XB市220KV变电所一次部分设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 毕 业 设 计 论 文 论文题目 ： 电所一次部分设计 系 别： 专 业： 电气自动化技术 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师 ： 提交时间 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 摘 要 随着我国经济的快速发展，电网的负荷也飞速增长 ,导致对中间变电站的需求越来越大，特别是处于中间环节的主变是 220变电站。本 变电站设计以实际工程技术水平为基础，以虚拟的变电站资料为背景，进行含有 3台主变的 本设计首先根据任务书上的要求，对电力系统和变电所进行总体分析，从负荷增长方面阐明了建站的必要性。接着，由电力系统的规划及供电范围确定了主变压器台数、容量及型号。然后通过变电所的概括以及对拟建进出线条数来考虑，从可靠性、经济性、灵 活性方面考虑，确定了 22011010时也完成了所用电的设计和无功补偿的设计。然后，根据最大持续工作电流和短路电流计算的计算结果，对高压断路器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、电压互感器、电流互感器进行了选型。然后又根据变电所地理位置和变配电要求以及电气总平面布置要求，进行 配电装置设计与电气总平面布置设计。 最后对变电所进行防雷设计，从而完成了 关键词： 电力系统 变电所 主接线 短路电流计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 of s in 20kV to as as on to in on to a by as as to to to 20100kV to to on on as as to on we to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 目录 摘 要 . 2 . 3 第一章 绪 论 . 6 第一章 绪 论 . 6 述 . 6 次设计的内容与要求 . 6 次设计的成果 . 7 第二章 电力系统和变电所总体分析 . 8 力系统 . 8 变电所总体分析 . 8 第三章 主变压器的选择 . 11 述 . 11 主变容量和台数的选择 . 11 主变压器型号的选择 . 12 主变型号的确定 . 14 第四章 电气主接线设计 . 16 述 . 16 电气主接线的基本接线方式 . 17 各电压等级的主接线的选择 . 21 变电所用电设计 . 24 限流问题 . 26 中性点接线方式及设计 . 26 无功补偿设计 . 26 第五章 短路电流计算 . 29 概述 . 29 短路计算的目的及假设 . 29 短路电流计算 . 31 第六章 电气设备计算及选择 . 37 述 . 37 路器选择计算 . 39 隔离开关选择计算 . 43 20110母线及主变低压侧母线选择计算 . 45 0大一回负荷出线电缆 . 48 持绝缘子及穿墙套管的选择 . 49 流电抗器 . 50 0. 52 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 0压互感器选择 . 52 22010. 53 第七章 防雷设计 . 54 害的来源 . 54 击雷保护 . 54 雷电波侵入保护 . 56 雷器参数计算与选择 . 56 致 谢 . 58 参 考 文 献 . 59 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第一章 绪 论 述 本次设计 电所是中间变电 所 ， 高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用。 本变电 所高压侧有三回出线，同时降压给当地供电， 主要起中间环节作用。该变电 所 在系统中作用非同寻常，全 所停电将引起区域系统解列。该变是为了满足该省北电东送、 电气化铁道牵引站和 是 厂 2 350组电力外送的配套工程，未来 5 10 年最大供电负荷550变压器建设规 模为 3 150期上一台，电压等级为 220/110/10 电所设计原则 由 220 500电所设计规范中 ： 第 在变电所的设计中应认真执行国家的建设方针和技术经济政策，符合安全可靠、技术先进、经济合理的要求。 第 ： 变电所的设计应结合地区特点，积极慎重地推广采用成熟 的新设备、新材料、新布置、新结构，从实际出发，努力提高自动化水平。 第 变电所的设计必须坚持节约用地的原则。 第 在变电所的设计中，必须遵守国家有关法规的规定，特 别要采取切有效的环境保护和水土保持的防治措施。环境保护和水土保持的工程设施必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投产。 第 变电所的设计除应执行本规程的规定外，尚应符合现行的有关国家标准和电力行业标准。 次设计的内容与要求 本次主要完成 电所一次部分设计。 1 主变压器的选择。 2 主接线设计：分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母线接线方式，从可靠性、经济性、灵活性上比较选择出最佳主接线方式。 3 短路电流计算：根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点 计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果。 4 主要电气设备选择： (a)选择 22011010 (b)选择 220110 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 (c)选择 220 (d)选择限流电抗器（如有必要装设）及 10 (e)选择 10 (f)选择 10 5电气设备配置 (a)各电压等级电压互感器配置。 (b)各回路电流互感器配置。 6 其 它设计 (a)无功补偿设计 (b)防雷保护的设计。 次设计的成果 文 。 (a)变电所电气主接线图。 (b)变电所电气 总 平面布置图。 (c) 220 断面图（进线或出线）。 (d)110 (e)110 (f)避雷针布置及其保护范围图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第二章 电力系统和变电所总体分析 力系统 力系统的组成 电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械 的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网）、消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器、调速器以及继电器等。 力系统的基本要求 1 保证可靠的持续供电。对用户供电的中断将使生产停止，人民的生活秩序、生活质量将受到影响，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运 行首先要满足可靠、持续供电的要求。 2 保证良好的电能质量。电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量三个方面。电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量 ，波形质量则以畸变率 是否超过给定值来衡量。我国规定，拥护供电电压的允许偏移量是额定值的+5%额定频率是 50许偏移量为 z。 3 保证系统运行的经济性。电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为 1/3，且电能在变换、输送、分配时的损耗绝对值也相当客观。