220kv變電站電氣主系統設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 目錄220kV變電站電氣主系統設計畢業論文目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 研究現狀 2 研究內容 2第2章 主接線備用電源及站用電接線設計 3 電氣主接線的一般要求 3 3 方案的比較 41經濟性： 4 8 8 9 9第3章 短路計算及設備選擇 11 短路計算的目的 11 11 短路電流計算方法 11 12 12 12 12 15 16 17 22第四章配電裝置 23 23 23 24 24 26 30第五章防雷和過電壓保護裝置及無功補償設計 31 31 32 33 提高功率因數的意義 34 34 35 本章小結 36結論 37參考文獻 38致謝 39第1章 緒論第1章 緒論 課題背景力工業是國民經濟的重要部門之一，它是負責把自然界提供的能源轉換為供人們直接使用的電能的產業。它即為現代工業、現代農業、現代科學技術和現代國防提供不可少的動力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關系。電力是工業的先行。電力工業的發展必須優先于其他的工業部門，整個國民經濟才能不斷前進。我國具有極其豐富的能源。這些優越的自然條件為我國電力工業的發展提供了良好的物質基礎。但是，舊中國的電力工業落后，無法將其利用。不過，隨著改革開放的深入發展，我國電力工業的發展很快。到2000年，我國電力工業已躍升世界第2位，電力工業的發展為我國的國民經濟的高速發展做出了巨大的貢獻。不僅如此，目前我國的電力工業已開始進入“大電網”、“大機組”、“超高壓交、直流輸電”等新技術發展的新階段，一些世界水平的先進的高新技術，已在我國電力系統中得到了相應的應用[1]。但是，隨著近年來我國國民經濟的高速發展與人民生活用電的急劇增長，電力工業的發展仍不能滿足整個社會發展的需要，未能很好起到先行的作用，僅以2004年夏季的供電負荷高峰期為例，全國預計總共缺電3000萬kW左右，有24個省區都先后出現拉閘限電的的情況，這樣的局面預期還要過2～3年才可能得到較好的解決 。另外，由于我國人口眾多，由此在按人口平均用電方面，迄今不僅仍遠遠落后于一些發達國家，即使在發展中國家中，也只處于中等水平，尚不及全世界平均人口用電量的一半。因而，要實現在21世紀初全面建設小康社會的要求，我國的電力工業必須持續、穩步地大力發展，一方面是要大力加強電源建設，搞好“西電東送”，以確保電力先行，另一方面，要繼續深化電力體制改革，實施廠網分開、競價上網，并建立起符合社會主義市場經濟法則的、規范的電力市場。展望未來，我們堅信，在新世紀中，中國的電力工業必須持續、高速地發展，取得更加輝煌的成就。 研究現狀通過查閱相關的文獻從而了解到：220kV城市變電站電氣主接線一般分3 個電壓等級，由3組帶斷路器的線路變壓器組構成。220kV 設置線路閘刀、電流互感器、斷路器、氧化鋅避雷器、電纜頭及主變，共同構成線路變壓器組。110kV 為單母線分段，各段母線各與1 臺主變相連，各帶多路出線。35kV為單母線分段，各段母線帶多路出線，每臺主變分別通過2 臺35kV斷路器接于兩段35kV母線上。有3 臺分段斷路器。優點在于任何一臺主變停用，相應兩段母線分別由另2臺主變供電，從而達到均衡負荷的目的。 220kv終端變電站的電源應至少來自兩個不同的220kV變電站，以保證220kV電源線的可靠性滿足N—l原則。對于220kV終端。宜盡量簡化高壓側主接線和配電裝置，以保證高壓側的供電可靠性并減少高壓配電裝置的占地。這也是全站硅少占地的一項重要措施。由于簡化接線．其靈活性是不夠的。因此。要有完善是活的中低壓主接線。以滿足調度要求。井要求選用質量較高的、有足夠通流量的中低壓側配電裝置，尤其是主要供出電力的中壓側。 目前，國內220kV和110kV變電站的設計技術和設備已十分成熟和常規化，且建設規模也隨著近萬方數據年來經濟高速發展而增長迅速。