220kV變電所電氣部分設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、目 錄一、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3二、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5三、參考文獻(xiàn)19四、后記24五、計(jì)算書(shū)26六、圖紙畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一. 設(shè)計(jì)題目:220kv變電所電氣部分設(shè)計(jì)二. 待建變電所基本資料1. 設(shè)計(jì)變電所在城市近郊,向開(kāi)發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電,在變電所附近還有地區(qū)負(fù)荷。2. 確定本變電所的電壓等級(jí)為220kv/110kv/10kv，220kv是本變電所的電源電壓，110kv和10kv是二次電壓。3. 待設(shè)計(jì)變電所的電源，由對(duì)側(cè)220kv變電所雙回線路及另一系統(tǒng)雙回線路送到本變電所；在中壓側(cè)110kv母線，送出2回線路至煉鋼廠；在低壓側(cè)10kv母線，送出11回線路至地區(qū)負(fù)荷。4. 該變電所的所址，地勢(shì)平坦，交通

2、方便。5. 該地區(qū)年最高氣溫40，最熱月平均最高氣溫36。三用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如下：110kv用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如下：表1 110kv用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料用戶名稱最大負(fù)荷（kw）cos回路數(shù)重要負(fù)荷百分?jǐn)?shù)（）煉鋼廠4200009525010kv用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如下：表1 10kv用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料序號(hào)用戶名稱最大負(fù)荷（kw）cos回路數(shù)重要負(fù)荷百分?jǐn)?shù)（）1礦機(jī)廠19000912702機(jī)械廠12002403汽車(chē)廠21002354電機(jī)廠21002555煉油廠1900260-最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)tmax=5256h，同時(shí)率取0.9，線路損耗取6。四待設(shè)計(jì)變電所與電力系統(tǒng)的連接情況：圖中線路參數(shù)如下：l1=18k

3、m、l2=15km、l3=20km、l4=19km、l5=10km圖1 待設(shè)計(jì)變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖五設(shè)計(jì)任務(wù)1選擇本變電所主變的臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)；2設(shè)計(jì)本變電所的電氣主接線；3進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算；4選擇和校驗(yàn)所需的電氣設(shè)備；5選擇和校驗(yàn)10kv硬母線；6進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)；7進(jìn)行防雷保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)；8配電裝置設(shè)計(jì)。六圖紙要求1 繪制變電所電氣主接線圖2 220kv或110kv高壓配電裝置平面布置圖3 220kv或110kv高壓配電裝置斷面圖（進(jìn)線或出線）第二部分 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)一.待設(shè)計(jì)變電所簡(jiǎn)要介紹待建變電所位于城市南郊，所址地勢(shì)平坦，交通方便。變電所電源由對(duì)側(cè)220kv

4、變電所雙回線路及另一系統(tǒng)雙回線路送到本變電所；以110kv雙回線路向煉鋼廠送電，煉鋼廠以阻性負(fù)荷為主，功率因數(shù)0.95；以10kv共11回線路向地區(qū)負(fù)荷供電，負(fù)荷最大利用小時(shí)數(shù)5256小時(shí)，同時(shí)率為0.9。該變電所為220kv降壓變電所，沒(méi)有轉(zhuǎn)功。變電所所處地區(qū)年最高氣溫40，最熱月平均最高氣溫36。二.主變壓器的選擇根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，并結(jié)合本變電所的具體情況和可靠性的要求，選用兩臺(tái)同樣型號(hào)的有載調(diào)壓三繞組自耦變壓器。1) 主變?nèi)萘康倪x擇110kv最大負(fù)荷為 pm1=k0p=1.0×42000=42000 kw110kv重要負(fù)荷 pi1=ki×p=0.50&#

5、215;42000=21000 kw10kv最大負(fù)荷為 pm2=k0p=0.9×(p1+p2+p3+p4+p5)=0.9×(1900+1200+2100+2100+1900)=8280 kw10kv重要負(fù)荷 pi2=ki×p=k1×p1+k2×p2+k3×p3+k4×p4+k5×p5=0.7×19000.4×12000.35×21000.55×21000.6×1900=1330+480+735+1155+1140 =4840 kw 對(duì)于具有兩臺(tái)主變的變電所，其中一臺(tái)

