220KV变电站电气部分初步设计毕业设计

河南机电高等专科学校毕业设计/论文绪论随着科学技术的发展，电力工业作为现代工业发展的基础和先行官，取得了很大的发展。 电能具有运输、分配、使用、控制等方便的优点，广泛应用于现代工业。 电力需求的大幅增加，使电力技术和电力工业进一步向高电压、大机组、大电网的方向发展。 由于大电网的出现，世界各国电力工业的发展和运行经验表明，电力系统越大，规划运行越合理优化，经济效益越好，应对事故的能力就越强。 这可以说是现代电力工业发展的重要标志。 电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，是工业的先驱，电力工业优先发展，整个国民经济不断前进。 因此，电力工业的发展水平已经成为衡量某国综合国力和现代化水平的重要指标。因此，中国已经形成了东北、华北、华东、华中、西北和西南合作经营等跨省共同电力系统。 已经运营的三峡水电站，促进了全国电力系统的形成，成为了全国电力系统的中枢。 根据我国社会经济发展的需求，目前形成了新的发展战略“西电东输、南北互供、全国网络”的发展战略。 为更合理地开发能源，减少电力系统总设备容量，提高供电可靠性和电能质量，形成更强大的共同电力系统，为工业农业和人民生活提供服务，需要建设各种枢纽变电站和区域配电站。变电站是分配电源、升降电压和电力的场所，是连接发电站和用户的中间环节。 变电站有升压变电站和降压变电站两种。 升压变电站通常是发电站的升压部分，紧挨着发电站。 降压变电站通常远离发电站接近负载中心。 电能的运输和分配是非常重要的一环，变电站是向下级负荷运输调整后的电能，是电能运输的核心部分。 其功能运行状况、容量大小直接影响下级负荷的供电，影响工业生产和生活电力。此次设计的变电站为220KV降压双绕组变电站，其下段负荷为110KV级地区负荷和其他负荷。 该变电站是区域性重要的降压变电站，主要负责220kV和110kV两个电压电平的电力交换，所接收的电力均传输至110kV侧的线路。 因此，此次220 kV降压变电站的设计具有220 kV、110 kV两个电压水平。 220kV侧以主电力输出为主，110kV侧以受电电力为主。 此次设计的变电站是枢纽变电站，所有设施停电后，将影响地区和下一级变电站的供电。第一章变电站总体分析1.1引言电力工业是国民经济基础工业和国民经济发展的先行工业，是将煤、石油、天然气、水力、核能、风力等一次能源转化为电能这一二次能源的工业，他为国民经济其他部门的快速稳定发展提供了充分的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。随着社会的发展，电能越来越被用于工业农业生产和人民的日常生活。 电能可以简单转化为机械能、热能、光能、磁能等其他形式的能源，电能的运输和分配容易，可以运输到工作场所和生活场所。 电能应用规模灵活，以电能为动力，促进工农业机械化和自动化，保证产品质量大幅提高。 同时提高电化程度将其他形式的能源转换为电能，是节约能源消耗的重要方法。经过电力系统的正确分析，可以选择变电站的正确设计方案，电力系统的分析应当满足以下几点(1)变电站的设计应按照工程5年至10年的发展规划走很远，最近才能结合起来。 以最近为中心，正确处理最近的建设和长期发展的关系，妥善考虑扩展的可能性。(2)变电站的设计，必须全出发统一考虑。 根据负荷性质，采用电容、工程特点和地区供电条件，在综合国情下合理确定设计方案。(3)变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。(4)变电站设计应执行本规范，并应符合当前国家有关标准和规范的规定。1.2变电站设计的必要性和规模该变电站除区域负荷外，还负责邻近变电站的能源输送。 电力系统技术规程的相关部分，特别是：第1.0.2条：系统设计在国家规划经济的指导下，在审议后中期、长期电力规划上，从电力系统整体进一步合理利用系统设计具体方案提出的能源，合理配置电源和网络，协调发电、输电、变电和无效建设，实现系统继电保护设计设计方案应以技术先进、过度便利、运行灵活、可行、经济可靠、质量合格和充足的电能满足国民经济各部门和人民生活持续增长的需求。