降压变电所发电厂设计

1、第一章 原始资料分析1.1 目的与意义1.2 原始资料 拟建变电所联网情况如下图1所示图1变电所与系统联网图 地区环境条件海拔700米，年最高气温：45；年最低气温：-5；年平均气温：28；年雷暴日小于30天；污秽程度轻级 负荷资料（1）220kV线路5回，预留1回备用，最大负荷利用时间为5200h。（2）110kV线路10回，另外备用2回，最大负荷利用时间为5500h。具体情况如下表1所示表1 110kV线路负荷情况名 称最大负荷(MW)功率因数回路数线路(架空)石化厂 52 0.89260 km炼油厂 40 0.89240 km甲县变 20 0.89165 km乙县变 22 0.91180

2、 km丙县变 23 0.85180 km丁县变 22 0.85185 km水泵厂 350.89260km 上述各负荷间的同时系数为0.85。（3）10kV线路共16回线路，另外2回备用，最大负荷利用时间为5600h，负荷具体情况如下表2所示表2 10kV线路负荷情况名 称最大负荷(MW)功率因数回路数线路(架空)氮肥厂 5.2 0.8515km机械厂 2.5 0.8516km纺织厂 2.3 0.8518km化工厂 3.5 0.8516km造纸厂 3.0 0.8514km水 厂 6.4 0.8927km建材厂 3.2 0.9116km 变 6.5 0.8928km 变 6.2 0.9124km

3、变 5.5 0.9128km上述各负荷同时系数为0.8。（4） 110kV负荷与10负荷的同时系数为0.85。（5）所用电负荷统计如下表3所示 表3 所用电负荷统计名 称容量(kW)功率因数台 数备 注主变风扇0.200.7560连续经常主充电机400.891连续不经常浮充电机150.861连续 经常蓄电池进风1.40.881连续不经常蓄电池排风1.70.881连续不经常锅炉房水泵1.70.892连续经常空 压 机240.851短时经常载 波 室1.70.751连续经常220kV配电装置电源2511短时不经常110kV配电装置电源2011短时不经常220kV断路器冬天加热1.511连 续110

4、kV断路器冬天加热111连 续室外配电装置照明201连 续室 内 照 明251连 续续表3（6）保护：各电器主保护动作时间为0s，后备保护动作时间为4秒。1.2.4 课题任务要求：根据所学的知识、参考文献和给定的课题内容（原始资料）对220kV降压变电所的电气一次部分进行设计。具体为：1确定电气主接线（进行34种方案比较论证） 2确定变电所主变压器的台数和容量3确定所用电接线（进行23种方案比较论证） 4确定所用变压器的台数和容量5确定各电压级配电置6确定各电压级各主要的电气设备7确定电压互感器和电流互感器的配置8按时独立完成设计任务书规定的内容，对设计中所出现的问题进行综合分析并加以解决；9

5、按设计要求撰写课程设计论文报告书，文字通顺，排版合理，图纸符合国家规范。第二章 设计说明书2.1 电气主接线 电气主接线的意义和要求电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、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、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。 电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。因此

6、设计的主接线必须满足如下要求：(1) 满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求；(2) 接线简单、清晰，操作简便；(3) 必要的运行灵活性和检修方便；(4) 投资少，运行费用低；2.1.2 220KV部分的接线方式选择220kv部分的接线方式，拟选择如下一些接线方式：(1) 双母线（如图2.1）：双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。它的特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以上时。图2.1 双母线接线方式(2)双母线分段（如图2.2）：用于缩小母线故障的

7、停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。图2.2双母线分段接线(3) 双母线带专用旁路(如图2.3)：用旁路断路器代替检修中的回路工作，使该回路不致停电。图2.3双母线带旁母接线所以，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，220KV部分的母线接线方式还是选择双母线分段接线方式。2.1.3 110KV部分接线方式的选择110KV部分的接线方式，拟选择如下一些接线方式： (3) 双母线(如图2.4)；图2.4双母线接线(4) 双母线分段(如图2.5)

8、；图2.5双母线分段接线(5) 双母线带专用旁路(如图2.6)。图2.6双母线带专用旁路由于110KV的出线回路有10回预留2回，共有12回线路，对用电可靠性要求比较高，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，所以决定采用双母线带专用旁路接线方式。2.1.4 10KV部分接线方式选择（1） 单母线(如图2.7)； 图2.7 单母线接线 图2.8单母线分段接线（2） 单母线分段(如图2.8)；因单母线不能保证用户用电的可靠性，为减少母线故障而造成的停电范围，所以采用单母线分段接线。2.2 主变压器选择主变压器台数的选择 根据原始资料，本变电站为220KV降压变电站，负荷重、出线多，所以考虑用两台