6、主變的容量應(yīng)大于等于70的全部負(fù)荷或全部重要負(fù)荷，兩者中，取最大值作為確定主變?nèi)萘康囊罁?jù)。 70負(fù)荷容量為 se=0.7× =0.7×( + )=37316 kva 全部重要負(fù)荷容量為si= + = + =27424 kva sesi 應(yīng)根據(jù)se選擇主變?nèi)萘俊＝?jīng)計(jì)算一臺(tái)主變應(yīng)接帶的負(fù)荷為37316 kva，應(yīng)選用兩臺(tái)40000 kva的三相自耦變壓器。因 40000 kva37316 kva,故所選主變?nèi)萘繚M足大于等于70的全部負(fù)荷要求。 因此確定選用主變型號(hào)為osfsz-40000/220，主要參數(shù)如下表：額定容量kva電壓組合和分接范圍連接組別號(hào)空載損耗kw負(fù)載損耗kw

7、空載電流容量分配阻抗電壓（）高壓kv中壓kv低壓kv高-中高-低中-低4000022012111yn，a0，d11331350.81001005093020三.主接線選擇1） 220kv配電裝置主接線選擇。根據(jù)sdj2-88220500kv變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，“220kv配電裝置出線在4回及以上時(shí)，宜采用雙母線及其他接線”。由于待建變電所有6回出線，可采用雙母線接線。兩臺(tái)主變分別接在不同母線上，負(fù)荷分配均勻，調(diào)度靈活方便，運(yùn)行可靠性高，任一條母線或母線上的設(shè)備檢修，均不需停掉線路。同時(shí)，本工程220kv斷路器采用sf6斷路器，其檢修周期長(zhǎng)，可靠性高，故可不設(shè)旁路母線。又由于每個(gè)電源點(diǎn)都有兩

8、回線路，一回線路停運(yùn)時(shí)，仍滿足n-1原則。因此，本設(shè)計(jì)220kv配電裝置采用雙母線接線。2） 110kv配電裝置主接線選擇。110kv出線僅為兩回，按照規(guī)程要求，宜采用橋式接線。以雙回線路向煉鋼廠供電。考慮到主變不會(huì)經(jīng)常投切和對(duì)線路操作及檢修的方便性，110kv配電裝置采用內(nèi)橋式接線。3） 10kv配電裝置主接線選擇。10kv出線共11回，按照規(guī)程要求，采用單母線分段接線，對(duì)重要回路，均以雙回線路供電，保證供電的可靠性?？紤]到減小配電裝置占地和占用空間，消除火災(zāi)、爆炸的隱患及環(huán)境保護(hù)的要求，主接線不采用帶旁路的接線，且斷路器選用性能比少油斷路器更好的真空斷路器，配電裝置采用封閉性好集成度高的成

9、套配電裝置。本設(shè)計(jì)的變電所電氣主接線圖如下圖所示。四.短路電流計(jì)算根據(jù)本變電所電源側(cè)510年的發(fā)展規(guī)劃，計(jì)算出系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的短路電流。系統(tǒng)最大運(yùn)行方式為:4×50mw機(jī)組滿負(fù)荷，2×200mw機(jī)組滿負(fù)荷，系統(tǒng)容量為100mva，220kv各條線路均投入運(yùn)行。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)短路電流計(jì)算書(shū)。參考數(shù)據(jù)：斷路器的全分閘時(shí)間為0.1秒短路電流最大持續(xù)時(shí)間：220kv側(cè)為3.6秒110kv側(cè)為3.1秒10kv側(cè)為2.1秒短路電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附表。五.電氣設(shè)備的選擇1) 220kv電氣設(shè)備選擇 a. 220kv斷路器形式：室外sf6額定電壓：ununs額定電流：inimax按一臺(tái)主變最大

10、持續(xù)工作電流考慮imax=1.05× =1.05×=102.83 a根據(jù)以上條件,選擇lw1-220/2000型fs6斷路器 額定開(kāi)斷電流校驗(yàn) inbr=40kai=11.336 ka 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： qk=qp= tk×（i2+10itk/22+ itk2）/12 = 3.6×（11.3362+10×11.24452+ 11.18422）/12 = 455.39 ka2s 選擇：4s熱穩(wěn)定電流=40 ka inbr2 t=402×4=6400 ka2s inbr2 tqk 所以選擇4s熱穩(wěn)定電流=40 ka 滿足要求 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 極限

11、通過(guò)峰值電流ies=100 ka28.9068 ka 故選擇lw1-220/2000型sf6斷路器能滿足要求 b. 220kv隔離開(kāi)關(guān) 形式：室外 額定電壓：ununs額定電流：inimax按一臺(tái)主變最大持續(xù)工作電流考慮imax=1.05×=1.05×=102.83 a根據(jù)以上條件,選擇gw7-220/1250隔離開(kāi)關(guān) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： qk=qp= tk×（i2+10itk/22+ itk2）/12 = 3.6×（11.3362+10×11.24452+ 11.18422）/12 = 455.39 ka2s 選擇：4s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka

