1、呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计500KV 变电站一次电力系统设计(伊敏电厂二期工程)作者：指导教师：摘 要随着现代工业技术和电子信息科技的飞速发展，安全、可靠、优质的电能逐渐体现出它的重要地位，电能是工业生产和生产生活的主要能源和动力，由电气设备的不断提高，实现电气化可以大大增加产量，提高产品质量，提高生产效率，降低生产成本，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。按照设计 500kV 变电站的电气一次部分的主接线的运行原则和功能实施，把500kV 变电站双母线的电气一次部分的双分段带旁路接线与 3/2 断路器的接线方式对比设计，以选取出最优的主接线设计方案。其次，要合理选择、认真校验
2、变电站的所有电气设备，已达到性能和经济最优。以此为前提，我们要认真分析变电站经常出现的问题，设计要做到对故障的分析以及解决，已达到防患于未然。电力工业是能源性工业、基础性工业，在国家建设和人民生产生活以及经济发展中占有十分重要的位置，是国家实现现代化的战略重点。电能是一种无形且不能大量储存的二次能源。电能在发电、变电、送电、配电和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率和频率的平衡。要满足国民经济发展的要求就必须加强对电网的建设，变电站的建设就是电网建设中的重要环节之一。关键词 500KV 变电站 主接线 变压器 隔离开关 负荷计算 短路计算呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计I呼伦贝尔学院工
3、程技术学院毕业设计AbstractWith modern industrial technology and the rapid development of electronic information science and technology, safe, reliable, high-quality electricity reflects its important position gradually, electricity is the main industrial production and production life energy and power, and b
4、y the constant improvement of the electrical equipment, electrified can greatly increase production, improve product quality, improve production efficiency, reduce production cost, improve labor conditions and is helpful to realize automation of production process.According to the design of 500 KV s
5、ubstation run a part of the main electrical wiring principle and function implementation of the 500 KV double busbar substation electrical part of the double segment at a time with bypass connection with 3/2 circuit breaker connection mode of the design, to select the optimal main wiring design. Sec
6、ond, to a reasonable selection, carefully check all the electrical equipment, transformer substation has reached optimal performance and economy. Premise, we should carefully analyse substation often appear problem, design to do the analysis of the fault and solve, has reached to nip in the bud.Elec
7、tric power industry is a basic industry, energy industry, in national construction and peoples production and living, and occupies a very important position in the economic development, is the national modernization strategic priorities. Electricity is a kind of intangible and cannot be a large numb
8、er of secondary energy storage. Electrical energy in power generation, substation, transmission, distribution and utilization, is almost at the same instant, to keep the balance of power and frequency. To meet the requirements of national economic development it is necessary to strengthen the constr
9、uction of power grid, the construction of the substation is one of the important link of power grid construction. Key words 500KV Substation Main electrical connection transformer Isolating switch Load calculation Short circuit calculation呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 华能伊敏电厂概述 .11.1 华能伊敏
10、电厂的介绍 .11.1.1 伊敏电厂的发展简介 .11.1.2 伊敏电厂现状及未来发展 .21.2 500KV 变电站电力系统的介绍 .21.3 本章小结 .3第 2 章 电力系统主接线 .42.1 电力主接线设计原则和基本要求 .42.1.1 电力主接线的设计原则 .42.1.2 电力主接线的基本要求 .52.2 电气主接线的设计步骤 .62.3 电气主接线的基本方式 .62.3.1 有汇流母线 .62.3.2 无汇流母线 .102.4 电力主接线的设备配置 .112.5 本章小结 .12第 3 章 变电站接线方式的确定 .133.1 代建变电站的电气主接线的基本方式 .133.1.1 对于
11、一次侧 20KWV 的接线 .133.1.2 对于 500KV 的接线方式 .153.2 电力系统的分析和要求 .173.3 方案对比 .173.4 本章小结 .20第 4 章 负荷计算及方法 .214.1 负荷的定义及分类 .214.2 负荷计算的方法 .214.3 本章小结 .245.1 变电站电气设备选择的一般要求 .255.2 母线的选择 .275.3 导线和电缆的选择和校验 .305.4 变压器的选择和校验 .335.4.1 变压器选择的原则和要求 .335.4.2 变压器选择 .345.5 高压断路器的选择 .365.6 隔离开关的选择 .39呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计I5.
