1、电气专业核心课综合课程设计报告题 目：220KV 降压变电所电气一次部分初步设计院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 电气工程 1004 20 13 年 6 月 16 日至 20 13 年 7 月 5 日华中科技大学武昌分校制1目 录课程设计任务书 .31 电气主接线设计 .61.1 主接线设计要求 .61.2 主接线基本接线方式 .71.3 主接线的接线方案确定 .122 主变压器选择 .162.1 主变压器的选择原则 .162.2 主变压器台数的选择 .162.3 主变压器容量的选择 .173 短路电流计算 .203.1 概述 .203.2 短路电流计算目的 .203.3 短路电流计
2、算基本假设 .203.4 各元件电抗标么值计算 .213.4.1 各电气元件标幺值的计算 .213.4.2 线路标幺电抗总图及化简图 .213.5 系统最大运行方式下短路电流计算 .233.5.1 最大最小运行方式的含义 .233.5.2 220KV 侧短路计算 .233.5.3 110KV 侧短路计算 .253.5.4 10KV 侧短路计算 .274 主要电气设备选择 .304.1 概述 .304.1.1 按正常工作条件选电气设备 .304.1.2 按短路状态进行校验 .314.2 高压断路器的选择 .324.2.1 220KV 侧断路器的选择 .334.2.1 110KV 侧断路器的选择
3、.344.2.2 10KV 侧断路器的选择 .354.3 隔离开关的选择 .364.3.1 220KV 侧隔离开关的选择 .374.3.1 110KV 侧隔离开关的选择 .384.3.2 10KV 侧隔离开关的选择 .39244 母线的选择 .404.4.1 220KV 侧母线的选择 .414.4.1 110KV 侧母线的选择 .424.4.2 10KV 侧母线的选择 .434.5 互感器的选择 .494.5.1 电流互感器选择依据 .504.5.2 电流互感器的选择 .514.5.3 电压互感器的选择依据 .544.5.4 电压互感器选择 .555 防雷及接地体设计 .575.1 概述 .5
4、75.2 防雷保护的设计 .575.3 接地装置的设计 .585.4 主变压器中性点间隙保护 .585.5 变电所防雷设计 .596. 设计总结 .60参考文献 .61附 录 1 主要设备选择汇总表 .62成绩评定表 .633课程设计任务书一、设计（调查报告/论文） 题目220KV 降压变电所电气一次部分初步设计二、设计（调查报告/论文）主要内容本设计只作电气部分的初步设计，不作施工设计。主要设计内容：确定电气主结线；确定电气布置原则；短路电流计算，主导体和电气设备的选择，继电保护配置方案；确定防雷和接地保护方案，所用电。 三、原始资料1、待建变电所基本资料(1)设计变电所在城市近郊，向开发区
5、的炼钢厂、化纤厂供电，在变电所附近还有10KV 地区负荷。(2)本变电所的电压等级为 22011010kV，220kV 是电源侧电压，110kV 和 10kV是二次负荷侧电压。(3)待设计的变电所，220kV 线路 5 回，其中 2 回与系统、2 回与电厂相连、备用一回；110kV 送出 4 回线路，备用一回；10kV 送出 12 回线路；该变电所的所址，地势平坦，交通方便。2、110kV 和 10kV 用户负荷统计资料110kV 和 10kV 用户负荷统计资料见下表。最大负荷利用小时数 Tmax5500h，同时率取 0.9，线路损耗取 6。表一 110KV 用户负荷统计资料用户名称 最大负荷
6、(kW) cos 回路数 线路全长（KM) 重要负荷百分数 ()炼钢厂 42000 0.95 2 50 65化纤厂 32000 0.9 2 80 704表二 10KV 用户负荷统计资料序号 用户名称 最大负荷 (kW) cos 回路数 重要负荷百分数 ()1 矿机厂 1800 095 22 机械厂 1900 095 23 汽车厂 1700 095 24 电机厂 2000 095 25 炼油厂 2200 095 26 饲料厂 800 095 2623、待设计变电所与电力系统的连接情况待设计变电所与电力系统的连接情况如图所示。可用参数：2 系统至本变电所 220kV 母线的标么电抗(Sd=1OOM
7、VA)为； 最高气温 40、最低气温-20，主导风向冬季为西北风，夏季为东南风，最大风速 25mS、海拔 600m，最大冻土层厚 0.6m，地震级为 6 度。5四、要求的设计（调查/论文）成果(1)选择本变电所主变的台数、容量和类型。(2)设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个较佳方案。(3)进行必要的短路电流计算。(4)选择和校验典型的电气设备。(5)设计和校验母线系统。(6)进行继电保护的设计。(7)进行防雷保护规划设计。（8）绘制变电所电气主接线图。五、进程安排内容 时间下达课程设计任务书。讲解课程设计的任务与要求、进度安排、指导时间、注意事项、提供参
8、考资料。学生到实验室熟悉实验室平台。1 天搜集资料、方案论证、初步设计。 3 天系统设计、绘制系统接线图及进行计算。 7 天方案优化、总结完善、整理资料、撰写课程设计报告 3 天答辩、课程设计总结。 1 天共计 15 天（3 周）61 电气主接线设计1.1 主接线设计要求电气主接线又称为电气一次接线，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相接线图。主接线代表了变电站高电压、大电流的电器部分主体结构，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
9、性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与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终方案。电气主接线设计的基本要求，概况地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。(1) 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面:断路器检修时，不宜影响对系统供电。线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部 I 类及全部或大部分 II 类用户的供电。尽量避免变电站全部停电的可能性。大型机组突然停运时，不应危及电力系统
10、稳定运行。(2) 灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面:操作的方便性：电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出差错。调度的方便性：可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。扩建的方便性：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。(3) 经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。投资省：主接线应简单清晰，并要适当
11、采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。占地面积小：主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、7绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。电能损失少：在变电站中，电能损耗主要来自于变压器，应经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。1.2 主接线的基本接线方式主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无
12、汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电站。有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。(1) 单母线接线图 1.1 单母线接线如图 1.1 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。单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：可靠性差。母线或母线隔
13、离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。调度不方便。电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大8的短路电流。单母接线适用于：110220KV 配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV 配电装置的出线回路数不超过 3 回，610KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回。故 220KV可采用单母接线。(2) 单母分段接线图1.2 单母线分段接线如图1.2所示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
14、予考虑。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时须向两个方向均衡扩建。单母分段适用于：110220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置的出线为6回及以上。故110KV和10KV可采用单母分段接线。(3) 单母线分段带旁路母线的接线图1.3 单母线分段带旁路母线如图1.3 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9这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110KV的变电所较为实用，具
15、有足够的可靠性和灵活性。故110KV可采用单母线分段带旁路接线，因出线为4回，可采用旁路断路器兼做分段断路器的接线。220KV也可采用此接线。(4) 双母线接线图1.4双母线接线如图1.4 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。由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的610KV 配电装置；3560KV 出线数超过8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110220KV 出线数为5 回及以上时。故10KV出线带电抗器可采用双母线接线,110KV、220KV也可以采用双母线接线。(5) 双母线分段接线