12、inbr2 t=31.52×4=3969 ka2s inbr2 tqk 所以選擇4s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka 滿足要求 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 極限通過(guò)峰值電流ies=80 ka28.9068 ka 故選擇gw7-220/1250型隔離開(kāi)關(guān)能滿足要求 考慮到變電所遠(yuǎn)景發(fā)展、各個(gè)設(shè)備間性能相配合以及從經(jīng)濟(jì)技術(shù)等多方面考慮，選擇gw7-220/2000型（或gw7-220/2500型）隔離開(kāi)關(guān)2) 110 kv電氣設(shè)備選擇 a. 110kv斷路器形式：室外sf6額定電壓：ununs額定電流：inimax按一條線路帶110kv全部負(fù)荷考慮imax=1.05×=1.05×=243.

13、65 a根據(jù)以上條件,選擇sfm110-110/2000型fs6斷路器 額定開(kāi)斷電流校驗(yàn) inbr=31.5 kai=3.9361 ka 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： qk=qp= tk×（i2+10itk/22+ itk2）/12 = 3.1×（3.93612+10×3.93612+ 3.93612）/12 = 48.03 ka2s 選擇：3s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka inbr2 t=31.52×3=2976 ka2s inbr2 tqk 所以選擇3s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka 滿足要求 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 極限通過(guò)峰值電流ies=80 ka10.0371 ka 故選擇sf

14、m110-110/2000型sf6斷路器能滿足要求 b. 110kv隔離開(kāi)關(guān) 形式：室外額定電壓：ununs額定電流：inimax按一條線路帶110kv全部負(fù)荷考慮imax=1.05×=1.05×=243.65 a根據(jù)以上條件,選擇gw5-110/630隔離開(kāi)關(guān) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： qk=qp= tk×（i2+10itk/22+ itk2）/12 = 3.1×（3.93612+10×3.93612+ 3.93612）/12 = 48.03 ka2s 選擇：4s熱穩(wěn)定電流=20 ka inbr2 t=202×4=1600 ka2s inbr2

15、 tqk 所以選擇4s熱穩(wěn)定電流=20 ka 滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 極限通過(guò)峰值電流ies=80 ka10.0371 ka故gw5-110/630隔離開(kāi)關(guān)能滿足要求 考慮到變電所遠(yuǎn)景發(fā)展、各個(gè)設(shè)備間性能相配合以及從經(jīng)濟(jì)技術(shù)等多方面考慮，選擇gw5-110/1250型（gw5-110/1600或gw5-110/2000）隔離開(kāi)關(guān)3) 10kv電氣設(shè)備選擇 a. 10kv斷路器(主變進(jìn)線及母聯(lián))形式：室內(nèi)真空額定電壓：ununs額定電流：inimax按一臺(tái)開(kāi)關(guān)帶主變10kv全部負(fù)荷考慮imax=1.05×=1.05×=1212.5 a根據(jù)以上條件,選擇zn12-10/2500型真

16、空斷路器 額定開(kāi)斷電流校驗(yàn) inbr=31.5 kai=14.0901 ka 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： qk=qp= tk×（i2+10itk/22+ itk2）/12 = 2.1×（14.09012+10×14.09012+ 14.09012）/12 = 416.91 ka2s 選擇：3s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka inbr2 t=31.52×3=2976.8 ka2s inbr2 tqk 待添加的隱藏文字內(nèi)容3 所以選擇3s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka 滿足要求 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 極限通過(guò)峰值電流ies=80 ka35.9298 ka 故選擇zn12-10/2500型真

17、空斷路器能滿足要求 b. 10kv斷路器(出線)形式：室內(nèi)真空額定電壓：ununs額定電流：inimax按一臺(tái)開(kāi)關(guān)帶10kv全部負(fù)荷考慮imax=1.05×=1.05×=551.61 a根據(jù)以上條件,選擇zn12-10/1250型真空斷路器 額定開(kāi)斷電流校驗(yàn) inbr=31.5 kai=14.0901 ka 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： qk=qp= tk×（i2+10itk/22+ itk2）/12 = 2.1×（14.09012+10×14.09012+ 14.09012）/12 = 416.91 ka2s 選擇：3s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka inbr2