9、主变压器。有两台主变压器，可保证供电可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。 主变压器容量的确定（1）选择原则 a、主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并应考虑变压器正常工作和事故时过负荷能力。 b、根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站；应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内应保证对一、二级负荷的供电。（2）容量确定 根据选择原则和已确定选用两台主变压器，主变压器总容量可取最大负荷PMAX的1.6倍，且计及每台变压器有40%的过负荷能力，当一台变压器单独运行时能满足70%的负荷的电力需要。计

10、算所有负荷大小：110KV用户负荷计算:10KV用户负荷计算：所用电负荷计算：所有负荷计算:初期装两台变压器： 两台同时运行时：单台运行时：考虑将来的负荷可能会超出本来的预算，为了有所发展的余地，选择的主变压器的容量为180MVA。变压器型式的选择（1）相数的选择变压器的相数有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。本变电站为一个220KV降压变电站，所以应选用三相变压器。（2）绕

11、组数绕组的形式主要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器。因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。同时三绕组变压器比同容量的双变压器价格要贵40%50%，对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。根据本变电站的实际条件选择三绕组变压器。（3）中性点的接线方式电网的中性点接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。规程上规定；凡是110KV500KV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；主变压器663KV采用中性点不接地。所以主变压器的220KV、11

12、0KV侧的中性点均采用直接接地方式。（4）绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须与系统秒年电压相位一直，否则，不能并列运行。电力系统采用的组别接线方式只有星行“Y”和三角形“d”两种。因此，变压器三绕组的连接方式应根据具体工程来决定。在发电厂和和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般选用YN，d11常规接线。因此选用连接组别为YN，d11的三绕组自耦变压器。综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下：180000/220型 180000/180000/1800002.3 短路电流计算短路

13、电流短路类型短路点位置0S（KA）2S（KA）4S（KA）三相短路220kV母线1.8021.8751.875110kV母线2.5982.5982.59810kV母线16.45616.45616.456表2.3变电站短路电流计算结果表2.4 设备选择 断路器型式的选择设备所在线路断路器型号220kv侧系统进线LW1-220220kv侧水电厂进线LW1-220变压器220kv侧LW1-220变压器110kv侧SW4-110/1000变压器10kv侧SN5-20G /7000110kv母线出线SW4-110/1000220 kv侧母联、分段处LW1-220110kv侧母联、分段处SW4-110/1

14、00010kv侧分段处SN5-20G /70002.4.2 隔离开关的选择表2.5隔离开关选择结果设备所在线路隔离开关型号220kv侧系统进线GW6-2200 /1000-50220kv侧电厂进线GW6-2200 /1000-50变压器220kv侧GW6-2200 /1000-50变压器110kv侧GW4-110D（D）变压器10kv侧GN10-10T/7000-200110kv母线出线GW4-110D（D）220 kv侧母联、分段处GW6-2200 /1000-50110kv侧母联、分段处GW4-110D（D）10kv侧分段处GN10-10T/7000-2002.4.3母线的选择（2）热稳定

15、校验按上述情况选择的导体截面，还应校验其在短路条件下的热稳定： 热稳定系数； 裸导体的最小截面，；短路电流的热效应，；集肤效应系数。（3）动稳定校验：动稳定必须满足下列条件： 母线材料的允许应力，；短路时母线中的最大应力，。当单片矩形母线布置在同一平面时，其短路时母线中的最大应力为 式中 支持绝缘子间的距离，；母线相间距离，；母线断面系数，短路冲击电流峰值，；单片竖放时有： 式中 母线厚度，；母线宽度，表2.6母线选择结果电压等级母线型号母线尺寸导体截面积（）220kv管形LF-21Y型铝锰合金导体130/54110kv管形LF-21Y型铝锰合金导体 80/7210kv矩形LGJ钢芯铝绞线 7

16、0/10第三章 计算书3.1 负荷电流计算计算所有负荷大小：（1）110KV用户负荷计算 （2）10KV取110KV负荷的0.05%（3）所用负荷计算（4）计算变压器在各电压等级上额定电流情况：110KV侧各线路负荷电流： 石化厂：=306.66A炼油厂：=235.89A甲县变：=117.95A乙县变：=126.89A丙县变：=142.02A丁县变：=135.85A水泵厂：=206.41A10KV侧各线路负荷电流： 氮肥厂：=353.20A机械厂：=169.81A纺织厂：=156.224A化工厂：=237.73A造纸厂：=203.77A水厂：=415.17A建材厂：=203.02AA变：=42

