電廠課程設(shè)計--11010kv變電所電氣部分設(shè)計

1、<p>　　課程設(shè)計說明書(論文)</p><p>　　題 目 110/10KV變電所電氣部分設(shè)計 </p><p>　　課 程 名 稱 發(fā)電廠電氣部分 </p><p>　　院（系、部、中心） 電力工程學(xué)院 </p><p>　　專

2、 業(yè) 電力系統(tǒng)及其自動化 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>

3、;　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　　設(shè)計起止時間：2011年05月30日至2011年06月10日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)書------------------------------------------------------1&

4、lt;/p><p>　　110/10KV變電所設(shè)計說明書--------------------------------------------3</p><p>　　對待設(shè)計變電所在系統(tǒng)中的地位和作用及對用戶的分析</p><p>　　選擇待設(shè)計變電所主變的太熟、容量、型式</p><p>　　分析確定高、低壓側(cè)主接線及配電裝置形式</p

5、><p>　　分析確定所用主接線形式方式</p><p><b>　　進(jìn)行互感器配置</b></p><p>　　進(jìn)行選擇設(shè)備和道題所必須的短路電流計算</p><p>　　選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線斷路器、隔離開關(guān)</p><p><b>　　選擇10KV硬母線</b>

6、</p><p><b>　　進(jìn)行繼電保護(hù)配置</b></p><p>　　110/10KV變電所設(shè)計計算書-------------------------------------------9</p><p>　　對待設(shè)計變電所在系統(tǒng)中的地位，作用及用戶的分析</p><p>　　選擇待設(shè)變電所的臺數(shù)、容量及型式&l

7、t;/p><p>　　進(jìn)行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計算</p><p>　　選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線斷路器、隔離開關(guān)</p><p><b>　　選擇10KV硬母線</b></p><p>　　四、變電所主接線圖-------------------------------------------------

8、-------15</p><p><b>　　設(shè)計說明書</b></p><p>　　一、對待設(shè)計變電所在電力系統(tǒng)中的地位，作用及電力用戶的分析：</p><p>　　1，變電所在電力系統(tǒng)中的地位與作用，</p><p>　　由發(fā)電廠變電所地理位置圖可以得出，變電所A在整個供電網(wǎng)絡(luò)中的作用為地區(qū)變電所，所謂地區(qū)變電所，

9、是以對地區(qū)用戶供電為主，為一個地區(qū)或城市的主要變電所電壓等級一般110KV~220KV，全所停電時，僅使該地區(qū)中斷供電，變電所所址選擇農(nóng)村戶外，接近負(fù)荷中心，電壓等級為110KV。</p><p>　?。á瘛ⅱ蚣壺?fù)荷，保證不間斷供電：Ⅰ：兩個獨(dú)立電源供電；Ⅱ：雙回路供電）</p><p>　　2，對電力用戶的分析：</p><p>　　由任務(wù)書中，原始資料圖表可得：

10、A變電所的重要負(fù)荷占總負(fù)荷65%，按其供電可靠性的要求，負(fù)荷被分為三個等級，其中等級一，等級二為重要負(fù)荷，要保證不間斷供電，通常，第一級負(fù)荷需要采用兩個獨(dú)立的電源供電，當(dāng)其中的任一電源發(fā)生故障而停電時，不會影響另一個電源持續(xù)供電，保證供電連續(xù)性。第二等級要求雙回路供電，按照此規(guī)則，A變電所65%的負(fù)荷采用雙回路供電，35%負(fù)荷單回路供電。</p><p>　　由Pmax=P1=29MW，每回10KV饋線功率為1.

