新建降压变电站电气部分设计论文

鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）1目 录目 录 .I摘 要 .II第 1章 绪论 .31.1 课题背景.31.2 我国电力工业的现状.3第 2章 新建 220/110/35kV降压变电站电气部分设计 .42.1 电气主接线的选择.42.1.1 电气主接线的一般要求 .42.1.2 主接线选择的主要原则 .52.1.3 主接线方案设计 .52.2 短路电流计算.72.2.1 短路故障产生的原因 .72.2.2 短路故障的危害 .72.2.3 短路电流计算的目的 .82.2.4 短路电流计算的内容 .92.2.5 短路电流计算文法 .92.2.6 三相短路电流周期分量起始值的计算 .92.3 电气设备的选择及校验.102.3.1 按正常工作条件选择电气设备 .112.3.2 按短路状态校验 .112.3.3 按主母线的选择 .132.3.4 断路器的选择 .162.3.5 隔离开关的选择 .182.3.6 电流互感器的选择 .182.3.7 电压互感器的选择 .192.3.8 避雷器的选择 .222.3.9 配电装置的选择 .222.3.10 所用电设备的选择 .26结 论 .29致 谢 .30参考文献 .31鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）2摘 要展望未来，我国能否在本世纪中叶基本实现现代化，相当大的程度上取决于能源。电力工业是国民经济的基础，是重要的支柱产业，它与国家的兴衰和人民的安康有着密切的关系，随着经济的发展和现代工业的建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。 变电站作为电能传输与控制的枢纽必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。本设计讨论的是220/110/35kV 变电站电气部分设计，首先根据原始资料进行分析，主变压器容量，负荷计算，然后在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，电气设备的选择。关键词 电气主线选择，短路电流，设备选择，所用电选择鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）1第1章 绪论1.1 课题背景电力工业是国民经济的重要部门之一，它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。我国具有极其丰富的能源。这些优越的自然条件为我国电力工业的发展提供了良好的物质基础。但是，旧中国的电力工业落后，无法将其利用。不过，随着改革开放的深入发展，我国电力工业的发展很快。到2000年，我国电力工业已跃升世界第2位，电力工业的发展为我国的国民经济的高速发展做出了巨大的贡献。不仅如此，目前我国的电力工业已开始进入“大电网” 、 “大机组” 、 “超高压交、直流输电”等新技术发展的新阶段，一些世界水平的先进的高新技术，已在我国电力系统中得到了相应的应用。1.2 我国电力工业的现状随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能满足整个社会发展的需要，未能很好起到先行的作用，仅以 2004年夏季的供电负荷高峰期为例，全国预计总共缺电 3000万 KW左右，有 24个省区都先后出现拉闸限电的的情况，这样的局面预期还要过 23 年才可能得到较好的解决 。另外，由于我国人口众多，由此在按人口平均用电方面，迄今不仅仍远远落后于一些发达国家，即使在发展中国家中，也只处于中等水平，尚不及全世界平均人口用电量的一半。因而，要实现在 21世纪初全面建设小康社会的要求，我国的电力工业必须持续、稳步地大力发展，一方面是要大力加强电源建设，搞好“西电东送” ，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开、竞价上网，并建立起符合社会主义市场经济法则的、规范的电力市场。展望未来，我们坚信，在新世纪中，中国的电力工业必须持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）2第 2 章 新建 220/110/35kV 降压变电站电气部分设计2.1 电气主接线的选择变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路 、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高 ，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。2.1.1 电气主接线的一般要求2.1.1.1 应按电源情况、负荷性质、容量大小及邻近变配电所联系等因素确定主接线型式。力求简单可靠，维护方便，使用灵活，便于发展。2.1.1.2 架空进线避雷器设在靠近变压器的架空进线处；电缆进线的避雷器设在进线开关后的母线上。2.1.1.3 一段母线设一组电压互感器。当分段的单母线在正常运行时不为分段，亦可仅设一组电压互感器。2.1.1.4 设在母线上的电压互感器及避雷器可合用一组隔离开关。2.1.1.5 按电业局要求必须设置高压计费时，则必须在计费处装设电流互感器及电压互感器专柜。2.1.1.6 在所以进出线回路上按指示计量、继电保护的要求装设电流互感器。2.1.1.7 单电源的主接线，可以仅在断路器靠电源侧、装设隔离开关或隔离触头。2.1.1.8 在电源进线上应装设带电指示装置。若采用真空断路器时，为防止操作过电鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）2压，应在供电变压器的 1035KV 线路上装设阻容吸收器或氧化锌避雷器。另外，对电气主接线还要求可靠性、灵活性、经济性，这三者是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。例如，系统中的超高压、大容量枢纽变电所，因停电会对系统和用户造成的损失较小，故对其主接线的经济性就特别重视。2.1.2 主接线选择的主要原则2.1.2.1 变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。根据变电所在系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。2.1.2.2 变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求，还应满足电网出故障时应处理的要求。2.1.2.3 各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。2.1.2.4 近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。