220kV变电站设计毕业设计.docx

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220kV变电站设计毕业设计

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毕业设计（论文）任务书

一、设计题目：

1、题目名称220kV变电站设计

2、题目来源现场

二、目的和意义

本设计充分应用和巩固所学专业知识，继电保护及自动装置和高电压技术等课本知识，进行实际运算，加深学生对在校期间所学知识的理解和掌握，提高学生分析计算的能力，训练学生的综合运用能力和创造能力，使学生在行将毕业参加工程实际工作之前得到电气设计工程师的初步训练，为今后的工作打下坚实的基础。

三、原始资料

1、建设规模：

该变电所主变采用2×120MVA,其电压等级为22011038.5kV的变压器，220kV进出线四回，110kV进出线八回，35kV进出线八回。

2、该地区的负荷预测情况及发展：

2001年负荷为60MW,负荷水平增长率为10%，

3、220kV系统短路容量为5600MVA，110kV系统短路容量为600MVA

4、本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为：

220kV侧Tmax=3600小时年

110kV侧Tmax=4600小时年

35kV侧Tmax=4000小时年

5、所用负荷有：

主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为60kW，锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为250kW。

6、所址概括：

该变电所地势较平，占地面积大，交通便利，出线走廊开阔，地震烈度为7度，该所接近负荷中心，区域稳定可满足建所要求。

四、设计说明书应包括的内容

原始资料的分析；

变电所的主结线方案设计；

主变压器的选择；

④短路电流计算及一次设备和导体的选择；

⑤高压配电系统及配电装置设计；

⑥所用电的设计；

⑦防雷和接地设计；

⑧保护配置及整定计算等等。

五、设计应完成的图纸

1、设计说明书；

2、电气主接线图；

3、配电装置图。

六、主要参考资料

电气工程电气设计手册

专业课程教材

七、进度要求

1、实习阶段第周（月日）至第周（月日）共周

2、设计阶段第周（月日）至第周（月日）共周

3、答辩日期第周（年月日）

八、其它要求

220kV变电站设计

摘要

本设计书主要介绍了220kV区域变电所电气一次部分的设计内容和设计方法。

设计的内容有220kV区域变电所的电气主接线的选择，主变压器、所用变压器的选择，母线、断路器和隔离刀闸的选择，互感器的配置，220kV、110kV、35kV线路的选择和短路电流的计算。

设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。

此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。

关键词：

变电站；主接线；变压器

220kVsubstationdesign

ABSTRACT

Thedesignofthebookintroducestheregional220kVelectricalsubstationdesignapartofthecontentanddesign.Thedesignofthecontentsoftheelectricalsubstation220kVmainregionalcablechoice,themaintransformer,thetransformerusedinthechoiceofbus,circuitbreakersandisolationswitchoption,theconfigurationoftransformer,220kV,110kV,35kVlinechoiceandshort-circuitcurrentcalculations.Thedesignofthemain.Inaddition,alightningprotectiondesignandcomputing,increasedthesafetyoftheentiresubstation.

Keywords:

substation;mainconnection;transformer

目录

第1章引言

1.1国内外现状和发展趋势

数字化变电站技术发展现状和趋势

以往制约数字化变电站发展的主要是IEC61850的应用不成熟，智能化一次设备技术不成熟，网络安全性存在一定隐患。

但2005年国网通信中心组织的IEC61850互操作试验极大推动了IEC61850在数字化变电站中的研究与应用。

目前IEC61850技术在变电站层和间隔层的技术已经成熟，间隔层与过程层通信的技术在大量运行站积累的基础上正逐渐成熟。

当前的变电站自动化技术

20世纪末到21世纪初，由于半导体芯片技术、通信技术以及计算机技术飞速发展，变电站自动化技术也已从早期、中期发展到当前的变电站自动化技术阶段。

其重要特点是：

以分层分布结构取代了传统的集中式；把变电站分为两个层次，即变电站层和间隔层，在设计理念上不是以整个变电站作为所要面对的目标，而是以间隔和元件作为设计依据，在中低压系统采用物理结构和电器特性完全独立，功能上既考虑测控又涉及继电保护这样的测控保护综合单元对应一次系统中的间隔出线，在高压超高压系统，则以独立的测控单元对应高压或超高压系统中的间隔设备；变电站层主单元的硬件以高档32位工业级模件作为核心，配大容量内存、闪存以及电子固态盘和嵌入式软件系统；现场总线以及光纤通信的应用为功能上的分布和地理上的分散提供了技术基础；网络尤其是基于TCPIP的以太网在变电站自动化系统中得到应用；智能电子设备（IED）的大量应用，诸如继电保护装置、自动装置、电源、五防、电子电度表等可视为IED而纳入一个统一的变电站自动化系统中；与继电保护、各种IED、远方调度中心交换数据所使用的规约逐渐与国际接轨。

这个时期国内代表产品有CSC系列、NSC系列及BSJ系列。

国外变电站自动化技术

　　国外变电站自动化技术是从20世纪80年代开始的，以西门子公司为例，该公司第一套全分散式变电站自动化系统LSA678早在1985年就在德国汉诺威正式投入运行，至1993年初，已有300多套系统在德国和欧洲的各种电压等级的变电站运行。

