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1、毕 业 项 目 报 告课题名称区域降压变电所设计系/专 业 电气/电气与自动化班 级电气0615学 号0603103128学生姓名魏兆平指导教师：李金钟 2009 年 5 月 31 摘 要：首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了220kV，110kV，35kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线
2、，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了220kV电气一次部分的设计。关键词：220kv；变电站；变压器；接线；设计First of all the books in accordance with the mandate to the system and all load and line parameters. Load growth from建站the need to set out, and then through the summary of the proposed substation, as well as to consider the direc
3、tion of advance through the analysis of load information, security, economic and reliability considerations, to determine the 220kV, 110kV, 35kV as well as the stations main power wiring, and then through the load and power supply to determine the scope of the number of the main transformer, capacit
4、y and model, but also identified the capacity of the transformer station and model, and finally, in accordance with maximum sustained current and short circuit calculation The results of high-voltage fuses, isolating switches, busbars, insulators and wall casing, voltage transformer, current transfo
5、rmer for the selection, thus completing the first part of 220kV electrical design. Key words: 220kv; substation; transformer; wiring; design目录 第一章 负荷计算及变压器选择 1 主变台数、容量和型式的确定 1.1变电所主变压器台数的确定 1.2变电所主变压器容量的确定 1.3 变电站主变压器型式的选择 第二章 电气主接线的设计 2.1 220kV电气主接线的设计 2.2 110kV电气主接线的设计 2.3 35kV电气主接线的设计 第三章 主要电气设备选
6、择 3.1 高压断路器的选择 3.2 隔离开关的选择33其他主要电气设备的选择3.4 各主要电气设备选择结果一览表第四章 短路电流计算书4.1 短路电流计算书4.2 电气主接线图（及短路计算点标示）参 考 文 献致谢第一章 负荷计算及变压器选择 1. 主变台数、容量和型式的确定1.1变电所主变压器台数的确定主变台数确定的原则：1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路主变的方式。故
7、选用两台主变压器，并列运行且容量相等。1.2变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：1.主变压器容量选择原则按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。2.根据变电站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站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及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：对一般性变电站其中一台变压器停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的75%.1.3 变电站主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电
8、站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。方案一、选择3台额定容量为120MVA的220KV三相三绕组油浸式变压器正常过负荷校验：由220KV的负荷在024小时内有名值除以三台变压器总额定容量折算成负荷率曲线（有名值即为任务书中给出的负荷率柱状图所示），实际负荷率系数c=/360=1.038。
9、负荷率如下图：日负荷曲线（110KV，35KV相同）：时段067911-131416172021222324负载率0.20.7100.31.00.90.5实际负荷率=负荷率*c=负荷率*1.038（110KV，35KV相同）：时段067911-131416172021222324实际负载率0.2080.72710380.3111.0380.9340.519状态欠负荷欠负荷过负荷欠负荷过负荷欠负荷欠负荷欠负荷状态时，求欠负荷系数K1过负荷状态时，求过负荷倍数K2强迫油循环变压器过负荷曲线 根据K1，K2查曲线查的等值标准过负荷曲线t大于21小时，实际过负荷时间为8小时，所以方案可取。事故过负荷校
10、验：按照一台主变退出时，剩下的变压器能够负担一类、二类负荷（此处为总负荷的75）的要求来进行校验。此时由220KV的负荷在024小时内有名值除以两台变压器总额定容量折算成负荷率曲线，欠负荷状态时，求欠负荷系数K1过负荷状态时，求过负荷倍数K2根据K1，K2查曲线查的等值标准过负荷曲线t=13小时，实际过负荷时间为10小时，所以方案可行。方案二、选择2台额定容量为180MVA的220KV三相三绕组油浸式变压器正常过负荷校验：由220KV的负荷在024小时内有名值除以三台变压器总额定容量折算成负荷率曲线（有名值即为任务书中给出的负荷率柱状图所示），实际负荷率系数c=/360=1.038。负荷率如下
