2023年变压器电力系统降压变电所电气工程设计.docx

摘 要 电气工程及其自动化专业的毕业设计是培养学生综合运用大学四年所学理论知识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。 本设计是根据“电力系统及自动化专业（发电厂及电力系统）〞毕业任务书的要求，综合大学四年所学的专业知识及电力工程电气设计手册，电力工程电气设备手册等书籍的有关内容，在指导教师的帮助下，通过本人的精心设计论证完成的。整个设计过程中，全面细致的考虑工程设计的经济性，系统运行的可靠性，灵活性等诸多因素，最终完本钱设计方案。 本设计说明书是根据毕业设计的要求，针对地区变电所与电气主接线的毕业设计。本次设计主要是变电所电气主接线的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，最后确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式。 关键词 变压器,电力系统,降压变电所,电气工程设计 目 录 摘 要 I 引 言 - 1 - 第一局部 毕业设计说明书 - 2 - 1 变电所原始资料分析 - 2 - 1.1 设计题目 - 2 - 1.2 变电所概况介绍 - 2 - 变电所60KV的用户负荷表 - 2 - 电力系统接线方式 - 2 - 2 主变压器台数和容量确实定 - 4 - 2.1 主变压器选择的要求 - 4 - 2.2 主变压器容量和台数确实定 - 4 - 主变压器的选择 - 5 - 3 主接线形式的选择及说明 - 7 - 主接线的设计原那么 - 7 - 3.2 主接线的设计要求 - 7 - 3.3 主接线的选择 - 8 - 主接线的预定方案 - 8 - 3.3.2 对两种方案接线方式的同时论证 - 9 - 3.4 主接线确实定 - 10 - 3.5 设备的配置 - 11 - 3.5.1 隔离开关的配置 - 11 - 3.5.2 电压互感器的配置 - 11 - 3.5.3 电流互感器的配置 - 11 - 3.5.4 接地刀闸的配置 - 11 - 3.5.5 避雷器的配置 - 12 - 4 短路计算 - 13 - 4.1 短路电流计算的目的 - 13 - 4.2 短路的根本类型 - 13 - 4.3 短路电流计算的根本假定 - 13 - 4.4 一般规定 - 13 - 4.5 计算步骤 - 14 - 4.6 计算方法 - 14 - 4.7 本变电所电力系统等值电路图 - 15 - 5 电气设备的选择 - 16 - 5.1 母线的选择 - 16 - 5.1.1 母线的型式及适用范围 - 16 - 5.1.2 一般条件 - 16 - 5.1.3 截面选择说明 - 17 - 5.1.4 热稳定校验 - 17 - 5.2 高压断路器的选择 - 17 - 5.3 隔离开关的选择 - 19 - 5.4 电流互感器的选择 - 19 - 5.5 电压互感器选择 - 21 - 5.6 避雷器的选择 - 21 - 6 高压配电装置 - 23 - 6.1 高压配电装置设计原那么及要求 - 23 - 6.2 屋外配电装置的布置原那么 - 25 - 6.3 本变所配电装置的规划 - 25 - 7 继电保护及自动装置设计 - 27 - 7.1 继电保护配置的作用和要求 - 27 - 7.2 变压器保护的配置 - 27 - 7.3 母线保护和断路器失灵保护 - 28 - 7.3.1 母线保护配置原那么 - 29 - 7.3.2 母线保护 - 29 - 7.3.3 断路器失灵保护 - 30 - 7.4 线路的保护装置 - 30 - 7.4.1 220kV侧线路保护 - 30 - 7.4.2 60KV侧线路保护 - 31 - 7.5 自动装置的规划设计 - 32 - 7.5.1 电力系统自动装置的设计 - 32 - 7.5.2 自动重合闸装置应按以下规定装设 - 32 - 7.5.3 自动重合闸装置应符合以下要求 - 32 - 7.5.4 备用电源和备用设备自动投入 - 32 - 8 防雷保护的规划设计 - 34 - 8.1 防雷保护的同必要性 - 34 - 8.2 发电厂及变电所的防雷保护内容 - 34 - 8.3 变电所防雷保护的对象 - 34 - 8.4 装设避雷针（线）的根本原那么 - 35 - 8.5 防雷保护设计所需资料 - 35 - 8.6 避雷针的保护范围计算 - 35 - 8.7 防雷保护措施 - 36 - 第二局部 桓仁220/60变电所电气局部设计计算书 - 37 - 1 主变压器的选择 - 37 - 2 短路电流的计算 - 39 - 计算公式 - 39 - 系统计算电路图和等值电路图 - 39 - 2.2 220KV母线上K1点发生短路时的短路计算 - 43 - 2.3 60KV母线上K2点发生短路时的短路计算 - 43 - 3 主要电气设备的选择 - 45 - 3.1 母线的选择 - 45 - 3.1.1 220KV侧母线选择 - 45 - 3.1.2 60KV侧母线选择 - 45 - 3.2 高压断路器的选择 - 47 - 3.2.1 220KV侧断路器的选择 - 47 - 3.2.2 63KV侧断路器的选择 - 48 - 3.3 隔离开关的选择及校验 - 49 - 3.3.1 220KV侧隔离开关选择与校验 - 49 - 3.3.2 60KV侧隔离开关选择与校验 - 50 - 3.4 电流互感器的选择及校验 - 51 - 3.4.1 220KV侧电流互感器的选择及校验 - 51 - 3.4.2 63KV侧电流互感器的选择及校验 - 52 - 3.5 电压互感器选择及校验 - 53 - 3.6 避雷器的选择 - 54 - 4 避雷针的保护范围计算 - 55 - 结 论 - 57 - 致 谢 - 58 - 参考文献 - 59 - 附 录 - 60 - 引 言 随着各国电力工业的开展，电网的规模迅速扩大，电压等级和自动化水平的不断提高，供电部门为适应市场机制，加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的重点问题。