北交大电力系统课程设计

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1、摘要:本文主要简述了 220KV 变电站的设计。通过任务书所给的环境条 件，设计出符合地理环境和供电要求的变电站。本次设计内容主要分 为一次侧电气部分设计和二次侧电气部分设计。一次侧电气部分的设 计主要包括负荷计算，短路电流计算，电气设备选型及布置等；二次 侧设计包括对一次设备的监测、保护、控制的设计。同时要绘出电气 主接线图。所设计的变电站要尽可能的满足其经济性和可靠性。关键词：220KV变电站、变压器、短路电流目录第一章 设计任务书 3第二章 原始资料分析 5第三章 主接线选择及主变压器选择方案 6第四章 短路电流的计算 12第五章 电气设备及配电装置选择 13第六章 配电装置布置说明 1

2、5第二篇 设计计算书第七章 短路电流的计算 16第八章 电气设备的选择 22第九章 参考文献 23第一章 任务书设计时间：题目：220kV降压变电所设计2015年7月7日7月18日一原始资料：1. 变电所性质：地方性降压变电所220kV/10kV,位于有色金属矿区，同时为附近城市供电。2. 所址条件：所区地势属半山区，海拔300m，交通比较便利，最高气温+35C，最低温度 -35C，年平均温度+5C，最大风速20m/s，覆冰厚度5 mm,地震烈度6级，土壤电阻 率400Q.m,雷电日小于25日，周围环境较好，不受污染的影响，冻土深度1.0m，主导 风向夏东风，冬北风。3. 负荷资料：1) 22

3、0kV侧共2回线与系统相连。2) 10kV侧共12回架空出线，同时率0.85，cos巾二0.85。200MW负荷名称最大负荷(MW)线路长度(km)回路数附注矿山甲25502有重要负荷矿山乙24602有重要负荷炭素厂15252有重要负荷矿山机械厂10301重型机械厂12401变电所甲20252有重要负荷变电所乙30202有重要负荷4.系统情况：200km80km4*TS854/156-404*SSPSL-120/220KV20kmFN-100-24*SSPSL-120/220KV变电站二. 设计任务1. 变电站总体分析，选择变压器的台数、容量、型号、参数2. 电气主接线设计。3. 计算短路电流

4、，选择电气设备。三. 成品要求1. 电力系统课程设计书(附计算书、电气主接线图) 1 份1、要求选择的电器设备包括：(1) 220kV 配电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、电压互感器、电流互感器 等；(2) 10kV 配电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、电压互感器、电流互感器、 高压熔断器、导线等；2、参考资料：(1) 电力系统分析,吴俊勇等主编，北京，清华大学出版社,2014, ISBN： 978-7-302-36660-7(2) 发电厂电气部分，姚春球主编，北京，中国电力出版社，2013，ISBN: 978-7-5123-4102-9。(3) 电力工程电气设备手册，弋东

5、方主编 ;电力工业部西北电力设计院 ;1998， ISBN: 7-80125-507-0注意：要求每个同学独立完成设计任务，提交“电力系统课程设计书”。说明书的格式要求规范，即封面+任务书+摘要+目录+正文(分章节来写) +参考资料+主接线图。电力系统课程设计书应分为设计书和计算书两个部分，其中设计书为电气设计的论 证分析及全部结果，尽可能用图表说明问题；计算书是给出设计中数据的全部计算 过程。第二章 原始资料分析设计依据：1)220kV 降压变电所设计任务书。2)变电所设计规程。2.1 变电所性质、系统情况与负荷分析2.1.1 变电所性质本变电所为地区性降压变电所，地方性降压变电所，位于有色

6、金属矿区，同时为附近城 市供电。其中火电系统有4台氢内冷2极汽轮发电机QFN-100-2经4台三相三绕组强迫循环 油浸水冷铝导线SSPSL-120/220变压器组成;水电系统由4台同步水轮机TS854/156-40经4 台三相三绕组强迫循环油浸水冷铝导线SSPSL-120/220变压器组成。该变电所有两回进线， 向10KV地方负荷供电。2.1.2 负荷性质220KV侧：共2回线与系统相连。10KV侧：共12回架空出线，同时率0.85, cos巾二0.85。2.2 环境分析所处地势为半山区，海拔300m，交通比较方便，可以考虑选择廉价、较笨重的设备。 周围环境条件较好，不受污染的影响，故可采用屋

7、外配电装置，考虑到土地的经济性，地表 裂度等因素，屋外配电装置拟采用半高型装置。所区海拔低于1000m,电气设备绝缘可不考 虑修正。本所所在地区主导风向夏季为东风，冬季为北风，所以变电所间隔及母线布置应为东西 或西北走向，最大风速20m/s小于35m/s，因此对屋外配电装置可不考虑风速对布置形式的 影响。地区最高温度+30C，最低气温-35C，可以考虑在冬季时对变压器油加热，防止变压 器等设备被冻坏。地震裂度小于6级，无需特殊设计。雷电日小于25日，对防雷也无需特 殊考虑。冻土深度1m,接地装置必须深入0.6m以下，才能可靠接地。第三章 主接线方案的拟定及主变压器的确定3.1 主接线选择：主接