因此，降低电能消耗的能源和降低变、输送、 分配时的损耗，有极其重要的意义。 变电所总体分析 电所的发展方向 由于现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂，除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所、小型化变电所和无人值班变电所等。当前随着我国城乡电网建设与改造工作的开展，对变电所设计也提出了更高更新的要求。 变电所设计与占地面积多少和加强网架可靠性直接相关，由于这种原因，变电所的发展经过了一段发展历史。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 我国常规城网变 电所的主要问题是设备陈旧，占地面积大与现代化的城市建设不相适应，为了改变这种面貌，城网变电所已向小型化方向发展，开始采用全封闭组合电器，即 套设备。全封闭组合电器（ 是由于 包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出现套管或电缆终端。这些设备按变电所主接线的要求依次连接组成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以 为绝缘的灭弧介质，称之为 称 目前， 将变压器一、二次开关全部合为一体，或为气体绝缘组合的供电系统。今后其将向小型化、智能化、免维护、易施工的方向发展。 建国以来，我国农电事业得到迅速的发展，随着改革开放的形势发展，现有农村电网已经适应不了农电负荷迅速增长的要求，二十年来，全国各地对农网，特别是对农村变电所重点进行技术改造，取得了可靠的成绩。但，农村变电所仍存在一些问题。近年来，有关科研设计单位和农电部门做了大量的工作，经过多次的论证与实践，确定了农村变电所的建设，应遵循“小容量、密布点、短半径”的原则 和“户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进”的发展方向。 目前，小型化变电所的建设已遍布全国，成为农村变电所的主要形式。 自从计算机技术深入到电力系统以来，微机监测技术获得了迅速的发展。变电所综合自动化系统，集保护、远动、监控为一体，是一种分布式的综合自动化装置，其把继电保护、远动技术、参数监测等各种功能分布在各个单片机上，而这些单片机通过计算机网络连接起来一个有机的自动化装置。 变电所实现无人值班是一项涉及面广，技术含量高，要求技术和管理工作相互配套的系 统工程，它包括电网，一、二次部分，变电所装备水平，通信通道建设，调度自动化系统的建立以及无人值班变电所的运行管理工作。 电所的分类 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类： 1 枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为 330500为枢纽变电所。全所停电后，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 将引起系统解列，甚至出现瘫痪。 2 中间变电所：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分 段，一般汇集 23个电源，电压为 220330时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。 3 地区变电所：高压侧一般为 110220地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。 4 终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为 110降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。 设计变电所的总体分析 本省北电东送，电气化铁道牵引站和 是电厂 2 350组电力外送配套工程。且使 电区 220架加强。因此，建设 (1)类型： 220间变电所 (2)最终容量：根据工农业负荷的增长 ,需要安装三台 220100量为 150量比为 100/100/50的变压器。一次设计，两期建设，本次只建设一台。 (1)变电所与 220 110一个中 间变电所。 (2)变电所用两回线路与 220 7回线路与 110 (3)将来有一座 220电所建成后，有一回 220 (4)供电范围内将新建 座 110电所，有两回 110线与新建的两所变电所相连。 (1)220回，本期兴建 2回，近期无负荷。 (2)110回，本期只兴建 7回，其中 4回每回的最大输送容量为 20000余 3回每回的最大输送容量为 150004600h。 (3)104条，本期只建 6条出线，以满足所用电、周围居民和周围部分企业用电。 2近公路，所区一带场地开阔，地买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 势平坦，交通运输便利，进出线顺畅，附近无污染，环境条件良好，所址海拔 110m，距颖河支流清河约 4 公里，无洪之险且排水条件良好，不易形成内涝，地 震基本烈度为 6，且该地区属级污秽区。 第三章 主变压器的选择 述 在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率 ，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统 5 10年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。 在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等 ，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。 选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。 主变容量和台数的选择 由电力系统电气设计手册（一次部分）中： 1 变电所主变容量一般应按 5 10年规划来选择，并适当考虑远期（ 10 20年）发展规划，对城市应根据城市规划选择。 2 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变容量。对于有重要负荷的变电所。 由 220500程中： 第 变压器容量和台数的选择，应根据现行的 电所同一电压网络内任一台变压器事故时，其他元件不应超过事故过负荷的规定。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，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的 70%时不过载，并在计及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。如变买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 电所有其他电源能保证变压器停运后用户的一级负荷，则可装设一台 (组 )主变压器。 根据本设计所列条件，应选择 3台容量为 150 期建设一台。 主变压器型号的选择 数 由 220500： 第 22033选用三相变压器。 由电力变压器选用导则中： 第 电机升压变压器和变电所降压变压器一般采用三相变压器。 本变电站是中间降压变电所，交通便利，具有三种电压，故应选 三相变压器。 组数量和连接方式的选择 由电力工程电气设计手册中： 第 如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器的 15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。 