220kV变电站设计

介绍电厂与电力系统毕业设计是培养学生综合运用所学理论知识，独立分析和解决实际工程问题的初步能力的重要环节。本设计基于毕业设计的要求，针对220/60KV降压变电站的毕业设计论文。本设计主要是一次变电所电气部分的设计，将对其进行解释和说明。包括选择变电站内主变压器的容量、数量和形式，选择变电站内要设计的各种电气设备和各种参数，通过计算，详细验证不同公共设备的热稳定性和动态稳定性，并对选择进行详细说明。同时，通过对变压器和变电站负荷的选择，确定了变电站的主要电气接线方案、高压配电设备及其布置方式。同时，根据变电站的电压等级及其在电网中的重要地位，进行继电保护和自动化设备的规划设计。最后，通过确定主接线方式和所选设备的型号，绘制出变电站继电保护的剖面图、平面图和原理图。同时，根据绘制的变电站平面图计算变电站外高压配电设备的防雷保护，绘制变电站外高压配电设备的防雷保护图。第一本毕业设计手册1变电站设计原始数据1.1原始数据和设计基础(1)设计变电站建成后，主要向工业用户供电。电源进线为220千伏，电压等级为220/60千伏。(2)变电站区域年平均温度为14，最高温度为36，最低温度为-20。(3)周围空气无污染。(4)出口走廊宽阔，地势平坦，交通便利。(5)变电站60KV负荷表：(重要负荷占总负荷的80%，负荷同时率为0.7，线损率为5%，Tmax=5600小时)表1.1变电站60kV负荷表序列号加载名称最大负载(千瓦)力量因素出口方式出口循环数笔记不久的将来向前1建一个机械工95不能实行的2有一个重要的负载2化肥厂8000100000.95不能实行的2有一个重要的负载3重型机械商店10000130000.95不能实行的2有一个重要的负载4拖拉机95不能实行的2有一个重要的负载5熔炉10000150000.95不能实行的2有一个重要的负载6钢铁厂12000180000.95不能实行的2有一个重要的负载(6)电力系统的连接方式如图所示：图1.1电力系统接线图系统中的所有发电机均为涡轮发电机，输电线路为架空线路，每单位长度的正序电抗为0.4欧姆/千米。2主变压器的选择变压器是一种静电设备。它利用电磁感应原理，将一个电压等级的交流功率转换成另一个电压等级的同频交流功率。变压器是各种电压等级变电站的主要电气设备之一，担负着转换电网电压和进行输电的重要任务。确定合理的变压器容量是变电站安全可靠供电和系统正常运行的保证。2.1主变压器容量选择的相关规定和原则2.1.1主变压器容量的选择和确定根据变电所设计中的相关规定(1)为正确选择主变压器的容量，应绘制变电站的年、日负荷曲线，并由曲线得出变电站的年、日最大负荷和平均负荷。(2)一般根据变电站建成后510年的规划负荷来选择。(3)主变压器容量的确定：变电站一般安装两台主变压器。一台(组)变压器停运后，其他变压器的容量应保证变电站总负荷的70%，并在考虑过载容量后的允许时间内保证支持的一次和二次负荷。即，满足信噪比0.7PZMAX。(PZMAX是综合最大负荷)如果所有其他能源(1)根据电力工程电气设计手册一次电气部分，在不受运输条件限制的情况下，330千伏及以下变电站应使用三相变压器。如果由于制造和运输条件，单相变压器组可用于220千伏变电站。安装一组单相变压器时，应考虑设备相位。当有一组以上的主变压器，且每组的容量满足总负荷的75%时，设备阶段可能不安装。(2)当系统有调压要求时，应采用有载调压气压。对于新建变电站，从网络经济运行的角度来看，应注意选择空载调压变压器，以节约工程成本。(3)对于连接两个中性点直接接地系统的变压器，除了大降压负荷或高、中压不确定潮流外，一般采用自耦变压器。然而，仍然需要进行技术和经济比较。2.1.4主变压器的冷却方法主变压器常用的冷却方式有：自然风冷、强制油循环风冷、强制油循环水冷和强制先导油循环冷却。自然空气冷却通常用于小容量变压器，而强制油循环空气冷却通常用于大容量变压器。2.1.5主变压器绕组的连接方式变压器绕组的接线方式必须与系统电压的相位一致，否则不能并联运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和。高、中、低绕组的组合应根据项目的具体情况确定。对于从高压到低压直接供电的变电站，可以使用双绕组来简化电压等级和减少重复降压容量。3主接线形式的选择和描述主要电气线路是一系列主要电气设备(如发电机、变压器、开关、变压器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等)。)按照一定的顺序要求连接。它是分配和传输电能的总电路。电气连接图由电路中各种电气设备统一规定的图形符号和字符符号组成，称为电气主接线图。变电站的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定与变电站的安全、稳定、灵活、经济运行以及电气设备的选择、配电设备的布置和继电保护的制定密切相关。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，主接线的设计不仅影响电力系统和变电站本身，而且影响工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合问题。3.1主接线的设计原则根据设计规定，变电站的主要限制应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。同时，还应考虑以下因素：1)变电站在电力系统中的地位和作用。2)近期和远期发展规模。3)负荷的重要性分类和回路数量对主接线的影响。4)主变电站数量对主接线的影响。5)有无备用容量及其对主接线的影响。