发电厂及电力系统毕业设计

1西安电力高等专科学校电力工程 系 届毕业设计题目：变电站电气部分设计（汉中郊区 330kV枢纽变电站）学 号： 姓 名： 指导教师： 专 业： 发电厂及电力系统 班 级： 完成时间： 2目录第一部分 变电站设计的说明部分 .4第一章 变电站主接线的选择 .41.1 电气主接线的概况 .51.2 电气主接线的分类及优缺点 .51.2.1单母线接线 .51.2.2 单母线分段接线 .61.2.3 单母线分段带旁路母线接线 .61.2.4 双母线接线 .71.2.5 双母线分段接线 .81.2.6 双母线带旁路母线接线 .91.2.7 桥形接线 .91.2.8 一台半断路器双母线接线 .101.3 主接线的设计 .111.3.1 电气主接线的基本要求 .111.3.2 330KV 侧进线电气主接线的选择 .131.3.3 110KV 侧进线电气主接线的选择 .131.3.4 10kv 侧出线电气主接线的选择 .131.3.5 此变电站电气主接线图如下 .14第二章 变电站主变和所用变的选择 .152.1 主变容量及其台数的确定 .152.2 主变压器型式的选择 .152.3 主变压器选择 .17第三章 变电站短路电流计算 .193.1. 概论 .193.2. 短路计算的目的 .193.3 电力系统短路电流计算的基本假定 .193.4. 短路电流计算的一般规定 .203.6 短路电流的计算详见计算书 .21第四章 电气设备的选择及导体的选择 .224.1. 概论 .224.2.选择的原则 .224.3.技术条件 .224.4 电气设备选择的基本条件 .234.4.1 按正常工作条件选择电气设备 .234.4.2 按短路条件校验设备的动稳定和热稳定 .244.5 高压断路器的选择 .254.6 隔离开关的选择 .254.7 电流互感器的选择与校验 .264.7 .1 电流互感器的选择原则 .264.7.2 电流互感器的校验 .26第五章 变电站导体的设计 .2835.1 母线的选择与校验 .285.1.1 母线的分类及特点 .285.1.2 母线截面的选择 .295.1.3 母线校验的一般条件 .30第六章 变电站配电装置的选择 .316.1 配电装置特点 .316.2 配电装置的要求 .316.3.1 屋外配电装置 .326.3.2 屋内配电装置 .326.4 配电装置的确定 .33第七章 变电所的防雷保护 .347.1 防雷设计 .347.1.1 避雷针保护及配置 .347.1.2 避雷器的保护及配置 .35第八章 变电所的继电保护 .368.1 设置继电保护的目的 .368.2 继电保护的规划 .368.3 变压器保护的配置 .368.4 母线保护 .378.4.1 母线保护的分类 .378.4.2 330kV 线路保护 .388.4.3 110kV 线路保护 .38第二部分 变电站电气部分设计计算书 .39第一章 变电站短路电流计算 .391.1 当高压侧母线发生三相短路时 ： .401.2 当中压侧母线发生三相短路时 ： .421.3 当低压侧母线发生三相短路时： .43第二章 变电站高压电器选择计算书 .472.1 断路器和隔离开关的选择 .472.2 电流互感器的选择 .512.3 电压互感器的选择 .53第三章 导体计算计算书 .543.1.高压侧出线的选择 .543.2 中压侧出线的选择 .553.3 低压侧出线的选择 .563.4 高压侧母线的选择 .583.5 中压侧母线的选择 .603.6 低压侧母线的选择 .62总结 .64参考文献 .65附图 .664前 言变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为 330KV 降压变电站设计，为了使学生树立正确的工程观点，掌握变电所或企业配电系统电气部分的设计，工程计算和主要电气设备的选择原则和方法，并在分析、计算和解决实际工程等方面得到训练，为以后从事设计运行和科研工作打下良好的基础，特此制定本次毕业设计。所涉及的内容力求概念清楚，层次分明。此设计分为两个部分：所有的计算详见第二部分计算书：第一部分：第一章电气主接线的选择及论证；第二章变电站主变和所用变得选择；第三章变电站短路电流计算；第四章变电站电气设备及导体的选择；第五章变电所的防雷保护；第六章变电所的继电保护；第二部分：第一章计算书说明书第二章变电站高压电器选择计算书第三章导体计算计算书该设计由西安电力高等专科学校 共同设计。由西安电力高等专科学校老师杨会贤老师共同完成。此设计可供同类专业的同学参考。由于时间仓促以及设计人员水平和经验的不足，报告中错误和不足之处在所难免，恳请读者批评指正。5第一部分 变电站设计的说明部分第一章 电气主接线的选择变电所的电气主接线是高压电气设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路，主接线代表了发电厂电气部分的主体构成结构是电力系统网络结构的重要组成部分，电气主接线形式对电气设备选择、配电装置布置、继电保护与自动装置的起着决定性的作用。主接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济四个方面。1.1电气主接线的概况发电厂，变电站的电气主接线是由发电机、变压器、断路器等一次设备按其功能要求，通过连接线连接而成的用于表示电能的生产、汇集和分配的电路，通常也称为一次接线或电气主系统。1.2 电气主接线的分类及优缺点1.2.1单母线接线图 1-1 单母线接线当进线出线回路数不止一回时，为了适应负荷变化和设备检修的需要，使每一回路引出线均能从任意电源取得电能，或任意电源被切除时，扔能保证供电，在引出回路与电源回路间，用母线连接。优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，投资少，便于扩展。缺点：可靠性和灵活性差。在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作；引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。