18、 t=31.52×3=2976.8 ka2s inbr2 tqk 所以選擇3s熱穩(wěn)定電流=31.5 ka 滿足要求 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 極限通過(guò)峰值電流ies=80 ka35.9298 ka 故選擇zn12-10/1250型真空斷路器能滿足要求 c. 10kv母線按母線帶10kv全部負(fù)荷考慮imax=1.05×=1.05×=551.61 a配電裝置室內(nèi)布置，按環(huán)境溫度36考慮，需溫度修正+5。選50×4鋁母線，單條豎放iy=594,溫度修正后iy=594×（1-1.8）=583.3imax=551.61 a。熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流最大持續(xù)時(shí)間tk=2.1

19、s，可以不考慮非周期分量影響 所以qk=qp= tk（i2+10itk/22+ itk2）/12 =2.1×(14.09012+10×14.09012+14.09012)/12 =416.91 ka2s smin= (由設(shè)計(jì)指南表5-6查出) =0.206 mm2 s=50×4=200smin 滿足熱穩(wěn)定要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 開(kāi)關(guān)采用成套開(kāi)關(guān)柜，支柱絕緣子之間距離l=0.8m，相間距離a=0.35m，導(dǎo)體的截面系數(shù)w=b2h/6= 42×50×10-9/6=0.13×10-6 動(dòng)態(tài)應(yīng)力計(jì)算 f1=（nf/l2）（ei/m） e=70

20、5;106 pa nf=3.56 m=h×b×w=0.05×0.004×2700=0.54 kg/m i=bh3/12=0.004×0.053/12=4.2×10-8 m4 f1=(3.56/0.82)×(70×106×4.2×10-8/0.54) =12.98150 故=1導(dǎo)體最大相間計(jì)算應(yīng)力ph=fphl2/10w =(1.73×10-7×140902/0.35)×0.82/(10×0.13×10-6) =48.30×10670&#

21、215;106 母線滿足動(dòng)穩(wěn)定要求d. 10kv支柱絕緣子和穿墻套管選擇支柱絕緣子應(yīng)按電壓和類(lèi)型選擇，并進(jìn)行短路時(shí)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。穿墻套管應(yīng)按額定電壓、額定電流和類(lèi)型選擇，按短路條件校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。按額定電壓選支柱絕緣子和穿墻套管 ununs按額定電流選穿墻套管 imaxkin ，按環(huán)境溫度36考慮，需溫度修正+5，最高環(huán)境溫度為41，故k=0.74imax=1.05×=1.05×=551.61 ainimax/k=551.61/0.74=745.5 a根據(jù)安裝地點(diǎn)，絕緣子和穿墻套管選室內(nèi)型。根據(jù)以上條件，支柱絕緣子選zna-10型，un=10，絕緣子高度125mm，機(jī)械破壞

22、負(fù)荷375kg。穿墻套管選擇cwlb-10型，額定電壓10kv，額定電流1000a，套管長(zhǎng)度600mm，機(jī)械破壞負(fù)荷750kg，5s熱穩(wěn)定電流18ka。熱穩(wěn)定校驗(yàn) 主變并列運(yùn)行短路電流為14.0901 ka18 ka cwlb-10穿墻套管滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) fmax=（f1+f2）/2=1.73×ish2lc/a×10-7 lc=( l1+ l2)/2，a=0.35m，ish=35.893ka fco= fmax h1=h+b+h/2 導(dǎo)線平放b=12mm zna-10型支柱絕緣子，h=125mm，母線h=4mm fmax=1.73×ish2lc/a&#

23、215;10-7=1.73×359292×1.2/0.35×10-7 =765.68 n fco= fmaxh1/h2=765.68×(125+12+(4/2)/125 =851.44n =85.14 kg375kg 支柱絕緣子滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 cwlb-10穿墻套管 lca=600mm 機(jī)械破壞負(fù)荷750kg lc=( l1+ lca)/2=（1.2+0.6）/2=0.75 m f=1.73×ish2lc/a×10-7=1.73×359292×0.715/0.35×10-7 =456.22 n =45.

24、62 kg750kg 穿墻套管滿足動(dòng)穩(wěn)定要求所選電氣設(shè)備一覽表電壓等級(jí)設(shè)備名稱型號(hào)主要參數(shù)220kv斷路器lw1-220/2000220/2000a-40ka/4s隔離開(kāi)關(guān)gw7-220/2000220/2000a-31.5ka/4s110kv斷路器sfm110-110/2000110/2000a-40ka/3s隔離開(kāi)關(guān)gw5-110/1600或gw5-110/2000gw5-110/1600a-40ka/4s或gw5-110/2000a-40ka/4s10kv真空開(kāi)關(guān)zn12-10/2500 zn12-10/125031.5ka/3s母線50×4鋁母線50×4支柱絕緣子z

