变电站所电气一次部分设计发电厂电气部分课程设计
课程论文变电站（所）电气一次部分设计课 程 名 称： 发电厂电气部分课程设计 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 指 导 教 师： 成 绩： 目 录第一部分 变电站（所）电气一次部分设计说明书第一章 设计要求. 2第二章 电气主接线的设计. 3第三章 主变压器选择. 7第四章 站用电设计. 9第五章 高压电气设备的选择. 11第六章 防雷及过电压保护装置设计. 20第二部分 变电站（所）电气一次部分设计计算书第一章 负荷计算. 25第二章 短路电流计算. 27第三章 电气设备校验计算. 32第四章 防雷保护计算. 39附录. 40变电站（所）电气一次部分设计第一部分设计说明书第一章 ：设计要求1.1 任务书1.1.1 地区电网的特点 本地区变电站通过三回线（架空线50km）从系统获取电能，每回架空线的单位长度等值电抗=0.5欧/km1.1.2 建站规模变电站类型：220kV变电工程电压等级：220kV 、110kV、35kV出线回数及传输容量电压负荷名称每回最大负荷（KW）功率因数回路数供电方式线路长度（km）110KV区变170000.91架空15区变263000.882架空7A区30000.91架空10备用235KV乡区变10000.93架空5糖厂10000.881架空4加工厂7000.91架空5矿场10000.892架空10 材料厂8000.92架空2备用21.1.3 环境条件 变电所位于某城市， 地势平坦，交通便利，空气较清洁，区平均海拔300米，最高气温36，最低气温-18，年平均雷电日45日/年，土壤电阻率高达800.M1.1.4 电气主接线要求 尽量考虑设置熔冰措施1.1.5 短路阻抗 系统作无穷大电源考虑1.2 任务书分析 因为变电站在城市，交通便利，平均海拔较低，故不用担心大型设备的运输问题。但是由于在气温较低的地区，故出于安全考虑，主接线尽量使用双母线接线。该变电站在多雷区，对防雷措施也应到位。第二章 ：电气主接线的设计2.1 概述电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。它代表了变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。电气主接线的设计应满足可靠性、灵活性和经济性这三个基本要求。1. 可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。但电气主接线的可靠性不是绝对的，要综合考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。不过通常要满足以下几个方面的要求。（1） 断路器检修时，不宜影响对系统供电；（2） 线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部I类及全部或大部分II类用户的供电；（3） 尽量避免变电站全部停电的可能性；（4） 大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。2. 灵活性灵活性指电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面。（1） 操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。（2） 调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式。并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。（3） 扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3. 经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑。（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电站，在可能和允许条件下采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。电气主接线的接线形式以电源和出线为主体。为了便于电能的汇集于分配，在进出线较多时（一般超过4回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，有利于安装和扩建。2.2 接线方式选择考虑本变电站所处的地理位置和负荷性质的要求，初步确定以下两个方案：方案一：220KV侧采用单母线分段接线，110KV侧采用双母线接线，35KV侧采用双母线接线。方案二：220KV侧采用双母线接线，110KV侧采用双母线带专用旁路断路器的旁路母线接线，35KV侧采用双母线接线。2.2.1 方案一分析220KV侧采用单母线分段接线。优点：经济，并具有一定的可靠性和灵活性，对于重要负荷能同时从两段母线引出两回路进行供电，当一段母线故障时，可通过分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段的不间断供电，不致使重要负荷停电；缺点：一段母线中任何一个母线隔离开关出线故障将会导致所在母线段所有回路全部停电，重要负荷的两条回路必须交叉布置，扩建须向两端均衡扩建。110KV和35KV侧采用双母线接线优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便。缺点：经济性较差。该方案主接线图如下所示：220KV母线35KV母线110KV母线2.2.2 方案二分析220KV和35KV侧采用双母线接线优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便。缺点：经济性较差。110KV侧采用双母线带专用旁路断路器的旁路母线接线优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，检修出线断路器时回路能不间断供电。缺点：经济性较差，操作复杂。220KV母线110KV母线35KV母线110KV旁路母线该方案主接线图如下所示：2.3 接线方式的确定两种方案进行比较：220KV侧采用单母线分段时，占地面积较小，也较之双母线减少母线的长度和隔离开关的数量，但是单母线分段在母线隔离开关检修时和进行融冰时必须将该段停电，这样将所有负荷转移到一台主变上，若检修时间比较长，则将对系统的可靠性造成极大的挑战。双母线虽然占地面积较大，投资也较高，但其供电可靠性和扩建便利性，对于本变电站承担较多I类和II类负荷而言是极其必须的。通过上述比较，220KV侧最终确定采用双母线接线形式。110KV侧采用双母线带专用旁路断路器的旁路母线接线则可以保证在检修出线断路器时不会造成该回路停电，对于本站的110KV侧作为其他区变的电源而言，这样更能保证其他区域变电站的供电可靠性。通过上述比较，110KV侧最终确定采用双母线带专用旁路断路器的旁路母线接线。由于35KV侧的负载有较多的I类负荷，同时也是站用电的供电侧，其重要性不言而喻，为保证其供电可靠性，35KV侧也采用双母线接线。第三章 ：主变压器选择3.1 概述在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变压器。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。若变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的传输或者满足不了变电站负荷的需求。对于重要变电站，需考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内，应满足I类和II类负荷的供电；对于一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%80%。本变电站属于一般性变电站，故当一台变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部符合的70%80%。3.2 主变压器技术参数的确定3.2.1 台数根据任务书可知，本变电站是220KV降压变电站，
