1、1目 录前言原始材料第 一 章 电气主接线的设计及主变选择第一节 电气主接线设计 3第二节 所用电的设计 10第 二 章 短路电流计算第一节 概述 12第二节 短路计算说明 15第 三 章 导体和电器的选择计第一节 总则 24第二节 母线的选择设计 26第三节 断路器选择设计 31第四节 隔离开关选择设计 33第五节 互感器的选择设计 35第六节 引下线的选择设计 38第七节 支持绝缘子及穿墙套管选择设计 38第 四 章 防雷保护第一节 直击雷防护 40第二节 雷电过电压的防护 42第 五 章 继电保护及自动装备配置第一节 概 述 46第二节 继电保护的一般规定 47第三节 电力变压器保护 4
2、8第四节 自动重合闸配置 50附录() 53参考文献2前 言毕业设计是四川某学院电气工程系供用技术专业一门专业课程.为了提高毕业生专业知识的综合运用能力.本设计详细介绍了 220KV 枢纽变电站的设计过程.第一章电气主接线的设计及主变的选择,对主接线的设计提出了多种方案,并进行了论述,分析比较了各种主接线形式的优缺陷,选择最佳主案;第二章短路电流的计算,第三章导体及电器的选择,本章详细介绍了变电站中的设备选取,对设备的参数进行了校验论证.第四章防雷保护,对变电站的直击雷防护、雷电过电压防护进行了比较全面的介绍.第五章继电保护及自动装备的配置,结合相关规范对变电站的设备保护做了系统的分析论述.本
3、设计中的文字符号和图形符号采用了新的国家标准.本设计在设计过程中参考了大量的参考资料,如:发电厂变电所电气部分、 电力系统继电保护(增订版)、 供配电系统 、 220500KV 变电所设计技术规程 、 中国电力百科全书 、 毕业设计指导书等.本设计在设计中大力得到了四川某学院电气工程系的大力支持,他们对本设计提出了宝贵的意见,在此对他们一并致谢.由于设计水平有限,书中谬误之处在所难免,恳请批评指正.2006.53原始材料1变电站的建设规模(1)类型:220kV 枢纽变电站(2)最终容量:根据工农业负荷的增长,需要安装两台220/110/10KV,120MVA的主变压器,容量比为 100/100
4、/50,一次设计,两期建成。2电力系统与本所连接情况(1)新建的 220KV 变电站,连接着 220KV 和 110KV 两个电力系统,担负着一个地区的供电,是一座枢纽变电站。(2)变电站与 220KV 电力系统连线有两回,与 110KV 电力系统连线有三回。(3)电力系统总装机容量为 464 万千瓦,本变电站在系统最大运行方式下,系统的正序、负序、零序阻抗见下图:(此阻抗值为 Sj=100MVA 时的数值,括号内的数值为零序阻抗) 。(4)变电站在地理学中所处的地理位置、供电范围示意图如下图:43电力负荷水平(1)220KV 进出线回路数最终 5 回,本期 2 回,其中线路(一) 、 (二)
5、的最大输送容量为 250MVA,其余 3 回线路每回的最大输送容量为180MVA,最大负荷利用小时数 Tmax=5000h,为一级负荷。(2)110KV 进出线回路数最终 8 回,本期 5 回,其中(一) 、 (二) 、 (三)的最大输送容量为 40MVA,T max=5000h,为一级负荷,其余线路每回的输送容量均按 30MVA 设计,T max=3000h 以上。(3)10KV 出线最终 4 回,本期一次建成。每回线的最大输送容量为2MVA,10KV 无电源,设计 10KV 配电装置时予留两个扩建空间,作为备用。(4)本变电站的自用电负荷可按下式近视计算:计算负荷=照明负荷+其余负荷0.8
6、54环境条件(1)当地年最高温度 41.70C ,年最低温度为-20.6 0C,最热月平均最高温度 32.50C.(2)当地海拔高度 396.8m,P=97332.7Pa.(3)当地雷电日数 15.4 日/年5第 一 章电气主接线的设计及主变选择第一节 电气主接线设计一、概述电气主接线又称一次接线,它是电厂变电所,电力系统传递电能的通路,主接线是发电厂变电站电气部分的主体,其中包括发电机,变压器,母线,断路器,隔离开关,电抗器等主要设备,变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、
7、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求.220kV 变电所中的 110kV 配电装置,当出线回路数在 6 回以下时宜采用单母线或分段单母线接线,6 回及以上时,宜采用双母线接线。220kV 终端变电所的配电装置,当能满足运行要求时,宜采用断路器较少的或不用断路器的接线,如线路变压器组或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护要求时,也可采用线路分支接线。220kV 配电装置出线在 4 回及以上时,宜采用双母线或其他接线。采用双母线或单母线的 110220kV 配电装置,当断路器为少油( 或压缩空气) 型时,除断路器有条件停电检修外,应设置旁路母线,当 110kV 出线回路数为 6 回及以上,
