220KV变电站一次系统初步设计

1发电厂电气部分课程设计设计题目：220KV变电站一次系统初步设计指导教师：贾红芳设计人：梁玮龙学号：2009904215学院：信息科学与技术学院专业：电气工程及其自动化班级：09级2班2目录引言................................................................3第1章原始资料及分析...............................................4第2章变电站电气主接线的确定.......................................5主接线选择......................................................6第3章主变压器选择.................................................83.1.1主变容量及台数的确定.......................................83.1.2变压器形式的选择...........................................93.1.3用普通型还是自耦型.......................................10第4章短路计算....................................................114.1短路点的选择...............................................124.2计算短路电流...............................................12第5章主要电气设备清单............................................155.1变电站变压器的选择..........................................155.2电抗器的选择...............................................155.3主要电气设备的选择..........................................165.3.1断路器的选择..........................................165.3.2隔离开关的选择........................................165.3.3母线及主变出线的选择..................................175.3.4电压互感器的选择......................................175.3.5电流互感器的选择......................................185.3.6避雷器的选择..........................................185.3.7高压熔断器的选择......................................19参考文献........................................................20课程设计心得.......................................................203引言本课程设计是在2009级电气工程及其自动化专业完成本专业发电厂电气部分课程后的一次考核。通过对原始资料的分析，1．完成电气一次主接线形式比较、选择；2．完成主变压器容量计算、台数和型号的选择；3．进行必要的短路计算以完成部分电气设备的选择；4、主要电气设备的设备清单；5、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤；6、最终确定了220kV变电站所需的主要电器设备；通过本次毕业设计，达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识，掌握变电站电气部分设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉电气主接线，电力系统的潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分设计的基本方法，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力，成为一专多能的高层次复合型人才。4第1章原始资料及分析一、题目：220KV变电站一次系统初步设计二、原始资料1、系统资料2、负荷资料3、其他资料1）年最高气温为40℃，平均为20℃。2）站后备保护的动作时限为2.5秒。4、站地理位置示意图（其中ma/b表回路最大最小负荷数，单位：MW，虚线表示不同电压等级分区）电压级别220kV110kV10kV最大MW6015038最小MW307519COSφ0.850.850.8Tmax小时500050005000回路数4622负荷类型二、三二、三二、三系统容量系统电抗（SB＝100MVA）电压级线路电抗（Ω/kM)系统C1∞0.092200.451.1原始资料分析1.1.1变电站的类型变电站所有三个电压等级，高压为220kV，中压为110kV，低压为10kV。变电所的性质为终端变电站1.1.2变电站与系统连接情况变电站通过双回路与一个无穷大系统的G连接1.1.3负荷的电压等级及输出容量变电站中的三个电压等级均有负荷，分别是220kV等级为60/30MW，110kV为150/75MW，10kV等级为38/19MW。（其中a/b表回路最大最小负荷数）注明：变电站所用电容量在系统中所占比例太小，特此忽略。1.1.4负荷输电回路数1、220kV等级负荷的输电回路数为4回。2、110kV等级负荷的输电回路数为6回。3、10kV等级负荷的输电回路数为22回。1.2.5变电站的气候条件变电站的年最高气温为40℃，平均为20℃第2章变电站电气主接线的确定2.1电气主接线的概述电器主接线又称电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单项接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术和经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。电气主接线应满足以下几点要求：61）运行的可靠性：包括（1）发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用。（2）负荷性质和类别。（3）设备的制造水平。（4）长期运行实践经验。主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。2）运行的灵活性：包括（1）操作的方便性。（2）调度的方便性。（3）扩建的方便性。主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。3）运行的经济性：主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，（1）节省一次投资，（2）占地面积少，（3）电能损耗少。主接线选择根据原始资料的分析现列出三种主接线方案。方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。220kV出线4回，而双母接线使用范围是220KV出线数为4回及以上时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。110kV出线6回，110kV侧选择双母接线方式的可靠性高，检修任一回路的母线隔离开关时，只需要断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的改组母线，一组母线故障能迅速恢复供电，调节灵活，检修方便不用供电中断，扩建方便。10kV出线24回（其中备用2回），由于此处回路数较多，为了尽可能提高用电的可靠性，保证占60%的Ⅱ类负荷及所用电的供电，故10KV侧选择单母分段接线方式，既能清晰的反应接线情况，又有双母线的特点。方案二：220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母带旁路接线、10KV侧单母分段接线。7220kV出线4回，由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线，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。110KV侧出线6回，描述与本方案220KV侧同。10KV侧与上10KV侧同。方案三：220KV侧一台半接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母接线。220KV出线采用一台半又叫3/2接线，这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备使用，可靠性极高，任一台断路器检修和母线检修或故障都不会停电。投资较大，断路器隔离开关多。110KV侧与方案一110KV侧同。10KV侧采用单母线，接线方便简单一目了然，操作简单，经济性好，但可靠性不高，不能保证占60%的Ⅱ类负荷及所用电的供电。方案项目方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。方案二、220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母带旁路接线、10KV侧单母分段接线。方案三、220KV侧一台半接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母接线。可靠性1.220KV接线简单，设备本身故障率少；2.220KV故障时，停电时间较长。1.可靠性较高；2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。1.可靠性高低部分明显（220KV侧极高、10KV侧不高）；2.能保证地区与中间变电站的最佳可靠状态。3.10KV不能保证60%的Ⅱ类负荷及所用电的供电灵活性1.220KV运行方式相对简单，灵活性差；2.各种电压级接线都便1.各电压级接线方式灵活性都好；2.220KV与110KV电压级接线1.各电压级的接线灵活性很好。2.一台半的调度和扩建较方8通过对三种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第二方案为设计最终方案第3章主变压器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；是电能转换的主要形式，主变压器的容量、台数将直接影响系统主接线的形式和配电装置的结构。3.1.1主变容量及台数的确定（一）主变压器的容量、台数选择原则1、主变压器容量除了依据传递容量基本原始资料外，还应根据变电所建成后5-10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素进行综合分析和合理选择并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。2、当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。3、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站，应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一台主变停运时，其余变电器容量应能保证全部负荷的70％-80％。4、当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或者因供热机组热负荷变动而需限制本厂输出功率时，主变压器应能从电力系统倒送功率时，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。于扩建和发展。易于扩建和实现自动化。便。经济性1、设备相对少，投资小。1.设备相对多，投资较大；2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。1、设备较多，投资很大；95、若发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其他主变压器还能从输送母线的剩余功率的70%以上。6、为了确保对发电机电压上的负荷供电可靠性，接于发电