1、電氣專業(yè)核心課綜合課程設計報告題目：220千伏降壓變電站初步設計學院(系):機電及自動化學院專業(yè)課：電氣工程1004學生姓名：方鑫號碼：胡生，講師6月16日，20日13至7月5日，20日13華中科技大學武昌分校內(nèi)容課程設計任務手冊31電氣主接線設計61.1主接線設計要求61.2主接線7的基本接線方式1.3主接線的接線方案的確定122主變壓器的選擇162.1主變壓器16的選擇原則2.2主變壓器數(shù)量的選擇162.3主變壓器容量的選擇173短路電流計算203.1概述203.2短路電流的計算目的203.3短路電流計算的基本假設203.4各部件電抗單位值的計算213.4.1電氣元件標準值的計算213.4

2、.2線路額定電抗的總圖和簡圖213.5系統(tǒng)最大運行模式下短路電流的計算233.5.1最大和最小運行模式的含義233 . 5 . 2 220千伏側(cè)短路計算233 . 5 . 3 110千伏側(cè)短路計算253.5.4 10KV側(cè)短路計算274主要電氣設備的選擇304.1概述304.1.1根據(jù)正常工作條件選擇電氣設備304.1.2根據(jù)短路狀態(tài)檢查314.2高壓斷路器的選擇324 . 2 . 1 220千伏側(cè)斷路器33的選擇4 . 2 . 1 110千伏側(cè)斷路器的選擇344 . 2 . 2 10kV側(cè)斷路器35的選擇4.3隔離開關36的選擇4 . 3 . 1 220kV側(cè)隔離開關37的選擇4 . 3 .

3、 1 110kV側(cè)隔離開關38的選擇4 . 3 . 2 10kV側(cè)隔離開關39的選擇4.4總線選擇404 . 4 . 1 220千伏側(cè)母線41的選擇4 . 4 . 1 110千伏側(cè)母線42的選擇4 . 4 . 2 10kV側(cè)母線43的選擇4.5變壓器49的選擇4.5.1電流互感器選擇基準504.5.2電流互感器51的選擇4.5.3電壓互感器54的選擇依據(jù)4.5.4電壓互感器選擇555防雷與接地體設計575.1概述575.2防雷設計575.3接地裝置的設計585.4主變壓器中性點間隙保護585.5 59變電站防雷設計6.設計總結(jié)60參考文獻61附錄1主要設備選擇概述62績效評估表63課程設計任務

4、書一、設計主題(調(diào)查報告/論文)220千伏降壓變電站電氣一次部分初步設計二。設計主要內(nèi)容(調(diào)查報告/論文)本設計只是電氣部分的初步設計，不是結(jié)構(gòu)設計。主要設計內(nèi)容：確定主要電氣連接線；(2)確定電氣布置的原則；(3)短路電流計算，(4)主導線和電氣設備的選擇，(5)繼電保護配置方案；確定防雷和接地保護方案，用電。三。原始資料1.待建變電站基本信息(1)設計變電站位于城市郊區(qū)，為開發(fā)區(qū)的鋼廠和化纖廠供電。變電站附近還有一個10KV負載。(2)本變電站電壓等級為220/110/10kV，220kV為電源側(cè)電壓，110kV和10kV為二次負荷側(cè)電壓。(3)設計變電站，220千伏線路5路，其中2路接入

5、系統(tǒng)，2路接入電廠，1路預留。110千伏輸電線路有4條線路，一條備用。10kV送出12路；變電站位于地勢平坦，交通便利。2、110千伏和100千伏用戶負荷統(tǒng)計110千伏和100千伏用戶負荷統(tǒng)計如下表所示。最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5500小時，同時率為0.9，線損為6%。表1 110千伏用戶負荷統(tǒng)計用戶名最大負載(千瓦)cos循環(huán)數(shù)線路長度(公里)有效負載百分比(%)鋼鐵廠420000.9525065化纖廠320000.928070表2 10KV用戶負荷統(tǒng)計序列號用戶名最大負載(千瓦)cos循環(huán)數(shù)有效負載百分比(%)1礦山機械廠18000.952622機械工程19000.9523汽車工廠17