8、220kV 出线为 4 回及以上时,可装设专用旁路断路器。110220kV 母线避雷器和电压互感器,宜合用一组隔离开关,安装在出线上的耦合电容器、电压互感器以及接在变压器引出线或中性点上的避雷器,不应装设隔离开关,在一个半断路器接线中,前两串的线路和变压器出口处应装设隔离开关。各级电压配电装置,初期回路数较少时,应采用断路器数量较少的简化接线,但在布置上应考虑过渡到最终接线方便。二、220KV 侧主接线方案本变电站高压侧 220KV 出线回路数 5 回,本期建成两回,其中线路(一) ,(二) 的最大输送容量为 250MVA,其余 3 回线路每回的最大输送容量为180MVA,最大符合利用小时数
9、Tmax=5000h,为一级负荷根据以上原始资料拟定了两个主接线方案,具体分析如下:方案一:6如图是单断路器不分段双母线接线,其中母线处于工作状态,组母线处于备用状态,组与组母线之间由母联断路器 QF 进行联络,正常运行时,母联断路器 QF 是断开的,每一回进出线接到 I 短母线上的隔离开关是闭合的,接到 II 短母线上的隔离开关是断开的,双母线接线最主要的优点是灵活性高,它具有以下五个功能: 检修任意一组母线可不中断供电 检修任意回路的断路器,只中断该回路供电。 工作母线发生故障可通过倒闸操作将所有回路转移到备用母线上,使装置迅速恢复供电。 检修任一回路隔离开关,可用母线联络断路器代替它的工
10、作,不至于使该回路供电长时间中断。 在个别回路发生故障,断路器因故不能跳闸时,可用母线联络断路器 QF代替切断该回路。上图这种双母线不分段接线的主要优点是灵活性高,便于扩建,但此种接线的主要缺点有: 增加了一组母线,就需要使每回路增加一组母线隔离开关。 当母线故障检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作,为了免隔离开关误操作,需要在隔离开关和断路器之间装设联锁装置.根据以上分析及相关规范,本方案 满足该变电站 220KV 侧主接线的要求.7方案二:方案二是在方案一的基础上增设了一条旁路母线,其目的是为了在出线断路器检修时不中断该回路的供电,提高了供电可靠性,但是比起方案一来说增加了一条旁路
11、母线,旁路短路器,隔离开关等设备,扩大了占地面积,投资增加。综合考虑本次设计 220KV 高压侧接线方式采用方案一,即双母线接线。三、110KV 侧主接线方案方案一:8如图,本方案为双母线接线,其优缺,在高压侧主接线方案中以作分析,这种主接线运用到中压侧 110KV 主接线当中,设计运行方式为双母线同时工作方式,这样可以大大提高双母线的供电可靠性,所谓双母线同时工作,是指两段母线同时带电,母线联络断路器 QF 闭合的运行,合理分配负荷,这种方式减少了单组母线上的汇流量,如果一段母线故障,只造成部分的线路短时间停电,双母线同时工作这种运行方式适用于一、二、三级负荷,目前在我国 35-220KV
12、的配电装置中采用较多。这种工作方式的缺点是平时没有备用母线。9方案二:方案二为带双母线带旁路母线接线,与方案一双母线接线相比较供电可靠性提高了,从经济上分析比较,由于 110KV 侧出线回路多,方案二投资比方案一大,设计中断路器选用六氟化硫断路器,检修周期长,综合分析本设计选择方案一作为站内中压侧 110KV 主接线方案.四、10KV 主接线设计方案10如图本方案采用的是单母线分段接线,其优点如下:用断路器把母线分段后,对重要的负荷可以从不同段引出两个回路,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自动切除,保证正常母线不间断供电和不至使重要负荷停电。缺点:当一段母线或者母线隔
13、离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间停电。当出线为双回时,常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需要向两个方向均衡扩建。母线用断路器 QF 分为 I,II 段,电源和引出线大体上平均分配在两段母线上,母线分段的目的是:减少母线故障时停电范围,例如在 II 段母线上短路时,接在 II 短母线上有电源的断路器,包括分段断路器 QF 在继电保护装置的作用下均自动断开,因而 I 段母线可以继续供电,提高了可靠性,另外,在检修母线时也可以分段检修,提高了灵活性。本变电站的同步调相机接在 10KV 母线上, 这样接线的方式使主变 10KV侧出线上接线简单化了,这样有提高供电可靠性的优点,设备故障与接线的灵活性和复杂成度,对供电的可靠性因素影响很大,本设计中采取的接线方式能使主变 10KV 侧出线上串联的电抗器减少两个,对可靠性有所提高 .因为母线上的负荷跟为集中,所以同步调相机接在母线上无功补偿也能取得比较明显的效果,但