-500kV变电站电气部分设计 (2)

2014届毕业生毕业设计说明书题目: 500kV变电站电气部分设计

院系名称：电气工程学院专业班级：电气F1001班

学生姓名：学号：

指导教师：教师职称：讲师

2014 年5月12日

目次

1．绪论 (3)

1.1 课题研究意义 (3)

1.2 国内外发展现状 (3)

1.3 本文研究内容 (4)

2．电气主接线的确定 (5)

2.1 主接线的选取原则与设计依据 (5)

2.2 各电压等级侧接线选择 (5)

3．负荷计算与变压器选择 (10)

3.1 主变压器选择 (10)

3.2站用变压器的选择 (11)

4. 最大持续工作电流以及相关短路电流计算 (12)

4.1 最大持续电流计算 (12)

4.2 确定短路电流点以及短路电流的计算 (13)

5. 主要电气设备的选择与校验 (19)

5.1 方案设计设备的选取依据 (19)

5.2 断路器选择 (19)

5.3 隔离开关选择 (22)

5.4 互感器选择 (23)

5.5 母线及架空线路选择 (25)

6 变电站与线路防雷保护 (27)

总结 (28)

致谢 (29)

参考文献 (30)

附录 (32)

附表A：所用主要设备表 (32)

附表B：短路计算结果整理 (32)

附图C：主接线 (33)

1．绪论

1.1 课题研究意义

在一套输配电系统中变电站占据着重要的地位，它不仅承担了电压变换与电能分配任务，还能够将不同电压等级的输电网连接起来构成一整个输电网络的重要组成部分。从最初建设选取确定各个电压等级侧的主接线方案到各个电气设备与元器件的选择都必须进过严密的计算并进行校验才能确定最终的方案。从发电机侧考虑，为了实现长远距离输电并以此来减小输电过程中线路上的电能损耗，必须借助于升压变电站将电压升高到一定等级将电能输送出去另一方面提高电压等级也是为了解决大容量输送中存在的电压降问题和提高电力系统的稳定性；对于负荷侧来说，要想得到需求的电压级别，则必须去借助于降压变压站，按照需求将电压变换至10kV、35kV、以及220kV等等然后进一步输送至不同负荷侧。而一次设备的连接必须借助于主接线才能完成，不仅要考虑运行平稳性，还要顾及到成本、是否运行人员操作、是否便于装设等等。对于不同级别的线路，在保证运行性能的基础之上，考虑的侧重也是不同的，必须在各种方案之中加以比较，确定最合适的方案。

1.2 国内外发展现状

现代电力系统电压等级不断提高，尤其是近年来特高压发展越来越成熟，一系列特高压输变电工程日益上马并被提上日程。而目前来来说500kV电压等级是枢纽级而且发展日趋成熟，因此是当前高压站的主力军，对国民生产具有重大影响，变电站安全性与稳定运行性则是其建设所需要考虑的首要内容。发展特高压输电，首先必须掌握元器件的制造技术。作为整个电力系统的重要部分，我国的电力线缆也发展到了一定的成熟地步。对于不超过220kV的线缆，基本上都能够实现自给自足；对于超过220kV尤其是特高压级的电缆依然对外依赖严重。我国对于电力设备的开发与研究都投入了巨大的精力，例如国网南瑞、国电南自等一大批企业对于软硬件开发取得了长足的进步，对电力事业做出了巨大贡献。

我国高压项目起步晚，1981年才建成第一条500kV级高压输电线路，经过

多年的学习与摸索，当前阶段无论是装机容量还是发电量，我国都已经位居世界第二。当前世界上交流和直流输电等级已经分别达到了750kV和±600kV，我国人口众多，为了满足电能供应大力发展超高压及特高压(UHV AC和UHVDC)是非常有必要的。输电交流方面我国已经建成了相当大的规模的500kV输电系统，也是目前建设的主力，多条750kV输电线路也已建成或处于投建阶段；直流输电方面±500kV处于快速建设阶段，都有着广阔的发展前景。

当前电力系统的运行日益走向智能化的道路。不仅要实现设备运行的智能化（早期的无人值班等），对于二次侧的监测设备也要实现智能控制。要实现智能化、数字化，必然要比传统的变压站引进更大量电子设备，如何实现功能允许，建设并行网络则直接关系到安全可靠性运行，都是需要继续努力的地方。

1.3 本文研究内容

主要进行了两方面的设计，一方面是必须要进行主接线方案的确定，因为在500kV变电站中往往涉及到多个电源（此处设计为两个）长距离输电，通过500kV 级汇流母线把电能进行分配、输送到不同的电压等级。而主接线的确定不仅要去考虑现实可行性，还要考虑到由于可能增加的高压设备（诸如断路器等）所带来成本费用增加以及是不是便于操作人员进行操作和是不是方便以后可能进行的改建等等，而这些都是现实中切实要去考虑的内容，因此本文从不同的电压等级考虑分别进行了方案的比较与最终选取。另一方面是设备的选择，其中最重要的是短路计算的问题。电气设备最基本的要求是正常运行时安全可靠，而对于主接线来说由于各种设备以及各个电压等级回路馈线上可能因故障发生短路现象，因此需要通过短路计算求出可能点的短路电流并以此为根据去确定是否需要采取限流措施；设备选择时，为了保证正常运行以及故障状态下均能可靠安全运行，同时考虑到资金等问题也需要进行短路计算以选出最合适的设备参数。

2．电气主接线的确定

2.1 主接线的选取原则与设计依据

在整个输变电运行中需要用到一系列电气设备。主要分为两大块，分别称为一次设备和二次设备。发电机用来生产电能，变压器则负责按照既定的方案升高或降低电压并分配到不同的电压等级去，断路器则是和隔离开关相互配合用来实现关合和开断，这些称为一次设备，构成了输电网的主干部分。在系统运行中还需要对系统实施实时的监控与测量等，并加设一系列保护装置，称之为二次设备。而电气接线正是用来把这些设备串联到一块共同实现电力运行的平稳性。主接线指的是连接一次设备的电路部分。相对应的连接二次设备的则称之为二次接线。主接线的选取必须遵循其严格的原则和依据。综合来说主要是三个方面：首先考虑到电能输送在国民生活中的地位，设计的主接线必须能够保证系统运行的可靠性，必须保证电力输送的平稳性，尤其是对于重要用户必须留有备用电源保证能够实现连续不间断供电。由于断路器、隔离开关等设备需要定期检查，这就需要退出运行，因此也就必须加以考虑。基本原则是保证停运期间的备用能够保证到全部Ⅰ类及大部分Ⅱ类用户的电力供应，并尽可能的缩短停运时长。

其次是便于操作，最后还要考虑到成本等问题，尽量做到经济合理，电能损耗小：变电站中的主要电能损耗来自于大型变压器。应选取台数和容量合适的主变和站变，尽量避免二次变压。

2.2 各电压等级侧接线选择

对于500kv高压侧，根据前边所述，该变电站为枢纽变，在电力系统中占有重要地位，因此对可靠性有较高要求。根据任务书的要求，本级担负着较大的负荷容量。经考虑，拟定两种方案进行比较。

方案一：采用双母线四分段专用旁路母线如图2-1所示