11、图：日负荷曲线（110KV，35KV相同）：时段067911-131416172021222324负载率0.20.7100.31.00.90.5实际负荷率=负荷率*c=负荷率*1.038（110KV，35KV相同）：时段067911-131416172021222324实际负载率0.2080.72710380.3111.0380.9340.519状态欠负荷欠负荷过负荷欠负荷过负荷欠负荷欠负荷欠负荷状态时，求欠负荷系数K1过负荷状态时，求过负荷倍数K2根据K1，K2查曲线查的等值标准过负荷曲线t大于21小时，实际过负荷时间为8小时，所以正常状态时方案可行。事故过负荷校验：按照一台主变退出时，剩下
12、的变压器能够负担一类、二类负荷（此处为总负荷的75）的要求来进行校验。此时由220KV的负荷在024小时内有名值除以两台变压器总额定容量折算成负荷率曲线，欠负荷状态时，求欠负荷系数K1过负荷状态时，求过负荷倍数K2根据K1，K2查曲线查的等值标准过负荷曲线t3.5小时，实际过负荷时间为13小时，所以方案不可取。故主变参数如下：型号容量(KVA)电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低SSPSZ7-120000/220120000/120000/6000022081.25%11537.513.121.57.20.38YN，yn0,d11根据设计规范第3.7.1条自然
13、功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。电力工程电力设计手册规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。第二章 电气主接线的设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体，电气主接线是发电厂、变电站设计的主体。变电所的电气主接线方式不仅关系到发电厂、变电站和电力系统本身，而且对电力系统的安全、稳定、
14、经济运行也有着重要的影响。必须从电力系统运行与发展的总体要求出发，妥善确定电气主接线方案，力求既要技术先进、可行，又要经济、合理。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。 1. 运行的可靠性保证供电可靠性，是电力生产的首要任务之一。断路器检修时能否不影响供电，线路、断路器等设备或母线故障及母线检修时停运的回路数、停运的时间及能否保证对重要用户的供电。2具有灵活性主接线的灵活性，主要应从下列方面分析：(1)能按照调度的要求，方便而灵活地投切机组、变压器和线路，调配电源和负荷，以满足在正常、事故、检修等运行方式下的切换操作要求。在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备,切除故障停电时间最短
15、、影响范围最小；(2)能根据检修的要求，方便而安全地对断路器、母线等主要电气设备进行检修，且不影响其它回路的远行；(3)主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。3. 经济上合理主接线应在保证安全可靠、操作灵活方便的前提下，力求经济合理。节约投资和年运行费用少、占地面积小、电能损耗少，使其尽地发挥经济效益。4. 应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.1 220kV电气主接线的设计由于此变
16、电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。220kV侧有电源进线回路数目为4回，可采用单母线分段接线；而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。上述两种方案如图1.1及图1.2所示。图1.1单母线分段接线 图1.2双母线接线对图1.1及图1.2所示方案、综合比较，见表1-1表1-1 主接线方案比较 方案项目方案单分方案双技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济 占地少 设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大经过综合比较方案
17、在经济性上虽比方案好，但是为了保证高电压级电源进线供电的可靠性，所以选用可靠性更好的方案。2.2 110kV电气主接线的设计变电站110kV侧和35kV侧，均为单母线分段接线。110kV220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图1.3及图1.4所示。 图1.3单母线分段带旁母接线图1.4双母线带旁路母线接线对图1.3及图1.4所示方案、综合比较，见表1-2表1-2 主接线方案比较表 方案项目方案方案技
18、术 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 倒闸操作复杂，容易误操作经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 占地大、设备多、投资大 母联断路器兼作旁路断路器节省投资在技术上（可靠性、灵活性）第种方案明显合理，在经济上则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第种方案为设计的最终方案。 2.3 35kV电气主接线的设计电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母
19、线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为23天。）所以，35kV60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图1.5及图1.6所示。图1.5单母线分段带旁母接线图1.6双母线接线对图1.5及图1.6所示方案、综合比较。见表1-3表1-3 主接线方案比较 方案项目方案方案技术简单清晰、操作方便、易于发展可靠性、灵活性差旁路断路器还可以代替出线断路器，进
20、行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验易误操作经济设备少、投资小用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。第三章 主要电气设备选择由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。一、电气设备选择的一般原则为：1.应满足正常运行、检修短路和过电压情况下的要求并
