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1、摘 要展望未来，我国能否在本世纪中叶基本实现现代化，相当大的程度上取决于能源。电力工业是国民经济的基础，是重要的支柱产业，它与国家的兴衰和人民的安康有着密切的关系，随着经济的发展和现代工业的建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。变电站作为电能传输与控制的枢纽必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。本设计讨论的是220kV变电站电气部分设计（一次系统），首先根据原始资料进行分析，负荷计算选择主变压器，然后在此基础上进行主接线设
2、计，再进行短路计算，导体和电气设备的选择，最后进行防雷接地设计。关键词：变电站； 负荷计算； 短路电流； 设备选择； I目 录前言1第一章 负荷计算和主变压器的选择21.1负荷计算21.2主变压器的选择原则31.2.1主变压器台数的选择31.2.2主变压器容量的选择41.2.3主变压器型式和结构的选择41.3主变压器的确定5第二章 电气主接线的设计62.1电气主接线的概述62.2电气主接线的基本要求62.3电气主接线设计的原则62.4电气主接线的方案选择72.4.1方案拟定7主接线图附后8第三章 电气部分短路计算83.1 短路故障的危害83.2短路电流计算的目的93.3短路电流计算的内容103
3、.4短路电流计算方法103.5三相短路电流周期分量起始值的计算103.5.1短路电流计算的基准值103.5.2网络模型113.5.3三相短路电流周期分量起始值的计算步骤11第四章 电气设备的选择114.1断路器和隔离开关的选择原则164.1.1断路器的选择164.1.2隔离开关的选择174.2 110kV侧断路器隔离开关的选择与校验184.2.1 110KV主变压器侧断路器的选择与校验184.2.2主变压器侧隔离开关的选择与校验194.3 10kV侧断路器隔离开关的选择与校验204.3.1主变压器侧断路器的选择与校验204.4 220kV侧断路器隔离开关的选择与校验224.4.1主变压器侧断路
4、器的选择与校验224.4.2 220KV主变压器侧隔离开关的选择与校验244.5 互感器的选择244.5.1电流互感器的选择254.6电压互感器的选择314.7母线及变压器下引线的选择与验.33第五章 防雷及过电压保护装置设计385.1避雷针385.2避雷器405.3防雷接地415.4变电所的防雷保护415.5变电所的进线段保护425.6接地装置43总结44参考文献452前言电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度，是衡量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。党的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲，实现这个宏伟目标，需要强有力的电
5、力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要优质高效的电力服务。本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对主接线的选择及比较、负荷计算和主变压器的选择及短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了220kV变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。通过本次毕业设计，达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉电气
6、主接线，电力系统的短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力。220kV降压变电站电气部分初步设计一、设计题目：220kV降压变电站电气部分初步设计二、待建变电站原始资料1、设计变电站在城市近郊，向开发区的炼钢厂和铝厂供电，在变电站附近还有地区负荷。2、确定本变电站的电压等级为220kV/110kV/10kV，220kV 是本变电站的电源电压，110kV和10kV是二次电压。3、待设计变电站的电源，由对侧220kV变
7、电站双回线路及一系统双回线路送到变电站；在中压侧110kV母线，送出2回线路至炼钢厂，2回线路至铝厂；在低压侧10kV母线，送出11回线路至地区负荷。4、该变电站的地址，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30。三、用户负荷统计资料如下（kW）： 表1、110kV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炼钢厂250000.952 652铝厂300000.952 70 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20000.852 502 机械厂20000.852 45 3汽
8、车厂20000.852724电机厂16000.852365炼油厂16000.852766饲料厂16000.85 1 0 最大负荷利用小时数T=5600h,同时率取0.9，线路损耗取6%。四、待设计变电站与电力系统那个的连接图见附图一五、设计任务：1、选择本变电站主变的台数、容量和型号；2、设计本变电站的电气主接线；3、进行必要的短路电流计算；4、选择和校验所需的电气设备；5、选择和校验10kV硬母线；六、设计图纸要求： 绘制变电站电气主接线图； 第一章 负荷计算和主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络
9、变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。1.1负荷计算负荷计算的必要性：为一个企业或用户供电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量变压器等问题，这就需要进行负荷的统计和计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置，选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。对于用电户或一组用电设备，当在大负荷运行时，所安装的所有用电设备（不包括备用）不可能全部同时运行，也不可能全部以额定负荷运行，再加之线路在输送电力时必有一定的损耗，而用电设备本身也有损耗，故不能将所有设备的额定容量简单相加来作为用电户或设备组的最大负荷，必须要对相
10、加所得到的总额定容量打一定的折扣。所谓需用系数法就是利用需用系数来确定用电户或用电设备组计算负荷的方法。其实质是用一个小于1的需用系数对用电设备组的总额定容量打一定的折扣，使确定的计算负荷比较接近该组设备从电网中取用的最大半小时平均负荷。其基本计算公式为110KV侧负荷的统计：铝 厂： 炼钢厂： 10KV侧负荷的统计:矿机厂：机械厂：汽车厂：电机厂：炼油厂：饲料厂：110KV总负荷：10 KV总负荷: 1.2主变压器的选择原则根据220KV-500KV变电所设计规程（DL/T 5218-2005）准则规定:主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始
11、资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。1.2.1主变压器台数的选择1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的
12、可能性。3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。1.2.2主变压器容量的选择根据220KV-500KV变电所设计规程（DL/T 5218-2005）准则规定: (1)主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，适当考虑到远期1020年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。(2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%
13、80%。(3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。(4)还需考虑同时率0.9和线路损耗6%的影响：1.2.3主变压器型式和结构的选择以下参考电力工程电气设计手册第5-2主变压器型式的选择(1)相数容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。(2)绕组数与结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构在发电厂或变电站中采用三绕组变压
14、器一般不多于3台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。(3)绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D”。在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。(4)调压方式为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于220kV及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。(5)冷却方式电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。1.3主变压器的确
