電廠課程設(shè)計11010KV變電所電氣部分設(shè)計

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1、成績 南京工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書(論文) 題 目 110/10KV變電所電氣部分設(shè)計 課 程 名 稱 發(fā)電廠電氣部分 院（系、部、中心） 電力工程學(xué)院 專 業(yè) 電力系統(tǒng)及其自動化 班 級 電 力 081 學(xué) 生 姓 名 王 馳

2、 學(xué) 號 206080137 指 導(dǎo) 教 師 陳 躍 設(shè)計起止時間：2011年05月30日至2011年06月10日 目錄 一、 課程設(shè)計任務(wù)書------------------------------------------------------1 二、 110/10KV變電所設(shè)計說明書--------------------------------------------3 1、 對待設(shè)計變電所在系統(tǒng)中的地位和作

3、用及對用戶的分析 2、 選擇待設(shè)計變電所主變的太熟、容量、型式 3、 分析確定高、低壓側(cè)主接線及配電裝置形式 4、 分析確定所用主接線形式方式 5、 進行互感器配置 6、 進行選擇設(shè)備和道題所必須的短路電流計算 7、 選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線斷路器、隔離開關(guān) 8、 選擇10KV硬母線 9、 進行繼電保護配置 三、 110/10KV變電所設(shè)計計算書-------------------------------------------9 1、 對待設(shè)計變電所在系統(tǒng)中的地位，作用及用戶的分析 2、 選擇待設(shè)變電所的臺數(shù)、容量及型式 3、 進行選擇設(shè)備和導(dǎo)

4、體所必須的短路電流計算 4、 選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線斷路器、隔離開關(guān) 5、 選擇10KV硬母線 四、變電所主接線圖--------------------------------------------------------15 12 設(shè)計說明書 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： 1，變電所在電力系統(tǒng)中的地位與作用， 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，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

5、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，接近負荷中心，電壓等級為110KV。 （Ⅰ、Ⅱ級負荷，保證不間斷供電：Ⅰ：兩個獨立電源供電；Ⅱ：雙回路供電） 2，對電力用戶的分析： 由任務(wù)書中，原始資料圖表可得：A變電所的重要負荷占總負荷65%，按其供電可靠性的要求，負荷被分為三個等級，其中等級一，等級二為重要負荷，要保證不間斷供電，通常，第一級負荷需要采用兩個獨立的電源供電，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%的負荷采用雙回路供電，35%負荷單

6、回路供電。 由Pmax=P1=29MW，每回10KV饋線功率為1.5~2MW，則290.65=18.85MW。 重要負荷回路數(shù)：(18.85/1.6) 2=24(回) 非重要負荷回路數(shù)：（29-18.85）/1.6=7（回） 回路數(shù)目：24+7=31（回） 二、 選擇待設(shè)計變電所的臺數(shù)，容量，型式： （一） 臺數(shù)：一般裝設(shè)兩臺主變 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)劃負荷來選 擇，當(dāng)一臺主變檢修和故障時，另一臺主變應(yīng)保證60%~70%的全部負荷，或重要的主要生產(chǎn)負荷，故A變電所的主變壓器臺數(shù)確定為2臺。 （二） 選擇主變壓器的容量 變電所主變壓器的容量一般按

7、變電所建成后5~10年的規(guī)劃負荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺變壓器停運時，其余變壓器的滿足變電所最大負荷的60%~70%，即：S=70%=（0.7）/ =0.729/0.9=22.56MW=,故選擇=20000KVA（偏小選擇，過負荷檢驗）/=20000/21777=0.9184 過負荷系數(shù)：= 欠負荷系數(shù)：= 查圖可知，對應(yīng)于允許的比實際算出的=1.1278大，所以=20000滿足正常過負荷。（選擇SFZ7-20000/110） (三) 選擇主變壓器的形式 由于變電所所址選擇在農(nóng)村戶外，故主變選擇戶外型。 1、在330KV以下變電所中，一般選用三相式變

8、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，加強短路保護，調(diào)壓困難，相比之下，雙卷變壓器結(jié)構(gòu)更簡單，運行方便，費用低，所以A選用雙卷變壓器。 2、繞組接線組別的確定 變壓器的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： 型號：SF13-20000/110,總?cè)萘?0000KVA2=40000KVA 變壓器高