11、5~2MW，則290.65=18.85MW。</p><p>　　重要負(fù)荷回路數(shù)：(18.85/1.6) 2=24(回)</p><p>　　非重要負(fù)荷回路數(shù)：（29-18.85）/1.6=7（回）</p><p>　　回路數(shù)目：24+7=31（回）</p><p>　　二、 選擇待設(shè)計變電所的臺數(shù)，容量，型式：</p><

12、;p>　　臺數(shù)：一般裝設(shè)兩臺主變</p><p>　　原因：考慮到發(fā)展，主變壓器的容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的規(guī)劃負(fù)荷來選</p><p>　　擇，當(dāng)一臺主變檢修和故障時，另一臺主變應(yīng)保證60%~70%的全部負(fù)荷，或重要的主要生產(chǎn)負(fù)荷，故A變電所的主變壓器臺數(shù)確定為2臺。</p><p><b>　　選擇主變壓器的容量</b></p>

13、<p>　　變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺變壓器停運(yùn)時，其余變壓器的滿足變電所最大負(fù)荷的60%~70%，即：S=70%=（0.7）/ =0.729/0.9=22.56MW=,故選擇=20000KVA（偏小選擇，過負(fù)荷檢驗）/=20000/21777=0.9184</p><p><b>　　過負(fù)荷系數(shù)：=</b></p&g

14、t;<p><b>　　欠負(fù)荷系數(shù)：=</b></p><p>　　查圖可知，對應(yīng)于允許的比實際算出的=1.1278大，所以=20000滿足正常過負(fù)荷。（選擇SFZ7-20000/110）</p><p>　　(三) 選擇主變壓器的形式</p><p>　　由于變電所所址選擇在農(nóng)村戶外，故主變選擇戶外型。</p>&

15、lt;p>　　1、在330KV以下變電所中，一般選用三相式變壓器。A變電所位110/10KV變電所，有兩個電壓等級，故采用雙繞組變壓器。自耦變壓器雖然電壓變化率小，電壓穩(wěn)定，但是一二次側(cè)有直接聯(lián)系，要求內(nèi)部絕緣性好，加強(qiáng)短路保護(hù)，調(diào)壓困難，相比之下，雙卷變壓器結(jié)構(gòu)更簡單，運(yùn)行方便，費(fèi)用低，所以A選用雙卷變壓器。</p><p>　　2、繞組接線組別的確定</p><p>　　變壓器的

16、繞組接地方式必須使其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致。110KV電壓側(cè)均為“YN”，35KV以下電壓側(cè)一般為“0”，所以主變繞組的接線方式為“YND11”，綜上選擇2臺SFZ7-20000/110。變壓器參數(shù)如下：</p><p>　　型號：SF13-20000/110,總?cè)萘?0000KVA2=40000KVA</p><p>　　變壓器高壓側(cè)電壓為U1=110KV，其調(diào)壓范圍為-81.25%

17、~+81.25%</p><p>　　變壓器低壓側(cè)電壓為U2=10.5KV，=104KW，=30.0KW，%=1.2，%=10.5，SFZ7-20000/110型電力變壓器連接標(biāo)號為YNd11</p><p>　　三、分析確定高、低壓側(cè)主接線以及配電裝置型式。</p><p>　　高、低壓側(cè)主接線的確定：</p><p>　　電氣主接線是發(fā)電

18、廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用，連接方式與回路間的相互關(guān)系。所以，它的設(shè)計直接關(guān)系到全所電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的位置，繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定性作用。</p><p>　　對電氣主接線的要求，包括可靠性，靈活性經(jīng)濟(jì)性三個方面。</p><p>　　本變電所110KV高壓側(cè)有2個回路進(jìn)出線，采用橋式接線，10KV低壓側(cè)的接線根據(jù)負(fù)

19、荷的重要性分為兩類：</p><p>　　重要負(fù)荷：n=[(0.6529)/0.9]/(1.5~2.0)=10.4722~13.9630</p><p>　　非重要負(fù)荷：n=[(0.3529)/0.9]/(1.5~2.0)=5.6389~7.5185</p><p>　　內(nèi)橋接線的優(yōu)缺點、適用范圍：</p><p>　　連接橋斷路器接在線路斷

20、路器的內(nèi)側(cè)。</p><p>　　優(yōu)點：1、高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺斷路器。</p><p>　　2、線路的投入和切除比較方便。具有較高的經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　缺點：1、變壓器的投入和切除操作較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，切換主變時一回線路需要暫時停運(yùn)。</p><p>　　2、出線斷路器檢修或者維護(hù)時，線路需要長時間停運(yùn)。<

