【220kv变电站一次设计6500字（论文）】

kv变电站一次设计目录TOC\o"1-3"\h\u11479摘要 1298391绪论 3134841.1概述 3180381.2主要设计内容 348382变电站分析与主变压器选择 3326662.1变电站总体分析 3320372.2负荷分析 3195812.3主变压器选择 435173电气主接线设计 5262623.1电气主接线设计的基本要求和原则 5181603.2各电压级电气主接线设计 5253754短路电流计算 574394.1短路电流计算的目的 6126014.2短路电流的计算 698524.3电流互感器的选择 626554.4变电站结构设备选型 7186604.5接线图 9284755电气设备选择 9136145.1电气设备选择的一般原则与技术要求 10236445.2导体的选择 10204615.3高压电器的选择 10320936电气总平面设计及配电装置 10210796.1变电站电气总平面初步布置 1067776.2配电装置的分类与设计要求 1141167过电压保护及绝缘配合 1170827.1电力系统防雷保护设计必要性 11287717.2直击雷保护 1155647.3雷电侵入波保护 12238968结论 1214589参考文献 141绪论概述电力生产的基本特征之一是发电、输送、转换和配电同时完成，即发电厂需要同时输出用户消耗的电能，其中大部分大型发电厂位于远离用户的偏远地区。发电机组产生的电能不能直接传输，但需要通过变压器升压，通过高压输电线远距离传输，并从变电站多次降压，才能提供给用户。220kV变电站是我国电网的骨干。它可以将110kV侧的电压从高压转换为110kV侧的低压，并最终传输给用户。因此，作为电力系统的重要组成部分，220kV变电站的建设和管理是十分必要的。1.2主要设计内容为满足某地区的供电需要，提高居民用电质量。根据原始设计数据，本文主要研究设计一座220kV变电站的一次部分，设计主要包括：主接线设计：根据变电站主接线工程设计可靠性、灵活性和经济性的基本原则、基本接线方法和形式，选择合适的主接线设计方案。主变压器的选择：无论何种类型的变压器，主变压器都被认为是变电站中最重要的设备，承担着通过电网电压传输电力的重要任务。它是变电站电气主接线设计的重点和依据，是保证供电可靠性和电网经济运行的关键。短路电流计算：主要用于各种电气设备的设计选型和短路选线。它是理论数据的数据源。2变电站分析与主变压器选择2.1变电站总体分析根据当地电网建设计划，将新建一座220kV降压变电站。变电站设计为三级电压，电压为220/110/10kV。变电站的停电不仅对厂区、农场的生产和居民的日常用电产生重大影响，而且影响电网的安全运行。整个区域的可靠性要求很高。车站位于郊区西北部，位于平原上。一般地势平坦，交通便利。防洪站高度每100年超过一次防洪标准，地震烈度小于5度。该地区最热月份日均气温约21℃，年平均气温5℃，最高绝对温度40℃，土壤温度约8℃；海拔127.95米。2.2负荷分析110kV侧出线10回(其中备用2回)。1.110kV侧有两回出线供给东部工业区，工业区内包含机械厂、化工厂和水泥厂等大型重要生产企业，要求供电可靠性很高。2.变电站东北部为矿场，是重要的电力用户，同样要求很高的供电可靠性。3.三条市区线分别向南部城区的西部、中部和东部供电，该城市西部有军队驻地以及政府部门，东部有医院、大学城和机场，必须要求供电可靠，城市中部主要为生活用电和商业用电。4这条县城供电线路是向西南方向的旧县城城区区域进行供电，该县城线的主要用途是用于作为大型农业、生活用电设施和商业办公设施的用电，一、二类负荷占总容量的比重相对较低，故对供电可靠性一般要求不高。5.农电线主要向郊区农村用户供电，主要负荷为灌溉、排涝、照明等，季节性较明显。