路器的旁路母线接线母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线用分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线。4.一台半及三分之四台断路器接线这两种接线方式可靠性和灵活性很高，在检修或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调度和扩建也很方便，在超高压电网中有广泛应用。但断路器的投资较高。5.单元接线优点：接线最简单，设备最少，不需高压配电装置。缺点：线路故障或检修时变压器停运，变压器检修或故障时线路停运。适用范围：只有一台变压器和一回线路是；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。6.桥式接线有内桥和外桥接线之分，它们的优点是：所用断路器少，四回线只要用三台断路器。缺点：桥联断路器检修或故障时两回路需解列运行内桥接线的变压器的投入切除操作复杂需动作两台断路器影响一回线路的暂时停运；外桥接线的线路的投入切除操作复杂影响一台变压器的暂时停运内桥接线出线断路器检修是线路需长时间停运；外桥接线的变压器端断路器检修是变压器需长时间停运。内桥接线适用于较小容量的发电厂或变电所，且变压器不需频繁切换或线路较长、故障率较高。外桥接线适用于较小容量的发电厂或变电所，且变压器的切换频繁或线路较短、故障率较少的情况。2.3 主接线方案选择2.3.1 初定方案由原始资料可知本变电站有两台三相变压器，各侧电压等级分别为：5220、110、10kV。220kV 侧为进线端，有两回线；110kV 及 10kV 侧为负荷侧各自的出线回路数为 5 回、9 回线。并且已知本变电站为地区人口约 200 万，有大量工业和商业企业的集中地区供电的枢纽站。供电对象为包括政府、学校、医院、企业和军事部门等重要用户。要求供电可靠高质量。由此拟定以下两种方案作为选择：1.方案一 10KV方 案 一20KV1号线 号线杨三线 杨南线 杨屯线 杨丽线 杨亲线图 2-1 方案一方案一 220kV 侧及 110kV 侧均采用双母线接线方式，10kV 侧则采用单母分段。2.方案二