220kv变电所电气一次部分初步设计毕业设计论文.doc
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毕业设计
220kv变电所电气一次部分初步设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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年月日
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年月日
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
本次毕业设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷的发展趋势。
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的台数，容量及类型，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，对高压断路器，隔离开关，母线，，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。
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。
并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。
电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域。
关键词：
变电站电气主接线一次部分电气设备
目录
摘要 I
设计任务书 III
设计课程设计指导书 V
第一章电气主接线设计 7
1.1电气主接线选择原则依据 7
1.2常用电气主接线 8
单母线接线 8
单母线分段接线 8
双母线接线 8
双母线分段接线 9
1.3220kV、110kV、10kV电气主接线的确定 10
1.4所用电接线 12
1.4.1所用电压等级的确定 12
1.4.2所用电接线基本要求 12
1.4.3所用电接线形式 12
第二章负荷计算及变压器选择 14
2.1主变负荷、厂用负荷的计算 14
2.2主变压器台数、容量和型式的确定 14
2.2.1主变压器台数的选择 14
2.2.2主变压器容量的选择 15
2.2.3变压器型式的选择 15
2.2.4调压方式的选择 16
2.2.5冷却方式的选择 16
2.3所用变台数、容量和型式的确定 17
第三章最大持续工作电流及短路计算 19
3.1各回路最大持续工作电流 19
3.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 20
3.2.1短路计算的目的及假设条件 21
3.2.2短路电流计算的一般规定 22
3.2.3短路计算基本假设 22
3.2.4短路电流计算的步骤 23
第四章主要电气设备选择 24
4.1高压断路器的选择说明 24
4.2隔离开关的选择说明 25
4.3母线的选择说明 26
4.4互感器的配置说明 27
4.4.1电流互感器的选择 28
4.4.2电压互感器的选择 30
第五章短路电流计算书 32
5.1系统最大运行方式接线及等值电路 32
5.2220kv母线（d1点）短路计算 34
5.3110KV母线（d2点）短路计算 36
5.410KV母线（d3点）短路计算 38
5.5短路点短路电流表 41
表5.2短路点短路电流表 41
第六章电气设备选择计算 42
6.1高压断路器的选择计算 42
6.1.1220KV侧断路器 42
6.1.2110KV侧断路器 43
6.2隔离开关的选择计算 45
6.2.1220KV侧隔离开关 45
6.2.2110K侧隔离开关 46
6.3母线的选择计算 47
6.3.1220KV侧母线的选择 47
6.3.2110KV侧母线的选择 49
6.3.310KV侧母线接线选择 50
总结 51
参考文献 52
附图 53
设计任务书
设计题目：
220kV变电所电气一次部分初步设计
设计内容：
根据所给定的设计资料，设计一个220kV变电所的电气一次部分，包括：
1.确定电气主接线；
2.确定主变压器的台数、容量和型式；
3.确定所用电接线、所用变压器的台数、容量和型式；
4.确定各电压级的配电装置型式；
5.确定电压互感器和电流互感器的配置；
6.选择各电压级各主要电气设备。
设计要求：
1.编写技术设计说明书，包括：
a）主接线和所用电接线设计；
b）负荷计算说明及主变压器和所用变压器的台数、容量和型式的确定；
c）各回路最大持续工作电流及有关短路电流计算说明和计算结果表；
d）主要电气设备选择说明及结果表。
2.编写技术设计计算书，包括：
a）负荷计算及变压器容量选择；
b）短路电流计算书；
c）主要电气设备选择计算书。
3.绘制图纸，包括：
电气主接线简图
参考资料：
1.《发电厂电气部分》熊信银
2.《发电厂变电所课程设计指导书》
3.《发电厂变电所电气接线和布置》
4.《电力工程设计手册》（1、3册）
5.《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）
6.《电力工程电气设备手册》（电气一次部分）
设计课程设计指导书
一、设计题目：
220KV变电所电气一次部分初步设计
二、设计资料：
1）建所目的
由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座220kV变电所，向该地区用110kV和10kV两个电压等级供电。
2）拟建变电所概况
系统与线路参数表
系统1
系统2
线路参数
S1（MVA）
xc1
S2（MVA）
xc2
L1（kM）
L2（kM）
L3（kM）
第1组
1800
.38
2200
.41
60
70
74
第2组
1850
.36
1950
.42
40
65
68
第3组
1780
.42
2150
.43
50
55
65
第4组
1860
.40
2050
.41
55
65
56
3）地区自然条件
年最高气温40℃年最低气温－5℃
年平均气温18℃
4）出线方向
220kV向北110kV向西
10kV向东南
三、负荷资料
1）220kV线路3回，另预留1回备用。
架空线路型号选用LGJQ-300。
2）110kV线路8回，其中2回留作备用。
架空。
110kV线路负荷资料
名称
最大负荷（MW）
cosφ
回路数
1、2组
3、4组
A厂
36
38
0．9
2
B厂
33
35
0．9
2
A变电所
28
26
0．9
1
B变电所
28
30
0．9
1
C变电所
26
32
0．85
1
D变电所
27
24
0．85
1
上表中各负荷间的同时系数为0．9。
3）10kV线路12回，另有2回备用。
架空。
10kV线路负荷资料
名称
最大负荷（MW）
cosφ
回路数
a厂
4
0.85
1
b厂
3
0.85
1
c厂
3.5
0.85
1
d厂
3.2
0.85
1
e厂
3.4
0.85
1
f厂
5.6
0.85
2
g厂
2.8
0.85
1
a变电所
3
0.9
1
b变电所
3
0.9
1
c变电所
3
0.9
1
d变电所
3
0.9
1
上表中各负荷间的同时系数为0.85。
4）110kV各负荷与10kV各负荷间的同时系数为0．9。
5）所用电负荷统计
名称
容量（kW）
备注
主变风扇
2×66×0.15
连续、经常
主充硅
20
连续、不经常
浮充硅
14
连续、经常
蓄电池通风
1.4
连续、不经常
蓄电池排风
1.7
连续、不经常
锅炉房水泵
1.7
连续、经常
空压机
2×22
短时、经常
载波室
1.7
连续、经常
220kV配电装置电源
