220kv變電站初步設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計報告課題名稱220KV變電站初步設(shè)計作者專業(yè)電氣工程及其自動化班級學(xué)號20521429指導(dǎo)教師范文2012年10月目錄摘要2關(guān)鍵詞21引言211變電站的類型2111樞紐變電站3112中間變電站3113地區(qū)變電站3114終端變電站3115變電站發(fā)展3116本變電站設(shè)計要求42原始資料421建站規(guī)模422系統(tǒng)和保護(hù)要求523主要技術(shù)參數(shù)53主接線的選擇631電氣主接線的概念及其重要性632主接線的設(shè)計原則633主接線的基本要求734各種接線形式的特點835變電所的設(shè)計方案114主變壓器的選擇1241主變壓器的選擇1242主變壓器臺數(shù)的選擇1243主變壓器型式的選擇1344主變壓器容量的選擇1445主變壓器型號的選擇14結(jié)束語16參考文獻(xiàn)17220KV變電站初步設(shè)計摘要根據(jù)任務(wù)書的要求，本次設(shè)計為220KV變電站初步設(shè)計，并繪制電氣主接線圖及其他圖。該變電站有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線為220KV、110KV、和10KV三個電壓等級。為城郊提供穩(wěn)定而高質(zhì)量的電能。在規(guī)劃該變電站主接線時，要充分的考慮各個電壓等級在該系統(tǒng)中的重要性，以及今后發(fā)展對接線方式的擴(kuò)建及運行和維護(hù)的要求，進(jìn)一步達(dá)到設(shè)計要求的經(jīng)濟(jì)性和運行維護(hù)的可靠性。此次進(jìn)行變電站的設(shè)計，其主要內(nèi)容主要包括對電氣主接線的確定，主變壓器的選擇。關(guān)鍵詞電力系統(tǒng)變壓器主接線1引言電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力，并廣泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點首先，它可簡便地轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量。其次，電能經(jīng)過高壓輸電線路，還可輸送很長的距離，供給遠(yuǎn)方用電。另外，許多生產(chǎn)部門用電進(jìn)行控制，容易實現(xiàn)自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位1。本次所設(shè)計的變電所是樞紐變電所，全所停電后，將影響整個地區(qū)以級下一級變電所的供電即本次設(shè)計的變電所最后規(guī)模采用兩臺OSFPS7120000/220型三繞組有載調(diào)壓變壓器，容量比為100/100/50，互為備用。220KV側(cè)共有8回出線，近期5回，遠(yuǎn)期3回，其中4回出線朝西，4回出線朝北，110KV也有10回出線，一次建成，5回朝西，3回朝北，2回朝南。因此220KV及110KV主接線最后方案采用雙母帶旁母接線形式，正常運行時旁母不帶電。11變電站的類型電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。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。變電站根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分成下列幾類111樞紐變電站它位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500的變電所，稱為樞紐變電站。全站停電后，將會引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。112中間變電站高壓側(cè)以交換電流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集23個電源，電壓為220330KV，同時又降壓供給當(dāng)?shù)赜秒姡@樣的變電站主要起中間環(huán)節(jié)的作用。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。113地區(qū)變電站高壓側(cè)電壓一般為110220KV，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城市的主要變電站。全站停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。114終端變電站在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點，高壓側(cè)電壓多為110KV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站。全站停電后，只是用戶受到損失。115變電站發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，對電網(wǎng)運行的可靠性要求也越來越高。而電力系統(tǒng)對變電站又提出了減人的要求，這兩者之問的矛盾可以通過變電站自動化技術(shù)來解決。變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)，現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。116本變電站設(shè)計要求本次所設(shè)計的課題是某220KV變電所電氣初步設(shè)計，該變電所是一個地區(qū)性重要的降壓變電所，它主要擔(dān)任220KV及100KV兩電壓等級功率交換，把接受功率全部送往110KV側(cè)線路。2原始資料本所位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，所址工程情況良好，處于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)樞紐點上，具有220KV、110KV、及10KV三個電壓等級，220KV側(cè)以接受功率為主，10KV主要用于所用電以及無功補(bǔ)償。21建站規(guī)模近期設(shè)主變?yōu)?120MVA，電壓比為220/121/105KV，容量比為100/100/本期工程一次建成，設(shè)計中留有擴(kuò)建的余地調(diào)相機(jī)為260MVAR，本期先建成一臺。220KV出線本期5回，最終8回；110KV出線共10回，一次建成；所用電按調(diào)相機(jī)的拖動設(shè)備為主來考慮。