【正文】 電氣工程基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)說明書 題目： 220KV變電 站 設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 ： 船山學(xué)院 年級(jí)專業(yè) ： 09電氣 1班 學(xué) 號(hào) ： 20209450163 學(xué)生姓名 ： 石亦然 指導(dǎo)老師 ： 趙宇紅 2020 年 6 月 目 錄 引言 ………………………………………………………………… 1 一、 原始資料分析 ……………………………………………………… 2 二、 負(fù)荷分析 ……………………………………… ………………… 2 21 負(fù)荷分析的目的 …………………………………………………… 2 22 待建變電站負(fù)荷計(jì)算 ……………………………………………… 2 三、 變壓器的選擇 ……………………………………………………… 3 31 變電所主變壓器的選擇原則 ……………………………………… 3 32 主變臺(tái)數(shù)的確定 ………………………………………………… 4 33 主變?nèi)萘康拇_定 ………………………………………………… 4 34 變壓器類型的確定 ………………………………………………… 4 四、 電氣主接線 …………………………………… ………………… 6 41 對(duì)電氣主接線的基本要求 ………………………………………… 6 42 電氣主接線的基本原則 …………………………………………… 7 43 主接線的基本接線形式及其特點(diǎn) …………………………………… 7 44 待建變電站的主接線形式 ………………………………………… 10 五、 短路電流的計(jì)算 ………………………………………………… 11 51 短路電流計(jì)算的目的和條件 ……………………………………… 11 52 短路電流的計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果 ………………………………… 13 六、 配電裝置及電氣設(shè)備的配置與 選擇 ……………………………… 21 61 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件 ………………………………… 21 62 設(shè)備的選擇 ……………………………………………………… 24 63 高 壓配電裝置的 配置 …………………………………………… 32 七、所用電的設(shè)計(jì) …………………………………………………… 35 71. 所用電接線的一般原則 ………………………………………… 35 72 所用變壓器的選擇 ……………………………………………… 35 結(jié)束語 ……………………………………………………………… 36 參考文獻(xiàn) ………………… ………………………………………… 37 摘 要： 設(shè)計(jì)書主要介紹了 220kV 變電所設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。通過對(duì)原始材料對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分析， 擬定變電所電氣主接線的接線方案以及對(duì)主變壓器進(jìn)行選擇 。然后進(jìn)行 短路計(jì)算，根據(jù)短路電流參數(shù)計(jì)算并確定變電所的主要電氣設(shè)備 。 最后，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行配置及對(duì)所用電設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：變電站；負(fù)荷分析；短路計(jì)算；主接線；變壓器 1 引 言 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)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(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個(gè)二次能源的工業(yè)，它為國民經(jīng)濟(jì)的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動(dòng)力，其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 由于電能在工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些領(lǐng)域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級(jí)電站經(jīng)過調(diào)整后的電能書送給下級(jí)負(fù)荷，是電能輸送的核心部分。其功能運(yùn)行情況、容量大小直接影響下級(jí)負(fù)荷的供電，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán) 節(jié)將動(dòng)作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿?，給生產(chǎn)生活帶來很大不利。因此，變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中對(duì)于保護(hù)供電的可靠性、靈敏性等指標(biāo)十分重要。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電所的一次部分經(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作，為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。 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(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。這里所設(shè)計(jì)得就是 110KV 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。 變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護(hù)裝置，這些保護(hù)裝置是根據(jù)下級(jí)負(fù)荷地短路、最大負(fù)荷等情況來整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動(dòng)做出判斷應(yīng)跳閘保護(hù)，并且，現(xiàn)在的跳閘保護(hù)整定時(shí)間已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自動(dòng)重合閘裝置會(huì)迅速和閘恢復(fù)供電。這對(duì)于保護(hù)下級(jí)各負(fù)荷是十分有利的。這樣不僅保護(hù)了各負(fù)荷設(shè)備的安全利于延長是使用壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性，這對(duì)于 提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效 的。工業(yè)產(chǎn)品的效率提高也就意味著產(chǎn)品成本的降低，市場競爭力增大，進(jìn)而可以使企業(yè)效益提高，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。生活用電等領(lǐng)域的供電可靠性，可以提高人民生活質(zhì)量，改善生活條件等?？梢?，變電站的設(shè)計(jì)是工業(yè)效率提高及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然條件 。 2 一、原始資料分析 建立變電所的目的：因?yàn)槟车貐^(qū)的電力系統(tǒng)發(fā)展與負(fù)荷增長擬建一 220kV 變電所向該地區(qū) 110kV和 10kV供電。 地區(qū)自然條件：年最高溫度 +40176。，年最低溫度 6176。，年平均溫度為 18176。 出線方向： 220kV 向北， 110kV向南， 10kV向東南。 負(fù)荷情 況： 1） 220kV 線路 5回，其中預(yù)留一回備用，架空，采用導(dǎo)線型號(hào) LGJQ300，單位長度電抗 /km； 2） 110kV 線路的同時(shí)系數(shù)為 ， 10KV 線路的同時(shí)系數(shù)為 ， 110kV、 10kV線路之間的同時(shí)系數(shù)為 ； 3） 110kV 線路 8回，另外兩回備用，出線 10回，總最大負(fù)荷為 142MW，負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為 ； 4） 10kV 線路 12 回，另外兩回備用，出線 14 回，總最大負(fù)荷 ，負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為 。 