1、（本科）电力系统自动化专业毕业设计设计题目220kV 降压变电所电气部分初步设计函 授 站 班 级 学生姓名 指导老师 日 期 2011.12 前 言随着社会生产力的迅猛发展，电力能源已成为了人类历史发展的主要动力资源之一，近年来，我国的电力工业也有了很大的发 展， 这对电业生产人员的素质也提出了更高的要求。我作为一名电力企业职工和一名电气工程及自动化专业的毕业生，要科学合理地 驾驭电力，就得从 电力工程的设计原则和方法上来理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率，从而达到降低生产成本、提高经济效益和巩固、提高所学知识的目的。本次毕业设计是继完成专业基础课和专业课后的总结和运用，是
2、一次综合运用理论和实践相结合来解决工程问题能力的训练。通过毕业设计，可以将所学各门课程的理论知识和工作技能综合复习和运用一遍，可以培养我们独立工作和独立思考的能力，还可以通过方案的比较查阅各种手册、规程、 资料、数据等来扩大知识面，了解国家的方针和政策，以便更好地适应工作的需要。本毕业设计论文共包括设计的任务、说明、 计算、图纸 等几大部分，内容是关于 220KV 变电所电气部分初步设计，作者通过参考电力系统毕业指导书及老师的帮助，进行了主接线 方案的设计；选择了主变的容量和型号；然后再通过短路计算， 选择和校验了电 气设备及母线；最后， 为 全厂配置微机继电保护、 进行防雷的规划等等。通过本
3、次毕业设计，可以熟悉国家能源开发的方针政策和有关技术规程、规定、导则 等，树立工程设计必须安全、可靠、经济的观点；巩固并充实所学基本理论和专业知识，能够灵活 应用，解决 实际问题；初步掌握电气工程及其自动化专业工程的设计流程和方法，能独立完成工程设计、工程计算、工程 绘图、编写工程技术文件等相关设计任务；培养严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风。在整个毕业设计过程中，得到南京工程学院陈跃、程桂林老师的指导和帮助，在此深表感谢！ 鉴于本人水平及时间所限，本设计书难免有疏漏，错误之处，敬 请批评指正！作 者 2011 年 12 月目 录毕业设计任务书 .1设计说明书 .2一、概 述 .2二、主变
4、压器的选择 .3三、主接线的确定 .4四、短路电流计算 .6五、电器设备的选择 .7六、所用电的接线方式与所用变的选择 .20七、配电装置 .21八、电压互感器的配置 .22九、继电保护的配置 .25十、防雷规划 .271毕业设计任务书一设计题目：220kV 降压变电所电气部分初步设计二待建变电所基本资料1设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。2确定本变电所的电压等级为 220 kV/110 kV /10kV，220kV 是本变电所的电源电压，110kV 和 10kV 是二次电压。3待设计变电所的电源，由对侧 220kV 变电所双回线路及另一系统双回线路送到本变
5、电所；在中压侧 110kV 母线，送出 2 回线路至炼钢厂；在低压侧 10kV 母线，送出 11 回线路至地区负荷。4该变电所的所址，地势平坦，交通方便。5该地区年最高气温_40_,最热月平均最高气温_36_10kV 用户负荷统计资料如下：表 1 110kV 用户负荷统计资料用户名称 最大负荷(kW) cos回路数 重要负荷百分数(%)炼钢厂 42000 0.95 22 5010kV 用户负荷统计资料如下： 表 2 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 1900 2 702 机械厂 900 2 403 汽车厂 2100
6、2 604 电机厂 2400 2 555 炼油厂 2000 2 600.91最大负荷利用小时数 = 5256 h（见 P137b） ，同时率取 0.9 ，线路损耗maxT取 6 %。2设计说明书一、概 述1.1 设计依据及原则根据给定的“发电厂及 电力系统” 课程设计 任务书以及国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则，并依据 5-10 年电力系统发展规划进行设计，力求做到供电可靠、调度灵活、检修方便和投资经济。1.2 系统概况待建变电所的电压等级为 220kV/110kV/10kV，220kV 是本变电所的电源电压，110kV 和 10kV 是二次电压。待建变电所位于城市郊区，交通便利。
7、主要承担开发区电机厂矿机厂机械厂供电任务，以及汽车厂、炼油厂等重要用户。220kv 4 回出线作为本所电源，2 回线来自系统，2 回线来自相临变电站，110kv 2 回出线供电解铝厂负荷，10kv 11 回出线供周围负荷。该变电所为枢纽变电所。1.3 设计规模110KV 线路 2 回，最大负荷为 45MW. 负荷功率因数 0.95.10KV 出线远景共 11 回，本 侧最大出线总负荷为 9.7MW，负荷功率因数平均为 0.91。年最大负荷利用小时数 Tmax=5256 小时，同时率 0.9，线路损耗 6。1.4 环境条件当地年最高温度 40 。3最热月（7 月）平均温度 30。二、主变压器的选