3.1.1设计主接线的设计原则和基本要求3.1.1.1的可靠性1)应重视国内外长期运行经验及其可靠性的定性分析2)主接线的可靠性包括一次部分和二次部分的可靠运行的集成。3)主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性。使用可靠性高的电气设备可以简化布线。3.1.1.2可靠性的具体要求：1)断路器检修时，不会影响电力系统。2)在断路器或母线故障和母线检修期间，尽量减少停电回路的数量和停电时间，并保证一次负荷和全部或大部分二次负荷的供电。3)极好地避免了所有关机的可能性3.1.1.3的灵活性主接线的灵活性如下B.停电保护和二次回路不应过于复杂，以节省二次设备和控制回路。C.应该限制短路电流，以便选择便宜的电气设备或轻型电器。2)占地面积小主接线的设计应为配电设备创造条件，减少占地面积。3)低功耗经济合理地选择主变压器的类型、容量和数量，避免因两台变压器更换而增加功率损耗。3.2主接线的选择根据电力工程电气设计手册，当110-220 kV配电设备的回路数为4时，一般采用单母线段的接线方式。对于在系统中占有重要地位的配电设备，当220千伏出线为4倍以上时，也可安装特殊的旁路短路。6-220 kV配电设备中的双母线运行方式通常是为了保证用户的供电具有必要的可靠性。根据上述情况以及系统要求和变电站所在负荷性质，初步确定主接线方案：第一种方案是一次侧(220千伏)采用单母线段接线方式，二次侧(60千伏)采用双母线旁路接线方式；第二种方案是一次侧(220千伏)由带旁路的双母线段连接，而二次侧(60千伏)由双母线段连接。第一种方案的主接线图：图3.1方案1的主接线图该方案的特点是：一次侧(220千伏)由单母线段连接。优点：单母线分段检修，重要负荷可从不同分段引出两个回路，重要负荷可由两个电源供电。但是，在这种情况下，当一段母线发生故障时，分段断路器可以在继电保护装置的作用下自动解除故障，从而保证母线正常段的不间断供电，不会造成重要负荷的停电。缺点：当引出线是双环时，架空线经常交叉。二次侧(60KV)采用双母线连接方式两组具有双母线的母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行。电源和负载平均分配在两组总线上。由于母线继电保护的要求，母线通常以固定方式连接到一组母线上。优点：1)可靠的电源。通过两组母线隔离开关的切换操作，一组母线可以轮流检修，不会造成供电中断；一组总线故障后，电源可以快速恢复；检修任何输出断路器时，电路不会断电。2)灵活调度。每个电源和每个负载可以随机分配到某一组总线上，可以灵活适应系统中各种运行模式和潮流变化的需要。3)扩展方便。扩展到双母线的任何一侧都不会影响两组母线的功率和负载的均匀分布，也不会造成原电路的停电。当有双回路架空线时，它们可以按顺序排列，这样当连接不同的母线段时，引出线不会像单母线段那样交叉。4)易于测试。当单个电路需要单独测试时，这些电路可以分开并分别连接到一组总线上。缺点：在逆变母线运行过程中，有负载电流的电路是由隔离开关来切换的，这种方式比较复杂，容易造成误操作。第二，只有一条总线在双总线连接中工作。因此，当工作母线短路时，整个配电装置仍需要短时间停止工作。检修任何电路的断路器时，电路仍需断电。另外，母线隔离开关的数量和有色金属的消耗都在增加，配电设备结构复杂，经济性差。第二种方案的主接线图一次侧(220千伏)由带旁路的双母线段连接。二次侧(60KV)由双母线段连接。图3.2方案2的主接线图该方案的特点是：双母线连接形式的特点：为了防止单个母线段在维护期间因母线或母线隔离开关故障或检修而被长时间切断，在优点：1 .公交车可以在不中断供电的情况下轮流检修。检修任何电路的母线隔离开关时，只能停止电路。C.总线故障后，电源可以快速恢复。D.灵活的日程安排。E.轻松扩展。F.易于测试。缺点：增加母线长度和每条线路一组母线隔离开关，增加配电设备结构，增加占地面积，增加投资。由于更多的隔离开关，误操作很容易。3.3主接线的确定对两种方案进行了比较：首先，一次侧两种接线方式的比较：虽然双母线段在可靠性和灵活调度方面优于单母线段，但单母线段可以解决这个问题，占地面积也小。双母线接线方式占地面积大，投资高。因此，通过以上比较，最终确定一次侧(220千伏)采用单母线段的连接形式。二是二次侧两种接线方式的比较：双母线段接线增加了隔离开关和断路器的数量，接线复杂。正常情况下，只有一组母线运行，因此当工作母线短路时，整个配电装置仍需要短时间停止工作，从而延长了停电时间。双母线旁路接线不仅比前者更经济，而且在母线故障后恢复供电也比前者更快。同时，双母线接线调度灵活，便于扩展。因此，通过以上比较，二次侧(60KV)最终选择双母线旁路连接的连接形式。最后，通过对一次侧(220千伏)和二次侧(60千伏)接线的经济性、可靠性和灵活性的综合比较，考虑进线、出线数量和重要负荷分布等因素，一次侧(220千伏)采用单母线分段接线方式，二次侧(60千伏)采用带旁路的双母线接线方式。4短路计算4.1短路电流计算的目的短路电流计算的主要目的是选择断路器和其他电气设备或对这些设备提出技术要求。评估和确定网络方案，研究限制短路电流的措施；为继电保护设计和调试提供依据；分析计算输电线路对通信设施等的影响。4.2短路的基本类型三相系统短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，其中三相短路是对称短路。一般长期使用的短路电流值为：:短路电流的冲击值，即短路电流的最大瞬时值。:超瞬态或亚瞬态短路电流的有效值，即第一周期短路电流周期分量的有效值。:稳定短路电流的有效值。4.3短路电流计算的基本假设在短路电流的实际计算中，假设的条件和原则如下：1)正常运行时，三相系统对称运行。2)所有电源的电动势相角相同。3)系统中的电机均为理想电机，转子结构完全