二、負(fù)荷分析 21 負(fù)荷分析的目的 負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù) 和方法 ，計(jì)算 負(fù)荷確定得是否正確 無誤 ，直接影響到電器和 導(dǎo) 線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。 對(duì)供電的可靠性非常重要。 如計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過小又將使電器和 導(dǎo) 線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確負(fù)荷計(jì)算 的重要性。負(fù)荷計(jì)算不僅要考慮近期投入的負(fù)荷，更要考慮未來幾年發(fā)展的遠(yuǎn)期負(fù)荷，如果只考慮近期負(fù)荷來選擇各種電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，那隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷不斷增加，不久我們選擇的設(shè)備和線路就不能滿足要求了。所以負(fù)荷計(jì)算是一個(gè)全面地分析計(jì)算過程，只有負(fù)荷分析正確 無誤，我們的變電站設(shè)計(jì)才有成功的希望。 22 待建變電站負(fù)荷計(jì)算 221 110KV 側(cè)負(fù)荷 3 負(fù)荷的 的同時(shí)系數(shù)為 S110 =[(35+30+25+22+10)/+20/]*= MV A 222 10KV 側(cè)負(fù)荷 負(fù)荷的 的同時(shí)系數(shù)為 S10 =[(3+3++3++5+)/+(3*4)/]*= MV A 223 站 用電負(fù)荷 站用 各設(shè)備均為連續(xù)經(jīng)?；蜻B續(xù)不經(jīng)常取 P=PN S 所 =*2*66+20+14++= A 223 待建變電站供電總?cè)萘? S 總 =(+)*+= A 三、變壓器的選擇 主變的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)，它的選擇依據(jù)除了依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度。另外主變選擇的好壞對(duì)供電可靠性和以后的擴(kuò)建都有很大影響。總之主變的選擇關(guān)系到待建變電站設(shè)計(jì)的成功與否，所以對(duì)主變的選擇我們一定要全方面考慮。既要滿足近期負(fù)荷的要求也要考慮到遠(yuǎn)期。 31 變電所主變壓器 的選擇原則 1) 在變電所中，一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器；終端或分支變電所，如只有一個(gè)電源進(jìn)線，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；對(duì)于 330kV、 550kV 變電所，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)為合理時(shí)，可裝設(shè) 3~4 臺(tái)主變壓器。 2) 對(duì)于 330 kV 及以下的變電所，在設(shè)備運(yùn)輸不受條件限制時(shí)，均采用三相變壓器。 500 kV變電所，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設(shè)立備用的單相變壓器。 3) 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)事幫停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的 70%以上，并應(yīng)保證用戶的一級(jí) 和全部二級(jí)負(fù)荷的供電。 4) 具有三種電壓等級(jí)的變電所，如各側(cè)的功率均達(dá)到主變壓器額定容量的 4 15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器一般先用三繞組變壓器。 5) 與兩種 110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器，當(dāng)自耦變壓器的第三繞組接有無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)無功功率的潮流情況，校驗(yàn)公共繞組容量，以免在某種運(yùn)行方式下，限制自耦變壓器輸出功率。 6) 500kV變電所可選用自耦強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓(即短路電壓 )，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流 能力以及變壓器結(jié)構(gòu)選定。 7) 對(duì)于深入負(fù)荷中心的變電所，為簡化電壓等級(jí)和避免重復(fù)容量，可采用雙繞組變壓器。 32 主變臺(tái)數(shù)的確定 1)當(dāng)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的日最小負(fù)荷，并扣除廠用負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。 2)當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或故障時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。 3)若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有兩臺(tái)或以上的主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其他主變壓器在允許正常過負(fù) 荷范圍內(nèi)，應(yīng)能應(yīng)能輸送剩余功率的 70％以上 。 根據(jù)以上確定原則，分析本變電所的情況， 選擇 兩臺(tái)主變壓器， 即 可保證供電的可靠性，避免一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)影響對(duì)用戶的供電。隨著未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，可再投入一臺(tái)變壓器。 33 主變 容量 的確定 主變壓器容量一般按變電所建成后 5~10 年規(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， 此待建變電站 10kV 主要給工廠供電， 110kV 主要給縣城及大型工廠供電。 變電所的一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)變壓器能保證全部負(fù)荷的 70%， 即 ： =S 總 70% =*70%= MV A 所以變壓器的容量最少為 MV A 34 變壓器類型的確定 341 相數(shù)的選擇 5 變壓器的相數(shù)形式有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。一臺(tái)三相變壓器比三臺(tái)單相變壓器組成的變壓器組，其經(jīng)濟(jì)性要好得多。規(guī)程上規(guī)定，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330kV 及以下的發(fā)電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時(shí)，因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)來講投資大、占地多、運(yùn)行損耗也較大，而不作考慮。因此待建變電站采用三相變壓器。 342 繞組形式 繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。 規(guī)程上規(guī)定在選擇繞組形式時(shí)，一般應(yīng)優(yōu)先考慮三繞組變壓器，因?yàn)橐慌_(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制電器和輔助設(shè)備，比兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少。對(duì)深入引進(jìn)負(fù)荷中心，具有直接從高壓變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站，為簡化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。 三繞組變壓器通常應(yīng)用在下列場合： 1) 在發(fā)電廠內(nèi)，除發(fā)電機(jī)電壓外，有兩種升高電壓與系統(tǒng)連接或向用戶供電。 2) 在具有三種電壓等級(jí)的降壓變電站中，需要由高壓向中壓和低壓供電，或高壓和重壓向低壓供電。 3) 在樞紐變電站中，兩種不同的電壓等級(jí)的系