這就要求采用新的 研究內容研究主要內容是結合相關的設計手冊，輔助資料和國家有關規程，主要完成該變電站的一次、二次部分設計，參考國內外最新的設計方法、研究成果和新的電氣設備，對降壓變電所的電氣主接線方案，主變壓器的選擇，電氣設備的選擇（包括斷路器，隔離開關，熔斷器等），配電裝置的選擇以及防雷保護的設計。主變壓器、各側電壓等級的電氣主接線和相關一次、二次設備、避雷裝置、繼電保護裝置進行選擇。同時，完成變電站一次、二次部分總接線圖、220kV變電所平面布置初步設計圖和詳細設計圖。41第2章 主接線備用電源及站用電接線設計第2章 主接線備用電源及站用電接線設計 電氣主接線的一般要求 1）應按電源情況、負荷性質、容量大小及鄰近變配電所聯系等因素確定主接線型式。力求簡單可靠，維護方便，使用靈活，便于發展。2）架空進線避雷器設在靠近變壓器的架空進線處；電纜進線的避雷器設在進線開關后的母線上。3）一段母線設一組電壓互感器。當分段的單母線在正常運行時不為分段，亦可僅設一組電壓互感器。4）設在母線上的電壓互感器及避雷器可合用一組隔離開關。5）按電業局要求必須設置高壓計費時，則必須在計費處裝設電流互感器及電壓互感器專柜。6）在所以進出線回路上按指示計量、繼電保護的要求裝設電流互感器。7）單電源的主接線，可以僅在斷路器靠電源側、裝設隔離開關或隔離觸頭。8） 在電源進線上應裝設帶電指示裝置。若采用真空斷路器時，為防止操作過電壓，應在供電變壓器的10~35kV 線路上裝設阻容吸收器或氧化鋅避雷器[2]。另外，對電氣主接線還要求可靠性、靈活性、經濟性，這三者是一個綜合概念，不能單獨強調其中的某一種特性，也不能忽略其中的某一種特性。但根據變電所在系統中的地位和作用的不同，對變電所主接線的性能要求也不同的側重。例如，系統中的超高壓、大容量樞紐變電所，因停電會對系統和用戶造成的損失較小，故對其主接線的經濟性就特別重視[14]。表21主接線方案方案220kV110kV35kV主變臺數方案一雙母線雙母線單母線分段2方案二3/2接線雙母線分段雙母線2 方案的比較1經濟性：1）計算綜合投資Z（1） Z＝(1＋) (元) (21)式中: —為主體設備的綜合投資,包括變壓器﹑高壓斷路器﹑高壓隔離開關及配電裝置等設備的中和投資。為不明顯的附加費用比例系數,一般220取70％,110取90％.（2）主體設備的綜合投資如下表22 主體設備投資表①主變主變容量MVA每臺主變的參考價格(萬元/臺)變壓器的投資(萬元)2408202820＝1640②220kV側型斷路器每臺斷路器的參數價格(萬元/臺)方案一斷路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)1059105＝94513105＝1365③220kV側型隔離開關每臺隔離開關的參數價格(萬元/臺)方案一隔離開關投資(萬元)方案二隔離開關的投資(萬元) 23＝26＝143④110kV側型斷路器每臺斷路器的參數價格(萬元/臺)方案一斷路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)651465＝9101665＝1040⑤110kV側型隔離開關每臺隔離開關的參數價格(萬元/臺)方案一隔離開關投資(萬元)方案二隔離開關的投資(萬元) 34＝8534＝85⑥35側型斷路器每臺斷路器的參數價格(萬元/臺)方案一斷路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)301530＝4501230＝360⑦35側型隔離開關每臺隔離開關的參數價格(萬元/臺)方案一隔離開關投資(萬元)方案二隔離開關的投資(萬元) 16＝27＝⑧配電裝置接線方式單母分段雙母線3/2接線雙母分段投資(萬元)56094025001200⑨綜合投資方案一方案二主體設備投資(萬元)=2*820+945++910+85+450++560+940＝=2*820+1365+143+1040+85360++1200+2500+940＝綜合投資(萬元)Z＝(1+)＝（1+）＝Z＝(1+)＝（1+）＝從上面數據可以看出，在綜合費用上，方案一更經濟，所以從經濟性角度選側方案一。