表2-1变电站110kV侧负荷资料负荷最大负载（MW）负荷组成(%)功率因数Тmax(h)线路长(km)备注近期远景ⅠⅡⅢ工业区60704030300.950005向东出线矿场20252035450.9500015向东北出线市区130352040400.9500010向南出线市区230352020600.9500010同上市区330352025550.9450010同上县85350030向西南出线农85400035同上备用线302530450.85备用线202530450.852.3主变压器选择在变电站中，用于改变电力系统和用户之间电压等级的变压器称为主变压器，在变电站的设计中起着非常重要的作用。选择主变压器。一般来说，在110KV以上的大中型变电站中，当主变压器发生故障或大修时，必须至少安装两台或两台以上的大型主变压器，这样可以有效地降低单台变压器的容量，节省投资。选择两台主变压器。选择主变压器的类型。主变压器的选择包括相数、绕组数、绕组连接方式、调压方式等的选择。330kV及以下变电站的变压器分为三相变压器和单相变压器，通常选用三相变压器。由于销售价格高，占地面积大，与三相变压器相比，运行成本高。考虑到运输、成本等因素，变电站主变压器采用三相变压器。根据绕组数量，变压器可分为三种类型：双绕组、自耦绕组和低压绕组。由于变电站需要高压并联补偿器，设计中采用了三绕组变压器。3电气主接线设计3.1电气主接线设计的基本要求和原则对电气主接线的基本要求，精简来讲是应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求。根据国家能源部关于《220～500kV变电所设计技术规范》SDJ2-88规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件决定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作方便检修、投资节约和便于过渡或扩建等要求。”可靠性电力生产的主要任务是保证电力系统的安全可靠运行。然而，在分析中应考虑以下因素的相对可靠性：断路器的维护是否影响电源；断路器或母线故障；母线或母线绝缘开关检修会影响线路数量和长时间停电，能保证所有一次负荷和大部分二次负荷的供电；如果整个电站的电源被切断，可能会发生电源故障。在欧美等发达国家，供电可靠性通常占家庭每年无停电供电时间的20%。弹性为了满足不同运行模式下的不同运行要求，变压器和线路可以轻松切换，电源和负荷可以分配。可方便、安全地关闭断路器、母线和二次设备，但不影响电网的正常运行和对终端的供电。根据供电规划的技术要求，应便于原供电线路的调整和扩建，在尽可能短的时间内不停电或不停电，在新机组，新变压器和新线路不会相互干扰。3.2各电压级电气主接线设计主接线形式的选择，主要取决于进出线的连接数量以及所带负荷的性质。根据2012年12月国家能源局正式发布的《220kV～750kV变电站设计技术规程》DL/T5218-2012中规定：在我国电力系统的220kV变电站中，220kV配电装置设计应当在其出线回路数为4回及以上时，宜优先考虑选择采用双母线接线。110kV高压配电装置，当出线回路数大于等于6回时，应优先考虑采用双母线或双母线分段接线，10kV配电装置宜采用单母线接线，并根据主变压器台数来合理确定分段的数量。4短路电流计算4.1短路电流计算的目的1.进行电气设备的选择与校验；2.进行继电保护的整定计算；4.2短路电流的计算高压短路时的短路电流计算一般会选择使用标幺制来计算。标幺制中每一个值的物理量均用标幺值来加以体现。标幺值是一种相对的单位制，其有名值与基准值两个值之比用来作为一个电路参数规定对应的的标幺值，即：4.3电流互感器的选择(1)电流互感器的选择额定工作电压额定工作电流IN根据以上的条件，选择LCWB-220型电流互感器,主要技术规格为表5-7表5-7LVQB(T)-220型号额定电流比（A）准确级次热稳定电流（kA）(3S)动稳定电流（kA）LVQB(T)-2202750/50.263160（2）电压互感器的选择220kV侧户外配电装置选用的互感器其二次侧的电压满足选出型电压互感器,主要技术规程为表5-8表5-8型号额定电压（kA）二次负荷（kA）初级绕组次级绕组剩余电压绕组0.2级0.5级1.0级3.0级1503004.4变电站结构设备选型配电装置按电器装设地点和所需场景的不同，可分为屋外、屋内两种形式的配电装置。