在中国，1995年亦投运了该公司的LSA678变电站自动化系统。

LSA678的系统结构有两类，一类是全分散式，另一类是集中和分散相结合，两类系统均由6MB测控系统、7S7U保护系统、8TK开关闭锁系统三部分构成。

原始变电站自动化系统存在的问题

资料分目前国际上关于变电站自动化系统和通讯网络的国际标准还没有正式公布，国内也没有相应的技术标准出台。

标准和规范的出台远落后于技术的发展，导致变电站自动化系统在通讯网络的选择、通讯传输协议的采用方面存在很大的争议，在继电保护和变电站自动化的关系及变电站自动化的概念上还存在分歧。

市场竞争日益激烈，不同厂家的设备质量和技术（软硬件方面）差异甚大，各地方电力公司的要求也不尽相同，导致目前国内变电站自动化技术千差万别。

改革开放以来，随着我国国民经济的快速增长，电力系统也获得了前所未有的发展，电网结构越来越复杂，各级调度中心需要获得更多的信息以准确掌握电网和变电站的运行状况。

同时，为了提高电力系统的可控性，要求更多地采用远方集中监视和控制，并逐步采用无人值班管理模式。

显然传统的变电站已经远远不能满足现代电力系统管理模式的需求。

传统变电站一般采用常规设备，二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等采用电磁式或晶体管式，体积大，设备笨重，主控室、继电保护室占地面积大。

常规装置结构复杂，可靠性低，维护工作量大。

因此，传统变电站的设计思路和方法已经被国内外摒弃和淘汰。

采用一种更先进的技术改造变电站是一种必然趋势。

而变电站综合自动化技术在电力行业中已经引起越来越多的重视，特别是近年来，随着微电子技术、计算机技术和通信技术水平的不断进步，变电站综合自动化技术也得到了迅速发展，并逐渐得到了国内外很多国家的广泛应用。

那么，何谓变电站综合自动化呢？

它是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对变电站主要设备和传、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等综合性自动化功能。

其重要特点是：

以分层分布结构取代了传统的集中式；把变电站分为两个层次，即变电站层和间隔层，在设计理念上不是以整个变电站作为所要面对的目标，而是以间隔和元件作为设计依据。

我国对变电站的技术研究的其中一个主要方面是在220kV及以下中低压变电站中采用综合自动化技术，全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，而且技术不断得到完善和成熟。

总体来说，实现变电站综合自动化，其优越性主要有：

提高了供电质量、变电站的安全可靠运行水平，降低造价，减少了投资，促进了无人值班变电站管理模式的实行。

本设计中变电站的设计思路是紧跟现代化国内外变电站综合自动化技术的发展趋势，根据最新和最权威的设计规程和规范，采用先进的原理技术，摒弃落后和即将淘汰的技术，确定科学的模式和结构，选择质量优良和性能可靠的产品，因此，在学习借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，全面系统地研究探讨符合国情的变电站系统设计模式，完成本次毕业设计。

1.2原始资料简要分析

1、建设规模：

该变电所主变采用2×120MVA,其电压等级为22011038.5kV的变压器，220kV进出线四回，110kV进出线八回，35kV进出线八回。

根据建厂规模，对本变电所的电气主接线进行设计确定出2～3种方案，进行技术和经济比较，确定出最佳方案。

2、该地区的负荷预测情况及发展：

2001年负荷为60MW,负荷水平增长率为10%。

根据负荷预测及发展情况，可了解该地区的负荷情况及发展，根据负荷情况对主变压器的台数、容量等进行选择。

3、220kV系统短路容量为5600MVA，110kV系统短路容量为600MVA。

根据以上两系统的短路容量，可计算出两系统的综合电抗标幺值。

进而进行短路电流的计算。

收集、了解国内外电气设备的现状和发展趋势，了解设备和导体选择的条件，对本变电所进行电气设备和导体的选择。

4、本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为：

220kV侧Tmax=3600小时年

110kV侧Tmax=4600小时年

35kV侧Tmax=4000小时年

根据以上年最大负荷利用小时数，可查表得出导体经济电流密度，进而按照经济电流密度进行母线截面的选择。

5、所用负荷有：

主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为60KW，锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为250KW。

根据以上所用负荷，可确定所用电设计的相关情况，如对所用变压器和所用主接线进行设计。

6、所址概括：

该变电所地势较平，占地面积大，交通便利，出线走廊开阔，地震烈度为7度，该所接近负荷中心，区域稳定可满足建所要求。

根据以上所址概述，可了解到该设计中变电所的周边环境情况，可推测该所地处平原地区，占地面积大，由此根据变电所配电系统和配电装置的设计原则，对本变电所进行高压配电系统及配电装置设计；接近负荷中心，则要求供电的可靠性、调度的灵活性更高，由35kV电压送电，该负荷侧可采用双回路送电。

第2章电气主接线的设计

发电厂和变电所的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路。

电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护配置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。

2.1电气主接线设计概述

2.1.1对电气主接线的基本要求

电气主接