【正文】 國(guó)泰220kV一次降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)國(guó)泰220kV一次降壓變電所電氣部分的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄中文摘要 IAbstract II目錄 III第一部分 說(shuō)明書(shū) 11 主變壓器的選擇 1 主變選擇的有關(guān)規(guī)定 1 主變選擇的原則 1 主變臺(tái)數(shù)的確定 1 變壓器形式的選擇 1 主變?nèi)萘康拇_定 22 電氣主接線的選擇 3 概述 3 主接線的設(shè)計(jì)原則 3 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 3 3 3 4 4 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 4 可靠性 4 靈活性 4 經(jīng)濟(jì)性 5 主接線的確定 5 對(duì)原始資料的分析 5 主接線方案的擬定 53 短路計(jì)算 8 概述 8 8 8 9 9 9 9 三相短路電流周期分量計(jì)算 10 10： 104 電氣設(shè)備的選擇 11 概述 11 一般原則 11 選擇的一般問(wèn)題 11 選擇項(xiàng)目的說(shuō)明 11 高壓斷路器的選擇 12 高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇 12 母線選擇 13 13 14 14 電流互感器 14 14 15 15 15 電壓互感器 16 電壓選擇 16 準(zhǔn)確度選擇 16 避雷器 17 避雷器的參數(shù) 17 避雷器的配置 175 配電裝置 19 屋內(nèi)外配電裝置的安全凈距 19 概述 19 分類及特點(diǎn) 19 屋內(nèi)外配電裝置的安全凈距 19 屋外配電裝置 21 設(shè)計(jì)原則 21 設(shè)計(jì)要求 22 滿足安全凈距的要求 22 施工、運(yùn)行和檢修的要求 22 配電裝置形式的選擇 236 繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置規(guī)劃設(shè)計(jì) 24 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用 24 繼電保護(hù)的基本要求 24 選擇保護(hù)配置及構(gòu)成方案時(shí)的基本要求 24 主要設(shè)備繼電保護(hù)配置 25 變壓器保護(hù) 25 母線保護(hù) 26 線路保護(hù) 26 自動(dòng)化裝置配置 27 自動(dòng)重合閘 27 備用電源自動(dòng)投入裝置 277 過(guò)電壓保護(hù) 28 概述 28 配電裝置的防雷保護(hù) 28 防雷設(shè)計(jì)要求和所需資料 28第二部分 計(jì)算書(shū) 301 主變壓器的容量計(jì)算 30 30 30 302 短路電流計(jì)算 32 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò) 32 系統(tǒng)等值電路圖 32 各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)算 32 點(diǎn)短路電流計(jì)算 33 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 33 短路電流計(jì)算 35 點(diǎn)短路電流計(jì)算 36 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 36 38 393 設(shè)備的選擇計(jì)算 40 斷路器的選擇 40 220 kV側(cè)斷路器的選擇 40 60kV側(cè)斷路器的選擇 42 隔離開(kāi)關(guān)選擇 44 220kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 44 60kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選擇 45 電壓互感器選擇 47 電流互感器的選擇 48 220 kV側(cè)電流互感器選擇 48 60kV側(cè)電流互感器選擇 49 母線的選擇 51 220 kV側(cè)母線的選擇 51 60 kV側(cè)母線的選擇 52 避雷器的選擇 534 避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算 55 避雷針的定位及針距 55 變電所避雷針布置圖 55 保護(hù)范圍計(jì)算 55總結(jié) 57致謝 58參考文獻(xiàn) 59附錄 60 60 60 60 60 61 第一部分 說(shuō)明書(shū)1 主變壓器的選擇在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹饕蝿?wù)。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。特別是我國(guó)當(dāng)前的能源政策是開(kāi)發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。 主變選擇的有關(guān)規(guī)定（1）主變?nèi)萘亢团_(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》SDJ16185有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)決定進(jìn)行。凡有兩臺(tái)及以上主變的變電所，其中一臺(tái)事故停運(yùn)后，其余主變的容量應(yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。（2）與電力系統(tǒng)連接的220～330kV變壓器，若不受運(yùn)輸條件限制，應(yīng)選用三相變壓器。（3）變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有“Y”型和“△”型，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來(lái)確定。