220kv通过变电气主接线及高压配电装置设计发电厂电力及系统设计设计.doc
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1、昆明理工大学毕业设计论文目 录摘 要 -1关键词 -1毕业设计任务书-2前 言 -3第一章 变电所电气主接线设计 -4x 1-1 主接线方案选择比较确定-4x 1-2 主变压器选择-9x 1-3 站用电设计-10第二章短路电流计算 -11x 2-1 短路电流计算概述-11x 2-2 短路电流计算过程-12x 2-3 短路电流计算结果表 -17第三章 电器设备、导体选择及校验 -17x 3-1 电器设备选择标准与技术条件-20x 3-2 断路器的选择与校验-20x 3-3 隔离刀闸的选择与校验-24x 3-4 导体的选择与校验- 27x 3-5电流互感器、电压互感器的选择与校验- 32x 3-6
2、 户外支柱绝缘子的选择与校验- 38x 3-7 导体、电气设备的选择成果表 - 40第四章 变电站配电装置设计 - 41第五章 防雷保护- 45第六章 仪表及继电保护、自动装置的配置规划- 48x 6-1仪表及继电保护的配置规划- 48x 6-2 微机保护的配置规划- 49x 6-3 安全自动装置的配置规划-52结论- 54总结体会- 55谢辞- 56参考文献 - 57附录1 电气主接线图(A3) 附录2 变电站平面布置图(A3)附录3 220KV主变及高压进线设备剖面图(A3)附录4 直击雷保护范围图(A4)附录5 继电保护配置图(A4)- 61 -发电厂及电力系统专业 2001级漫湾班毕业
3、设计摘 要:本站是220KV的地区性通过变电站110kV侧有10回出线,负荷60MW;35kV侧有8回出线,负荷40MW,穿越功率为30000KVA, 也是本地区电网电能分配中心。主接线的确定不仅与电力系统及变电所本身的运行可靠性、灵活性和经济性密切相关,而且对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响,因此必须从全局出发,统筹兼顾,根据本变电站所在系统中的地为,进出线回路数,负荷情况,工程特点,周围环境条件等,来确定合理的设计方案。本站经过技术经济比较,220KV、110KV、35KV分别采用外桥接线方式、双母线接线方式及单母线分段接线方式。通过近似短路电流计算对电
4、器设备进行了选择。主变压器选用2台无激磁调压三绕组变压器,单台容量为75MW。220KV选用SF6断路器,110KV选用SF6断路器,110KV高压设备按户外普通中型布置,35KV 高压设备按屋内布置,其中 35kV选用经济适用的真空断路器。站内高压设备用4棵25米避雷针进行防雷保护。对变电站电气二次部分的仪表、继电保护、及自动装置进行规划设计。 关键词:主接线、短路电流计算、一次设备选择、配电装置布置、防雷、仪表、继电保护、自动装置毕业设计任务书1、设计题目:220kV地区性终端变电站初步设计2、电场参数(系统基准 Sj=3000MVA)3、变电站参数(1)地区性通过变电站。(2)电压220
5、kV(3)站用电率0.75(4)电源距离63KM(5)Tmax=6000h(6)系统容量3000MVA(7)Xd*=0.5(8)110kV系统有10回出线,带有负荷60MW, 距离40km。(9)35kV系统有8回出线带有负荷40MW,距离50km,其中有电缆1条,距离8km,(10)cos=0.8(11)变电站不受场地限制,设计条件为标准状态。前 言 2004年7月19日至9月16日,我们发电厂及电力系统专业2001级漫湾班的全体同学在漫湾发电厂进行了为期两个月毕业设计。 毕业是对三年所学专业知识一次总的复习和总结,也是对我三年来所学知识综合运用的一次测试。通过这次毕业设计提高了自身综合素质
6、和工程实践能力,使所学的知识得到进一步巩固和升华。同时也对培养我们的敬业品德、独立工作、独立思考、理论联系实际作风具有深远的影响。我的课题是设计一座220kV地区性通过变电站,以220KV电压等级向110KV系统和35KV系统两个电压等级送电。110kV系统有10回出线,负荷为60MW;35kV 系统有8回出线,负荷为40MW,其中有1回电缆出线。变电站的年利用率达6000小时,系统容量3000KVA 。地区通过变电所高压侧以接受功率为主,供给地区的中压侧和附近的低压侧负荷。全所停电后,将响地区供电,所以主接线应具有较高的可靠性。本站220KV、110KV、35KV分别采用外桥接线方式、双母线