25、na-10高度125mm穿墻套管cwlb-1010/1000套管長(zhǎng)度600mm六.所用變選擇 所用變的選擇是根據(jù)變電所內(nèi)充電裝置、照明、生活、檢修以及主變冷卻電源和調(diào)相機(jī)等負(fù)荷容量大小確定。因具體資料不全，按指導(dǎo)老師推薦型號(hào)選取兩臺(tái)sg10-200變壓器。se=200 kva，連接組別y/yn0，變比11/0.4，i=1.4。 為保證所用電可靠性，兩臺(tái)所用變電源分別從兩段10kv母線引接。 ie= =10.498 a i0= iie/100=10.498×1.4/100=0.1472 a 故可以用隔離開(kāi)關(guān)拉合空載電流，配熔斷器保護(hù)。 熔斷器選擇： 額定電壓ununs 熔體額定電流in

26、fskimax imax=1.05 ie=1.05×10.498=11.023a k=1.5 kimax=1.5×11.023=16.535a 故選rn3-10型熔斷器，額定電壓10kv，額定電流10150a，斷流容量200mva。 10kv并列運(yùn)行短路容量為255.98 mva，分列運(yùn)行短路容量為131.61 mva。 主變低壓側(cè)分列運(yùn)行熔斷器能夠滿足要求。 由于存在主變低壓側(cè)并列運(yùn)行工況，而并列運(yùn)行時(shí)熔斷器短路容量不夠，因此，所用變必須使用開(kāi)關(guān)開(kāi)斷。七.配電裝置選擇 待建變電站位于城市南郊，交通便利，地勢(shì)平坦，地域開(kāi)闊，線路進(jìn)出方便。為此220 kv配電裝置布置在變電所

27、南側(cè)，采用架空線向南出線；110 kv配電裝置布置在變電所西側(cè)，采用架空線向西出線；10 kv配電裝置布置在變電所北側(cè)，采用室內(nèi)配電裝置電纜出線。大門(mén)在北側(cè)，主控樓布置在10 kv配電裝置樓上。布置圖如下： 220kv配電裝置采用室外高型布置，110kv配電裝置采用室外半高型布置，10kv配電裝置為室內(nèi)配電裝置。主變布置在變電所中心，為滿足放火要求，兩主變中心距離為45米。主變于道路間布置7米寬混凝土路面，重型設(shè)備可以進(jìn)入，方便檢修，有利安全。10kv配電裝置布置在三層建筑的一樓，二樓為蓄電池室、維護(hù)室、及電纜夾層，三樓為主控室。八.互感器的配置為滿足監(jiān)視、測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置要求，并考

28、慮運(yùn)行方式變化需要，互感器配置如下： 1）220 kv和10 kv兩段母線各裝設(shè)一組電壓互感器，110 kv兩條出線開(kāi)關(guān)線路側(cè)各裝設(shè)一組電壓互感器。 2）所有斷路器回路均設(shè)有電流互感器，220 kv、110 kv所有開(kāi)關(guān)和10 kv電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)各裝設(shè)4組電流互感器，三相布置。10 kv線路開(kāi)關(guān)裝設(shè)兩組電流互感器，兩相布置，并裝設(shè)兩只零序電流互感器供接地保護(hù)用。主變220 kv和110 kv側(cè)中性點(diǎn)裝設(shè)兩組零序電流互感器。九.繼電保護(hù)規(guī)劃1、220 kv線路均配置雙套不同原理、具有獨(dú)立選相功能的微機(jī)保護(hù)；一套為南自廠生產(chǎn)的gpsl602-102y型高頻方向微機(jī)線路保護(hù)屏，包含縱聯(lián)距離、零序保護(hù)（主保護(hù)）及距離、零序方向保護(hù)（后備保護(hù)）等；一套為南瑞生產(chǎn)的prc01-22型高頻方向線路保護(hù)屏包含縱聯(lián)變化量方向、縱聯(lián)零序方向的主保護(hù)及距離、零序方向的后備保護(hù)；并配有線路保護(hù)重合閘裝置、收發(fā)訊機(jī)和斷路器失靈保護(hù)等；2、220 kv母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù) 220 kv母聯(lián)開(kāi)關(guān)配置南自廠生產(chǎn)的gpsl-121型保護(hù)屏，其含有過(guò)流、充電、失靈啟動(dòng)及不一致保護(hù)；3、220 kv母線保護(hù) 配置南瑞生產(chǎn)的rcs-915型母差保護(hù)；另外220 kv選用具有遠(yuǎn)傳功能的南京銀山有限公司生產(chǎn)的ya-88a型微機(jī)故障錄波、測(cè)距裝置一臺(tái)；4、110