17、1.66AB变：=393.36AC变：=348.95A3.2各元件阻抗计算图3.1系统等值电路计算各线路阻抗。基准值： 线路阻抗：线路阻抗标么值为：变压器阻抗计算：变压器各绕组等值电抗：变压器各绕组等值电抗标么值：两变压器并联电抗标么值：图3.2变压器并联等值电路3.3短路电流计算3.3.1 220KV母线短路电流计算：220KV侧Y等值电路如图3.3：图3.3 220KV侧等值电路220KV侧Y等值电路如图3.4图3.4 220KV侧等值电路 由此可得转移阻抗为：可得220KV各侧短路电流为：T=0S时：查运算曲线表可得：T=2S时查运算曲线表可得：T=4S时3.3.2 110KV母线短路电

18、流计算：等效电路如图3.5图3.5等效电路图 图3.6 110KV侧短路时等值变换电路图由此可得转移阻抗为：可得110KV母线短路时的短路电流为：查运算曲线表可得：T=2S，T=4S与T=0S相同3.3.3 10KV侧母线短路电流计算：图3.7 10KV侧短路时等值电路图经等效变换后电路如图3.8 图3.8 10KV侧短路时等值变换电路图由此可得转移阻抗为：各侧短路电流为：查运算曲线表可得：T=2S，T=4S与T=0S相同3.4 电气设备的选择与计算 断路器及隔离开关选择变压器220KV侧：（1）工作电压：=1.05=1.05220=231（2）最大持续工作电流：=1.05=1.05=496A

19、（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：231（2）按工作电流选择，有：496（3）按开断电流选择，有：0.537（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有：（6）按动稳定校验，有：=1.443表3.1 变压器220KV侧断路器、隔离开关选择表：名称计算数据LW12-220高压断路器GW6-2200 /1000-50隔离开关额定电压额定电流额定开断电流-极限通过电流-热稳定电流关合电流峰值-变压器110KV侧：（1）工作电压：=1.05=1.05110=115.5（2）最大持续工作电流：=（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：115.5（2）按工作电流选择，有：949（3）

20、按开断电流选择，有：0.739（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有：（6）按动稳定校验，有：=1.986表3.2 变压器110KV侧断路器、隔离开关选择表名称计算数据SW4-110/1000少油式断路器GW4-110D（D）隔离开关额定电压额定电流额定开断电流-极限通过电流-热稳定电流关合电流峰值-变压器10KV侧:（1）工作电压：=1.05=1.0510=10.5（2）最大持续工作电流：=（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：10.5（2）按工作电流选择，有：10.392（3）按开断电流选择，有：（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有： （6）按动稳定校验

21、，有：表3.3 变压器10KV侧断路器、隔离开关选择表名称计算数据SN5-20G /7000少油式断路器GN10-10T/7000-200隔离开关额定电压额定电流额定开断电流-极限通过电流-热稳定电流关合电流峰值-220KV侧系统进线：（1）工作电压：=1.05=1.05220=231（2）最大持续工作电流：=1.05=1.05=646A（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：231（2）按工作电流选择，有：646（3）按开断电流选择，有：1.172（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有：（6）按动稳定校验，有：=3.15表3.4 220KV侧系统进线断路器、隔离开关选择表：

22、名称计算数据LW1-220高压断路器GW6-2200 /1000-50隔离开关额定电压额定电流额定开断电流-极限通过电流-热稳定电流关合电流峰值-220KV侧水电站进线：（1）工作电压：=1.05=1.05220=231（2）最大持续工作电流：（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：231（2）按工作电流选择，有：861（3）按开断电流选择，有：1.09（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有：（6）按动稳定校验，有：=2.93表3.5 220KV侧电厂进线断路器、隔离开关选择表：名称计算数据LW1-220高压断路器GW6-2200 /1000-50隔离开关额定电压额定电流额定

23、开断电流-极限通过电流-热稳定电流关合电流峰值-220kv侧母联断路器和分段断路器（1）工作电压：=1.05=1.05220=231（2）最大持续工作电流：=1.05=1.05=315A（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：231（2）按工作电流选择，有：315（3）按开断电流选择，有：1.802（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有： （6）按动稳定校验，有：=4.842表3.6 220KV侧母联断路器和分段断路器、隔离开关选择表：名称计算数据LW1-220高压断路器GW6-2200 /1000-50隔离开关额定电压额定电流额定开断电流-极限通过电流-热稳定电流关合电流峰值-110kv侧母联断路器和分段断路器（1）工作电压： =1.05=1.05110=115.5（2）最大持续工作电流： =（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：115.5（2）按工作电流选择，有：772（3）按开断电流选择，有：2.598（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有：（6）按动稳定校验，有：=6.981表3.7 110KV侧母联断路器和分段断路器、隔离开关选择表名称计算数据SW4-110/1000少油式断路器GW