第1.0.6条：系统设计的设计水平是今后第5年到第10年的某一年，可以对应过度的年份进行研究(5年内逐年研究)，远景水平是第10年到第15年的某一年，必须与国民经济计划的年份一致。 系统设计经审查后，在两至三年内完成，如有重大变化，必须立即修正。与升压变电站相反，是把高电压变成低电压的变电站，在电力系统中，很多变电站都是降压变电站。1.3站点选择1 .尽量接近负载中心，可缩短低压配电线路，降低损失2、入线方便，便于避免变电站站内外线路复杂化3 .接近电源侧对于总降压变电站和高压配电站的站点选择尤为重要4 .设备运输方便5 .避开剧烈振动和高温场所，提高安全运行，不可避免时采取防震和绝热措施6 .避开灰尘和腐蚀性气体多的场所，或设置在上风侧，提高设备的寿命7、厕所、浴室及其他积水场所不得设置在正下方，相邻，不宜防潮8 .设置在有爆炸和火灾危险的环境正下方或正上方，不得损坏火灾及其设备。 在不可避免的情况下，应选择防爆防火型设备，采取相应的安全措施9 .高压配电站适用于现场变电站建设，可大幅度降低费用，降低运行维护费用10、不妨碍企业单位的发展，有自身扩张的可能性。 变电站选址应考虑企业单位发展规划，一般应考虑1020年，不妨碍企业和工厂发展，也有可能扩建变电站本身。 特别应该考虑独立变电站。第二章变电站负荷分析2.1负荷分类在任何情况下，都必须尽量保证电力系统工作的可靠性。 系统运行可靠性的破坏，会引起系统设备损坏和电力供应中断，引起国民经济各部门停产和人民生活秩序的破坏，甚至引起设备和人身事故。根据对供电连续性的要求，用户可以分为三个阶段。一级负荷：停止供电，危害生命，破坏设备，产生废品，混乱生产过程，严重损失国民经济，严重混乱市政生活。二级负荷：停止供电，产生大量减产，城市大量居民的正常活动受到影响。三级负荷：指不属于一级和二级的负荷，如非连续生产的工厂和辅助工厂和小城镇的电力使用等。对于一级负载，至少要由两个独立的电源供电。 其中一个电源的容量，即使另一个电源发生故障，在必须完全保证一级负载的电力的等级3的负载下，不需要备份电源，二级负载是否需要备份电源，在进行技术经济比较后确定。2.2负荷资料(1)系统短路电抗X*=0.09(2)该变电站除区域负荷外，还负责邻近变电站的能源输送。(3)该地区的负荷，夏季smax=140 MVA cos=0.79 smin=110mv a cos=0.8； 冬季Smax=120MVA cos=0.85； Smin=100MVA cos=0.85； Tmax=5400 hours(4)低压侧110kV、8线路高压侧220kV，最近2次，最终引导4次。第三章主变的选择3.1主变台数和容量的思考原则变压器的容量、台数直接影响变电站的电气主接线形式和配电装置的结构。 其确定不仅基于传输容量的基本原始资料，而且基于电力系统5至10年的长期发展规划，根据输电大小、馈电电路数量、电压等级、电力系统接入密度等因素进行了综合分析和合理选择。 变压器容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增加占地面积，还增加运行电力损失，设备无法充分发挥效益的容量选择过小，可能无法满足变电站电力负荷的需求，在技术上不合理。 变电站主变压器的选择非常重要。在选择主变压器之前，应了解变压器的选择原则，主要包括变压器的容量、台数的决定原则、主变压器型号的决定原则1 .主变压器的台数、容量应根据地区供电条件、负载性质、容量和运行方式等条件进行综合考虑2 .有一级、二级负荷的变电站应设置两台主变压器。 在技术经济合理的情况下，主变压器的台数也可以多于2台。 只要变电站能够从中低压侧电网得到足够能量的预备电源，就能够设置主变压器3 .在安装了两台以上主变压器的变电站，分离一台时，其馀主变压器的容量必须保证用户一级负载和部分二级负载(一般不超过主变压器容量的60% )4 .在具有三种电压电平的变电站中，当通过主变压器各侧绕组的电力达到主变压器容量的15%时，主变压器最好采用三绕组变压器。根据变电站所在市区的情况，变电站的电力负荷包括大量一级、二级负荷，考虑到经济状况、占地面积及变电站位于负荷中心等因素，选择两台主变压器。 