500kV降压变电所电气一次部分设计-完整版

CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY发电厂课程设计题目：500kV降压变电所电气一次部分设计学生姓名：周明学号：200924050226班级：电气0902班专业：电气工程及其自动化指导教师：粟时平蒋陆萍2012年5月28日—6月8日1目录一、课程设计任务书1.1课题内容（原始资料）………………………………………21.2课题任务要求…………………………………………………4二、电气主接线设计2.1主接线设计基本要求与设计原则………………………….52.2主接线方案的选取取………………………………………6三、负荷计算及变压器选择择3.1主变台数、容量和型式的确定…………………………….103.2所用变压器的选择……………………………….…………14四、短路计算………………………………………………………..15五、主要电气设备选择5.1断路器及隔离开关的选择…………………………………165.2母线的选择………………………………………………….175.3各主要电气设备选择结果一览表……………………..…18六、计算书七、心得八、附录1：500KV变电所电气主接线原理图附录2：500KV变电所电气配置图2一、课程设计任务书1.1课题内容（原始资料）1、建所目的：由于地区负荷中心，电力系统的发展和负荷增长很快，故在该地区拟建一个500kv降压变电所，向该负荷中心用220kv和35kv电压供电。2、拟建变电所联网情况如下图1所示：3、地区环境条件：年最高气温：42℃；年最低气温：-4℃；海拔600米；污秽程度轻级；年雷暴日小于30天4、负荷资料：(1)220kv线路6回，最大负荷利用时间为4200h，具体情况如下表1所示：变电所联网图S2S1750MVA''d*X0.2Se=xiX=0220kV35kV拟建变电所LGJQ-4*300LGJQ-4*300450KM400KM500kV500kV3表1-1220kv线路负荷情况名称最大负荷（MW）功率因数回路数线路（架空）甲变2000.891150km乙变4000.92200km丙变4000.893250km上述各负荷间的同时系数为0.85（2）所用电负荷统计如下表2所示表1-2所用电负荷统计名称容量（kW）功率因数台数备注主变风扇0.200.7360连续经常主充电机250.891周期性浮充电机50.861连续经常蓄电池进风1.50.881连续经常蓄电池排风1.60.881连续经常锅炉房水泵1.70.892连续经常空压机240.851短时经常载波室1.10.751连续经常500kv配电装置电源2011短时不经常220kv配电装置电源1511短时不经常500kv断路器冬天加热1.511连续220kv断路器冬天加热111连续室外配电装置照明151连续室内照明251连续（3）保护：各电器主要保护动作时间为0，后备保护动作时间为3.5秒。41.2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500kv降压变电所的电气一次部分进行设计。具体为：1.确定变电所电气主接线（进行3~4种方案比较论证）2.确定变电所主变压器的台数和容量3.确定所用的点接线（进行2~3种方案比较论证）4.确定所用变压器的台数和容量5.确定各电压级配电装置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.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。5二、电气主接线设计2.1主接线设计基本要求与设计原则（1）保证必要的供电可靠性、要充分考虑一次设备和二次设备的大故障率及其对供电的影响。（2）具有调度灵活，操作方便，能满足系统在事故、检修及特殊方式下调整要求。（3）主接线应力求简单清晰，尽量节约一次设备的投资，节约占地面积，减少电能损失，即具有经济性。（4）应能容易地从初期过度到最终接线，并在扩建过度时，一次和二次设备所需的改造最小，即具有发展和扩建的可能性。（5）变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。（6）在35kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。（7）220kV配电装置中，线路在4回以上时一般采用双母线接线。（8）500kV配电装置中，对可靠性要求较高。当配电装置连接元件总数在6个及以上时，通常都采用一台半断路器接线或双母线分段带旁母的接线方式。（9）当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。62.2主接线方案的选取2..2.1500kV侧主接线方案的选取该变电所为系统中的枢纽变，在系统中有较重要的地位，对可靠性要求高。且根据任务书要求，本电压等级负荷容量大，亦需要有较高的可靠性。经考虑，采用的主接线方案有：一台半断路器接线，角形接线，双母线分段带旁路接线。方案①：角形接线优点：所用断路器数目少，却具备较高的可靠性，任意一台断路器检修时，不会引起任何回路停电，不存在母线故障所产生的影响,一条回路发生故障时，不影响其它回路正常供电，且不会发生带负荷断开隔离开关的事故。缺点：检修任何一台断路器时，多角形就开环运行，容易造成供电紊乱，运行方式变化大，继电保护装置复杂，不便于扩建。本变电站位于负荷中心，发展迅速，故多角形接线方式不适用。T1T2WL1WL27方案②：双母线分段带旁路接线优点：除具备双母线分段接线的优点外，在双母线分段接线的基础上，增加了一条旁路母线，可保证当线路断路器检修时不停电，极大的提高了供电可靠性。缺点：旁路的倒换操作比较复杂，增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化，双母线分段断路器所需断路器数目多，投资费用较大。本高压变电站进出线为4回，双母线分段接线相对于其它接线方式需要更多的断路器，投资大，故不适合选用该接线方式。