21、;/p><p>　　3、連接橋斷路器檢修時，兩個回路需要解列運(yùn)行。</p><p>　　適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器容量不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較低的情況。</p><p>　　經(jīng)過以上分析，110kv側(cè)主接線決定采用內(nèi)橋接線形式。例如圖1。</p><p><b>　　圖1</b></p>&l

22、t;p>　　配電裝置型式的確定：</p><p>　　配電裝置的整個結(jié)構(gòu)尺寸，是綜合考慮設(shè)備的外形尺寸，運(yùn)行維護(hù)，巡視，操作，檢修，運(yùn)輸?shù)陌踩嚯x及運(yùn)行中可能發(fā)生的過電壓等因素而決定的。</p><p>　　設(shè)計原則：① 形式選擇應(yīng)考慮所在地理情況和環(huán)境條件下優(yōu)先選擇占地面積；</p><p>　?、?要考慮有利于降低噪聲的選擇與布置；</p>

23、<p>　?、?城市和農(nóng)村的110KV配電采用中性布置，10KV采用室內(nèi)配電。 </p><p>　　基本要求：① 節(jié)約用地；</p><p><b>　?、?保證運(yùn)行可靠；</b></p><p>　?、?保證人身安全和防火要求；</p><p>　?、?安裝，運(yùn)輸，維護(hù)，巡視，操作和檢修方便；</p&

24、gt;<p>　?、?保證安全前提下，布置緊湊，力求節(jié)省材料和降低造價；</p><p>　?、?便于分期建設(shè)和擴(kuò)建。</p><p>　　四、分析確定所用電接線方式：</p><p>　　按GB50059-1992《35~110KV，容量為110KV的變電所的總負(fù)荷為150~200KVA，35~110KV變電所，有兩臺及以上主變壓器時，宜裝設(shè)兩臺容量

25、相同，可互為備用所用工作變壓器。</p><p>　　“電源引接點相互獨(dú)立”：當(dāng)所內(nèi)有較低壓母線時，一般均由較低壓母線上引接1~2臺所用變壓器。所以若A變電所為110/10（KV）時，應(yīng)當(dāng)從10KV側(cè)引線，這種引接方式具有經(jīng)濟(jì)性，可靠性較高的特點。</p><p>　　選擇的原則及考慮的因素：</p><p>　　變壓器原、副邊分別與引接點和所用電系統(tǒng)的額定電壓相適

26、應(yīng)；</p><p>　　聯(lián)結(jié)組別宜使用同一電壓級別的所用工作，備用變壓器輸出電壓的相位一致；</p><p>　　阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，宜使在引接點、電壓及所用電負(fù)荷正常波動范圍內(nèi)，所用各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的-5%~+5%；</p><p>　　變壓器的容量必須保證所用機(jī)械及設(shè)備能以電源獲得足夠的功率，所以不能過載容量必須大于150KV。</

27、p><p>　　選用Y，yn0接線的干式變壓器，</p><p>　　型號：Sc10-200/10，額定容量200KVA，空載損耗620W，短路損耗2210W；</p><p>　　空載電流（%）=0.7，阻抗電壓（%）=4，噪音水平：48dB，總體質(zhì)量：850kg；</p><p>　　五、進(jìn)行互感器配置：</p><p&g

28、t;<b>　　電壓互感器的配置：</b></p><p>　　母線：一般各段工作母線及備用母線上各裝一組電壓互感器，必要時旁路母線也裝一組電壓互感器；</p><p>　　主變壓器回路：主變壓器回路中，一般低壓側(cè)裝一組電壓互感器，使發(fā)電廠與系統(tǒng)的低壓側(cè)同步用，并供電給主變壓器的測量和保護(hù)，當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)在高壓側(cè)同步，或利用6-10KV備用母線同步時，這組互感器可不裝

29、設(shè)。</p><p>　　線路：當(dāng)對端有電源時，在出線側(cè)上裝設(shè)一組電壓互感器，供監(jiān)視線路無電壓，進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，其中，35~220KV線路在一相上裝設(shè)；300~500KV線路在三相上裝設(shè)。</p><p><b>　　電流互感器：</b></p><p>　　電流互感器的配置原則：每條支路的電源都應(yīng)裝設(shè)足夠數(shù)量的電流互感器，供支路測量、保