规章规定：设有主变压器的变电站在主变压器运行时，其馀主变压器的容量应确保60%以上的全负载，尽可能确保I第II类电力负载不间断供电，即(n-1)0.6Sjs较远，这里的n表示变压器的台数。 表示远景负荷计算的最大综合负荷，计算公式如下=Kt (1 %) (3-1)在此：表示同时率表示各钢丝的最大负荷变压器容量的检查条件：(1)设有变压器的变电站，主变压器的容量必须在总计算负荷以上，即(2)设有2台变压器的变电站，1台变压器的容量应在总计算负载的60%以上，优选在计算负载的70%左右，同时1台变压器的容量应在所有一级负载之和以上。选择条件： n2=Smax=140MVA0.7=0.7140=98MVA变压器的容量选择了120MVA。3.2主变压器型号的选择3.2.1主变压器相数的选择在不受运输条件限制的情况下，必须在330KV以下的变电站选择三相变压器。 选择主变压器相数时，必须根据原始资料和设计变电站的实际情况进行选择。 单相变压器组投资相对较大，占地面积大，运行损耗大，同时配电装置、停电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护和搬迁工作的工作量。 此次设计的变电站选用了三相变压器。3.2.2绕组数的选择参考电力工程电气设计手册和相应规程，结合本次设计的变电站类型，变压器应选择双绕组。3.2.3主调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电可靠性，110KV以上的网络电压应符合以下标准1、枢纽变电站二次侧母线的运行电压控制水平必须由枢纽变电站的位置和电网的电压降决定，是电网额定电压的11.3倍，当日负载最大、最小时，其运行电压控制在水平变动范围内不超过10%。 事故后不应低于电网额定电压的95%。2、电网任意点的运行电压在任何情况下都不得超过电网的最高电压。 变电站初级母线运行电压在正常情况下不得低于电网额定电压的95%100%。调压方式为无带电切换、无励磁调压、调整范围通常为5%以内，带负载切换称为有负载调压，调整范围达到30%。 由于中低压侧供给的一次二次负载的比重不同，电压变动较大，因此可以选择负载调压方式来满足要求。3.2.4连接组的选择全星形接线时，零相阻抗大，有利于限制短路电流，容易在中性点消除电弧，但其电压波形失真，通信设备容易产生噪声，同时也影响继电保护整定的精度和灵敏度。 变压器的连接方式必须与系统电压相位一致。 不那样的话就不能并列驾驶。 电力系统采用的绕组连接方式是y和、高、中、低三通绕组是如何根据情况决定的？ 我国110KV以上的电压，变压器绕组均采用Y0连接的35KV也采用y连接，中性点多为消弧接地。 在35KV以下的电压下，变压器绕组用连接。由以上可知，该变电站： 110KV和220KV侧均以Y0连接。3.2.5主变中性点的接地方式选择电网中性点接送方式是一个综合问题。 与电压电平、单相接地电流、过电压电平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘电平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全和对通信线路的干扰。 主要接地方式是中性点不接地，中性点通过消弧线圈接地，直接接地。 电网中性点的接地方式确定了变压器中性点的接地方式。 电网中性点是否接地取决于主变压器中性点运行方式。 变电站内需要变压器中性点接地，因此选择中性点通过消弧线圈接地。3.2.6主变压器冷却方式的选择主变压器的一般冷却方式是自然风冷却、强制油循环风冷却、强制油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强制油循环水冷却具有散热效率高、节约材料减小变压器主体尺寸等优点，但需要水冷却系统相关附件，冷却器密封性能高，维护作业多。 所以，决定强制冷却油循环风。3.2.7此次设计变电站主变的确定变压器形式为SFPSZ7-/220的220KV绕组中搭载有调压变压器，具体参数如下表3-1所示3-1变压器的技术参数型号SSPL2-/220绑定组标签Yn，d11额定容量kVA空载电流%0.8额定电压(KV )高压低压22081.25%阻抗电压%14第四章