屋外配电装置。屋外的配电装置有可以分为：中型配电装置、高型配电装置和半高型配电装置。中型配电装置。中型配电设备的所有电气设备均位于同一平面上，当前零件相对于地面保持一定的安全高度。优点是电气设备位置好，不易由维修人员操作不当，施工方便，常规维修，可靠运行，省内变电站建设成本低。但缺点是占用面积过大，通常用于110kV-500kV变电站项目。高型配电装置高型分布装置是一组母线和隔离开关与另一组母线和隔离开关上下重叠。优点是可以节省空间。但缺点是设计要求钢成本高，平均尺寸相对于经济效果不太明显，维修不便。220kV电压变电站的建设一般会采用高型。半高型配电装置。半高配电装置电流互感器、隔离开关的位置重叠。它的优缺点在于两种类型之间。屋内配电装置。内部配电装置按布置类型可定义为三种，分别为三层、二层、一层。三层类型是根据每个电器的重量，将所有电器放置在单独的层中。其优点是安全、可靠性、占地面积小。但其结构复杂，成本高，操作维护不便，目前已经很少使用。二层主要放置开关和反应器等，第一层用于放置较重的设备。双层具有成本低、常规维修保养方便的优点，但占地面积大。单层所需的土地面积大，目前采用成套开关柜通行，减少占地面积。穿墙套管选择条件型式：一般采用铝导体穿墙套管（2）电压：（3）电流：：穿墙套管安装处最大持续工作电流。：穿墙套管的额定电流（当环境温度不等于40℃时，应进行修正，方法与断路器相同）（4）热稳定：（5）动稳定：(N)Fmax式中:套管本身长度(m)；套管端部至最近一个支柱绝缘子间的距离(m)。限流电抗器的选择与校验电抗器在选择时需要注意的部分：a电压：b电流：(对的修正同断路器)c动稳定：Icℎ≥id热稳定：e电抗百分值：式中：电抗器保证正常工作时的电流(A)；负荷功率因数角(一般取)4.5接线图图4-1220kv接线图5电气设备选择5.1电气设备选择的一般原则与技术要求能够满足各种电力系统工作条件的性能要求，充分考虑未来的前景；应根据当地环境和长期工作条件进行选择和校准；努力做到技术先进,降低成本;；符合整个工程的施工规范；选择同类设备，尽量减少品种；选择的新材料产品必须有可靠的实验支持，并通过正式认证确定为合格。未经正式认证确定合格的新产品，在使用时须经有关部门批准。海拔条件：当平均海拔低于1000米时，无需特别考虑；海拔1000m~4000m时，最高工作电压每升高100m下降1%。对于海拔超过1000米的区域，通常应考虑高原产品或具有较高外部绝缘的产品。环境条件：在空气或恶劣环境如易覆盖冰雪的地区，一些电气设备应考虑选择绝缘增强或更高电压的产品。中国电气设备使用的额定环境温度分别为+40℃和+25℃。5.2导体的选择导体材料绝大多数采用铜和铝。由于铜的电阻率低，机械运动强度大，抗腐蚀性能强，但是价格贵。铝的电阻率相比于铜高，机械强度相对于铜低，其耐腐蚀性也相对较差但其密度比铜低，且其储量丰富，价格低。因此本所主要采用铝作为导体材料。5.3高压电器的选择高压断路器在设计时应根据它所安装的地点、环境状况以及所采取的技术条件等进行选型，还应当综合考虑是否便于施工及正常运行和维护，并对之作出必要的技术分析。选择断路器的技术指标如下1.额定电压选择：U2.额定电流选择：I6电气总平面设计及配电装置6.1变电站电气总平面初步布置依据屋外的电气设备及其母线所布置的标高和类型，屋外的配电设施一般可以划分为中型、半高型、高型和GIS型，而的中型配电装置又一般可以划分为常规的普通中型和分相中型。本变电站一共具有220/110/10kV三个电压等级，本工程设计中220kV的配电装置经分析比较，选择使用管型母线分相中型布置的屋外配电装置，110kV配电装置选择使用搭配软母线的半高型布置的屋外配电装置。