220KV枢纽变电所电气部分设计..doc

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摘要

展望未来，我国能否在本世纪中叶基本实现现代化，相当大的程度上取决于能源。

电力工业是国民经济的基础，是重要的支柱产业，它与国家的兴衰和人民的安康有着密切的关系，随着经济的发展和现代工业的建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。

变电站作为电能传输与控制的枢纽必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。

本设计讨论的是220kV枢纽变电所电气部分设计（一次系统），首先根据原始资料进行分析，负荷计算选择主变压器，然后在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，导体和电气设备的选择，最后通过主变保护系统的设计。

本次设计只要是一次变电所电气部分的设计,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。

关键词：

变电站;短路电流;设备选择

Abstract

Lookingahead,ourabilitytoachievethemiddleofthiscentury,modernization,toalargeextentdependsonenergy.Thepowerindustryisthebasisofthenationaleconomyisanimportantpillarindustry,theriseandfallwiththeStateandthepeoplecloselyrelatedtothewell-being,alongwitheconomicdevelopmentandtherapiddevelopmentofmodernindustryrise,moreandmorepowersupplysystemdesign comprehensive,systematic,rapidgrowthofplantconsumptionforpowerquality,technicalandeconomicconditions,reliabilityofelectricitysupplyareincreasing,andthereforealsohavehigherpowersupplydesign,betterrequirements.

Substationasahubforpowertransmissionandcontroltochangethetraditionaldesignandcontrolmode,toadapttothemodernpowersystem,modernizationofindustrialproductionandthedevelopmenttrendofsociallife. Thedesigndiscussionispartof220KVelectricalsubstationdesign（asystem）,Firstofall,analyzetheoriginaldataandchoosethemaintransformer,basedonit,designthemainwiringandShortCircuitCalculation,atlastchooseequipment,thenmineandtheprotectionofearthanddistributiondevice.

Thedesignisbasedonsummarizingourcountry’ssubstationdesignandoperation.Ittakestheselectionsofdeviceswhichthissubstationneededsuchasthetypeofelectricbus,thetypeofthepowerdistribution.

Keywords:

substation;short-circuit;equipmentselection

1绪论

1.1设计背景

电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。

电能有许多优点：

首先，它可简便地转变成另一种形式的能量。

其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方用电。

另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。

电力工业在国民经济中占有十分重要的地位。

建国以来，我国的电力工业发展迅速。

到目前，我国的总装机容量和发电量均居世界第四位，但是我国目前的电力还不能满足国民经济发展的需要，必须加快发展。

许多变电站已装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。

电力系统由发电厂、变电站、线路和用户组成。

变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

变电站根据它在系统中的地位，可分成下列几类：

1．枢纽变电站

它位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330~500的变电所，称为枢纽变电站。

全站停电后，将会引起系统解列，甚至出现瘫痪。

2．中间变电站

高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源，电压为220~330kV，同时又降压供给当地用电，这样的变电站主要起中间环节的作用。

全站停电后，将引起区域电网解列。

3．地区变电站

高压侧电压一般为110~220kV，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。

全站停电后，仅使该地区中断供电。

4．终端变电站

在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站。

全站停电后，只是用户受到损失。

1.2设计意义

电力工业是国民经济的重要部门之一，它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。

它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。

电力是工业的先行。

电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。

我国具有极其丰富的能源。

这些优越的自然条件为我国电力工业的发展提供了良好的物质基础。

但是，旧中国的电力工业落后，无法将其利用。

不过，随着改革开放的深入发展，我国电力工业的发展很快。

到2000年，我国电力工业已跃升世界第2位，电力工业的发展为我国的国民经济的高速发展做出了巨大的贡献。

不仅如此，目前我国的电力工业已开始进入“大电网”、“大机组”、“超高压交、直流输电”等新技术发展的新阶段，一些世界水平的先进的高新技术，已在我国电力系统中得到了相应的应用。