由 220500： 第 20通过主变压器各侧绕组的功率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，宜采用有三个电压等级的三绕组变压器或自耦变压器。 由 电力变压器选用导则 中： 三绕组变压器一 我国 110压器绕组 采用“ Y”连接；其低压侧应采用“”接线方式。 因此本变电所应选用三绕组变压器，绕组接线方式宜选用 YN 压方式 由电力变压器选用导则 中： 第 b)有载调压变压器一般用于电压波动范围较大，且电压变化频繁的变电所。 对于 在高、中压侧进行有载调压。 量比 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 对于降压变， 国标，容量组合有两种可供选择 100/100/100和 100/100/50。由于本变电所起交换功率作用，电力网络 110为主要负荷，变电所 10主要满足所用电，且 两种的造价相近。显然本变电所宜选用 100/100/50型容量比的变压器。 变阻抗选择 由电力工程电气设计手册中： 第 ： 阻抗的选择原则： 各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继点保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；并应以对工程起决定性作用的因素来确定。 对于三绕组的普通型和自耦变，其最大阻抗放在高、中压侧还是高、低压侧需按前条确定。 目前，我国过内生产的变压器有“升压型”和“降压型”两种：“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次 为中、低、高，所以高、中压侧阻抗最大；“降压型”的绕组排列顺序为：低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。 根据 选降压型。 却方式 由 电力变压器选用导则中： 第 冷却方式 e)强迫导向油循环风冷或水冷 (2)12022 g)选用强油风冷冷却方式时，当油泵与风扇失去供电电源时，变压器不能长时间运行。即使空载也不能长时间运行。因此，应选择两个独立电源供冷却器使用。 强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少 变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。同时也注意应选择两个独立电源供冷却器使用。 否采用自耦变 自耦变因为其三绕组之间不仅有磁的联系，还有电的联系，所以中性点必须接地，多用于 220以上变电所，发电机升压及联络变压器。在 350压等级均采用中性点不解地形式。而且它经小阻抗接地，短路电流大，造成设备选择困难和对通信线路的危险干扰，且考虑到现场维护等问题，不采用自耦变压买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 器。 故本 220采用自耦变压器，而用普通三绕组变压器。 侧额定电压选择 由电力变压器选用导则 中： 第 载调压范围 c)对电压等级为 66220有载调压范围推荐为 8 正、负分接档位可以改变。 220220输入端，选 220110 +10%， 即 121105%，即 性点绝缘问题 在 110了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方 式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。 110且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。 35 10中性点都采用全绝缘。 主变型号的确定 由三相油浸式电力变压器技术参数和要求中 第 定容量、电压组合、联结组标号及性能参数应符合表 23表 30的规定。 表 28 31500180000 额定容量 压组合及分接范围 联结组 标号 空载损耗 载损耗 载电流 % 容量分配 % 短路阻抗 % 高压 压 压 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 31500 40000 50000 63000 2208 69 121 1 35 7 55 66 77 180 210 250 290 00/100/100 100/50/100 100/100/50 高 4 高 4 中 7 9 90000 120000 150000 180000 1 35 00 122 143 165 390 480 570 700 上分析知，本设计变电所主变压器型号为 15000/220，变压器参数如下： 型号 20 联接组标号 空载电流 % 载损耗 (143 额定电压 (高压 中压 低压 220 8 121 定容量（ 150 150 75 阻抗电压 高中 高低 中低 14 23 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 第四章 电气主接线设计 述 电气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，也是构成电力系统网络结构的重要环节。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。 电气主接线的基本要求 我国变电所设计技术 规程 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，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。 1. 可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。对主接线可靠性的具体要求如下： （ 1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 （ 2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电。 （ 3）进线或出线回 路故障，断路器拒动时，停电范围应尽量小，停电时间应尽量短。 （ 4）尽量避免变电所全部停运的可靠性。 2. 灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 （ 1）满足调度正常操作灵活的要求，调度员根据系统正常运行的需要，能方便、灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置，使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 （ 2）满足输电线路、变压器、开关设备停电检修或设备更换方便灵活的要求。设备停电检修引起的操作，包括本电站内的设备检修和系统相关厂、站设备检修引起的站内操作是否方便灵活。 （ 3）满足处理事故的灵活性 。变电所内部或系统发生故障后，能迅速隔离故障部分，尽快恢复供电操作的方便和灵活性，保障电网的安全稳定。 （ 4）满足可扩建的灵活性。一般变电站都分期建设的，从初期接线到最终接线的形成，中间经过多次扩建。主接线设计要考虑接线过渡过程中停电范围最少，停电时间最短，一次、二次设备接线的改动最少，设备的搬迁最少或不进行设备搬迁。 3. 经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。 （ 1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂， 以利于运行并节约二次设备和控制电缆投