9、壓側(cè)電壓為U1=110KV，其調(diào)壓范圍為-81.25%~+81.25% 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 三、分析確定高、低壓側(cè)主接線以及配電裝置型式。 （一） 高、低壓側(cè)主接線的確定： 電氣主接線是發(fā)電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、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行起著決定性作用。 對電氣主接線的要求，包括可靠性，靈活性經(jīng)濟性

10、三個方面。 本變電所110KV高壓側(cè)有2個回路進出線，采用橋式接線，10KV低壓側(cè)的接線根據(jù)負荷的重要性分為兩類： 重要負荷：n=[(0.6529)/0.9]/(1.5~2.0)=10.4722~13.9630 非重要負荷：n=[(0.3529)/0.9]/(1.5~2.0)=5.6389~7.5185 內(nèi)橋接線的優(yōu)缺點、適用范圍： 連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。 優(yōu)點：1、高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺斷路器。 2、線路的投入和切除比較方便。具有較高的經(jīng)濟性。 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

11、時停運。 2、出線斷路器檢修或者維護時，線路需要長時間停運。 3、連接橋斷路器檢修時，兩個回路需要解列運行。 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。 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。 圖1 （二） 配電裝置型式的確定： 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，運行維護，巡視，操作，檢修，運輸?shù)陌踩嚯x及運行中可能發(fā)生的過電壓等因素而決定的。 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； ② 要考慮有利于降低噪聲的選擇與布置；

12、 ③ 城市和農(nóng)村的110KV配電采用中性布置，10KV采用室內(nèi)配電。 基本要求：① 節(jié)約用地； ② 保證運行可靠； ③ 保證人身安全和防火要求； ④ 安裝，運輸，維護，巡視，操作和檢修方便； ⑤ 保證安全前提下，布置緊湊，力求節(jié)省材料和降低造價； ⑥ 便于分期建設(shè)和擴建。 四、分析確定所用電接線方式： 按GB50059-1992《35~110KV，容量為110KV的變電所的總負荷為150~200KVA，35~110KV變電所，有兩臺及以上主變壓器時，宜裝設(shè)兩臺容量相同，可互

13、為備用所用工作變壓器。 “電源引接點相互獨立”：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)濟性，可靠性較高的特點。 （1） 選擇的原則及考慮的因素： ① 變壓器原、副邊分別與引接點和所用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)； ② 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； ③ 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%； ④ 變壓器的容量必須保證所用機械及設(shè)備能以電源獲得足夠的功率，所以

14、不能過載容量必須大于150KV。 （2） 選用Y，yn0接線的干式變壓器， 型號：Sc10-200/10，額定容量200KVA，空載損耗620W，短路損耗2210W； 空載電流（%）=0.7，阻抗電壓（%）=4，噪音水平：48dB，總體質(zhì)量：850kg； 五、進行互感器配置： （1） 電壓互感器的配置： ① 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； ② 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，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

15、組互感器可不裝設(shè)。 ③ 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)。 （2） 電流互感器： 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、保護使用。 特點： ① 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荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。 ② 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)下運行，B變電所電流互感器的具體配置： 1）110KV進線，外橋及主變高

16、壓、低壓側(cè)均裝設(shè)三相電流互感器。 所選電流互感器：作用：監(jiān)測，保護相應(yīng)支路； 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，保護相應(yīng)支路。 六、進行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計算 （一） 短路計算的一般規(guī)定： 1， 計算的基本情況： （1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行； （2） 所有同步發(fā)電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置； （3） 短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間； （4） 所有電源的電動勢相位角相同 （5） 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。 2， 計算容量： 應(yīng)按工程設(shè)計的最經(jīng)規(guī)劃容量計算，并考慮

17、電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般工程建成后5~10年。 3， 接線方式： 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行方式。 4， 短路種類： 按三相短路計算。 5， 短路計算點： 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。 （二） 短路電流的計算： 1， 主接線后備保護動作時間tpr 10KV出線：1s 10KV分段：1.5s 主變低壓側(cè)：2s 主變高壓側(cè)：2.5s 110KV分段：3s 110V進線：3.5s 2， 短路電流計算條件： （1）

