【正文】 . . . .. . 本科生畢業(yè)論文題 目 220/110/10kV降壓變電所設計 系 別 繼續(xù)教育學院 班 級 電氣工程及其自動化 姓 名 楊文中 學 號 1143202353 答辯時間 2016 年 5 月 10 日 華北電力大學繼續(xù)教育學院220/110/10kV降壓變電所設計楊文中 指導老師：劉偉摘要：本設計主要介紹了220/110/10 kV變電所電氣部分初步設計內(nèi)容和方法。設計的內(nèi)容有主接線方案的確定，主變壓器的選擇，短路電流的計算,母線、斷路器、隔離開關、熔斷器、絕緣子、穿墻套管的選擇和校驗，互感器的配置，防雷保護的設計，以及繼電保護的設計和整定計算。關鍵詞：變電所；主接線；變壓器； 繼電保護The Tentative Design of Electrical Engineering in 220/110/10 kV substationYang Wenzhong Tutor:Abstract: This design introduces the content and methods of 220/110/10 kV substation electrical part of the preliminary design. Design the content of the main wiring program, the choice of the main transformer shortcircuit current calculation, bus, circuit breakers, isolating switches, fuses, insulators, selection and validation of the wall bushing, transformer configuration, lightning protection design, as well as the design of the relay and setting calculation.Key words: substation；main wiring；transformer；relay protection前言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的一項基礎工業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經(jīng)濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。由于電能在工用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護環(huán)節(jié)將動作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿剩o生產(chǎn)生活帶來很大不利。因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設計得就是220KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。本設計是根據(jù)畢業(yè)設計的要求，針對220/110/10kV降壓變電所畢業(yè)設計論文。本次設計主要是一次變電所電器部分的設計，并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺數(shù)和形式，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數(shù)，并且通過計算，詳細的校驗了公眾不同設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，并對其選擇進行了詳盡的說明。同時經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式，同時根據(jù)變電所的電壓等級及其在電力網(wǎng)中的重要地位進行繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計，最后通過對主接線形式的確定及所選設備的型號繪制變電所的主接線圖、平面圖、和繼電保護配置圖和繼電保護原理圖。1 設計內(nèi)容及要求 設計的原始資料及依據(jù)(1)概述本變電所是按系統(tǒng)規(guī)劃，為滿足某城鎮(zhèn)負荷需要而建設的樞紐變電站，電壓等級為220/110/10kV。(2)所址地理及氣象條件本變電所為某城鎮(zhèn)的新建220kV降壓變電所，擬建于城郊，距城區(qū)約10km，當?shù)啬曜罡邭鉁?6℃，年最低氣溫20℃，最熱月平均最高氣溫35℃，最冷月平均最低氣溫15℃。當?shù)睾０胃叨葹?00m，雷暴日為100日/年。 (3)本設計中各級電壓側年最大負荷利用小時數(shù)為： 220kV側 Tmax=3600小時/年 110kV側 Tmax=4600小時/年 10kV側 Tmax=4000小時/年(4)所用負荷有：主控制室照明、主建筑物和輔助建筑物照明等為60kW，鍋爐動力、檢修間動力、主變冷卻裝置動力等為250kW。(5)所址概括：該變電所地勢較平，占地面積大，交通便利，出線走廊開闊，地震烈度為7度，該所接近負荷中心，區(qū)域穩(wěn)定可滿足建所要求。(6)系統(tǒng)情況系統(tǒng)至本變電所220kV母線的標幺電抗（Sd=100MVA） (7)設計內(nèi)容本設計只做電氣部分的初步設計，不作施工設計和土建設計。主要設計范圍為：⑴確定電氣主接線；⑵主變壓器的選擇；⑶短路電流計算；⑷斷路器和隔離開關選擇；⑸母線和出線選擇；⑹限流電抗器選擇（必要時）；⑺電流互感器和電壓互感器選擇；⑻高壓熔斷器選擇（必要時）；⑼支持絕緣子和穿墻套管選擇；⑽消弧線圈選擇（必要時）；⑾避雷器選擇；⑿配電裝置設計；⒀配電裝置防雷設計；⒁自動重合閘接線設計；⒂繼電保護及整定計算。 負荷統(tǒng)計 站用負荷表11 110kV負荷用戶名稱最大負荷（KW）cosφ有功功率同時系數(shù)無功功率同時系數(shù)回路數(shù)站用3102 110kV負荷表12 110kV負荷序號用戶名稱最大負荷（KW）cosφ有功功率同時系數(shù)無功功率同時系數(shù)回路數(shù)1醫(yī)院780022煉鋼廠5400023磚窯廠380002 10kV負荷表13 10kV負荷序號用戶名稱最大負荷（KW）cosφ有功功率同時系數(shù)無功功率同時系數(shù)回路數(shù)1礦機廠120022汽車廠210023電機廠240024飼料廠600025制藥廠550026機械廠58002 工程概況 工程建設規(guī)模各級電壓出線回路數(shù)：1）220 kV：電源進線2回（本站距離系統(tǒng)電源80公里）；2）110 kV：出線6回（工廠3回、3回備用）；3）10kV：出線12回。根據(jù)以上所址概述，可了解到該設計中變電所的周邊環(huán)境情況，可推測該所地處平原地區(qū)，占地面積大，由此根據(jù)變電所配電系統(tǒng)和配電裝置的設計原則，對本變電所進行高壓配電系統(tǒng)及配電裝置設計；接近負荷中心，則要求供電的可靠性、調度的靈活性更高，由10kV電壓送電，該負荷側可采用雙回路送電。2 電氣主接線的設計發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和電纜等電氣設備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路。