学士学位论文宿州学院220kv变电站电气主接线系统设计.docx

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学士学位论文宿州学院220kv变电站电气主接线系统设计

2013届本科生毕业设计分类号：

TM645

题目:

220kv变电站电气主接线系统设计

作者姓名：

XXXXXX

学号：

XXXXXXXXXXXXX

学院：

机械与电子工程学院

专业：

电气工程及其自动化

指导教师姓名：

穆海芳

指导教师职称：

助教（硕士）

2013年5月1日

摘要

展望未来，我国能否在21世纪中后期基本上实现现代化，很大程度上取决于能源，而电力能源又占未来能源的主导地位。

电力工业是国民经济发展的基础，作为支柱产业的它与国家的兴衰和人民的安康有着紧密的联系，随着经济快速发展和现在化工业建设的迅速崛起，工厂用电量持续增加，在伴随不可再生能源日益减少的情况下，对电能的质量、电能技术要求和供电的可靠性等指标也日益提高，因此对供电系统也有了更高、更完善的要求。

本设计以220KV变电站设计为例，论述了电力系统工程中变电站部分电气设备的（一次系统）的全过程，通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电器设备的型号和参数的确定，运动方式的分析，此外还进行防雷保护的设计和计算，较为详细的完成了电力系统中变电站设计。

关键词：

变电站；过电压保护装置；无功补偿；短路电流；电气设备

ABSTRACT

Lookingtothefuture,ourcountrywhetherinlatetwenty-firstCenturybasicallyrealizemodernization,averylargeextentdependsonenergy,andtheelectricenergyisthedominantenergyfuture.Powerindustryisthefoundationofnationaleconomy,asapillarindustryofitandtheriseanddeclineofthestateandthepeopleofAnkangarecloselylinked,withthefastdevelopmentofeconomyandtherapidriseofindustryconstructionnow,thefactoryelectricityconsumptioncontinuedtoincrease,withnon-renewableenergyisreducedcircumstances,tothequalityofelectricenergy,electricalenergytechniquerequirementandpowersupplyreliabilityindexisalsoincreasing,sothepowersupplysystemisalsohigher,betterrequirements.

Thedesignof220KVsubstationdesign,discussedpowersystemsubstationpartselectricalequipment（asystem）throughouttheprocess,throughtothetransformersubstationmainwiringdesign,stationswiringdesign,short-circuitcurrentcalculation,fixedelectricalequipment,thermalstabilitycheck,themainelectricalequipmentmodelsandtheparameters,movementanalysis,inadditiontothelightningprotectiondesignandcalculation,adetailedcompletethepowersysteminthesubstationdesign.

Keywords：

substation;vervoltageprotection;reactivepowercompensation;shortcircuitcurrent;electricalequipment

目录

绪论1

1电气主接线的设计1

1.1主接线的选择1

1.2主变压器选择结果2

1.3所用电设计3

1.3.1所用电选择3

1.3.2所用电接线图3

2变电站电气部分短路计算4

2.1变压器的各绕组电抗标幺值计算4

2.210KV侧短路计算5

2.3220KV侧短路的计算6

3导体和电气设备的设计7

3.1断路器和隔离开关8

3.1.1220KV出线、主变侧8

3.1.2220KV侧电流互感器9

3.2导体的校验10

3.2.1220KV母线10

3.2.2变压器220KV侧引接线的选择与校验10

4电气总平面布置及配电装置11

4.1防雷接地设计11

4.2配电装置的确定12

4.3电气总平面布置13

结论13

绪论

电力是能源工业、又是基础工业，在国家发展建设和国民经济发展中占据非常重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。

电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。

要满足未来国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界的发展规律。

因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。

而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重大的作用。

它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的责任。

本文主要对220KV变电站电气部分进行设计，该设计包括以下任务：

主接线的设计；主变压器的选择；短路计算；导体和电气设备的选择；所用电设计；防雷接地设计；配电装置设计等。

1电气主接线的设计

1.1主接线的选择

根据原始资料的分析现列出两种主接线的方案。

方案一：

220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

220kV出线6回（其中备用2回），而双母接线使用范围是110～220KV出线数为5回及以上时。

满足主接线的要求。

且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。

110kV出线10回（其中备用2回），110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，其他地区变电所进线总负荷为100MVA。

根据条件选择双母接线方式。

10kV出线12回（其中备用2回），10kV侧总负荷为35000kVA，Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回出线负荷为2500kVA，最大负荷与最小负荷之比为0.65。

选择单母分段接线方式[1]。

方案主接线图如下：

图1主接线方案一

方案二：

方案进行综合比较：

220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

220kV出线6回（其中备用2回），而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。

双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。

这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。

主接线如下图：

图2主接线方案二

现对两种方案比较如下[2]：

表1主接线方案比较表

方案

项目

方案一：

220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

方案二、220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

可

靠

性

1.220KV接线简单，设备本身故障率少；

2.220KV故障时，停电时间较长。

1.可靠性较高；

2.有两台主变压器工作，保证在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高可靠性。

灵

活性

1.220KV运行方式相对简单，灵活性差；

2.各种电压级接线都便于扩建和发展。

1.各电压级接线方式灵活性都好；

2.220KV电压级接线易于扩建和实现自动化。

经济

性

设备相对少，投资小。

1.设备相对多，投资较大；

2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。

通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第二方案为设计最终方案。

1.2主变压器选择结果

查《电力工程电气设备手册：

电气一次部分》，选定变压器的容量为180MVA。

由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：

SFPS7-18000/220。

主要技术参数如下：

额定容量：

180000（KVA）；

额定电压：

高压—220±2×2.5%；中压—121；低压—10.5（KV）；

连接组标号：

YN/yn0/d11；

空载损耗：

178（KW）；

阻抗电压（%）：

高中：

14.0；中低：

7.0；高低：

23.0；

空载电流（%）：

0.7；

所以一次性选择两台SFPS7-180000/220型变压器为主变。

1.3所用电设计

变电站站用母线采用单母分段接线方式。

当有两台站用变采用单母线接线方式，平时分列运行，以限制故障。

对于容量不大的变电站，为了节省投资，所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器[3]。

1.3.1所用电选择

（1）选择原则：

所用电负荷按0.2%变电所容量计，设置2台所用变相互备用。

（2）所用电负荷:

S=215000×0.2%=430KVA

（3）所用变容量计算：

SB=0.7×S=301KVA

所用变压器参数:

型号：

S9—315/10

U1e=6.3±5%（KV）U2e=0.4（KV）

连接组别：

Y，yn0；

空载损耗：

0.70（KW）；

阻抗电压：

4（%）；

空载电流：

1.5（%）；

1.3.2所用电接线图

变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站低压母线引进，站用变压器的二次侧为380/220V中性点直接接地的三相四线制系统。

对于中型变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设两台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V站用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。

因而本设计两台所用变分别接于10KV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时运行当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。

接线图如下所示。

　　　图3所用电接线图

2变电站电气部分短路计算

系统阻抗：

220KV侧电源近似为无穷大系统A，归算至本所220KV母线侧阻抗为0.015（Sj=100MVA）,110KV侧电源容量为500MVA，归算至本所110KV母线侧阻抗为0.36（Sj=100MVA）。

变压器型号为SFPS7—180000/220。

SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为14，23，7。

简化图如下图所示：

　　　图4系统图的等值电路

2.1变压器的各绕组电抗标幺值计算

设SB=100MVA，UB=Uav

2.210KV侧短路计算

f（3）-1短路时,示意图如下：