地区变电所与电气主接线初步设计电气工程专业.doc

摘 要 现阶段，随着科学技术的快速发展，世界范围内经济、能源领域电力均发挥着至关重要的作用，逐渐演变为人类社会的基本配备能源，因此，对变电所进行合理设计、建设至关重要。本课题的主要研究内容为地区变电所与电气主接线初步设计，主要目的是在确保变电所功能达到远期符合需求的基础上，进一步提高供电的安全性、可靠性。 本课题设计研究过程中，对多方面的相关因素进行了全面且细致的考虑，例如，工程设计的灵活性、经济性以及可靠性等，并在结合毕业设计要求以及参考电力专业相关理论知识、既有研究成果的基础上，明确了主变压器以及电气设备、拟定电气主接线、计算短路、规划配电装置与自动装置、继电保护与防雷保护等工作。 关键词 电力系统，电气主接线，短路计算，电气设备 目 录 摘 要 I 引 言 - 1 - 第一部分 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 - 1.3 变电所60KV的用户负荷表 - 2 - 1.4 电力系统接线方式 - 2 - 2 主变压器台数和容量的确定 - 4 - 2.1 主变压器选择的要求 - 4 - 2.2 主变压器容量和台数的确定 - 4 - 2.3 主变压器的选择 - 5 - 3 主接线形式的选择及说明 - 7 - 3.1 主接线的设计原则 - 7 - 3.2 主接线的设计要求 - 7 - 3.3 主接线的选择 - 8 - 3.3.1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 主接线的确定 - 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 短路的基本类型 - 13 - 4.3 短路电流计算的基本假定 - 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则及要求 - 23 - 6.2 屋外配电装置的布置原则 - 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 母线保护配置原则 - 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下列规定装设 - 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）的基本原则 - 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 - 第二部分 桓仁220/60变电所电气部分设计计算书 - 37 - 1 主变压器的选择 - 37 - 2 短路电流的计算 - 39 - 2.1计算公式 - 39 - 2.2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 - -- 55 -- 引 言 电力工业的蓬勃发展促使电网规模迅速扩大，电压等级、自动化水平均实现了质的飞跃，供电部门要想在日新月异的市场机制下取得良好的发展，必须在电力经营管理方面加大对科技、经济的投入力度。我国为了打破现有壁垒，在垄断中谋求发展，于2002年提出了体制改革，倡导竞争引入，意在以此推动发输供电效率实现积极发展。同期，世界各国也颁布相关政策，电力领域迎来了全面改革时期。 地区变电所的设计、建设具有非常深远的影响，是确保西电东送工程建设顺利的基础，是各地区人们正常生活与工作的保障，是供电负荷稳定可靠的前提，也是我国电力工业实现可持续发展的关键所在。不仅如此，由于区域间存在较大的环境差异，例如，技术、经济以及电压等级等，建设220/60kv的变电所，势在必行。 本课题所设计研究的变电所为一般性的220/60kv的变电所，负荷方案共有两种：远期负荷、近期负荷。其中，60kv的侧供电共有12回负荷出线，为了确保设计符合远期负荷需求，且具有良好的供电性能，本课题设计过程之中择取远期负荷规划为参考。 本次设计具有较好的系统性，充分融合了专业理论知识、实践操作，是大学期间学习的整合体现，也是实践教学的综合性环节，对学生理论知识、专业技能的实际应用具有综合训练的作用，不仅如此，也是学生步入社会实现自我发展的实践基石，意义重大。通过本次课题的研究，不仅可以帮助学生形成良好的专业知识运用能力、创新意识，还有助于学生形成工程观念，为其日后发展奠定良好基础。 第一部分 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）变电所为地区变电所，它主要是给开发区工业用户供电。地区年平均温度为2.5℃，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 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。 1.4电力系统接线方式 2*100KM 220KV 2*50KM 800MVA Ud%=18 2*30KM 240MVA Ud﹪=16.5 600MW Xd”=0.12 COSφ=0.9 待设计变电所 200MW；Xd”=0.135；COSφ=0.9 图1.1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的确定 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 与系统相连的变压器应在两台或两台一下，当有备用电源保证供电时，可只装一台，装配两台以上主变压器时，单台容量的选择要参照其中任意一台不工作时，剩余变压器容量最少能保证所供电的所有一级负荷或是变电所全部负荷的60—75%。正常情况下一次变电所为75%，二次变电所为60%。变电所的主变压器正常情况下都采用三相变压器，因制作或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220KV变电所中，正常情况下采用单相变压器组，当装设一台单相变压器时，不用备用相，当主变压器多于一台，且每台容量满足上述要求时，单相变压器组不用装设备用相。 变电所中的变压器在系统调压有需求时，正常情况下采用带负荷调压变压器，但在受设备制造限制时，应该采用单独的调压变压器。变压器绕组的连接方法必须和系统电压相位一样，否则不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方法只有“Y”型和“△”型，高、中、低三侧绕组如何连接要根据具体工程来确定。 2.2 主变压器容量和台数的确定 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。 变电所主变压器的容量，一般应按5—10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其作变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足 2.3主变压器的选择 总容量的确定 主变容量的确定应根据5-10年发展规划进行选择，通过对原始资料的分析，根据负荷及经济发展的要求，同时考虑负荷的同时系数和线损率等因素，可由公式求得。 分析原始资料变电所60KV用户负荷表（表2-1） 最大负荷同时系数0.86，线损率为4.5﹪。总负荷中重要负荷占75.5﹪。 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级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