220kV降压变电站电气一次部分设计毕业设计Word格式文档下载.doc
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Keywords:
substation;
transformer;
shortcircuitcalculation;
lightningprotection
目录
绪论 1
第1章变电站总体分析 2
1.1设计任务 2
1.2原始资料 2
1.3负荷分析 2
1.4变电站连接图 3
第2章 电气主接线设计 4
2.1电气主接线设计的基本原则 4
2.2电气主接线设计的基本要求 5
2.3电气主接线设计的依据 5
2.4电气主接线设计的步骤 6
2.5电气主接线的设计 6
第3章 主变压器的选择 10
3.1主变压器台数的选择 10
3.2主变压器容量的选择 10
3.3主变压器型式的选择 12
第4章 短路电流的计算 13
4.1短路产生的原因及后果 13
4.2短路的类型 13
4.3各元件电抗标幺值 13
4.4母线短路电流 15
4.5短路电流计算结果 20
第5章主要电气设备的选择 21
5.1电气设备选择的一般条件和原则 21
5.2高压一次设备的选择 21
5.3互感器的选择 24
5.4导体的选择 27
5.5主要电气设备选择汇总 29
第6章防雷保护设计 31
6.1雷电的型式及危害 31
6.2接地与防雷保护设计 31
绪论
电能是对整个国民经济最重要的能源之一，变电站作为电网输电、变电、配电这三个环节中一个重要的部分，主要功能是汇集电能、升降电压以及对电能进行合理分配，同时亦是连接用电负荷和发电厂的枢纽。
关系到整个电力系统能否正常稳定运行。
变电站一般分为两大类：
1、发电厂的升压变电站，负责将发电厂发的有功功率和无功功率经过升高电压等级送入电网。
2、电网公司的降压变电站，选择降压变压器，根据不同电压等级其任务和功能也不同。
降压变电站共分为四种：
1、枢纽变电站。
2、中间变电站。
3、地区变电站。
4、终端变电站
本文设计的是220KV电压等级的地区变电站，该变电站的下一级负荷为110kV和10kV级工厂以及城区负荷。
工厂主要有钢铁厂、汽车厂及机械厂等，城区负荷主要有政府、医院、及周边居民用户等。
这些负荷对电能质量的要求不同，采用的电压等级也不同，但都需要同时保证这些负荷的供电可靠性及稳定性，可靠性和稳定性是变电站设计最基本也是最重要的要求。
以前的变电站一般都采用常规装置，常规装置可靠性较低，但是结构却很复杂，导致日常维护工作量很大，变电站需要的值班人员也较多。
随着我国经济的飞速发展，人民对生活质量的要求也在不断提高。
以前的变电站存在很多不足，有些信息量不能实时传送到电网公司的调度中心，导致调度中心无法及时获取运行参数从而无法准确而及时的发出指令。
变电站自身的调控手段和自控手段也较为落后，导致无法进行实时的调控，系统的安全稳定运行无法得到保障。
为了满足工业负荷快速增长的需求，以及降低线路损，输电的电压等级越来越高。
中国现在采用较多的电压等级主要有110kV、220kV、500kV三种电压等级，西北地区使用较多的是330kV。
220kV级别的变电站属于电力系统中的中间变电站和地区变电站，承担着系统中功率交换，高压长距离输电线路分段以及给地区用户供电的责任。
随着电力系统中的诸如继电器、隔离开关、断路器等电气元件性能的提高，变电站现今变得越来越完善，可靠性和灵活性都得到了很大的提高。
在未来的发展道路上，220kV变电站将趋向于无人化和数字化方向，同时也将承担起越来越多的任务。
在本次设计中，共分为六个部分：
1、对变电站作设计总体分析；
2、变电站主接线的设计；
3、主变压器的选择；
4、短路电流的计算；
5、主要电气设备（高压断路器、熔断器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、绝缘子和穿墙套管）的选择；
6、接地与防雷保护设计。
第1章变电站总体分析
1.1设计任务
根据要求，现需要在某地区建造一座220kV地区变电站，为市区的大型工厂和城区负荷供电，该变电站能否可靠和稳定运行对该地区工业的正常生产和居民的生活质量具有重大的影响。
