KV变电站电气部分毕业设计设计说明书优秀毕业设计文档格式.doc

KV变电站电气部分毕业设计设计说明书优秀毕业设计文档格式.doc

《KV变电站电气部分毕业设计设计说明书优秀毕业设计文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《KV变电站电气部分毕业设计设计说明书优秀毕业设计文档格式.doc（71页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

3.1.1主变压器台数的选择 7

3.1.2主变压器容量的选择 7

3.1.3主变压器型式的选择 8

3.1.4绕组数量和连接形式的选择 9

3.2主变压器选择结果 9

第4章所用电设计 10

4.1所用变选择 10

4.2所用电接线图 10

第5章220KV变电站电气部分短路计算 12

5.1变压器的各绕组电抗标幺值计算 12

5.210KV侧短路计算 13

5.3220KV侧短路计算 16

5.4110KV侧短路计算 18

第6章导体和电气设备的选择 20

6.1断路器和隔离开关的选择 21

6.1.1220KV出线、主变侧 22

6.1.2主变110KV侧 26

6.1.310KV限流电抗器、断路器隔离开关的选择 28

6.2电流互感器的选择 33

6.2.1220KV侧电流互感器的选择 34

6.2.2110KV侧的电流互感器的选择 36

6.2.310KV侧电流互感器的选择 37

6.3电压互感器的选择 38

6.3.1220KV侧母线电压互感器的选择 39

6.3.2110KV母线设备PT的选择 40

6.3.310KV母线设备电压互感器的选择 40

6.4导体的选择与校验 40

6.4.1220KV母线 41

6.4.2110KV母线 42

6.4.310KV母线的选择 43

6.4.4变压器220KV侧引接线的选择与校验 44

6.4.5变压器110KV侧引接线的选择与校验 45

6.4.6变压器10KV侧引接线的选择与校验 46

第7章防雷接地设计 49

7.1防雷设计 49

7.1.1防雷设计原则 49

7.1.2避雷器的选择 49

7.1.3避雷针的配置 53

7.2接地设计 54

7.2.1接地设计的原则 54

7.2.2接地网型式选择及优劣分析 55

第8章电气总平面布置及配电装置的选择 56

8.1概述 56

8.1.1配电装置特点 56

8.1.2配电装置类型及应用 56

8.2配电装置的确定 57

8.3电气总平面布置 59

8.3.1电气总平面布置的要求 59

8.3.2电气总平面布置 60

第9章继电保护的配备 61

9.1变压器继电保护配置 61

9.2母线保护 61

第10章结束语 62

致谢 63

参考文献 64

附录 65

第1章引言

毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。

使我们综合能力有一个整体的提高。

它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。

它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。

能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。

人类对能源质量也要求越来越高。

电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。

电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。

电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。

要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。

因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。

而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。

它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。

220KV变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。

该设计包括以下任务：

1、主接线的设计2、主变压器的选择3、短路计算4、导体和电气设备的选择5、所用电设计6、防雷接地设计7、配电装置设计8、继电保护的配置等。

第2章电气主接线的设计

2.1主接线概述

电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。

用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，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单线接线图。

主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系[1]。

单母线接线及单母线分段接线[2]

1、单母线接线

单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。

母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。

各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。

单母接线的优点：

接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。

缺点：

①可靠性差。

母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。

②调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流[3]。

综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。

2、单母分段接线

单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；

对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；

当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；

两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。

在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。

这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站6～10KV接线中。

但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用[4]。

3、单母线分段带旁路母线的接线

单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。

双母线接线及分段接线

1、双母线接线

双母接线有两种母线，并且可以互为备用。

每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。

两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。

其特点有：

供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点[5]。

由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：

出线带电抗器的6～10KV配电装置；

35～60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；

110～220KV出线数为5回及以上时。

2、双母线分段接线

为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。

双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；

随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。

这样，只是部分短时停电，而不必短期停电[6]。

双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220～550KV大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。

3、双母线带旁路母线的接线

双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。

这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的[7]。

2.2主接线设计原则

电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。

它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。

因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。

电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则[8]。

2.3主接线选择

根据原始资料的分析现列出两种主接线方案。

方案一：

220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

220kV出线6回（其中备用2回），而双母接线使用范围是110～220KV出线数为5回及以上时。

满足主接线的要求。

且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。

110kV出线10回（其中备用2回），110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，其他地区变电所进线总负荷为100MVA。

根据条件选择双母接线方式。

10kV出线12回（其中备用2回），10kV侧总负荷为35000kVA，Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回出线负荷为2500kVA，最大负荷与最小负荷之比为0.65。

选择单母分段接线方式[9]。

方案主接线图如下：

图2-1主接线方案一

方案二：

方案进行综合比较：

220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

220kV出线6回（其中备用2回），而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。

双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。

这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。

主接线如下图：

图2-2主接线方案二

现对两种方案比较如下[10]：

表2-1主接线方案比较表

方案

项目

方案二、220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

可靠性

1.220KV接线简单，设备本身故障率少；

2.220KV故障时，停电时间较长。

1.可靠性较高；

2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。

灵活性

1.220KV运行方式相对简单，灵活性差；

2.各种电压级接线都便于扩建和发展。

1.各电压级接线方式灵活性都好；

2.220KV电压级接线易于扩建和实现自动化。

经济性

设备相对少，投资小。

1.设备相对多，投资较大；

2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。

通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第二方案为设计最终方案。

第3章主变压器的选择

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；

只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。

本章是对变电站主变压器的选择。

3.1主变压器的选择原则

1、主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。

2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。

对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。

3、为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性[11]。

3.1.1主变压器台数的选择

1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。

2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

3.1.2主变压器容量的选择

（1）主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，适当考虑到远期10～20年的负荷发展。

对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。

（2）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其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，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%[12]。