30、護(hù)使用。</p><p><b>　　特點：</b></p><p>　　一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)少，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。</p><p>　　電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以在正常情況下電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行，B變電所電流互感器的具體配置：</p>

31、<p>　　1）110KV進(jìn)線，外橋及主變高壓、低壓側(cè)均裝設(shè)三相電流互感器。</p><p>　　所選電流互感器：作用：監(jiān)測，保護(hù)相應(yīng)支路；</p><p>　　2）10KV分段及出線，配置兩相流變，所選電流互感器確定：作用：監(jiān)測各種電流，保護(hù)相應(yīng)支路。</p><p>　　六、進(jìn)行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計算</p><p&g

32、t;　　短路計算的一般規(guī)定：</p><p><b>　　計算的基本情況：</b></p><p>　　電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；</p><p>　　所有同步發(fā)電機(jī)都具有自動調(diào)整勵磁裝置；</p><p>　　短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間；</p><p>　　所有電源的電動勢相位

33、角相同</p><p>　　應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。</p><p><b>　　計算容量：</b></p><p>　　應(yīng)按工程設(shè)計的最經(jīng)規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，一般工程建成后5~10年。</p><p><b>　　接線方式：</b>&l

34、t;/p><p>　　計算短路電流作用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不能用僅在切換過程中可能的運(yùn)行方式。</p><p><b>　　短路種類：</b></p><p><b>　　按三相短路計算。</b></p><p><b>　　短路計算點：</b>&

35、lt;/p><p>　　在正常接線方式時，通路設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。</p><p><b>　　短路電流的計算：</b></p><p>　　主接線后備保護(hù)動作時間tpr</p><p>　　10KV出線：1s 10KV分段：1.5s 主變低壓側(cè)：2s</p>

36、<p>　　主變高壓側(cè)：2.5s 110KV分段：3s 110V進(jìn)線：3.5s</p><p><b>　　短路電流計算條件：</b></p><p>　　忽略電阻，僅計電抗，110KV饋線，電抗x=0.4/km計；</p><p>　　選擇通過導(dǎo)體或電器的Ik為最大短路點及運(yùn)行方式；</p>&

37、lt;p>　　每個短路點計算均為需校驗導(dǎo)體或電器所需的三個短路電流；</p><p><b>　　短路計算電路圖：</b></p><p><b>　　3,短路點計算：</b></p><p><b>　　4,短路計算結(jié)果：</b></p><p>　　七、選擇變電所高、

38、低壓側(cè)及10KV饋線的斷路器、隔離開關(guān)</p><p>　　（一）斷路器的選擇：</p><p>　　短斷路器時最完善的高壓開關(guān)，在開關(guān)電器中，它結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，地位最重要，它的制造水平往往反映電力系統(tǒng)的發(fā)展水平。</p><p>　　1.選擇的基本要求：</p><p>　　在合閘運(yùn)行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過短路電流，也足

39、夠穩(wěn)定；</p><p>　　在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣；</p><p>　　應(yīng)有足夠的短路能力和盡可能短的分段時間；</p><p>　　應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，安裝維護(hù)方便。</p><p>　　2.斷路器選擇的具體技術(shù)條件：</p><p>　　型式：高壓側(cè)（110K

40、V）：戶外SF6斷路器</p><p>　　低壓側(cè)（10KV）：戶內(nèi)真空斷路器</p><p>　　額定電壓：≥ （工作電壓）</p><p>　　額定電流：≥（最大持續(xù)工作電流）</p><p>　　額定開斷電流：≥（或）</p><p><b>　　額定關(guān)合電流：≥</b></p>

41、<p><b>　　動穩(wěn)定校驗：≥</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：t≥</b></p><p>　　同樣，隔離開關(guān)的選擇校驗條件與斷路器相同，并可以適當(dāng)降低要求。</p><p>　　3.斷路器選擇的結(jié)果：</p><p>　　（二）隔離開關(guān)的選擇：</p>