出线方向采取南北走向。屋内得高压配电设备按其需要安放型式来说可以详细划分为单层、二层、三层式三种,6~10kV的配电装置在出线没有任何电抗器的情况下可以采用单层式,且大部分都是成套式高压电源开关柜。本站中10kV的配电装置由于出线没有安装任何电抗器，所以选择一个的单层式成套开关柜的屋内配电装置。10kV配电装置安装于220kV和110kV配电装置中间的区域，每台主变搭配一套独立的配电装置。电容器和站用变安装于各自的配电装置附近。6.2配电装置的分类与设计要求屋内配电设备按照安装发生，一般通常可以分为三层式、二层式和单层式。单层式：为了适合于6~10kV的高压出线没有装设电抗器的情况，通常需要选择采用成套高压开关柜。双层式：主要应用于6~10kV的出线安装有电抗器的情况，它主要是将断路器和电抗器同样布置在底层的基础上，将母线和隔离开关一起布置在第二层。但是缺点是造价相对比较高，运行和检修不方便，但是其优点是在于占地面积少。三层式：用于6~10kV出线带电抗器的情况，将电抗器布置在最底层，短路器布置在第二层，母线和隔离开关布置在最高层。7过电压保护及绝缘配合7.1电力系统防雷保护设计必要性变电站的防雷保护主要用于预防以下几种雷害：直击雷、反击雷、感应雷和延输电线路传播的雷电侵入波。雷云放电产生的雷电过电压最高可以达到数十万甚至数兆伏，对各种电气设备的内、外绝缘有严重威胁。此外，当发生雷击时，三绕组变压器的低压绕组会感应出很高的电压从而破坏其绝缘，严重的情况会使变压器报废。因而，变电站的防雷保护装置的设计是非常重要，也是十分必要的。7.2直击雷保护本实用新型涉及一种可选择避雷器、避雷器导线、接地网等的直击雷过电压保护装置。中国大多数变电站采用多个避雷器进行联合保护，只有少数变电站直接采用线路防雷。因此，变电站选择直接使用多个避雷器进行联合保护。独立避雷器应单独安装接地装置。工频接地电阻一般应小于10m，接地装置、闪变装置与日常巡检人员的距离应大于5m，并采取一定的电压平衡措施。批准110kV及以上配电设备应采用避雷器结构，避雷器应单独安装在土壤电阻率大于1000Ω·M的区域。7.3雷电侵入波保护能限制雷电侵入波的手段是因为正确安装避雷器，正确选择避雷器的类型、参数、数量和安装位置是保证防护效果的重要前提。当一个变压器的三个出线套管的端部均安装了一个有效的避雷器，且这个避雷器的冲击放电电压和残压均低于这个变压器的冲击绝缘的水平时，它就能得到可靠的防护。按间隙结构分类，可分为无间隙型避雷器和有间隙型避雷器；按所使用的非线性电阻片材料分类，可分为碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器；按外壳材质分类，可分为瓷壳避雷器、复合外套避雷器和罐式避雷器；按标称放电电流分类，主要有20、15、10、5、2、1kA等。220kV设备绝缘配合220kV设备耐压及保护水平如下表。表1220kV设备耐压及保护水平（单位：kV）试验电压设备名称设备耐受电压值雷电冲击保护水平雷电冲击耐受电压短时工频耐受电压全波截波变压器9501050360全波：950/532=1.78截波：1050/594=1.76高压电器类10501050（TA）395全波：950/532=1.78高压电力电缆1050395全波：950/532=1.788结论220kV变电站从电力系统侧接受电能降压后向用户供电，是本地一所非常重要的地区变电站。在变电站电气部分设计中，由于本变电站为重要的地区变电站，不仅向附近城区供电，同时还起着传送穿越功率的作用。为保证供电可靠性和灵活性，保证在检修断路器时不停电，220kV电压等级的主接线应为带旁路母线的双母线接线；对于110kV电压等级主接线形式，变电所110kV侧主要与次级变电站及部分重要用户相连，短时停电也会造成较大损失，故也采取带旁路母线的双母线接线，并设置专用母联和旁路断路器，保证检修断路器时不短时停电10kV侧不向外供电，只接本站站用电及无功补偿装置，则可适