（4）主變的冷卻方式，主變的一般冷卻方式有：自然冷卻方式、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式 、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻方式等。大型變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻變壓器。（5）主變調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ161的有關(guān)規(guī)定。 主變選擇的原則 主變臺(tái)數(shù)的確定為了保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變，但一般不超過(guò)兩臺(tái)主變，當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證共電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變。對(duì)大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)裝設(shè)2～4臺(tái)主變。在本次設(shè)計(jì)中，選用兩臺(tái)主變壓器。 變壓器形式的選擇（1）主變壓器一般采用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件限制，在220kV的變電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓器時(shí)，應(yīng)考率裝備用相，當(dāng)主變超過(guò)一組且各組容量滿足全所負(fù)荷的75%時(shí)，可不裝設(shè)備用相。（2）當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓要求是，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。對(duì)新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的觀點(diǎn)考慮，應(yīng)注意選用有載調(diào)壓變壓器，其所附加的工程造價(jià)，通常在短期內(nèi)是可以回收的。（3）與兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或與高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需要作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。（4）本次設(shè)計(jì)的變電所，電壓等級(jí)為220/60kV為一次降壓變電所以應(yīng)采用雙繞組變壓器。 主變?nèi)萘康拇_定根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。凡有兩臺(tái)及以上主變的變電所，其中一臺(tái)事故停運(yùn)后，其余主變的容量應(yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。在本次設(shè)計(jì)中，兩臺(tái)主變壓器為相同容量。變壓器最大負(fù)荷按下式確定： Pmax=K0∑P （） 式中 K0—負(fù)荷同時(shí)系數(shù)；∑P 按負(fù)荷等級(jí)統(tǒng)計(jì)的綜合用電負(fù)荷。對(duì)于兩臺(tái)主變壓器的變電所，其主變壓器的額定容量可按下式確定：（重要負(fù)荷占70%以下） SN≥ = K0 （）上式中考慮5%的線路損耗。如果重要負(fù)荷超過(guò)70%，則按原始資料中的百分比代替70%計(jì)算，來(lái)確定主變壓器的額定容量。本次設(shè)計(jì)變壓器選用SFPZ463000/220型變壓器，: 變壓器參數(shù)表型號(hào)額定容量（kVA）額定電壓（kV）連接組標(biāo) 號(hào)空載電流（%）空載損耗（KW）負(fù)載損耗（KW）阻抗電壓（%）高低SFPZ463000/22063000220177。8%63YN，d1178270S—三相變壓器；F—風(fēng)冷；P—強(qiáng)迫油循環(huán)；Z—有載調(diào)壓；63000—額定容量（kVA）；220—額定電壓（kV）2 電氣主接線的選擇 概述電氣主接線是多種主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電氣設(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制成的電氣連結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對(duì)變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)擬定等都有著密切的關(guān)系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時(shí)完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問(wèn)題。 變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)，線路，變壓器連接元件總數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)的條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠，運(yùn)行靈活，操作檢修方便，投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求。在主接線設(shè)計(jì)時(shí)，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，根據(jù)本變電所在系統(tǒng)中的地位，進(jìn)出線回路數(shù)，負(fù)荷情況，工作特點(diǎn)，周圍環(huán)境條件等確定合理的設(shè)計(jì)方案。 