8方案③：一台半断路器接线优点：有很高的可靠性，运行经验表明，在双重故障情况下，一台半接线都可以保护80%的元件不停电，这是其他任何接线方式不可比的。有较高的运行灵活性，任何一个元件可根据运行的需要接在不同的母线系统中，母线系统之间的元件可任意分配，其操作程序简单，操作引起故障的几率小。运行操作方便，设备检修方便，总体上说，在保护及二次回路接线方面不比母线制接线复杂。对于本500kV高压变电站，进出线为4回，用断路器数目为6台，只比双母线接线多一台，比双母线分段的断路器少一台，费用不高。综合各方面因素，500kV高压侧选用一台半断路器接线方式。综上所述，确定方案③为本变电站500kV高压侧的最终接线方式。92.2.2220kV侧主接线方案的选取220kV为本变电站的中间电压等级，具有重要作用，且有2回进线，负荷线路6（一回备用线）回，为保证其可靠性，备选方案有以下3种：单母线带旁路接线，双母线接线，双母线带旁路接线。方案①：单母线带旁路接线优点：带有的专用旁路母线，出线断路器检修时，不会造成该线路停电，相比于单母线接线提高了供电可靠性。缺点：这样的接线较单母线接线方式相比，增加了一台旁路断路器的投资，前期投资增大，当出线回路为双回路时，常使母线出现交叉跨越。当母线发生故障时，全部负荷停电，供电可靠性不高，本变电站为220kV，处于负荷中心，对供电可靠性要求较高，故该接线方式不满足要求。WL6WL4WL3WL2WL15WL10方案②：双母线接线优点：供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组导线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一母线隔离开关，只停该回路。调度灵活，各个电源和各个回路负荷可任意切换，分配到任一母线上工作，能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的的需要。扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。便于实验，当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：增加一组母线和每回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。出现断路器检修时，须停止向该回路供电，供电可靠性有限。220kV侧由于负荷功率大，停电引起停电范围广，影响大，故需要带专用旁路，故该接线方式不适用本变电站。1WL2WL3WLWL45WLWL611方案③：双母线带旁路接线优点：除具有双线线接线的优点外，因其采用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电，极大地提高了供电可靠性。缺点：旁路母线、旁路断路器及在各回路的旁路隔离开关，增加了配电设备，增加了占地，也增加了投资，而且倒闸操作复杂，容易产生误操作酿成事故。220kV线路更加注重其供电可靠性，综上所述，选用方案③作为最终方案。WL51WL2WL3WL4WLWL6备用12三、负荷计算及变压器选择3.1主变台数、容量和型式的确定3.1.1概述选择变压器时，须根据负荷情况，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5～10年发展规划综合分析，合理选择。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和所要设计变电站的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电站以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。3.1.2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5～10年的规划负荷选择，并应考虑变压器正常工作和事故时的过负荷能力。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，且考虑采用暗备用方式，即当一台变压器出现故障，另一台变压器单独运行时能满足70%以上的负荷的电力需求。根据指导书指出，220kV侧最大总负荷为1000MW。两台变压器同时运行时每台承担的容量：L1S=kP/cos=476MVA2单台运行时，要满足总最大负荷的70%，需要变压器的容量为：13LS=0.7kPcos=665MVA故选择两台容量为750MVA的主变压器3.1.3主变压器型式选择变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，本次设计的变电站，不受运输的条件限制，而且500kv电力系统中的主变压器应综合考虑运输和制造条件，经技术比较，可采用三台单相组成三相变压器。同时，考虑到同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。考虑到本变电所有500kv、220kv共2个电压等级，且从价格、损耗来说，也应该选用损耗小，价格低的自耦变压器。3.1.4绕组连接方式选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定。考虑到系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，联结组号选用YN，a0，d11常规接线。普通型的变压器调压范围很小，仅为±5%而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如逆调压)时，仅靠调整普通变压器的分接头就无法满足要求，有载调压的调整范围较大，一般在15%以上，而且，既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现，因此选用有载调压变压器。14根据以上方式的选择，选用主变压器的特性参数如表：表3-1主变压器特性参数主变型号额定容量（KVA）额定电压（KV）空载损耗负载损耗（KW）阻抗电压%连接组标号高中低高中高低中低