42、;<p>　　隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開關(guān)電器，是一種最簡單的開關(guān)，它的主要用途是保證高壓裝置檢修工作的安全，用隔離開關(guān)構(gòu)成明顯的斷開點，將需要檢修的高壓設(shè)備與帶電部分可靠的斷開隔離。</p><p>　　1．選擇的基本要求：</p><p>　?。?）隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開；</p><p>　　（2）隔

43、離開關(guān)斷開點之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間網(wǎng)絡(luò)的情況下，不到引起擊穿而危及工作人員的安全；</p><p>　　（3）隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性，動穩(wěn)定性，機(jī)械硬度，絕緣強(qiáng)度；</p><p>　　（4）隔離開關(guān)在跳閘合閘時的周期性要好，要有最佳的跳合閘速度，以盡可能的降低過電壓；</p><p>　　（5）隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠；</p

44、><p>　　（6）帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須安裝連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。</p><p><b>　　3．結(jié)論</b></p><p>　　八、選擇10KV硬母線</p><p>　　母線材料，截面形狀和布置方式選擇</p><p>　?、挪牧希阂话闱闆r下采用鋁母線 優(yōu)點：電阻率高且密

45、度小。</p><p>　　⑵截面形狀：在35KV及以下，持續(xù)工作電流在400A及以下的屋內(nèi)配電裝置中，一般采用矩形母線，當(dāng)電路的工作電流超過最大截面積的單條母線的允許載流量時，每相可用2～4條并列使用</p><p>　　⑶布置方法：三相豎直垂放 優(yōu)點為：便于觀察，對矩形母線，兼有水平布置的2重方式的優(yōu)點，適用于此種情況且因為考慮到散熱面積最大，通風(fēng)冷卻效果較好，即導(dǎo)體豎放。</

46、p><p>　?、乳_關(guān)柜資料：使用開關(guān)柜型號為KYN28-12型移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，由結(jié)構(gòu)圖可知，母線為三角形排列</p><p>　　結(jié)論：選每相1條 125 mm*10 mm =1250mm2鋁導(dǎo)線</p><p>　　九、配置繼電保護(hù)裝置</p><p><b>　　變壓器主保護(hù)的配置</b></p>

47、;<p>　　主變型號為：SFZ7-20000/110</p><p>　　1、非電氣量保護(hù)：瓦斯保護(hù)。（保護(hù)變壓器本身）</p><p>　　作用：針對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低。輕瓦斯保護(hù)動作于信號；重瓦斯保護(hù)動作于跳開變壓器各電源測的斷路器。</p><p>　　2、電氣量保護(hù)：差動保護(hù)。（保護(hù)變電所）</p><p

48、>　　作用：根據(jù)高、低壓側(cè)TA的測量值，針對變壓器繞組、套管及引出線上的故障而動作。</p><p><b>　　后備保護(hù)的配置</b></p><p><b>　　1、過電流保護(hù)</b></p><p>　　原理：根據(jù)保護(hù)的啟動電流Ik*act躲過變壓器的最大負(fù)荷電流IL*max整定</p><

49、p>　　公式：Iact=KMs ILmax</p><p>　　式中 Krel--------可靠系數(shù)</p><p>　　Kre---------返回系數(shù)</p><p>　　KMs--------自啟動系數(shù)</p><p>　　2、復(fù)合電壓閉鎖保護(hù)</p><p>　　作用：降低動作電流，提高靈敏度。<

50、;/p><p><b>　　3、過負(fù)荷保護(hù)</b></p><p>　　作用：用于變壓器過載時發(fā)出警告信號。</p><p>　　公式: Iact =INT</p><p>　　十、 主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　1. 姚春球.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國電力出版社，2008</p&g

51、t;<p>　　范錫普.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國電力出版社, 2004</p><p>　　陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南.電力系統(tǒng)分冊.北京：中國水利水電出版社，2008</p><p>　　35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范（GB 50059-1992）.北京：中國計劃出版社，1993</p><p>　　導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL／T 522