電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體結構，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護配置、自動裝置和控制方式的選擇，對運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性起決定性的作用。 電氣主接線設計概述 對電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求：（1）電氣主接線應根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質量。對三類負荷以一個電源供電即可。對一類負荷和二類負荷占大多數(shù)的用戶應由兩個獨立電源供電，其中任一電源必須在另一電源停止供電時，能保證向重要負荷供電。電壓和頻率是電能質量的基本指標，在確定電氣主接線時應保證電能質量在允許的變動范圍之內(nèi)。（2）電氣主接線應具有一定得靈活性和方便性，以適應電氣裝置的各種運行狀態(tài)。不僅要求在正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設備檢修及故障時，也能適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。（3）電氣主接線應在滿足上述要求的前提下，盡可能經(jīng)濟。應盡量減少設備投資費用和運行費用，并盡量減少占地面積，同時注意搬遷費用、安裝費用和外匯費用。（4）具有發(fā)展和擴建的可能性。電氣主接線在設計時應盡量留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能的不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下完成過渡方案的實施。 變電所電氣主接線的設計原則變電所主接線的設計必須滿足上述四個基本要求，以設計任務書為依據(jù)，一國家經(jīng)濟建設方針、政策及有關技術規(guī)范為準則，結合工程具體特點，準確地掌握基礎資料，做到既要技術先進，又要經(jīng)濟實用。在工程設計中，經(jīng)上級主管部門批準的設計任務書或委托書事必不可少的。它將根據(jù)國家經(jīng)濟發(fā)展及電力負荷增長率的規(guī)劃，給出所設計的變電所的容量、電壓等級、出線回路數(shù)、主要是負荷要求、電力系統(tǒng)參數(shù)和對變電所的而具體要求，以及設計的內(nèi)容和范圍，這些原始資料是設計的依據(jù)，必須進行詳細的分析和研究，從而可以初步擬定一些主接線方案。國家方針政策、技術規(guī)范和標準是根據(jù)國家實際狀況，結合電力工業(yè)的技術特點而制定的準則，設計時必須嚴格遵循。結合對主接線的基本要求，設計的主接線應供電可靠、靈活、經(jīng)濟、留有擴建和發(fā)展的余地。設計時，在進行論證分析階段，更應該辯證的統(tǒng)一供電可靠性與經(jīng)濟性的關系，以使設計的主接線具有先進性和可行性。我國《變電所設計技術規(guī)程》對主接線設計作了如下規(guī)定：在滿足運行要求時，變電所高壓側應盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在110~220kv變電所中，當出現(xiàn)為2回時，一般采用橋型接線；當出線不超過4回時，一般采用單母線分段接線；當樞紐變電所的出線在4回及以上時，一般采用雙母線。在35kv變電所中，當出線為2回時，一般采用橋型接線；當出線為2回以上時，一般采用單母線分段或單母線接線。出線回路數(shù)和電源數(shù)較多的污穢環(huán)境中的變電所，可采用雙母線接線。在6~10kv變電所中，一般采用單母線接線或單母線分段接線。旁路設施可按主接線基本形式中所述的情況設置。 電氣主接線的設計步驟電氣主接線的設計伴隨著發(fā)電廠或變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，經(jīng)歷可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和施工設計等四個階段。在各階段中隨要求、任務的不同，其深度，廣度也有所差異，但總的設計思路、方法和步驟相同。 對原始資料進行綜合分析（1）變電所的情況，包括變電所的類型，在電力系統(tǒng)中的地位和作用，近期及遠景規(guī)劃容量，近期和遠景與電力系統(tǒng)的連接方式和各級電壓中性點接地方式、最大負荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。（2）負荷情況，包括負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負荷的原始資料室設計主接線的基礎數(shù)據(jù)，應在電力負荷預測的基礎上確定，其準確性直接影響主接線的設計質量。（3）環(huán)境條件，包括當?shù)氐臍鉁?、濕度、污穢、覆冰、風向、水文、地質、海拔高度及地震等因素。這些對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響，必須予以重視；此外，對重型設備的運輸，也應充分考慮。（4）設備情況。為使所設計的主接線可行，必須對各主要電器的性能、制造能力、供貨情況和價格等資料匯集并進行分析比較，保證設計具有先進性、經(jīng)濟性和可行性。 確定主變壓器的容量和臺數(shù)變電所主變壓器的容量，一般應按5~10年規(guī)劃負荷來選擇，根據(jù)城市規(guī)劃、負荷性質、電網(wǎng)結構等綜合考慮確定。對重要變電所，應考慮當1臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在記及過負荷能力允許時間內(nèi)，應滿足Ⅰ類及Ⅱ類負荷的供電；對一般性變電所，當1臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的70﹪至80﹪。變電所主變壓器的臺數(shù)，對于樞紐變電所在中、低壓側已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，以設置2臺主變壓器為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設3臺主變壓器，以提高供電可靠性。 主接線方案的擬定與選擇根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，根據(jù)對電源盒出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等，可擬定出若干個主接線方案。依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2～3個技術上相當，又都能滿足任務書要求的方案，在進行經(jīng)濟比較。對于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量變電所的主接線，還應進行可靠性定量分析計算比較，最終確定出在技術上合理、經(jīng)濟上可行的最終方案。所用電源的引接確定所用電源的引接方式。 短路電流計算和主要電氣選擇對所選的電氣主接線進行短路電流計算，并選擇合理的電氣設備。繪制電氣主接線圖對最終確定的主接線，按工程要求繪制工程圖。 主接線的基本接線形式及其特點電氣主接線的型式是多種多樣的，按有無母線可分為有母線型的主接線和無母線型的主接線兩大類。 有母線型的電氣主接線單母線接線及單母線分段接線（1）單母線接線單母線接線