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1、云南农业大学机电工程学院毕业设计说明书科类 工科 学号 2010311236 本科生毕业设计220kV变电站直流系统设计220kV Substation DC System Design 李斌 指导教师： 李裕 职称 讲师 云南农业大学 昆明 黑龙潭 650201 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 年级： 2010级 设计提交日期： 2014年4月26日 答辩日期： 2014年5月10日 答辩委员会主任： 张汝坤 云南农业大学2014年 5 月 4 日云南农业大学机电工程学院毕业设计说明书220kV变电站直流系统设计李斌云南农业大学机电工程学院，昆明 黑龙潭 650201摘
2、 要直流系统在变电站中为继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等提供可靠的直流电源，对变电站的安全运行起着至关重要的作用 ，是变电站安全运行的保障。本次设计主要针对一个具体的220kV变电站进行了直流系统的设计，设计主要完成以下几个内容1）介绍了直流系统的相关知识；2）依据电力工程直流系统设计规程及电力工程电气设计手册电气二次部分等相关规定确定了该220kV变电站直流系统的电压等级及直流系统接线方案并绘制接线图纸；3）进行了该220kV变电站直流负荷统计计算，确定了蓄电池的组数与个数，并进行了蓄电池容量的确定及校验；4）进行了充电回路和直流系统回路相关的设备选择。设计及计算
3、严格按设计手册及相关设计说明书，基本能够保证其安全、可靠、灵活、经济性。关键词：变电站；直流系统设计；蓄电池组；负荷统计；设备选型220kV Substation DC System DesignLi BinFaculty of Engineering and Technology Yunan Agricultural University，Heilongtan Kunming 6502011云南农业大学机电工程学院毕业设计ABSTRACT DC system in transformer substation for relay protection，control，signal, comp
4、uter monitoring, emergency lighting, AC uninterruptible power supply, such as the provision of reliable dc power supply, safe operation of transformer substation plays an important role, is the guarantee of the safe operation of the transformer substation. To comprehensive comparison and analysis of
5、 the research topic, the size of the dc load calculated according to the actual circumstance of transformer substation to determine the number and capacity of the battery, then to select the dc equipment. His design is aimed at a specific design of 220 kv substation dc system, the design mainly comp
6、leted the following content 1) Introduced the relevant knowledge of dc system, 2) On the basis of the electrical engineering dc system design regulations and electrical engineering electrical design manual, electric second part, the related provisions, determine the voltage level of 220 kv substatio
7、n dc system and dc system connection scheme and draw the drawings including 3) For the 220 kv substation dc load statistical calculation, determine the number of group number and the battery and battery capacity determination and calibration, 4) On the charging circuit dc system circuit and related
8、equipment selection. The design and calculation in accordance with the design manual and related design specifications, basic can ensure the safe, reliable, flexible and economical efficiency.Keywords: Substation ; DC Power System Design ; Battery ; Load statistical; Equipment selection目 录摘 要I目 录3表
9、目 录III图 目 录IV1 绪论1 1.1 课题背景11.1.1直流操作电源的设计技术发展11.1.2 直流操作电源的设备技术发展11.2 课题意义21.3 设计的主要内容32 直流系统简介42.1 直流系统的作用42.2 直流系统类型42.2.1 蓄电池直流系统42.2.2 硅整流电容储能直流系统52.2.3 复式整流直流系统62.2.4 电源变换式直流操作电源62.3 本次设计的原始资料73 直流系统回路设计83.1 直流系统的额定电压83.2 220kV直流系统蓄电池的确定83.2.1 蓄电池的分类83.2.2 蓄电池组的确定93.3 直流系统基本接线方式113.3.1 单母接线方式1
10、13.3.2 单母线分段接线方式123.4 直流系统馈电网络设计143.4.1 辐射供电网络1413.4.2 环路供电网络154 直流负荷统计164.1 负荷分类164.1.1 按功能分类164.1.2 按负荷性质分类164.2 直流负荷统计164.2.1 220kV变电站主接线分析164.2.2 经常负荷统计174.2.3 事故负荷统计174.2.4 冲击负荷统计184.3 事故停电时间185 直流系统相关设备选型205.1 蓄电池的个数205.1.1 电压偏差范围205.1.2 蓄电池个数选择205.2 充电方式215.3 铅酸蓄电池225.3.1 铅酸蓄电池的容量特性225.3.2 放电
11、特性235.4 蓄电池容量的计算255.4.1 蓄电池容量的选择255.4.2 蓄电池容量的校验265.5 设备选择275.5.1 充电回路设备275.5.2 蓄电池回路315.6导体和电缆选择355.6.1 直流母线及蓄电池组引出回路导体选择355.6.2 控制和信号馈线电缆截面选择365.6.3 断路器合闸电流截面的选择375.7 220kV变电站直流系统接线图设计说明386 结论40参 考 资 料41致 谢42附 录43表 目 录表4-1 经常性负荷统计17表4-2 断路器型号及参数18表5-1 各装置允许电压偏移范围20表5-2 阀控式蓄电池各充电状态参数21表5-3 GDF-350蓄
12、电池参数26表5-4 充电回路电压表、电流表选型及参数29表5-5 KVA-50/360整流装置设备参数29表5-6 充电回路熔断器的型号及参数30表5-7 充电回路刀开关的型号及参数31表5-8 充电回路断路器型号及参数31表5-9 蓄电池回路电压、电流表型号及参数32表5-10 蓄电池室引至直流屏电缆型号和参数32表5-11 蓄电池回路熔断器或自动空气开关型号及参数33表5-12 蓄电池回路刀开关型号及参数34表5-13 充电回路断路器型号及参数35表5-14 蓄电池组引出回路导体选择和参数35表5-15 控制和信号馈线电缆截面选型及参数36表5-16 断路器分、合闸电流截面选择及参数38
13、1图 目 录图2-1 硅整流电容储能直流系统框图5图2-2 复式整流直流系统框图6图2-3 电源变换式直流操作电源框图7图3-1 单母线接线11图3-2 单母线分段接线13图5-1 蓄电池放电容量与放电时间的关系曲线23图5-2 蓄电池持续放电1h冲击放电曲线24V220kV变电站直流系统设计1 绪论1.1 课题背景变电站直流电源系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急照明及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受变压器、站用电以及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源蓄电池继续提供直流电源的重要设备。1.1.1直流操作电源的设计技术发展在1955年以前，国内发电厂和变电站的建设规模较小，其直流操作电源系统大多采用110V、单母线和不带端电池的蓄电池组。1956年以后，发电厂和变电站的建设规模增大。这是引进了当时苏联的设计技术，在所有新建和扩建的发电厂和变电站中，都采用了220V、带端电池的蓄电池组，并根据工程规模的大小，采用单母线或双母线接线。这个时间的设计，是充分利用了蓄电池的容量和具有较小的电压波动范围，但代价是采用了较复杂的接线。1984年以后，随着欧美设计技术的引进，以及发电厂和变电站建设规模的不断增大，在直流操作电源系统的设计上，又开始普遍采用单母线接线和不带端电池的蓄电池组