8、线的确定对变电所本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设 备选择、配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并在满 足运行可靠性，简单灵活，操作方便和节约投资等要求，有扩建的还应在布置上为过渡到 最终接线准备条件。3.1.1、主接线的设计原则1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。2、考虑近期和远期的发展规模。3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。4、考虑主变台数对主接线的影响。5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。3.1.2 主接线设计的基本要求 可靠性。所谓可靠性是指主接线能可

9、靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。评价主接线可靠性的标志是：a、断路器检修时是否影响供电；b、线路、断路器、母线故障和检修时，停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电;c、变电所全部停电的可能性；d、有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上。 灵活性。a、调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故 运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求；b、检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影 响对用户的供电；c、扩建要求。可以容易的从初期过渡到

10、终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备的改 造量最小。 经济性：投资省、占地面积小、能量损失小。3.1.3 变电所设计技术规程中规定：1. 当能满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线，如 线路变压器或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护的要求时，也可采用线路分支接 线，如有扩建的要求，在布置上应为过渡到最终接线准备条件。2.11022KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当主线不超过4回时， 一般采用分段单母接线。枢纽变电所中，当110220KV出线在4回及以上，一般采用双母线接线。3. 3560KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出

11、线大于2回时，一 般采用单母分段或单母线接线。主线回数较多、连接电源较多、负荷大或污秽环境中的 屋外配电装置，可采用双母线接线。6KV和10KV配电装置中一般采用单母分段或单母线接线。4. 配电装置中的旁路设施或旁路断路器应按下列条件设置：110220KV配电装置中，除断路器允许停电检修外一般设置旁路设施。当有旁路母线时，应首选以分段断路器或旁路断路器构成的母联兼旁路接线。当220KV出线 为5回以上或110KV出线为7回以上时，一般装设专用旁路断路器。在枢纽变电所中，当 220KV出线为4回以上或110KV出线为6回以上时，也可装设专用旁路断路器。主变压器的 110220KV侧宜接入旁路母线

12、。接在母线上的阀型避雷器和电压互感器一般合用一组隔离开关。接在变压器引线上阀型避雷 器回路中，一般不装隔离开关。如果采用接地开关，对电力系统稳定不应造成影响，线路上 有分支变电所的终端变电所应和分支变电所同时装设快分离开关。接地开关和相应的快分离 开关之间应用闭锁装置。3.1.2各电压等级的接线：1. 本所特点：属地区降压变电所。供电负荷为I、II、III类负荷。220KV 侧为本所唯一的电源进线。2.220KV 电压等级根据规程可知，由于出线为两回，所以采用桥形接线，又因为有较大的穿越功率，所以采 用外桥式接线（如图3-1）。图 3-1优点：桥形接线简单清晰，没有母线，用三台断路器带四个回路

13、工作，所以断路器使用数量较少，可节省投资，也易于发展过渡为单母分段或双母线型接线。缺点：工作可靠性和灵活性不够高，根据我国多年运行经验，桥形接线一般可用于条件适合 的中小型发电厂和变电所，或为最终接线为单母线分段或双母线接线的工程初期接线方式3.10KV 电压等级根据规程，110KV配电装置中，6KV和10KV配电装置中一般采用单母分段或单母线接线, 6KV和10KV配电设置出线回路6回以上使用单母分段接线方式。本变电所10KV侧有12回出线连接负荷，通过比较单母分段与单母线接线的优缺点，采用单母分段接线方式。优点：1， 两母线段可以分裂运行，也可以并列运行；2， 重要用户可用双回路接于不同母

14、线段，保证不间断供电；3， 任意母线或隔离开关检修，只停该段，其余段可继续供电，减少了停电范围。缺点：1， 分段的单母线增加了分段部分的投资和占地面积；2， 某段母线故障或检修时，仍有停电情况；3， 某回路断路器检修时，该回路停电；4， 扩建时需向两端均衡扩建。适用范围：1,110-220KV配电装置，出线回路数为3-4回；2,35-65KV配电装置，出线回路为4-8回；3,6-IOKV配电装置，出线回路为6回及以上3.2 主变压器的选择3.2.1 变电所主要变压器台数的选择变压所一般装 2 台主要变压器，以免一台变压器检修或故障时中断供电，故本所主变压器台数应为2 台。3.2.2 主变压器容

15、量的选择1. 所选主变容量和应大于最大综合计算负荷，即：2S SN MAXS =(25+24+15+10+12+20+30)*0.85/0.85=136MVAMAX故 S 268MVAN2. 当所选两台主变有一台停运时，另一台主变应满足70%最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分II类负荷,220KV以及上电压等级变电所，在计及过负荷能力后的允许时间 内，应能满足全部I类负荷和大部分II类负荷，即：S 20.7S, S S +SNMAXNI II在本设计中，10KV侧回路数为2的属于1、11类负荷S 295.2MVANS 鼻工 S = (25+24+15+20+30) /0.85=134MVANII由于变压器容量没有80MVA且满足本题条件的，故取Sn=180MVA3.2.3 主变压器型式的选择1.相数的选择330kV 及以