2技術性從上述的比較可以看出,三種接線從技術的角度來看主要的區別是在可靠性上，雙母線比單母線可靠性高，3/，雙母線接線的可靠性已能達到要求,確定選擇第一種接線方案[23] [10]。綜合上面比較，最終確定選擇方案一的接線方式。接線圖如圖21。圖21電氣主接線容量計算：變電站主變容量，一般應按5—10年規劃負荷來選擇。根據城市規劃、負荷性質，電網結構等綜合考慮確定其容量。對重要變電站，應考慮當1臺變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內，應滿足一類及二類負荷的供電。對一般性變電站，當1臺主變壓器停運時，其余變壓器容量，其余，變壓器容量應滿足全部負荷的60%70%[3] [4]。本系統中有110kV和35kV兩個負荷等級，其最大負荷為200MW，cos=，和70MW，cos=＝200/+70/＝（MVA） (22)需要選擇的變壓器容量S＝＝（MVA） 選用三繞組變壓器，查手冊[5]，選出的設備如下表：表23 主變壓器參數SFPS—7型220kV級三相三圈無載調壓變壓器額定容量MVA容量比電壓比組別空載損耗負載損耗阻抗電壓%高中高低中低240100/100/50220177。2%/121/YN，yn，d111357201214222479站用電接線應按照運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發展規劃，積極慎重地采用成熟的新技術和新設備，使設計達到經濟合理、技術先進、安全、經濟地運行[15]。變電站的站用電源，是保證正常運行的基本電源。通常不少于兩個。其引接方式有兩種：一種是從母線側引入，另一種是從主變低壓側引入。本站由于沒有具體說明，因此采用通過斷路器和隔離開關從低壓側引入[2]。本站是用兩臺500kVA變壓器接入，為此，查手冊[5]，選出站變，如下：表24 站用變壓器參數表型號高壓kV低壓kV組別空載損耗負載損耗空載電AS7—500/3535Y，yn0站用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時替代工作電源，起后備作用。備用電源應具有獨立性和足夠的容量，最好能與電力系統緊密聯系，在全廠停電情況下仍能從系統取得備用電源。備用分為名備用和暗備用。本站是地區性變電所。所以，采用暗備用的方式，兩臺變壓器相互備用，當一臺退出運行時，由另一臺承擔負荷[2] [3]。本章先從大的方面介紹了電氣主接線設計的基本要求和主接線的基本接線形式，然后根據要求提出了兩個設計方案，最后從技術和經濟的角度對兩個方案進行了比較，得出本系統所需的主接線形式。所用電是比較重要的負荷，其電能重要取自電站本身，它的安全運行一定程度上影響著整個變電站的安全運行。為此，我們應謹細的考慮。在本章中重要論述了變電站站用電的電源的選擇、引接線及備用電源的設計。圖22 站用電接線圖第3章 短路計算及設備選擇第3章 短路計算及設備選擇 短路計算的目的 1）電主接線比選短路電流計算可為不同方案進行技術經濟比較，并為確定是否采取限制短路電流措施等提供依據。2）確定中性點接地方式對于35kV 、10kV供配電系統，根據單相短路電流可確定中性點接地方式[4]。3） 選擇繼電保護裝置和整定計算[6]。1）短路點的選取：各級電壓母線、各級線路末端。2）短路時間的確定：根據電氣設備選擇和繼電保護整定的需要，確定計算短路電流的時間。3）短路電流的計算：最大運行方式下最大短路電流；最小運行方式下最小短路電流；各級電壓中性點不接地系統的單相短路電流。計算的具體項目及其計算條件，取決于計算短路電流的目的[12]。 短路電流計算方法 供配電系統某處發生短路時，要算出短路電流必須首先計算出短路點到電源的回路總阻抗值。電路元件電氣參數的計算有兩種方法：標幺值法和有名值法。1）標幺值法標幺制是一種相對單位制，標幺值是一個無單位的量，為任一參數對其基準值的比值。標幺值法，就是將電路元件各參數均用標幺值表示。由于電力系統有多個電壓等級的網絡組成，采用標幺值法，可以省去不同電壓等級間電氣參量的折算。在電壓系統中宜采用標幺值法進行短路電流計算。