18、 忽略電阻，僅計電抗，110KV饋線，電抗x=0.4/km計； （2） 選擇通過導(dǎo)體或電器的Ik為最大短路點及運行方式； （3） 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； （4） 短路計算電路圖： 3,短路點計算： 短路點 持續(xù)時間 用途 K1 出線: 1.1 A所10KV出線回路 K2 主變:1.4 A所主變壓器低壓側(cè) K3 主變:1.7 A所主變高壓側(cè) K4 分段:2.0 A所110KV進線 4,短路計算結(jié)果： 短路點

19、 K4 2.0 4.387 4.312 4.418 11.1868 37.450 K3 1.7 4.387 4.293 4.393 11.1869 31.570 K2 1.4 8.873 8.873 8.873 22.626 131.841 K1 1.1 15.187 15.462 15.737 38.727 262.995 七、選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線的斷路器、隔離開關(guān) （一）斷路器的選擇： 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

20、統(tǒng)的發(fā)展水平。 1.選擇的基本要求： （1） 在合閘運行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也足夠穩(wěn)定； （2） 在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣； （3） 應(yīng)有足夠的短路能力和盡可能短的分段時間； （4） 應(yīng)有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，安裝維護方便。 2.斷路器選擇的具體技術(shù)條件： （1） 型式：高壓側(cè)（110KV）：戶外SF6斷路器 低壓側(cè)（10KV）：戶內(nèi)真空斷路器 （2） 額定電壓：≥ （工作電壓） （3） 額定電流：≥（最大持續(xù)工作電流） （4） 額定開斷電流：≥（或） （5） 額定關(guān)

21、合電流：≥ （6） 動穩(wěn)定校驗：≥ （7） 熱穩(wěn)定校驗：t≥ 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。 3.斷路器選擇的結(jié)果： 斷路器 設(shè)備型號 技術(shù)參數(shù) 計算參數(shù) (kV) (A) (A) (kA) (kA) (kV) (A) (A) (kA) (kA) QF1 SW4-110 110 1000 18.4 55 21 110 437.387 4.387 11.187 4.327 QF2 110 109.93 4.387 11.187 4.310 QF3

22、 ZN12-10 10 1250 31.5 80 31.5 10 1209.23 8.873 22.626 9.958 QF4 10 1860.35 15.187 38.727 15.462 （二）隔離開關(guān)的選擇： 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。 1．選擇的基本要求： （1）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； （2）隔離開關(guān)斷開點之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以

23、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； （3）隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性，動穩(wěn)定性，機械硬度，絕緣強度； （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； （5）隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠； （6）帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須安裝連鎖機構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。 3．結(jié)論 110kv出線端 主變壓器高壓側(cè) 分段母線 10kv出線端 SW4--110 SW4--110 SN10--10 SN10--10 八、選擇10KV硬母線 1. 母線材料，截面形狀和布置方式選擇 ⑴材料：一般情況下采用

24、鋁母線 優(yōu)點：電阻率高且密度小。 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 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。 ⑷開關(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 結(jié)論：選每相1條 125 mm*10 mm =1250mm2鋁導(dǎo)線 項目 選擇10K

25、V硬母線 計算值 動穩(wěn)定校驗 1250 146.2 載流量校驗 1209 1765.9 九、配置繼電保護裝置 變壓器主保護的配置 主變型號為：SFZ7-20000/110 1、非電氣量保護：瓦斯保護。（保護變壓器本身） 作用：針對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低。輕瓦斯保護動作于信號；重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源測的斷路器。 2、電氣量保護：差動保護。（保護變電所） 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。 后備保護的配置 1、過電流保護 原理：根據(jù)保護的啟動電流Ik*act躲過變壓器的最大負荷電流IL*max

26、整定 公式：Iact=KMs ILmax 式中 Krel--------可靠系數(shù) Kre---------返回系數(shù) KMs--------自啟動系數(shù) 2、復(fù)合電壓閉鎖保護 作用：降低動作電流，提高靈敏度。 3、過負荷保護 作用：用于變壓器過載時發(fā)出警告信號。 公式: Iact =INT 十、 主要參考文獻 1. 姚春球.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國電力出版社，2008 2. 范錫普.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國電力出版社, 2004 3. 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 4. 35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范（GB 50059-1992）.北京：中國計劃出版社，1993 5. 導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL／T 5222－2005）.北京：中國電力出版社，2005 6. 高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程（DL／T 5352-2006）. 北京：中國電力出版社，2007