8、择1.主变压器形式的选择1.1 相数的确定330kv 及以下的电力系统，在不受运输条件限制时，应选用三相变压器。500kv 及以上电力系统，应根据制造、运输条件和可靠性要求等因素，经技术比较后，确定是三相还是单项变压器。根据待建变电所电压和地理条件情况，选择三相变压器。1.2 绕组数确定具有三种电压等级的变电所，如通过各侧变压器绕组的功率均达到变压器容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需要装设无功补偿时，主变压器宜采用三绕组变压器，当中性点接地方式允许时采用自耦变压器。根据待建变电所电压等级和负荷情况，选择三绕组变压器。1.3 调压方式的确定用户为电解铝厂、厂矿生产企业，电压波动
9、大，用户对供电质量要求较高，需要经常调压，故选择有载调压变压器2.主变容量和台数的确定相关的设计规范规定：选择的变压器容量 Se 需要满足下列两个条件：Se0.7Smax;SeSimp。其中，Smax 为变电 所的最大负荷容量；4Simp 为变电所的全部重要负荷容量通过计算及变压器过负荷能力校验，最后选择变压器的容量Se=40000KVA。容量选择计算及过负荷能力校验过程，详见计算书考虑到重要负荷较多及今后的发展，故选择 2 台主变压器综上所述：该变电所选择 2 台 3 相 3 绕组有载调压变压器型号为 SFSZ-40000KVA/220+81.25%/121/10.5主要技术参数如下：额定容
10、量比：100/100/100 额定电压比：220+ 81.25%/121/10.5联系组标号：YN，a 0，d11空载损耗 P0：38KW空载电流 I0：0.9%阻抗电压：U （1-2）% = 10 U（1-3）% =30 U（2-3）% = 20三、主接线的确定变电所主接线的设计应根据变电所在电力系统中的地位、出线回路数、设备特点、负荷性质、周围环境及变电所的规划容量等条件和具体情况确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方面、节约投资和便于扩建等要求。主接线的可靠性和经济性应综合考虑，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积少，电能损耗少，年费用（投资与运5行）为最小。1.220KV 接
11、线方式方案一：采用单母线带旁路母线，该接线简单清晰，投资较小，运行操作简单，任一出线或主变间隔断路器检修，不需对外停电，但母线检修或故障时 220KV 配 电装置需要全停。考 虑到电解铝厂、厂矿用户的重要性，该接线方式不宜采用。方案二：采用双母接线，该接线双回电源进线，两台主变运行在不同母线上，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一母线检修不会影响线路送电，母线故障时也只影响部分负荷。由于考虑到负荷重要性，目前 SF6 断路器可靠性 较高，采用双母接线供电可靠性亦能得到可靠保证，故采用双母接线方式。2.110KV 接线方式110KV 2 回出线方案一可采用线路变压器组，投资少，接线简单
12、清晰，缺点变压器检修或故障时，线路只有一条运行，降低了用户的供电可靠性。方案二采用内桥接线，也是比较经济的接线方式，线路停电方便，变压器停电相对复杂，但考虑供电可靠性 110KV 系统采用内桥接线方式。3.10KV 接线方式10KV 11 条出线，重要用户均采用双回路，由于 10KV 断路器性能可靠，不考虑增设旁路。考虑到系统无功负荷较大，为改善系统电压，同时提高变压器的输送能力，增设二组 10KV 电容器。10KV 系统采用6单母分段接线方式亦能满足供电可靠性要求。变电所主接线见图四、短路电流计算为了保证电力系统安全运行，在设计选择电器设备时，都要用可能流经设备的最大短路电流进行热稳定校验和
13、动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置能够自动地使有关断路器跳闸。继电保护装置的整定和电气设备的选择均需要短路电流数据。因此短路电流计算是变电所设计的重要内容之一。系统在不同运行方式下的短路电流（KA）短路地点 运行方式 I“ I(1.8) I(3.6)220KV 侧 双母线并列运行 38.89 29.27 27.88I“ I(1.55) I(3.1)一台主变停运 1.914 1.914 1.914110KV 侧两台主变并列运行 3.686 3.686 3.686I“ I(1.05) I(2.1)一台主
14、变停运 7.606 7.606 7.60610KV 侧两台主变并列运行 14.451 14.451 14.451注：短路电流计算详见短路电流计算书7五、电器设备的选择5.1 220KV 高压断路器的选择（1）选断路器型号考虑单条线路代台变压器时最大长期工作电流：Igmax=2Se/(3Ue)=240000/(3220)=209.95(A)根据 Ue=220KV、Igmax=110A(线路考虑单线带两台变压器最大电流209.5A)及室外布置的要求，由于 220KV 断路器 额定电流均大于209.5A，主变断路器、线路断路器选型号为 LW1-220/2000 断路器，其额定技术数据：U e=220KV，Ie2000A，额定开断电流 Ibr=40KA,动稳定电流 Imax=100KA,热稳 定电流 It40（4s）。校验开断能力Ibr=40KA I“38.92KA，断路器开断电流满 足系统短路容量的要求。校验动稳定Ish=2Km I“=21.838.89=98.98KA1s故可不计非周期分量的发热影响。Qk（I“ 210I 2(t/2)+It2）t/12=(38.892+1029.272+27.882)3.6/12=3257.11KA2S4024=6400 KA2S满足要求。