系統(tǒng)負(fù)荷功率因數(shù)為09，最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5300小時，同時率為09，每回最大負(fù)荷為第一回（九江I）輸送200MW第二回（九江II）輸送200MW第三回（柘林）輸送180MW第四回（昌東）輸送150MW第五回（南昌電廠）輸送100MW第六回（西效I）第七回（西效II）第八回（備用）110KV的最大地區(qū)負(fù)荷，近期為200MW，遠(yuǎn)期300MW，負(fù)荷功率因數(shù)為085,最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5300小時,同時率為09,每回最大負(fù)荷為第一回每嶺輸送80MW第二回樂化輸送80MW第三回新期周輸送40MW第四回象山輸送45MW第五回水泥廠輸送60MW第六回雙港澳輸送60MW第七回南電輸送60MW第八回化工區(qū)備用I輸送40MW第八回化工區(qū)備用II輸送40MW第八回化工區(qū)備用III輸送40MW22系統(tǒng)和保護(hù)要求220KV各線在、相有載波通道，在、相有保護(hù)通道。線路對側(cè)有電源，要求同期，電壓互感器裝于相。110KV梅嶺、南電兩回路對側(cè)有電源，要求同期，電壓互感器裝于各線路相。其他所用負(fù)荷按典型所用電考慮。23主要技術(shù)參數(shù)（1）主變型號OSFPS7120000/220額定容量高壓220225KV中壓121KV低壓105KV聯(lián)接組標(biāo)號YN，YN，D11阻抗電壓，高低2834，高中810，中低1824空載電流08空載損耗70KV短路損耗320KV（2）母線技術(shù)參數(shù)A）220KV母線選用LGJ400/95型鋼芯鋁絞線，其技術(shù)參數(shù)如下最高允許溫度70度，25度下允許截面流量960，集膚系數(shù)1，計算截面5012MM2B）110KV母線選用LGJ800/100型鋼芯鋁絞線，其技術(shù)參數(shù)如下最高允許溫度70度，25度下允許截面流量1402，集膚系數(shù)1，計算截面89605MM2C）10KV母線用LMR豎放式單條矩形導(dǎo)體，其技術(shù)參數(shù)如下寬厚（MM）404長期允許載流量480。3主接線的選擇31電氣主接線的概念及其重要性在發(fā)電廠和變電所中，發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、互感器、避雷器等高壓電氣設(shè)備，以及將它們連接在一起的高壓電纜和母線，構(gòu)成了電能生產(chǎn)、匯集和分配的電氣主回路。這個電氣主回路被稱為電氣一次系統(tǒng)，又叫做電氣主接線。選擇何種電氣主接線，是發(fā)電廠、變電所電氣部分設(shè)計中的重要問題，對各種電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定等都有決定性的影響。32主接線的設(shè)計原則1考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。2考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電站主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)510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)荷增長速度及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式及站連接電源數(shù)和出線回數(shù)。3考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響對一、二級負(fù)荷，必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一、二級負(fù)荷不間斷供電；三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。4考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電站主變的容量和臺數(shù)，對變電站主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電站，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。5考慮備用量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當(dāng)線路故障時是否允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式33主接線的基本要求（1）運行的的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（2）靈活性主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修時可以保證檢修人員的安全。（3）操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握，復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。（4）經(jīng)濟(jì)上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。（5）應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位，環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。因此，必須正確處理各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案。34各種接線形式的特點單母分段接線（1）優(yōu)點用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。（2）缺點當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。（3）適用范圍610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回時。3563KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回時。110220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回時。雙母線接線（1）優(yōu)點供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便、便于試驗。（2）缺點增加一組母線和使用回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。（3）適用范圍610KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時。3563KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多，負(fù)荷較大時。