6、000.9524汽車制造廠20000.9525冶煉廠22000.9526飼料廠8000.9523.待設計變電站與電力系統(tǒng)之間的連接待設計變電站和電力系統(tǒng)之間的連接如圖所示。可用參數(shù)：從系統(tǒng)到該變電站的220千伏母線的標準電抗(Sd=1OOMVA)為：最高氣溫為40，最低氣溫為-20，冬季主導風向為西北風，夏季為東南風。最大風速25米/秒，海拔600米，最大凍土層0.6米厚，地震震級6度。四、所需設計(調(diào)查/論文)結(jié)果(1)選擇該變電站主變壓器的數(shù)量、容量和類型。(2)設計變電站的主要電氣接線，選擇幾種主要電氣接線方案進行技術經(jīng)濟比較，確定較好的方案。(3)進行必要的短路電流計算。(4)選擇并驗

7、證典型電氣設備。(5)設計并驗證總線系統(tǒng)。(6)設計繼電保護。(7)開展防雷規(guī)劃設計。(8)繪制變電站主要電氣接線圖。V.工藝安排內(nèi)容時間發(fā)行課程設計任務書。說明課程設計的任務和要求、時間安排、指導時間、注意事項，并提供參考資料。學生去實驗室熟悉實驗室平臺。1天數(shù)據(jù)收集、方案論證和初步設計。3天系統(tǒng)設計、系統(tǒng)接線圖繪制和計算。7天計劃優(yōu)化、總結(jié)和改進、數(shù)據(jù)整理、編寫課程設計報告3天國防，課程設計總結(jié)。1天總數(shù)15天(3周)1電氣主接線設計1.1主接線的設計要求主電線也稱為主電線。它是一個單相接線圖，根據(jù)電力生產(chǎn)、傳輸、分配的順序和相關要求，用指定的圖形和文字符號繪制電氣設備。主接線代表變電站高

8、壓大電流電氣設備的主要結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響電力生產(chǎn)和運行的可靠性和靈活性，同時與電氣設備的選擇、配電設備的布置、繼電保護、自動裝置和控制方法等有著決定性的關系。因此，主接線的設計必須經(jīng)過充分的技術經(jīng)濟論證和比較，綜合考慮各種影響因素，最終得到經(jīng)實際工程確認的最終方案。電氣主接線設計的基本要求一般應包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。(1)可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務。確?？煽康墓╇娛侵饕姎饩€路的最基本要求，也是電力生產(chǎn)和配電的首要要求。主接線可靠性的基本要求通常包括以下方面(1)斷路器維護不當，對系統(tǒng)供電產(chǎn)生不利影響。(2)線路、斷路器或母線發(fā)生故障時，以及母線或

9、母線隔離開關檢修時，應盡可能減少出線線路的數(shù)量和停電時間，并保證向所有一級和所有或大部分二級用戶供電。(3)盡量避免變電站停電的可能性。(4)大型機組突然停運，不應危及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。(2)靈活性主電線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活切換運行模式。靈活性包括以下幾個方面(1)操作方便：在可靠性的基本要求下，電氣主接線應簡單方便，操作步驟盡可能少，以便操作人員掌握，操作時不會出錯。(2)調(diào)度方便性：可靈活操作、輸入或切斷部分變壓器和電路，分配功率和負荷，滿足事故運行模式、檢修模式和特殊運行模式下系統(tǒng)的調(diào)度要求。(3)擴展的便利性：易于從初始階段過渡到最終連接，以盡量減少擴展過渡期間一、二次設備

10、和裝置所需的轉(zhuǎn)換。(3)經(jīng)濟在滿足可靠性和靈活性要求的前提下，主接線經(jīng)濟合理。(1)投資節(jié)?。褐鹘泳€應簡單明了，應適當采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開關電器的數(shù)量，并應選擇便宜的電器或輕型電器，以減少投資。(2)小(3)電能損耗?。涸谧冸娬局?，電能損耗主要來自變壓器。變壓器的類型、容量和數(shù)量應經(jīng)濟合理地選擇，以避免因兩次變換而增加功率損耗。1.2主接線的基本接線方式主接線的基本連接形式是主電氣設備常用的幾種連接方式。主體是電源和出線。為了便于進出線長(一般超過四倍)時電能的收集和分配，經(jīng)常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使得接線簡單明了，操作方便，有利于安裝和擴展。與有母線的連接相比，無母線的連接使用較