1.2原始资料
（1）该变电站定址在城市的南郊，对工业园的钢铁厂、机械厂、汽车厂以及变电所周围地区用户供电。
（2）该变电站有220kV、110kV、10kV三种电压等级，220kV是一次侧进线电压（电源侧电压），110kV和10kV是二次侧出线电压（负荷电压）。
（3）该站的电源是由某发电厂接入的双回路220kV输电线路，中压侧的110kV母线有2回出线端，低压侧10kV母线有12回出线端。
（4）年负荷利用时间T≥5500h。
1.3负荷分析
表1-1110kV负荷资料分析
负荷名称
最大运行负荷（kW）
线路全长（km）
重要负荷百分比（%）
回路数
cosφ
钢铁厂
42000
50
65
2
0.95
大型矿山
32000
80
70
表1-210kV负荷资料分析
线路全长
（km）
机械厂
2100
4
62
汽车厂
2400
水泥厂
1800
8
化肥厂
2000
5
纺织厂A
900
3
纺织厂B
600
根据不同负荷对供电质量的要求不同，以及停电能够造成的影响不同，可以将负荷分为三种级别：
一级负荷、二级负荷、三级负荷。
一级负荷出现停电事故会对用户造成重大人身伤亡，或使用户造成巨大的经济损失损失；
二级负荷出现停电事故会对用户造成较大的经济损失，如生产设备损坏，生产出的产品成为无价值的废品；
三级负荷出现停电事故对用户造成的影响很小，甚至无影响。
供电的稳定性和可靠性直接影响到用户，不同负荷等级对电能质量要求也有较大差异：
一级负荷须设有两个独立电源，两个电源中的任何一个电源出现故障时，另外那个电源能够继续对所有负荷供电；
二级负荷通常也需要设立两个独立电源，两个电源中的任何一个电源出现故障时，另外那个电源能够继续对大部分负荷供电；
三级负荷通常只设立一个电源。
1.4变电站连接图
图1.1变电站与电网的连接图
第2章电气主接线设计
2.1电气主接线设计的基本原则
电气主接线的设计是整个变电站设计的主体。
其基本原则须以设计任务书为依据，以国家的技术规定为标准，并结合变电站具体情况，在保证变电站的四个基本要求下来选择尽可能完善的方案。
变电站的稳定性和可靠性与主接线方式密切相关，并对变电站的平面布置和继电保护有重要影响。
合理的主接线方案必须结合变电站的实际情况，这样才能保证变电站运行灵活、维护方便，降低成本，以达到经济性的要求。
变电站电气主接线的设计需考虑到的综合因素有：
变电站母线的电压等级；
变电站的地理位置；
变电站与电力系统的连接方式；
变电站出线回路数；
变压器的接地方式和调压范围；
短路电流及其限制措施。
在110kV—220kV电压等级的配电装置中，当出线回路数小于或等于2回时，采用单母线接线方式；
当出线回路数为3到4回时，采用单母线分段接线方式；
当出线回路大于等于5回，或者当110kV-220kV电压等级配电装置在电力系统中占据重要地位时；
出线回路数大于等于4回，一般采用双母线接线方式。
2.2电气主接线设计的基本要求
1.
根据变电站在电力系统中的作用、地位和负荷性质，必须保证供电可靠
（即电能质量必须满足该变电站所供负荷的要求）；
2.
在保证运维、检修的安全和方便下；
主接线应力求简单，操作方便、运行灵活。
；
3.
应尽量降低投资成本，节省日常运行维护费用，满足经济型的要求；
4.
同时也要满足日后的扩建要求，实现建设的分期过渡。
5.
变电站的占地面积尽量要小，在设计电气主接线方案时要同时考虑配电装置的布局，以达到减小占地面积，节省材料以及施工费用的目的。
在交通运输条件允许的情况下，尽量使用三相变压器。
6.尽量减少电能的损耗，在变电站日常运行时，变压器损耗占整个变电站电能损耗的比重最大。
因此，合理选择主变压器的型式、容量和台数对有效减少变电站电能损耗至关重要。
2.3电气主接线设计的依据
电气主接线的设计依据是设计任务书，共包括了如下内容：
1．变电站在系统中的作用和地位；
2．变电站的容量和分期建设情况；
3．负荷的性
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