110220KV配電裝置的出線回路數(shù)為5回及以上時或當(dāng)110220配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時。單母線分段帶旁路母線雙母帶旁路接線単母接線35變電所的設(shè)計方案（1）高壓側(cè)采用雙母線帶旁路母線，中壓側(cè)采用單母線接線，低壓側(cè)采用單母線連接。（2）高壓側(cè)采用雙母線，中壓側(cè)采用單母線分段，低壓側(cè)采用單母線分段連接。（3）高壓側(cè)采用雙母線帶旁路母線母聯(lián)兼旁母，中壓側(cè)采用單母線連接，低壓側(cè)采用單母線連接。對以上三種設(shè)計方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較并且最終確定該變電所的主接線方案。方案（1）采用雙母線而且使用了單獨的旁路斷路器，與方案（2）和方案比明顯增加了建設(shè)成本，不滿足設(shè)計規(guī)則中經(jīng)濟(jì)性的要求技術(shù)上，該方案明顯增加了運行及其維護(hù)的復(fù)雜性，不利于其維護(hù)和管理。所以此方案首先排除。方案（3）的中壓側(cè)因為出線相對較少采用單母線接線。然而，該變電所處于城市近郊且位于開發(fā)區(qū)附近。因此，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大及開發(fā)區(qū)的發(fā)展單母線的接線方式不能滿足該地區(qū)的發(fā)展要求，110千伏線路屬于向重要負(fù)荷供電，所以也不能滿足供電可靠性的需求。同時，其高壓側(cè)的接線形式使得其運行和維護(hù)相對方案（2）也相對復(fù)雜。隨著斷路器技術(shù)的發(fā)展，其動作可靠性有所提高，也就沒有裝設(shè)旁路母線的必要。所以該方案排除，方案（2）的低壓側(cè)采用單母線分段接線并且加裝了限流電抗器，減小了短路電流保證了供電的可靠性。與其它兩個方案相比既減少了投資有利于變電所的后期運行和維護(hù)以及相關(guān)的技術(shù)性工作。同時還大到了設(shè)計要求中的經(jīng)濟(jì)性要求。通過比較確定的主接線的設(shè)計方案為方案2。電氣主接線圖4主變壓器的選擇41主變壓器的選擇在各種電壓等級的變電站中，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)闹匾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)運行的保證。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的經(jīng)濟(jì)容量，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。42主變壓器臺數(shù)的選擇為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺主變，當(dāng)只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負(fù)荷供電時，可裝設(shè)一臺。本設(shè)計變電站有兩回電源進(jìn)線，且低壓側(cè)電源只能由這兩回進(jìn)線取得，故選擇兩臺主變壓器。43主變壓器型式的選擇1相數(shù)的確定在330KV及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護(hù)較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時，也可選用單相變壓器。2繞組數(shù)的確定在有三種電壓等級的變電站中，如果變壓器各側(cè)繞組的通過容量均達(dá)到變壓器額定容量的15及以上，或低壓側(cè)雖然無負(fù)荷，但需要在該側(cè)裝無功補(bǔ)償設(shè)備時，宜采用三繞組變壓器。3繞組連接方式的確定變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和角接，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用星接，35KV也采用星接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。4結(jié)構(gòu)型式的選擇三繞組變壓器在結(jié)構(gòu)上有兩種基本型式。1升壓型。升壓型的繞組排列為鐵芯中壓繞組低壓繞組高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠(yuǎn)、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。2降壓型。降壓型的繞組排列為鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠(yuǎn)、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。3應(yīng)根據(jù)功率傳輸方向來選擇其結(jié)構(gòu)型式。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。5調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。無勵磁調(diào)壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá)30，且分接頭可帶負(fù)荷調(diào)節(jié)，但有載調(diào)壓變壓器不能并聯(lián)運行，因為有載分接開關(guān)的切換不能保證同步工作。根據(jù)變電所變壓器配置，應(yīng)選用無載調(diào)壓變壓器。44主變壓器容量的選擇變電站主變壓器容量一般按建站后510年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并按其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電站最大負(fù)荷的5070（35110KV變電站為MAXS60），或全部重要負(fù)荷（當(dāng)、類負(fù)荷超過上述比例時）選擇。即MVANSN15160MAX8（41）式中N變壓器主變臺數(shù)45主變壓器型號的選擇10KV側(cè)S10KV0854335323456780853/94153085MVA35KV側(cè)S35KV096653/092632/085152716MVA所以變電站最大負(fù)荷為MAXSSMAX308527165801MVA則065801/2134806MVAMVANSN15160AX8由以上計算，查發(fā)電廠電氣部分第481頁，選擇主變壓器型號如表11主變壓器型號及參數(shù)額定電壓KV空載電流空載損耗KV短路損耗KV阻抗電壓連接組標(biāo)號型號額定容量（KVA）高壓中壓低壓高中高低中低OSFPS720000/22020000220225121105087032081028341824YN，YN，D11電壓比為220/12