（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。

应从全网出发，推行系列化、标准化[13]。

（3-1）

3.1.3主变压器型式的选择

选择主变压器，需考虑如下原则：

（1）当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。

（2）当发电厂与系统连接的电压为500KV时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压器或单相变压器组。

对于单机容量为300MW、并直接升到500KV的，宜选用三相变压器。

（3）对于500KV变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。

尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；

如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。

为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。

在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。

3.1.4绕组数量和连接形式的选择

具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器[5]。

变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组连接方式只要有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。

我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；

35KV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。

35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。

由于35KV采用丫连接方式，与220、110系统的线电压相位角为0，这样当变压变比为220/110/35KV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35KV系统并网。

因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40～50台。

3.2主变压器选择结果

查《电力工程电气设备手册：

电气一次部分》，选定变压器的容量为180MVA。

由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：

SFPS7-18000/220。

主要技术参数如下：

额定容量：

180000（KVA）

额定电压：

高压—220±

2×

2.5%；

中压—121；

低压—10.5（KV）

连接组标号：

YN/yn0/d11

空载损耗：

178（KW）

阻抗电压（%）：

高中：

14.0；

中低：

7.0；

高低：

23.0

空载电流（%）：

0.7

所以一次性选择两台SFPS7-180000/220型变压器为主变。

第4章所用电设计

变电站站用母线采用单母分段接线方式。

当有两台站用变采用单母线接线方式，平时分列运行，以限制故障。

对于容量不大的变电站，为了节省投资，所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器[14]。

4.1所用变选择

1.选择原则：

所用电负荷按0.2%变电所容量计，设置2台所用变相互备用。

2.所用电负荷:

S=215000×

0.2%=430KVA

3.所用变容量计算：

SB=0.7×

S=301KVA

所用变压器参数:

型号：

S9—315/10

U1e=6.3±

5%（KV）U2e=0.4（KV）

连接组别：

Y，yn0

0.70（KW）

阻抗电压：

4（%）

空载电流：

1.5（%）

4.2所用电接线图

变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站低压母线引进，站用变压器的二次侧为380/220V中性点直接接地的三相四线制系统。

对于中型变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设2台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V站用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。

因而本设计两台所用变分别接于10KV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时运行当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。

接线图如下所示。

图4-1所用电接线图

第5章220KV变电站电气部分短路计算

系统阻抗：

220KV侧电源近似为无穷大系统A，归算至本所220KV母线侧阻抗为0.015（Sj=100MVA）,110KV侧电源容量为500MVA，归算至本所110KV母线侧阻抗为0.36（Sj=100MVA）。

变压器型号为SFPS7—180000/220。

SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为14，23，7。

简化图如下图所示：

图5-1系统图的等值电路

5.1变压器的各绕组电抗标幺值计算

设SB=100MVA，UB=Uav

5.210KV侧短路计算

f（3）-1短路时,示意图如下：

图5-2f（3）-1短路的等值电路图

=0.018

=-0.241

三角形变为星形：

图5-3f（3）-1短路的等值电路图

再次简化

因为

所以：

=0.015+0.042

=0.057

示意图如下所示:

图5-4f（3）-1短路的等值电路图

再做三角形变换

示意图如下：

图5-5f（3）-1短路的等值电路图

计算电抗：

汽轮发电机计算曲线，0s时标么值为

IB0*=0.390

因为A电源为无穷大系统所以提供的短路电流为：

所以短路电流有名值为[11]：

冲击电流：

短路容量：

5.3220KV侧短路计算

f（3）-2短路时，示意图如下图所示。

图5-6f（3）-2短路的等值电路图

图5-7f（3）-2短路的等值电路图

XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399

图5-8f（3）-2短路的等值电路图

A电源（无穷大系统）的短路电流为：

查汽轮发电机计算曲线有

IB0=0.512

所以短路电流有名值为

冲击电流[11]：

5.4110KV侧短路计算

f（3）-3短路时

图5-9f（3）-3短路的等值电路图

XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054

上图简化图如下：

图5-10f（3）-3短路的等值电路图

A为无穷大系统所以有

而

查汽轮发电机的计算曲线得

IB0=0.570

短路计算结果列表于下：

表5-1短路计算成果表

短路点

基准电压

短路电流

冲击电流

短路容量S

（K）

（KA）

（MVA）

f-1

10.5

76.154

194.193

384.977

f-2

230

17.376

44.309

6922.106

f-3

115

10.778

27.484

2146.825

第6章导体和电气设备的选择

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。

在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。

电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：

断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择[4]。

气设备选择的一般原则：

应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。

应按当地环境条件校验；

应力求技术先进与经济合理；

选择导体时应尽量减少品种；

扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；

选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

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。

同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。

各种高压设备的一般技术条件如下表：

表6-1高压电器技术条件

序号

电器名称

额定

电压

电流

容量

机械

荷载

额定开

断电流