2.1.2.5 在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。2.1.3 主接线方案设计方案拟定及技术比较方案 220KV 110KV 35KV 主变台数方案一 双母线 双母线 单母线分段 2方案二 3/2 接线 双母线带旁路 双母线 22.1.3.1 220kV 主接线图设计2.1.3.1.1 3/2接线优点：高度可靠性，调度运行灵活，操作检修方便。任一母线故障或检修，均不导致停电。缺点:造价高，而二次控制复杂。2.1.3.1.2 双母线接线鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）2优点：供电可靠，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点：接线复杂，设备多，母线故障有短时停电。从上述的比较可以看出，两种接线从技术的角度来看主要的区别是在可靠性上， 3/2接线比双母线的可靠性更高。但对于 220KV地区性变电站来说，双母线接线的可靠性已能达到要求，且地区性变电站主要是要求经济性。所以，确定选择第一种接线方案。2.1.3.2 110kV 主接线图设计2.1.3.2.1 双母线接线优点：供电可靠，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点：接线复杂，设备多，母线故障有短时停电。2.1.3.2.2 双母线带旁母接线带有旁路母线主要是保证不中断对用户的供电。有母联兼旁路断路器和设专用旁路断路器两种形式。优点：除双母线接线的优点外，此种接线可以保证使某一回路检修时，不中断对外供电及操作简便。缺点：除双母线的缺点外，此种接线增加了一组母线，增加了一个间隔的配电装置，增大了投资和占地面积。经过两个方案的比较，双母带旁母的接线与双母线相比，主要解决了双母接线的断路器检修时间长，停电影响较大的问题，但带旁母的拉线大大增加了投资。双母接线的缺点可在选择断路器时进行弥补，预选择的 LW14型 SF6断路器具有运行可靠，检修维护量小等优点，故本次设计宜选用双母线接线。2.1.3.3 35kV 主接线图设计2.1.3.3.1 单母线分段优点： 母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源；一段母线故障时(或检修 )，仅停故障(或检修)段工作，非故障段仍可继续工作。鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）2缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，接在该段母线上的电源和出线，在检修期间必须全部停电；任一回路的断路器检修时，该回路必须停止工作。通过该接线优缺点的分析，可见，方案一中 35KV采用此接线方式，其优点是当一母线发生故障时，分段断路器能自动把故障切除，保证正常段母线不间断供电和不至于造成用户停电；缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，接在该母线上的回路都要在检修期间停电，所以，该接线方式对于 35KV侧可以考虑。另一方面是考虑到地区性一般变电所对经济性的考虑。2.2 短路电流计算计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯网络设施的影响等。在电力系统设计中，短路电流的计算应按远景规划水平年来考虑，远景规划水平年一般取工程建成后 510年中的某一年。计算内容为系统在最大运行方式时，个枢纽点的三相短路电流。2.2.1 短路故障产生的原因工业与民用建筑中正常的生产经营办公等活动以及人民的正常生活，都要求供电系统保证持续安全可靠地运行 .但是由于各种原因，系统会经常出现故障，使正常运行状态遭到破坏。短路是系统常见的严重故障。所谓短路，就是系统中各种类型不正常的相与相之间或地与相之间的短接。系统发生短路的原因很多，主要有 ：2.2.1.1 设备原因电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路的功能。2.2.1.2 自然原因气候恶劣，由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。2.2.1.3 人为原因鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）2工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物带电设备内形成短路事故等。2.2.2 短路故障的危害供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果：2.2.2.1 短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。2.2.2.2 短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。2.2.2.3 短路系统电压下降短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。2.2.2.4 不对称短路的热效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。2.2.2.5 短路时的停电事故短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。2.2.2.6 破坏系统稳定造成系统瓦解短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。2.2.3 短路电流计算的目的2.2.3.1 电气主接线比选短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。鞍山科技大学成人教育学院毕业设计（论文）22.2.3.2 选择导体和电器化 如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。2.2.3.3 确定中性占接地方式对于 35KV 、10KV 供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。2.2.3.4 选择继电保护装置和整定计算在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。2.2.4 短路电流计算的内容2.2.4.1 短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。2.2.4.2 短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。2.2.4.3 短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计