12、7 其他设备的选择 .395.8 本章小结 .43总 结 .44参考文献 .45致 谢 .46呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计第 0 页 （共 54 页）第 1 章 华能伊敏电厂概述1.1 华能伊敏电厂的介绍1.1.1 伊敏电厂的发展简介华能伊敏煤电有限责任公司地处世界著名草原呼伦贝尔大草原鄂温克族自治旗伊敏河镇境内，公司占地面积 99.28 平方公里，是国家大型煤电联营企业。位于内蒙古自治区东部，北距呼伦贝尔市海拉尔区 85 公里，大兴安岭西侧、呼伦贝尔大草原东南部，旗政府所在地巴彦托海距呼伦贝尔市 9 公里，距机场10 公里，交通便捷、通信顺畅。旗内有三大较有特色的企业：伊敏华能煤电公司是
13、我国煤电联营试点企业；大雁煤业公司是全国标准化煤矿之一；红花尔基林业局坐落在我国著名的樟子松的故乡红花尔基镇；同时还有两个国家级自然保护区：红花尔基樟子松自然保护区和辉河湿地生态自然保护区。在 1976 年 7 月华能伊敏煤电有限责任公司就开始组建，是比较早期的矿业资产，前身是伊敏河矿区建设指挥部和伊敏煤电公司，经过几次公司型的改建后被华能集团百分百收购。1991 年 1 月伊敏煤电公司成立。1993 年 7 月伊敏电厂一期工程开始动工建设。1995 年 8 月经公司化改造成立伊敏华能东电煤电有限责任公司，中国华能集团公司和原东北电力集团公司分别拥有 51%和 49%的股份。1998 年 11
14、 月和 1999 年 9 月伊敏电厂工程一、二号机组分别通过 168 小时试运，并顺利完成试生产，进入了煤电一体化生产阶段。二期工程被国家列为2005 年 52 家重点电力建设项目之一1999 年 4 月由于国家电力体制改革，公司的股权发生变化，原东北电力集团公司 49%的股权分解给了辽宁、吉林、黑龙江三省电力有限责任公司。2002 年 12 月，国家电力体制改革，伊敏华能东电煤电有限责任公司全资划归中国华能集团公司管理。2004 年改名为华能伊敏煤电有限责任公司。2004 年 4 月 14 日国务院发改委（国务院）批准了伊敏二期工程的项目建议书，电厂拟采用两台 600MW 国产亚临界燃烧火力
15、发电机组，三大主机由哈尔滨三大动力生产。2004 年 4 月伊敏三期工程前期工作开始启动，开始委托设计，拟安装 2 台60 万千瓦超临界燃烧火力发电机组。2004 年 9 月伊敏煤电公司电厂二期工程 2 台 60 万千瓦发电机组主厂房基础建设正式破土动工，这项工程被华能集团列为东北地区电力建设的一号工程，是该区东部地区向东北电网“西电东送”项目，也是“十一五”期间东北电网重要的电源储备项目。呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计第 1 页 （共 54 页）1.1.2 伊敏电厂现状及未来发展华能伊敏煤电有限责任公司是国家批准的全国第一家煤电联营的大型能源企业。是典型的与煤矿煤水灰紧密联系的坑口电厂，目
16、前装机容量 220 万千瓦。伊敏煤电联营工程是我国能源开发战略的新突破，它借鉴了国外煤电联营的管理模式，突破了传统的行业限制，煤电合一、统一经营，项目具有着得天独厚的发展优势。伊敏煤电一期工程电厂装机容量为 100 万千瓦，安装两台俄罗斯 50 万千瓦超临界机组，建设相配套的年产 500 万吨的露天煤矿和与东北电网相连的伊冯大 50 万千伏输电线路工程。伊敏煤电二期工程建设已成为“西电东送”的重要组成部分，列为内蒙古自治区东部电源点建设的首选项目，二期工程规划电厂装机容量为 120 万千瓦和年产 600 万吨露天矿，三期工程安装两台 60 万千瓦超临界燃烧火力发电机组，同步安装烟气脱硫装置两台
17、机组分别于 2010 年 12 月和 2011 年 1 月竣工投产。华能伊敏煤电有限责任公司现有在岗职工 4359 人，具有中专以上文化程度的有 1882 人，专业技术人员有 851 人，中级专业技术人员 343 人，高级专业技术人员 190 人。公司中长期发展目标是：到 2020 年电厂总装机容量达到 7400MW，煤矿年生产能力达到 4630 万吨，年创利润 45 亿元，产业链延伸项目取得实效，争取煤化工项目投产创效，把公司建设成全国同类最好企业。1.2 500KV 变电站电力系统的介绍伊敏电厂二期工程 500KV 系统采用 3/2 接线方式，屋内 GIS 型式，即两个元件引线通过三台断路
18、器接在两条母线上的接线。500KV GIS 安装有三个完整串和一个半串。二期通过现有 2 回 378km 长的 500kV 输电线路（伊冯甲、乙线）接入东北电网大庆冯屯变电站。伊敏电厂变电所，把 220KV 电压降为 610kV 电压向车间变电所供电。为了保证供电的可靠性，工厂降压变电所多设置两台变压器，由单条或多条进线供电，每台变压器容量可从几千到几万千伏安。供电范围由供电容量决定，一般在几千米以内二期工程共有三个完整串和一个不完整串。第一串是#1 发变组为进线、#1 联变为出线，第二串是#2 发变组为进线、伊冯甲线为出线，第三个串是#3 发变组为进线、伊冯乙线为出线，第四串为不完整串为#4
19、 发变组进线。三期 500kV 系统有 2 回发电机进线、2 回线路出线共 2 个完整串，与二期系统连接处装设母线分段断路器，所有配电装置采用户外敞开式，平环布置。500KV配电装置与 220KV 配电装置之间设置了一组单相联络变压器，低压侧引接 63KV系统。500kV 系统为中性点直接接地系统。500kV 系统的额定电压为 500kV，运行时应根据调度曲线维持电压在规定范围内，但最低不得低于 500kV，最高不得超过 550kV。呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计第 2 页 （共 54 页）工厂配电线路主要作为工厂内输送、分配电能之用。 户外敷设的低压配电线路目前多采用架空线路。在厂房或车间