适用范围：单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，一般用于 6 到 220kV 系统中，出线回路少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂和变电站中。61.2.2 单母线分段接线当引出线数目较多时，为提高供电可靠性，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。优点：1. 当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作。2. 两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电可靠性，可对重要用户供电。缺点：3. 当一段母线故障或检修时，该段母线上的缩影支路必须断开，停电范围大。4. 任意支路断路器检修时，该支路必须停电。适用范围：图 1-2 单母线分段接线5. 电压为 6 到 10kV 时，出线回路数为 6 回及其以下，每段母线容量不超过 25MW；否则影响供电可靠性。6. 电压为 35 到 63 kV 时，出线回路在 4 到 8 为宜。7. 电压为 110 到 220 kV 时，出线回路数为 3 到 4 回为宜。1.2.3 单母线分段带旁路母线接线当出线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，可与分段断路器合用，并有分段断路器兼做旁路断路器接线及旁路断路器兼做分段断路器接线两种接线方式。优点：单母分段带旁路接线与单母线分段相比，带来的唯一好处就是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。7适用范围：单母线分段带旁路接线，主要用于电压为 6 到 10 kV 出线较多而且对重要负荷供电的装置中；35 kV 及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。图 1-3 单母线分段带旁路母线接线1.2.4 双母线接线这种连接线有两组母线，在两组母线之间通过母线联络断路器连接；每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上。优点：可靠性高，灵活性好，扩建方便。缺点：检修出线断路器时该支路仍会停电，设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。图 1-4 双母线接线适用范围：81. 电压为 6 到 10kV 短路容量大、有出线电抗器的装置。2. 电压为 35 到 60kV 出线超过 8 回或电源较多、负荷较大的装备。3. 电压为 110 到 220kV 出线为 5 回及以上或者在系统中居重要位置、出线为 4 回及以上的装置。1.2.5 双母线分段接线在 6 到 10kV 配电装置中，当进出线回路数或者母线上电源较多，输送的功率较大时，短路电流较大，为了限制短路电流，选择轻型设备，提高接线的可靠性，常采用双母线分段接线，并在分段处装设母线电抗器。采用双母线接线，不带旁路母线，选择该主接线是因为：可以轮流检修母线，而不中断对用户的供电。当一组母线故障时，仍然造成接于该组母线上的支路停电，但可以迅速切换至另一组图 1-5 双母线分段接线母线上恢复工作，从而减少停电时间。检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路和与此隔离开关相连的母线，将其他所有回路部分换到另一组母线上运行，该隔离开关可停电进行检修。检修任一出线断路器时，该支路短时停电，在断路器两侧加上跨条后，将各支路倒控在一条母线上工作，利用母联断路器代替该出线断路器工作，使该回路不必长时间停电。在个别回路需要独立工作或进行试验时，可将该回路分别单独接到一组母线上。双母线扩建方便，向双母线左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均可分配91.2.6 双母线带旁路母线接线图 1-6 双母线带旁路母线接线有专用旁路断路器的双母线带旁路接线，旁路断路器可代替出线断路器工作，使出线断路器维修时，线路供电不受影响。双母线带旁路接线，正常运行多采用两组母线固定连接方式，即双母线同时运行的方式。优缺点：双母线带旁路接线大大提高了主接线系统的工作可靠性，当电压等级较高、线路较多时，因一年中断路器累计检修时间较长，这一优点更加突出。而母联断路器兼做旁路断路器的接线经济性比较好，但是在代路过程中需要将双母线同时运行改成单母线运行，降低了可靠性。适用范围：这种接线一般用于 220kV 线路 4 回及以上出线或者 110kV 线路 6 回及以上出线的场合。1.2.7 桥形接线桥形接线适用于仅有两台变压器和两回出线的装置中。桥形接线仅用三台断路器，根据桥回路断路器的位置不同，可分为内桥和外桥两种接线。桥形接线正常运行时，三台断路器均闭合工作。内桥的特点：线路操作方便；正常运行时变压器操作复杂，桥回路故障或检修时两个单元之间的联系；同时，出线断路器故障检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行的灵敏性。内桥接线适用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行的系统中。10图 1-7 桥形接线外桥的特点：操作简单方便；线路投入与切除操作复杂；桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电。外桥接线适用于两回进线，出线且线路较短故障可能性较小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的系统。1.2.8 一台半断路器双母线接线两组母线之间接有若干串断路器，每一串有 3 台断路器，中间一台称为联络断路器，每两台之间接入一条回路，每串共有两条回路。平均每条回路装设一台半（3/2）断路器，故称为一台半断路器接线，又