220kv升压站设计

1第一章绪论毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。第2章电气主接线的设计2.1主接线概述电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系[1]。单母线接线及单母线分段接线[2]1、单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。2、单母分段接线2单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。3、单母线分段带旁路母线的接线单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。双母线接线及分段接线1、双母线接线双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点[5]。2、双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电[6]。3、双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，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。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的[7]。2.2主接线设计原则电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。3电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则[8]。2.3主接线选择本变电站属于中间变电站，高压侧220kV以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，其中220kV出线4回。因此220KV侧有四种接线方式：1、单母线接线方式2、单母线分段接线方式3、单母线分段带旁母4、双母线接线。比较以上四种接线方式，结果如下表：表2.1接线方式优点缺点适用范围单母线接线接线简单、设备少，操作方便，经济性好，便于向两端延伸，扩建方便。1、供电可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，造成全网或全厂长期停电。2、调度不方便。适用于6-220kv出现回路较少，用户重要性等级较低的配电装置中。单母线分段接线用分段断路器进行分段，提高了灵活性，当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线继续工作，两段母线可看成是两个独立的电源，提高的供电的可靠性。1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电。（2）任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。(1)6～10kv:出线回路数为6回及以上;(2)35～63kV:出线回路数为4～8回;(3)110～220kV:出线回路数为3～4回.单母线分段带母线接线带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠由于装设旁路母线投资大、结线复杂。一般在及以上的电力系统中，为防止4性。线路停电造成重要负荷大面积受影响时可以采用。双母线接线供电可靠性得到提高，调度灵活，扩建方便配电装置的构架及占地面积，投资费用都相应增加，配电装置复杂，不宜实现自动化。出现带电抗器的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，110-220KV出线回路为5回及以上时。综合变电站的地位和各接线方式的适用范围，同时结合经济性和扩建性，在220KV选择双母线接线方式。现今的变电所都有无人值班的设计趋势，旁路母线给无人值班带来不便，故新建工程中基本上不再采用带旁母的接线方式。综上所述，电气主接线的选择为：220KV侧采用双母线接线，110KV采用双母线接线，10KV侧采用单母线分段接线方式。如下图所示：第3章主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。3.1主变压器的选择原则1、主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。53、为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性[11]。3.1.1主变压器台数的选择1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。3.1.2主变压器容量的选择（1）主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。按其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷Smax的60％-70％选择，对于35-110KV变电站取60％，对于220-500KV变电所取70％，但当全部I、II类重要负荷超过上述比例时，应按满足全部I、II类重要负荷的供电要求选择，即：SN=(0.6-0.7)Smax/(n-1)(MVA)或SN＞=S(I+II)/(n-1)(MVA)（3）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[13]。3.1.3主变压器型式的选择选择主变压器，需考虑如下原则：（1）当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。（2）当发电厂与系统连接的电压为500KV时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升到500KV的，宜选用三相变压器。（3）对于500KV变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成6全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。3.2主变压器选择结果根据原始资料设计的变电站为一发电厂的升压变电站，其容量为4×100=400Mw。因为发电机的总装机容量为400MW,所以此发电厂为大中型发电厂。该火电厂在电力系统中主要承担基荷，从而发电厂升压站务必考虑其可靠性。100MW的发电机出口电压为10.5KV，变压器视在容量S=100/0.85=118MVA查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为180MVA。由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SSFP9-180000/2201、容量：180MVA2、电压比（降压变压器）高压（无励磁调压）：220+-2*2.5%kV中压：115或121kV低压：10.5kV3、联结组标号：YNyn0d114、空载损耗：142kW5、负载损耗：585kW6、空载电流：0.42%7、短路阻抗：高压-中压：13%；高压-低压：23%；中压-低压：8%8、三个绕组的容量比为：100%/100%/50%9、低压绕组在最里面（靠铁心），中压绕组在中间，高压绕组在最外面。10、可以采用：强迫油循环风冷却。第4章短路电流的计算4.1变压器的各绕组电抗标幺值计算9)13238(21%)%%(21%1)23813(21%)%%(21%14)82313(21%)%%(21%)21()13()32(3)13()32()21(2)32()13()21(1KKKKKKKKKKKKUUUUUUUUUUUU设SB=100MVA，UB=Uav705.01801001009100%006.01801001001100%078.018010010014100%3*32*21*1NBKTNBKTNBKTSSUXSSUXSSUX4.210KV侧短路计算f(3)-1短路时,示意图如下：图4-2f(3)-1短路的等值电路图025.005.0212103.006.02121039.0078.02121*****3322*1TTTIXXXXXX因此由图可知：065.025.0)03.017.0//()039.00187.0(*