11、少的開關設備，配電設備占地面積較小。它通常用在進出線路較少且沒有擴展或發(fā)展的變電站中?？偩€連接有兩種類型：單總線配置和雙總線連接。無總線連接主要有橋連接、角連接和單元連接。(1)單總線配置圖1.1單總線配置如圖1.1所示，單母線配置的電源是變電站中的變壓器或高壓進線。母線不僅能保證電源的并聯(lián)運行，而且能使任何出線從任何電源獲得電能。每個出線回路的輸入功率不一定相等，負載應盡可能均勻地分布在每個出線上，以減少總線上的功率傳輸。單總線連接的優(yōu)點：連接簡單，操作方便，設備少，經(jīng)濟性好，總線兩端擴展方便，擴展方便。缺點：(1)可靠性差。當母線或母線隔離開關檢修或出現(xiàn)故障時，所有電路必須停止工作，從而導

12、致整個電廠或電站長期停電。(2)調(diào)度不方便。電源只能并聯(lián)運行，不能單獨運行，當線路側(cè)發(fā)生短路時，短路電流很大。單母線接線適用于：110 220 kv配電設備的出線回路數(shù)不超過2次，35 63 kv配電設備的出線回路數(shù)不超過3次，6 10 kv配電設備的出線回路數(shù)不超過5次。因此，220千伏可以通過單總線連接。(2)單母線段連接圖1.2單母線分段接線如圖1.2所示，單母線由分段斷路器分段，可以提高供電的可靠性和靈活性。對于重要用戶，兩個反饋電路可以從不同的部分引出，并由兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器將自動切斷用戶電源。兩個母線段同時失效的概率非常小，可以忽略不計。但是，當一段母線

13、或母線隔離開關發(fā)生故障或檢修時，在檢修期間應切斷該段母線的電路，當出線為雙回路時，架空線往往會交叉，且兩個方向的擴展應平衡。單母線段適用于：110 220 kv配電設備出線回路數(shù)量為3 4個，35 63 kv配電設備出線回路數(shù)量為4 8個，6 10 kv配電設備出線回路數(shù)量為6個以上。因此，110KV和10KV可通過單母線段連接。(3)帶旁路母線連接的單母線段圖1.3帶旁路總線的單總線段如圖1.3所示，單母線分段斷路器與專用旁路斷路器的母線連接大大提高了可靠性，但這增加了一個旁路斷路器，大大增加了投資。對于電壓等級為35 110千伏、進、出線少、容量小的中小型變電站來說，該方法更實用，具有足夠

14、的可靠性和靈活性。因此，110KV可通過帶旁路的單母線段連接。由于出線為4倍，旁路斷路器可作為分段斷路器的接線。這種連接也可用于220千伏。(4)雙母線連接圖1.4雙總線布線如圖1.4所示，雙母線連接有兩種母線，它們可以互為備用。每個電源和輸出電路都配有一個斷路器和兩組母線隔離開關，它們可以雙母線可靠性高，廣泛應用于6 10kV帶電抗器的配電設備中。當35 60kv出線數(shù)量超過8條，或連接電源大、負荷大時；當110 220千伏出線數(shù)量為5條以上時。因此，10KV出線電抗器可采用雙母線接線，110KV和220KV也可采用雙母線接線。(5)雙母線分段接線圖1.5雙總線分段布線如圖1.5所示，為了減

15、小母線故障的停電范圍，可以采用雙母線分段接線。工作母線被分段斷路器分成兩段。工作總線的每一段都通過自己的總線斷路器連接到備用總線。電源和輸出電路均勻分布在兩段工作母線上。雙母線分段連接的可靠性高于雙母線連接。當一段工作母線發(fā)生故障時，分段斷路器將在繼電保護的作用下首先自動跳閘，然后連接到故障母線的供電電路的斷路器將跳閘，連接到該段母線的出線電路將被切斷。然后，連接到故障部分總線的電源電路和輸出電路被切換到備用總線以恢復供電。這樣，只需要一些短期停電，而不是短期停電。雙母線分段接線廣泛應用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置。同時，在220 550 kV大容量配電設備中，不僅經(jīng)常采用雙母線分段接線，而且也采用雙母線分段接線。(6)雙母線與旁路母線的連接圖1.6帶旁路總線的雙總線如圖1.6所示，雙母線可配有旁路母線，在檢修時用旁路斷路器代替斷路器，以防止電路停電。這樣，安裝了高