7、接线方式及单母线分段接线方式。主变压器选用2台无激磁调压三绕组变压器,单台容量为75MW。220KV、110KV选用了检修周期长,可靠性高的SF6断路器,35kV选用经济适用的真空断路器。220KV、110KV高压设备按户外普通中型布置,35KV 高压设备按屋内布置,其中35kV采用真空断路器单列布置。站内高压设备用4棵25米避雷针进行防雷保护。对变电站电气二次部分的仪表、继电保护、及自动装置进行规划设计。本次设计的重点是确定该变电所电气一次主接线的几种建设方案,然后在几种方案中从考虑运行的可靠性、灵活性以及投资的经济性等进行综合比较,确定出最佳的变电所电气一次主接线方案;近似计算短路电流,并
8、以其为依据对变电所电气一次设备、配电装置进行选择、校验与布置,对变电站电气二次部分进行综合自动化规划设计;编制设计说明书,绘制电气主接线图、220KV主变进线设备剖面布置图、直击雷保护范围图等。本站设备选择优先采用具有目前先进技术的设备。第一章 变电所电气主接线设计x 1-1 主接线方案的选择、比较、确定电气主接线是高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路。它用规定的设备文字和图形符号按工作顺序排列,详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的元件接线图。主接线设计的基本要求是,根据SDJ-288规程规定:变电所的电气主接线应据该变电所在电力系统中的地位、变电所的规划
9、容量、负荷性质、线路,变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电的可靠、运行灵活、操作方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。因此,本设计主接线的确定不仅对变电所本身电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定密切相关,而且对电力系统整体运行的可靠性、灵活性和经济性有较大影响。因此,必须正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,最终得出合理的主接线方案。一、对原始资料的分析系统容量Se3000MVA、电压等级为220kV、电源距离为63km、站用电率为0.75、Tmax=6000h、 Xd*=0.5(以1500为Sj的标幺值), 110kV系统有10回出线,带有负荷60
10、MW, 送电距离为40km, 35kV系统有8回出线带有负荷40MW,送电距离为50km,其中有电缆1条,送电距离为8km,cos=0.8,变电站不受场地限制,设计条件为标准状态。根据以上原始资料分析,我认为该变电站供电出线虽多但负荷相对较轻,在确定主接线的方案时应保证供电的安全可靠性,还应具有一定的灵活性,操作应尽可能简单、方便,经济上合理。二、主接线方案初步拟订根据电力工程电气设计手册要求,以上三种电压等级接线方式可行方案如下:电压等级序号比较的接线方案优 点缺 点备注220kV单母分段接线接线简单,操作方便,扩建方便,分段断路器正常工作时,可投入也可断开。断开时,两段母线供电互不影响。任
11、一分段母线或母线隔离开关故障或检修时,连接在该段母线上回路都将停电。可行外桥形接线接线清晰简单,采用设备少。变压器故障或切除、投入时,不影响其余回路工作。在线路故障或切除、投入时,要使相应变压器短时停电,并且操作复杂。 可行110kV双母线接线供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验。使用设备多,配电装置复杂,投资多,运行中隔离开关作操作电器,易发生误操作。可行单母分段接线接线简单,操作方便。分段断路器正常工作时,可断开,也可投入。断开时,两段母线供电互不影响,还可限制短路电流。投入时,任一母线故障,该断路器断开,非故障段母线仍能正常工作。供电容量较小,配电装置数量增多。对重要负荷,必须采用接在
12、不同母线段上的两条出线同时供电,可靠性受到限制。可行35kV单母分段接线接线简单,操作方便。分段断路器正常工作时,可断开,也可投入。断开时,两段母线供电互不影响,还可限制短路电流。投入时,任一母线故障,该断路器断开,非故障段母线仍能正常工作。供电容量较小,配电装置数量增多。可行单母分段兼旁路断路器供电可靠性高,检修与旁路母线相连的任一回路的断路器时,该回路可不停电。增加投资。保护复杂。欠佳三、主接线方案的比较通过对以上接线方式的比较及考虑给定的原始参数, 我认为220kV为保证供电可靠,可采用单母线分段或外桥形接线。110kV系统因出线有10回,为提高供电可靠性和灵活性,可采用单母线分段和双母
