毕业设计(论文220kv变电所--电气学院课程设计

毕业设计(论文220kv变电所--电气学院课程设计内容摘要：

国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则 [8]。 现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。 各类发电厂、 变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。 其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。 因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。 1 运行的可靠 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 2 具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。 切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修 时可以保证检修人员的安全。 3 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌 设 计 说 明 书 8 握。 复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。 但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 5 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。 因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可 能性。 主接线的基本形式 变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。 用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。 主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装 置和控制方式的拟定都有决定性的关系。 1. 单母线接线及单母线分段接线 1) 单母线接线 单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。 母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。 各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。 单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。 缺点：①可靠性差。 母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。 ②调度不方便， 设 计 说 明 书 9 电源只能并列运行， 不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流 [3]。 综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。 2) 单母分段接线 单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。 这种接线广泛用于中、小容 量发电厂和变电站 6～ 10KV 接线中。 但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用。 3) 单母线分段带旁路母线的接线 单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。 2. 双母线接线及分段接线 1) 双母线接线 双母接线有两种母线，并且可以互为备用。 每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。 两组母线之间的联络 ，通过母线联络断路器来实现。 其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。 由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的 6～ 10KV 配电装置； 35～ 60KV 出线数超过 8 回，或连接电源较大、负荷较大时； 110～ 220KV出线数为 5 回及以上时。 2) 双母线分段接线 设 计 说 明 书 10 为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。 双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用 下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。 这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。 双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在 220～550KV 大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。 3) 双母线带旁路母线的接线 双母线可以带旁路母线，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。 3. 一个半 断路器接线 ① 又称 3/2断路器接线。 就是在每 3个断路器中间送出 2回回路，一般只用于 500kV（或重要 220kV）电网的母线主接线。 它的主要优点是： 运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电； ② 检修时操作方便，当一组母线停支时，回路不需要切换，任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式霆，不需切换； ③ 运行可靠，每一回路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。 但是 2/3断路器接线的缺点是使用 设备较多，特别是断路器和电流互感器，造价高，经济性差，二次接线和继电保护整定复杂。 为防止联络断路器故障时，同时切除该串两回路供电，应将同名元件布置在不同串上。 2/3接线是双母线接线的一种特例，当回路多于三串时，有点较为突出。 2/3接线具有较高的可靠性 设 计 说 明 书 11 和灵活性，在大型发电厂和变电所 330~550KV 超高压配电装置中得到广泛应用。 当电压为 330~550KV、出线回路数超过 6回以上、且配电装置在系统中处于重要地位时，采用 2/3断路器接线方式较为适宜。 主接线选择 电压等级 220/110/10kV 各电压 侧出线回路数 : 220kV 本期 4回 最终 4 回 110kV 本期 5回 最终 6回 10kV 本期 12 回 最终 16回 220KV 侧 1) 方案一：一个半接线 就是在每 3个断路器中间送出 2回回路，一般只用于 500kV 或者重要 220kV电网的母线主接线。 它的主要优点是： 运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电；检修时操作方便，当一组母线停支时，回路不需要切换，任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式霆，不需切换； 运行可靠，每一回 路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。 但是 2/3断路器接线的缺点是使用设备较多，特别是断路器和电流互感器，造价高，经济性差，二次接线和继电保护整定复杂。 为防止联络断路器故障时，同时切除该串两回路供电，应将同名元件布置在不同串上。 2) 方案二：双母线带旁路母线的接线 双母线可以带旁路母线，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。 由于本所高压侧为 220KV，不为超高压级（ 500KV 以上），且也不属于特别 设 计 说 明 书 12 重要的 220KV 等级，出路仅有 4回，而且对线路的可靠性要求较高。 因此你选用双母线带旁路接线更适宜。 110KV 侧 1) 方案一：双母线带旁路 能够保证可靠供电，且便于后期扩建，调度灵活，旁路母线能够保证检修时的持续供电。 2) 方案二：单母线带旁路 接线简单，线路清晰，投资较少，在母线检修时能够持续供电，但一旦母线损坏，供电仍会短时终止且灵活性较差。 110KV 侧带有重要用户负载，且电压等级较高，出现回路数不多且需要进行扩建，因此双母线待旁路母线较适 宜。 10KV 侧 10KV 侧回路数较多，电压等级低，负载的 70%都是Ⅰ、Ⅱ类用户。 因此，拟定方案为单母分段接线。 较之单母线接线，单母分段接线供电可靠、调度灵活，对重要用户可以从不同段引出两回馈线，有两个电源供电，而且本次设计10KV 侧回路重要用户较多，所以采用单母分段接线。 主接线图 综上所述，本所接线图如下： 设 计 说 明 书 13 第 4 章 短路计算 短路计算目的 在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。 短路电流计算的目的主要有以下几方面： (1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 (2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。 例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。 (3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安 全距离。 (4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 (5)接地装置的设计，也需用短路电流。 设 计 说 明 书 14 短路计算基本假设 （ 1）计算的基本情况 ① 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； ②所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； ③短路发生在短路电流为最大值的瞬间； ④所有电源的电动势相位角相同； ⑤应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。 对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 （ 2）接线方式 计算短路电流时 所用的接线方式，应是可能最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 （ 3）计算容量 应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后 5 ~ 10 年）。 （ 4）短路种类 一般按三相短路计算。 若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行比较。 （ 5）短路计算点 在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 注意：根据功 率传输方向，三卷变压器降压型，高 低压侧阻抗电压应去为最大，查表调整。 短路殿军选择在木线上，却短路的类型为三相接地短路却对于 10KV 母线上的短路应考虑加电抗器和不加电抗器情况，电抗器给定为 :NKL1081500。 设 计 说 明 书 15 短路电流计算的步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。 其具体计算步骤如下： (1)绘制等值网络。 ①选取基准功率 SB 和基准电压 VB = V ； ②发电机电抗用 xd ，略去网络各元件的电阻、输电线路的电容和变压器的励磁支路； ③无限大功率电源的内电抗等于零； ④略去负荷。 (2)进行网络变换。 按网络变换的原则，将网络中的电源合并成若干组，例如，共有 g 组，每组用一个等值发电机代表。 无限大功率电源（如果有的话）另成一组。 求出各等值发电机对短路点的转移电抗 Xf i(i= g，… )以及无限大功率电源对短路点的转移电抗 Xfs。 (3)将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗。 ),...,2,1(BNififs .i SSXX gi  式。