另外，由于我国人口众多，由此在按人口平均用电方面，迄今不仅仍远远落后于一些发达国家，即使在发展中国家中，也只处于中等水平，尚不及全世界平均人口用电量的一半。

因而，要实现在21世纪初全面建设小康社会的要求，我国的电力工业必须持续、稳步地大力发展，一方面是要大力加强电源建设，搞好“西电东送”，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开、竞价上网，并建立起符合社会主义市场经济法则的、规范的电力市场。

展望未来，我们坚信，在新世纪中，中国的电力工业必须持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。

1.3原始资料

（1）为满足工农业负荷增长的需要，新建一座220KV枢纽变电所。

（2）系统用4条150km长的220KV线路向本所供电，系统等值电抗为0.001。

（3）110KV电压等级：

100km架空出线8回，每回平均输送容量20MW。

最大负荷180MW，最小负荷150MW，最大负荷运行时间Tmax=5500h，cosφ=0.85，一、二类负荷占70%。

（4）10KV电压等级：

15km电缆出线10回，每回平均输送容量1.8MW；最大负荷25MW，最小负荷15MW，最大负荷运行时间Tmax=5000h，cosφ=0.85，一、二类负荷占55%。

2电气主接线的设计

2.1电气主接线概述

电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。

它是变电站、发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。

1.电气主接线的指标有三个方面，即可靠性、灵活性、经济性。

⑴安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电安全可靠是电气主接线最基本得要

求。

主接线的可靠性不是绝对的，得联系具体实际来确定，如变电站在电力系统中的地位和作用、符合的性质和类别、设备的制造水平以及长期运行的的经验。

⑵灵活性是指电气主接线能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。

灵活性主要有以下及方面：

调度、操作、扩建的方便性。

⑶经济性是在保证可靠性及灵活性为前提的情况下的经济。

其主要从以下几方面

考虑：

降低一次投资、占地面积以及电能损耗。

2.电气主接线的设计主要包括以下方面：

⑴对原始资料的分析，其主要有以下方面：

工程情况、电力系统情况、负荷情况、

环境条件以及设备供货情况

⑵主接线方案的拟定及选择

⑶短路电流计算和主要电气设备选择

⑷绘制电气主接线图

⑸编制工程预算

2.2主接线的基本形式

电气主接线的方式住要有以下几种：

单母及单母分段接线、母及双母分段接线、带旁路的单母和双母接线、一台半及四分之三台断路器接线、变压器母线组接线、单元接线以及桥形接线。

1.单母

⑴单母接线，其主要优点是：

接线简单、操作方便、设备少、经济性好、易于扩

建。

缺点则是：

可靠性差（母线或母线隔离开关检修或故障是所有回路都得停止运行）、

调度不方便（电源只能并列运行不能分裂运行，并且线路侧发生短路是有较大的短路电流）。

一般适用于6～10kV配电装置不超过5回；35～63kV配电装置出线回路不超过3

回；110～220kV配电装置出线回路不超过两回。

⑵单母分段接线，与单母接线相比其供电更可靠灵活，对于重要的用户可从不同

段引出两回馈线。

但其要比单母接线要多一台或多台断路器及隔离开关的投资。

这种接线方式一般用于：

小容量发电厂的发电机电压配电装置，每段母线上所接

发电容量为12MW左右出线不超过5回；变电站有两台主变是的6～10kV配电装置；35～63kV配电装置出线4～8回；110～220kV配电装置出线3～4回。

2.双母

⑴双母接线，其主要优点：

供电方便，调度灵活，扩建方便，便于实验。

缺点：

增加一条母线及每条回路的母线隔离开关的投资；检修会故障时隔离开关的倒闸操作比较繁琐容易误操作。

广泛用于进线回路数较多、容量较大、出线带电抗器的6～10kV配电装置；35～60kV配电装置出线超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110kV配电装置出线数为6回以上是；220kV配电装置出线数为4回以上时。

⑵双母分段接线，与双母接线方式相比其增加了供电的可靠性，但同时增加了两

台断路器的投资。

一般使用双母分段的原则：

当出线回路数为10～14回时在一组母线上分段；当出线回路数多于等于