21、考虑远景发展。2.应满足安装地点和当地环境条件。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特，殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。二、技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1.电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，UmaxUg2.电流 选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即IeIg三、校验的一般原则：1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动
22、、热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定性能。3.短路的热稳定条件在计算时间 s内，短路电流的热效应（KA2S）。短路电流周期分量热效应。短路电流非周期分量热效应。秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）。设备允许通过的热稳定电流时间（s）。短路电流非周期分量发热等效时间，其值查辅导书P78表5-2。此处取0.05s。校验短路热稳定所用的计算时间按下式计算+式中继电保护装置动作时间内（S）。断路的全分闸时间（s）。四.动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：上式中 短路冲击电流幅值及其有
23、效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。本设计电气设备的选择均参照电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册附录中给出的技术参数进行。3.1 高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电气设备。型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的
24、系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。4.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。1、220KV侧：考虑到变电所位于山区，海拔较高，年最高温度为40且风速较大，而且220KV侧为重要线路，电压等级高。考虑到可靠性、方便运行维护和断路器的发展前途，故采用六氟化硫断路器。其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧
25、、体积小、易维护、使用寿命和检修周期长而且使用可靠。2、110KV侧：由于110KV侧出线回路较多（共9回），且电压等级较高，考虑到可靠性、方便运行维护和断路器的发展前途，故采用六氟化硫断路器。其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、易维护、使用寿命和检修周期长而且使用可靠3、35KV侧： 35KV侧电压等级较低，仍然首先考虑广泛使用的六氟化硫短路器。其具有开断性能优良，燃弧时间短，不检修开断次数多；绝缘可靠，电寿命长；机械可靠性高，本体密封严，机构防雨防尘性能可靠；结构较简单，体积小，免维护周期长等优点。3.2 隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作
26、，还可以开、合小电流电路。开关时应满足以下基本要求：选择隔离1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5.隔离开关要结构简单，动作可靠。6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。隔离开关的选择与校验方法除额定开断电流以外，其他与断路器相3.3 其他主要电气设备的选择选择配电装置中各级
27、电压母线，主要应考虑如下内容：、选择母线的材料，结构和排列方式；、选择母线截面的大小；、检验母线短路时的热稳定和动稳定；、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。发电厂变电所电气部分P380母线、电压互感器以及电流互感器的选择结果见表4.7。3.4 各主要电气设备选择结果一览表47 各主要电气设备选择结果一览表电压等级短路点断路器隔离开关母线电流互感器电压互感器220kVK1SFM220-220/2000GW4-220/1250矩形LMY8010双条铝母线LCLWD3-220TYD220/-0
28、.005LK2SFM220-220/2000GW4-220/1250LCWB-220TYD220/-0.005LK3SFM220-220/2000GW4-220/1250LCWB-220TYD220/-0.005LK4SFM220-220/2000GW4-220/1250LCLWD3-220TYD220/-0.005LK5SFM220-220/2000GW4-220/1250LCLWD3-220TYD220/-0.005L110KVK6SFM110-110/2000GW4-110/1250矩形LMY-6310铝母线LCWB6-110JCC6-110K7SFM110-110/2000GW4-11
29、0/1250LCWB6-110JCC6-110K8SFM110-110/2000GW4-110/1250LCWB6-110GYJCC6-11035KVK9LW8(A)-40.5/2000GW4-35/2000矩形LMY-6310铝母线LB6-35JDJ-35K10LW8(A)-40.5/1600GW4-35/1250LCWQ-35JDJ-35K11LW8(A)-40.5/1600GW4-35/1250LB6-35JDJ-35备注： 为使设备安装选择具代表性和以便于表述，故用短路点K1K11共11点（处）对应标示，每点对应于附录电气主接线图中同一情况的所有出线或进线，其上均采用该点选择的同一设备
30、。第四章 短路电流计算书4.1 电气主接线图（及短路计算点标示）请见下页。参 考 文 献1 戈东方 电力工程电气设计手册 水利电力出版社2 毛力夫 发电厂变电站电气设备 中国电力出版社3 范锡普 发电厂电气部分 中国电力出版社4 陈 跃 电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册 中国水利水电出版社5 何仰赞 电力系统分析 华中科技大学出版社6 陆文雄 电路原理 同济大学出版社致 谢 ：三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、
31、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著