主接線的設(shè)計(jì)原則 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所可以分為樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所和中間變電所，它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布，負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來(lái)確定主接線的形式以及所連接的電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型的變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性，靈活性的要求也高，而對(duì)于容量小的變電所，要求則相對(duì)較低。發(fā)、送、變的備用是為了保證可靠的供電，適用負(fù)荷突增，設(shè)備檢修，故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不同，例如：當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路，變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)，線路，變壓器連接元件總數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)該綜合考慮供電可靠，運(yùn)行靈活，操作檢修方便，投資節(jié)約和便于過(guò)度或擴(kuò)建等要求。 可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)就是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線，經(jīng)過(guò)優(yōu)選。現(xiàn)今采用主接線的類型并不多，主接線的可靠性是它所的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，一種主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所可能是不可靠的。評(píng)價(jià)主接線的標(biāo)志是：（1）斷路器檢修時(shí)是否影響供電（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)與停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶供電（3）變電所全部停電的可靠性（4）有些國(guó)家以每年用戶不停電時(shí)間的百分比來(lái)表示供電所的可靠性，先進(jìn)的指標(biāo)都在99%以上。 靈活性主接線的靈活性有以下幾個(gè)方面要求：（1）調(diào)度要求：可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下，檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求（2）檢修要求：可以方便的停運(yùn)斷路器，母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修且不致影響對(duì)用戶的供電。（3）擴(kuò)建要求：可以容易的從初期過(guò)度到終期接線，便在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和二次設(shè)備改造最小。 經(jīng)濟(jì)性主接線在滿足可靠性與靈活性要求的前提下要做到經(jīng)濟(jì)合理，減小占地面積，減少電能損耗，盡量節(jié)省投資。 主接線的確定 對(duì)原始資料的分析根據(jù)任務(wù)書(shū)上所給的原始資料可知，本次設(shè)計(jì)的變電所的電壓等級(jí)為220/60kv，為一次降壓變電所的目的主要是為重工業(yè)城市的工業(yè)區(qū)工廠供電（有重要負(fù)荷）。該變電所有兩個(gè)電壓等級(jí)，分別為220kV和60kV。220kV側(cè)有兩回進(jìn)線，60kV側(cè)有12回出線。 主接線方案的擬定根據(jù)該變電所的電壓等級(jí)和進(jìn)出線回?cái)?shù)220kv側(cè)：可采用的主接線形式有單母分段接線和單母分段帶旁路母線接線(1)單母分段接線出線回路數(shù)增多時(shí)，單母線供電不夠可靠，一臺(tái)斷路器檢修該回路停電，母線故障相應(yīng)回路停電，兩段母線同時(shí)停電的機(jī)率較小，不可能全所停電，而需用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。 優(yōu)點(diǎn)：1)接線簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，方便；2)用斷路器把母線分段后，可以進(jìn)行分段檢修，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；3)當(dāng)一段母線發(fā)生故障分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點(diǎn)：1)當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；2)當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；3)擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建. 單母線分段單母分段帶旁路母線接線形式規(guī)程規(guī)定，采用母線分段或雙母線的110220kV的配電裝置，在滿足下列條件時(shí)可以不設(shè)旁路母線：當(dāng)系統(tǒng)允許停電檢修時(shí)，如為雙回路供電或負(fù)荷點(diǎn)可又線路其他電源供電；當(dāng)線路允許斷路器停電檢修；配電裝置為屋內(nèi)型為節(jié)約配電面積可不設(shè)旁路母線而用簡(jiǎn)易隔離開(kāi)關(guān)代替；采用維修周期較長(zhǎng)的SF6斷路器或全封閉組合電器。優(yōu)點(diǎn)：1)一臺(tái)斷路器檢修該回路不停電，供電可靠性增強(qiáng)；2)母線故障可保住更多重要負(fù)荷；缺點(diǎn)：1)增加一臺(tái)斷路器的投資；2)占地面積大 單母線分段帶旁路母線由上分析可知，本次設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)的初步計(jì)劃用SF6斷路器，且變電所本身220kV側(cè)為2回出線，出線回路數(shù)較少，因此經(jīng)濟(jì)性可靠性等多方面分析，采用單母線分段。60kV側(cè)：可采用的主接線方式有雙母線接線，