20、内部则应根据具体情况确定，或采用明线配电线路，或采用电缆配电线路。在厂房或车间内，由动力配电箱到电动机的配电线路一律采用绝缘导线穿管敷设或采用电缆线路。供配电电压的选择采用地区供电电源的电压、用电设备的总容量、用电设备的特征、供电距离、供电线路的回路数量、用电单位的远景规划、当地公共电网现状和它的发展规划、经济合理因素 。用电设备容量在 250kW 或需要变压器容量在 160kVA 以上者，应以高压方式供电；用电设备容量在 250kW 或需要变压器容量在 160kVA 以下者，应以低压方式供电，特殊情况下也可以高压方式供电。 工厂的高压配电电压一般选用 610kV。10kV 作为高压配电电压。
21、如工厂供电电源的电压就是6kV，或工厂使用的 6kV 电动机多且分散，可采用 6kV 的配电电压。工厂的低压配电电压，一般采用 380/220V。380V 为三相配电电压，供电给三相用电设备及380V 单相用电设备。220V 作为单相配电电压，供电给一般照明灯具及 220V 单相用电设备。煤矿等部门也有采用 6KV 配电电压的。供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括电力系统中区域变电站和用户变电站。涉及电力系统电能发、输、配、用的后两个环节，其运行特点、要求和电力系统基本相同，只是由于供配电系统直接面向用电设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤显重要。供电电源 ，配电系统的电源可以取自电
22、力系统的电力网或自备发电机。由企业或用户的总降压变电所（或高压配电所）、高压输电线路、车间降压变电所（或配电所）、低压配电线路组成。 作用是接受电能、变换电压、分配电能。厂内用电设备是指专门消耗电能的电气设备。据统计用电设备中 70%是电动机类设备，20%左右是照明用电设备。配电系统的电源是电力系统中的电力网，电力系统的用户实际上就是配电系统。1.3 本章小结华能伊敏电厂作为全国同类电厂最具代表性的代表，其电能生产过程是将燃料的化学能变成电能的工厂。原煤经过皮带运输到原煤仓，加工成煤粉后通过燃烧器送到锅炉的炉膛中燃烧，放出热能。在锅炉的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成饱和蒸汽。饱和蒸汽
23、同水形成的汽水混合物在汽包中分离。饱和蒸汽流经过热器时，进一步吸收烟气中的热量变成过热蒸汽，并通过蒸汽管道送到汽轮机中。过热蒸汽在汽轮机的喷管中，将热能变成动能，形成高速汽流。高速汽流冲动叶轮，带动汽轮机高速转动，动能就转变为机械能。汽轮机带动发电机旋转而发出电来，机械能就转变为电能。电能通过变压器、开关、线路送到电力系统及用户。电能的特点是不能储存，火电厂的生产过程必须是连续的。火电厂的生产过程具有以下显著特点： 生产过程连续性强，要求能够提供充足的电力。生产过程负荷(干扰)变化幅度大而频繁，生产的安全、可靠和经济性要求高，以便呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计第 3 页 （共 54 页）提供
24、可靠的、合格的、廉价的电力。生产过程的自动化程度必须要高，即要求紧密结合对象的特性来设计自动化系统。呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计第 4 页 （共 54 页）第 2 章 电力系统主接线2.1 电力主接线设计原则和基本要求变电站电气主接线是多种主要电气设备（如变压器、隔离开关、断路器、互感器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是变换和分配电能的电路，称为变电站一次接线。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电站的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护
25、拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电站本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。 2.1.1 电力主接线的设计原则根据220-500KV 变电站设计技术规程（DLT 5218-2005）规定，变电站电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定，气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，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，尽可能的节省投资，
26、就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济，留有扩建和发展的余地。在进行论证分析时，更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性。变电站在电力系统中的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素，变电站是枢纽变电所、地区变电所、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于他们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的技术要求也不同。1.考虑近期和远期的发展规模变电站主接线设计应根据 5-10 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。2.考虑负荷的重要性分布和出线回数多少对主界线的影响对一级负荷必须布两个独立的电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般有两个电源供电，且当一个电源失
