毕业设计论文变电站主变压器的保护设计含CAD图纸.docx

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毕业设计论文变电站主变压器的保护设计含CAD图纸

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摘要

变电站是联结电力系统的中间环节，它用以汇集电源、升降电压和分配电能，在整个电力系统中起着非常重要的作用。

马村变电站位于焦作市马村区,是焦作地区最早的变电站之一。

由于本次进行的是马村变电站二次部分设计，所以在其一次部分设计完成的基础上，通过对马村变电站电气接线方式及其所在的系统进行分析，对其进出线路进行相关的继电保护设计。

由于负荷较多且有部分重要负荷，所以在对负荷资料进行分析的基础上，通过短路电流计算，完成了对变电站主变压器的保护设计，这是本次设计的重点。

最后，也对变电站的其他二次回路进行了初步设计。

关键词：

变电站短路计算保护二次回路

Abstract

Substationiscouplingpowersysteminterlink,itusedtoinfluxpowersupply,ascendanddescendtheelectricvoltageanddistributeelectricalenergy.atwhollypowersystemitrisestheveryimportantrole.ThesubstationofMacunliesinthecityofJiaozuo,Itisoneoftheearliestsubstation.Thesecondpartdesignofthesubstationisbasedonlinessystemandalltheloadparameter.Goingthrough

BecausewhatthistimecarryonisMacun'stransformersubstationtwotimespartofdesign,soatitoncepartofdesignthefinishedfoundationup,passtoMacunthetransformersubstationelectricityconnectsthelinemethodanditsplacesofsystemcarryontheanalysis,astoit'spassinandoutthecircuittocarryonrelatedaftertheelectricityprotectiondesign.Becausecarrymoreandhavepartsofimportanceburden,soatpasstheshort-circuitelectriccurrentcalculationtowardscarryingthedatatocarryontheanalyticalfoundationascend,,completetothetransformersubstationprotectiondesignofthemaintransformer,thisisthepointthatthistimedesign.Atlast,alsototransformersubstationofothertwotimesbacktrackcarriedonthefirststepdesign.

Keyword:

transformersubstation

Shortcircuitcalculation

Protection

Twotimesbacktrack

1.绪论

1.1我国电力工业发展概况

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，并易于实现有效而精确的控制。

其次，电能便于大规模生产，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。

重要的是，电能与其他能源相比没有气体和噪声污染，因此电能被称为“清洁能源”。

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。

尤其是1978年以来，改革开放、发展国民经济的正确决策和综合国力的提高，使电力工业发展取得了突飞猛进、举世瞩目的辉煌成就。

到目前，我国的总装机容量和发电量均居世界第二位。

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。

我国电力工业自动化水平正在逐年提高。

20万KW及以上大型机组已采用计算机监控系统，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。

我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电力系统、高电压和高自动化的新阶段。

1.2变电站的类型

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330~500KV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。

1.3设计背景和意义

马村区是焦作市四城区之一，地域面积122平方公里，总人口13.7万。

区内地下资源丰富，矿藏品种多、储量大。

电力资源供应充足，辖区内有演马电厂、焦作铝厂电厂、马村变电站、韩王变电站。

但是，随着近几年整个焦煤矿区的发展以及马村区自身的发展，对电力供应的需求和电能质量要求的提高，“西电东输”势在必行，而马村110KV变电站的建设正是其中的重要一环。

通过本设计，从总体上掌握了电力工程设计的过程，并熟悉了一些设计方法，为以后从事电力工程设计工作打下一定的基础。

1.4马村110KV变电站的基本概况

1.4.1工程规模

马村110KV变电站位于焦作市马村区，是焦煤矿区“西电东输”的重要组成部分，属于地区变电站。

马村变电站共有110KV、35KV和6KV三个电压等级，其中110KV侧共有7条进线，分别为：

韩马北线、韩马南线、马牛南线、马牛北线、修马Ⅰ线、修马Ⅱ线、马化线，同时与韩王变电站,修武变电站,本庄变电站联网；35KV侧共有10条出线和1条备用线，分别为：

马罗线、马演线、马铝南线、马望线、马兴线、马方线、热马北线、热马南线、马碳线、马临线；6KV侧共有14条出线和6条备用线。

所接负荷多为工矿企业，属一二类负荷居多。

1.4.2电气主接线

110KV和35KV回路采用双母线分段带旁路，其接线原理图如下：

标注：

QFC表示母联断路器，QFP表示旁路断路器

这种接线方式的优缺点为：

优点：

（1）运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建。

（2）母联断路器可代替需检修的出线断路器工作。

（3）母联断路器兼作旁路断路器节省投资。

缺点：

（1）占地大、设备多、投资大。

（2）倒闸操作复杂，容易误操作。

6KV回路采用单母线分段接线，其接线原理图为：

标注：

QFd表示分段断路器

这种接线方式的优缺点为：

优点：

（1）接线简单清晰，操作方便，使用电器少。

（2）配电装置建造费用低。

（3）隔离开关仅在检修时作隔离电器用，不用它进行倒闸操作，误操作少。

缺点：

（1）任一段母线及母线隔离开关发生故障时，要停止该段母线上所有的工作。

（2）任一段母线及母线隔离开关检修时，也将造成母段上所有回路停电。

（3）引出线回路的断路器检修时，该回路要停止供电。

1.4.3变压器的选择与配置

（1）变压器的选择原则

A.相数的确定

主变压器选用三项或是单相，主要考虑技术经济性和运输条件确定，在330kV及以下发电厂和变电站采用三相变压器，500kV采用单相变压器

B.绕组数量的确定

a.在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15％以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

b.对深入引进负荷中心，具有直接从高压降为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压量，可采用双绕组变压器。

C.绕组接线组别的确定

a.三绕组相间的连接方式有：

星型Y和三角形D,110kV及以上采用YN;35kV经消弧线圈接地采用Y或y；6～10kV采用D或d。

b.接线组别――同一变不同侧之间的接线形式的关系

常规型YN,d11（Y,d11）或YN,yo,d11（Y,yno,d11）,此形式限制三次谐波电压保证供电质量且能使机组或系统并列，不影响通讯和保护设备。

全接型YN,yno,yo（Y,yno,yno）或YN,yo（YN,yno），此形式与35kV并列，相位一致要求：

电网改造6kV升压10kV。

D.变压器电压调整方式的选择

a.调压方式

变压器的电压调整方式是分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现，切换方式有两种：

不带电的切换，称为无激励调压，调整范围通常在正负5％以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可以达到30％

b.调压方式的确定

为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。

切换方式有无激磁调压和有载调压两种，一般接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络电压采用有调压方式，保证供电质量、母线电压恒定。

E．主变压器的冷却方式

主变压器一般采用的冷却方式有：

自然风冷却；强迫油循环风冷却；强迫油循环水冷却；强迫、导向油循环冷却。

小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。

在发电厂水源充足的情况下，为了压缩占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。

（2）主变压器的台数、容量和型式的确定

通过前面的介绍，我们考虑到马村变电站为一个110kV枢纽变电站，故选用两台主变压器并列运行且容量相等。

对于变压器的容量选择，考虑到此变电站中有重要负荷，我们考虑当一台停运时，压器容量在设计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：

对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%,S=62.2MV,所以，两台主变压器应各自承担31.1MVA，当一台停运时，另一台则承担70%为43.54MVA。

故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。

具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组。

而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。

故本站主变压器选用有载三圈变压器。

110kV电压变压器绕组采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点通过消弧线圈接地。