为了解决这一问题，我国于2022年首先推出了以打破垄断，引入竟争为首的体制改革方案，预期将对发输供电效率的提升产生积极作用。 本设计是根据毕业设计的要求，针对220/60KV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是变电所与电气主接线的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式，同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式确实定及所选设备的型号绘制变电所的断面图、平面图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护，并绘制屋外高压配电装置的防雷保护图。本设计的所有图纸都是计算机绘制而成，最后按照要求进行毕业设计成品打印。 第一局部 毕业设计说明书 1 变电所原始资料分析 1.1 设计 地区变电所电气主接线初步设计 1.2 变电所概况介绍 （1）℃，最高温度为36℃；变电所地势平坦，交通方便。 （2）变电所220KV侧进线2回，60KV侧出线12回。 （3）变电所主保护动作时间0.5S，后备保护动作时间为3秒；短路计算时间4秒。 根据所给条件对本变电所的电气主接线、电气设备进行选择，对配电装置进行规划，对防雷保护进行设计。 1.3变电所60KV的用户负荷表 表1-1变电所60KV的用户负荷表 序号 负荷名称 最大负荷（KW） 功率 因数 出线 方式 出线回数 附注 近　期 五年规划 1 冶炼厂 7500 15000 0．85 架空 2 有重要负荷 2 空压机厂 5000 8000 0．95 架空 2 有重要负荷 3 制冷设备厂 5600 9000 0．85 架空 2 有重要负荷 4 汽车配件城 4500 9000 0．95 架空 2 无重要负荷 5 制药厂 5000 8500 0．85 架空 2 有重要负荷 6 化工厂 6000 12022 0．85 架空 2 有重要负荷 负荷同时系数0.86，线损率为4.5%，重要负荷占75.5%，根据负荷表确定本变电所的远期最大负荷，确定本变电所主变压器的容量，根据相关规程对本变电所的主变压器进行选择。 2x100KM 220KV 2x50KM 800MVA Ud%=18 2x30KM 240MVA Ud﹪ 600MW Xd〞 COSφ= 待设计变电所 200MW；Xd〞=0.135；COSφ= 电力系统接线方式 系统中所有的发电机均为汽轮发电机,送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.3欧姆/公里 根据电力系统接线方式及所给数据，正确选择短路点，进行短路计算，根据短路计算的数据进行相关电气设备的选择较验。 2 主变压器台数和容量确实定 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，称为联络变压器；只供本厂（站）用电的变压器，称为厂（站）用变压器或自用变压器。 2.1 主变压器选择的要求 (1) 和电力系统连接的主变压器一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器。 (2) 变压器装设两台及以上主变压器时，每台容量的选择应按照其中任一台停用时，其余变压器容量至少能保证所供电的全部一级负荷或为变电所全部负荷的60—75%。通常一次变电所为75%，二次变电所为60%。 (3) 变电所的主变压器一般采用三相变压器，因制造或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220KV变电所中，一般采用单相变压器组，当装设一台单相变压器时，应没有备用相，当主变压器超过一台，且各台容量满足上述要求时，单相变压器组可不装设备用相。 (4) 变电所中的变压器在系统调压有要求时，一般采用带负荷调压变压器，如受设备制造限制时，可采用独立的调压变压器或预留位置。 (5) 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否那么不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有“Y〞型和“△〞型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。 2.2 主变压器容量和台数确实定 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它确实定除依据传递容量根本原始资料外，还应根据电力系统5—10年开展规划、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，