1、河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目：某变电站电气二次部分设计班 级： 电力1002班 姓 名： 杨恩峰 指导教师： 邵 红 硕 2摘 要随着经济高速发展，我国电网规模不断扩大，220kV 变电站数量的不断增加，并且成为保障国内电力安全、平稳输送的重要部分。为了保证电网安全、稳定运行，需要以信息化推动生产自动化和管理现代化，在 220kV 变电站的建设和运行管理中，对变电站综合自动化程度的要求增加，在此微机型继电保护装置具有重要的作用和意义，微机型继电保护装置能够及时对变电站出现的故障采取有效的处理方式
2、。变电站的继电保护和二次回路设计是变电站设计的重要组成部分。本次毕业设计根据原始资料数据和一次部分提供的数据及供电系统图，对 220kV 变电站一次部分进行相应的继电保护设计和二次回路初步设计。内容主要包括主变压器的保护方案设计及整定计算，母线保护的配置与整定计算，断路器、隔离开关的控制及其操作回路设计，电压互感器、电流互感器的配置与接线设计，信号回路设计，避雷保护的设计。关键词：继电保护装置，微机型，二次回路，互感器3AbstractAlong with the rapid economic development, China power grid continues to expand
3、the scale of 220 kV substation rising number of, and become the domestic power security of security, stability of the important part of transport. In order to ensure secure and stable operation of the grid, need to promote production information automation and management modernization, in 220 kV sub
4、station construction and operation management of substation integrated automation degree of demand increased, in this type of microcomputer relay protection device plays an important role and significance, the microcomputer relay protection device can type in substation failures to adopt effective t
5、reatment.Transformer substation of relay protection and the second circuit design is an important part of the substation design. The graduation design according to the original data and a part to provide the data and power supply system diagram 110 kV substations is a part for the corresponding rela
6、y protection design and the secondary circuit preliminary design. Content mainly includes the main transformer protection scheme design and setting calculation, the bus protection configuration and setting calculation, circuit breakers, isolating switch control and its operating circuit design, volt
7、age transformer, current transformer configuration and wiring design, signal circuit design.Key words: relay protection device, the microcomputer type, the secondary circuit, transformer41引言电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度，是衡量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。 党的十八大提出了全面完善建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲，实现这个宏伟目标，需要强
8、有力的电力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要优质高效的电力服务。本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对主接线的选择及比较、负荷计算和主变压器的选择及短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了 220kV 变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。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和防雷保护设计的基本方法，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
9、更加熟悉电气主接线，电力系统的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和防雷保护设计的基本方法，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。5目录摘要 .2ABSTRACT.31 引言 .42电气主接线的设计2.1 电气主接线的概述 .72.2 电气主接线的基本要求 .72.3 电气主接线设计的原则 .72.4 电气主接线的方案选择 .73.主变压器的选择3.1 主变压器的选择原则 .83.2 主变压器台数的选择 .83.3 主变压器容量的选择 .84.电气部分短路计算4.1 短路
10、故障的危害. .10 4.2 短路电流计算的目的 .104.3 电流计算的内容 .114.4 短路电流计算方法 .114.5 三相短路电流周期分量起始值的计算. .115.互感的选择5.1 电流互感器的 选择 .155.2 电压互感器的选择 .196.线路保护6.1 输配电线保护. .216.2 线路末端短路电流 .226.3 线路保护整定 .2467.变压器的保护7.1 变压器装设的保护 .257.2 变压器保护的整定方法 .267.3 变压器差动保护整定计算 .287.4 变压器最大运行方式下 110KV 侧的短路电流 .287.5 纵差保护的整定计算 .328.防雷及过电压保护装置设计8
11、.1 避雷针. .358.2 避雷器. .36结束语致谢参考文献附录 A72 电气主接线的设计2.1电气主接线的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，故又称为一次接线或电气主系统。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。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。2.2电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、
12、灵活性和经济性三方面。这三者是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。2.3电气主接线设计的原则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。2.4电气主接线的方案2.1 接线方案方案 220kV 110kV 主变台数方案 内桥接线 单母线分段2单
13、母线分段接线优点：单母线用分段断路器进行分段，对重要用户尅有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，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电； 83 变压器的选择3.1主变压器的选择原则主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 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。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封
14、锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。3.2 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。3.3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 510 年的规划负荷选择，适当考虑到远期 1020 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
15、电所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所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。(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。主变压器型式和结构的选择(1)相数容量为 300MW 及以下机组单元接线的变压器和 330kV 及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。(2)绕组数与结构电力变
16、压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。在一发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于 3 台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。(3)绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。9电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D” 。在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制 3 次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是 Y，D11 常规接线。(4)调压方式为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变
17、压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于 220kV 及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。(5)冷却方式电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。主变压器采用两相接线，高压侧 220kV，低压侧 110kV，冷却方式采用强迫油循环风冷却，额定容量为 2500
18、0kVA，台数为 2 台。104 电气部分短路计算4.1短路故障的危害供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果：(1)短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。(2)短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。(3)短路系统电压下降短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照
19、明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。(4)不对称短路的磁效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。(5)短路时的停电事故短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。(6)破坏系统稳定造成系统瓦解短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。4.2短路电流计算的目的(1)电主接线比选短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。(2)选择导体和电器如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。(3)确定中性点接地方式对于 35kV 、10kV 供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。(4)选择继电保护装置和整定计算