20
短时、不经常
110kV配电装置电源
20
短时、不经常
220kVQF冬天加热
1
连续
110kVQF冬天加热
1
连续
室外配电装置照明
20
连续
室内照明
10
连续
XIII
第一章电气主接线设计
1.1电气主接线选择原则依据
电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，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、适用、经济、美观的原则。
变电所主接线选择的主要原则。
1.应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，也可在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。
2.在具有两台主变压器的变电所中，当35～220kV线路为双回时，若无特殊要求，该电压等级的主接线均采用桥形接线。
3.在35、60kV配电装置中，当线路为三回变电所的高压侧接线及以上时，一般采用单母线分段接线。
若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。
4.在110、220kV配电装置中，当线路为3～4回时，一般采用单母分段接线；若为枢纽变电所，线路在4回及以上的，一般采用双母接线。
5.如果断路器不允许停电检修，则应增加相应的旁路设施，其原则基本同前。
6.变电所主变压器的110、220kV侧断路器常接入旁路母线。
7.当采用六氟化硫等可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。
8.在6~10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，一般采用单母分段接线，当短路电流较大、出线回路多、功率较大等情况时，可采用双母线接线方式。
9.我国330、500kV变电所的主接线，根据目前设备的制造运行水平，采用的接线方式有：
一个半断路器接线，双母线多分段带旁路母线接线，多角形接线等。
1.2常用电气主接线
单母线接线
优点：
接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：
不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。
适用范围：
6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。
单母线分段接线
优点：
用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。
当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点：
当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。
当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：
6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
双母线接线
优点：
1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
2）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，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3）扩建方便。
向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。
4）便于试验。
当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：
1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。
2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。
为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
适用范围：
6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。
双母线分段接线
双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。
由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。
但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。
占地面积较大。
一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。
内桥形接线
优点：
高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：
变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
适用范围：
适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。
外桥形接线
优点：
高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：
线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。
高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。
适用范围：
适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。
一台半接线
优点：
（1）可靠性高:
每回出线由两台断路器供电一母线故障由令一条母线供电。
（2）运行方式灵活。
（3）操作检修方便：
隔离开关只做检修时隔离电压，没有复杂的倒闸操作；检修任意母线和短路器时进出线回路都不需要切换操作。
缺点：
（1）断路器多，投资大。
（2）继电保护和二次回路的设计、调整、检修等比较的复杂。
适用范围：
在超高压电网中得到了广泛的应用，在330-500kv电压当进出线为6回及以上，配电装置在系统中有重要地位时一般宜采用一台半断路器接线。
1.3220kV、110kV、10kV电气主接线的确定
由原始材料可知，220KV线路3回，另预留1回备用。
220KV采用双母接线方式，它具有供电可靠，调度灵活，扩建方便等特点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。
如果需要检修某线路短路器时，装设“跨条”，可通过“跨条”来向用户供电。
图1.1220KV双母线接线图
由原始材料可知，110KV线路8回，其中2回备用。
110KV采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功率较大，母线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不致中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。
图1.2110KV双母线接线图
由原始材料可知，10KV线路12回，另预留2回备用。
10KV采用单母线分段方
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