13、线接线。35kV系统出线8回路,电压等级低,宜采用屋内配电,根据电力工程电气设计手册(电气一次部分)相关要求。初步拟定出以下两个方案:方案A: 220kV采用单母线分段接线方式,110kV采用单母线分段接线,35kV采用单母线分段接线。方案B:220kV采用外桥形接线方式,110kV采用双母线接线,35kV采用单母线分段接线。对方案A与方案B进行的可靠性,灵活性,经济性比较如下: 方 案A接 线 方 案 B接 线方 案 A 方 案 B可靠性220kV采用单母分段接线,接线简单,但所用设备多。任一断路器、母线故障或检修,不影响下级母线供电。110KV、35KV均采用单母分段接线,当一段母线故障检
14、修时,该段母线上的所有回路都要停电。110kV母线有出线10回,所带负荷60MW,35kV母线有出线8回,所带负荷40MW只要对重要用户采用双电源供电,可靠性还是能保证的。此方案可靠性一般。220kV采用外桥形接线,接线简单,所用设备少。任一断路器故障或检修,不影响供电。 但倒换操作复杂。110kV采用双母线接线,可靠性高,通过两组母线隔离开关的倒换操作,轮流检修母线,一组母线故障后,能迅速恢复供电,保证供电不间断,适用于110KV母线出线回路数超过8回的接线。35kV母线有出线8回,所带负荷不太大,采用单母线分段接线,可靠性能满足要求,此方案可行性较高。灵活性110kV 、35KV、10KV
15、三个电压等级都为单母线分段接线,运行方式相对简单,操作方便,便于扩建和发展。220kV采用外桥形接线,运行方式灵活,操作方便。110kV双母线接线,35kV单母线分段接线,调度灵活,各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,灵活适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。经济性本方案接线简单,设备少,二次控制与保护方式简单,投资省。本方案因35kV为双母线接线,增加一组母线和每回路增加一组母线隔离开关,配电装置复杂,投资较多。四、确定最优主接线设计方案通过对方案A和方案B的比较,方案I在经济性方面比方案B好,投资省,但在可靠性方面一般;方案II可靠性优于方案A ,但经济性方面比方案A差,
16、投资较大。从该变电站在系统中的地位和性质出发,综合考虑可靠性、灵活性、经济性和今后的扩建、发展。最终选择方案A为本变电站的电气主接线。主接线图如下:(详细主接线图见附图1)电气主接线图 x 1-2主变压器选择一、 主变压器的选择 在各级电压等级的变电站中,变压器是主要的电气设备之一,其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务,确定合理的变压器容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。 主变容量和台数的选择,应根据电力系统设计技术规程SDJ-161-85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。1、 主变台数及容量的选择主变台数根据电力工程电气设备手册电气一次部分P214:为保证供电的可靠性,避
17、免一台主变压器故障或检修时影响对用户供电,变电所一般装设两台主变压器。本变电站因Tmax=6000h,且110KV、35KV出线回数较多,所供负荷不轻,在电网中有着重要地位,在设计中选择2台同型号等容量的主变压器以保障可靠供电。容量选择110KV侧的负荷为60MW,35KV侧的负荷为40MW,总的负荷为100MW。本变电站虽有30000KVA的穿越功率通过,但在案主变压器容量确定上不与考虑,只在220KV母线侧予以考虑,主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行选择,并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装设2台变压器的变电所,每台变压器额定容量一般按下式选择:Sn=0.6PM。PM为
18、变电所最大负荷。这样,当一台变压器停用时,可保证对60%负荷的供电,考虑变压器的事故过负荷能力40%,则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷,因此采用Sn=0.6PM,对变电所保证重要负荷来说多数是可行的。所以Sn=0.6 (60+40)60MW。考虑到在实际运行生产中的经济、规范,便于维护、调试以及安装检修,本所选择相同型号的2台主变压器,单台变压器的容量为75MW。2、 主变压器型号选择相数的选择 由于本站不受运输条件的限制,查阅电气设计手册P216,在330KV及以下的变电所中,应选用三相变压器。绕组数量 根据电力工程电气设备手册电气一次部分P216在具有
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