電廠課程設(shè)計(jì)11010KV變電所電氣部分設(shè)計(jì)

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1、成績(jī) 南京工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)題 目 110/10KV變電所電氣部分設(shè)計(jì) 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(dòng)化 班 級(jí) 電 力 081 學(xué) 生 姓 名 王 馳 學(xué) 號(hào) 206080137 指 導(dǎo) 教 師 陳 躍 設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2011年05月30日至2011年06月10日 目錄一、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)-1二、 110/10KV變電所設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-31、 對(duì)待設(shè)計(jì)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用及對(duì)用戶的分析2、 選擇待設(shè)計(jì)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(jìn)行互感器

2、配置6、 進(jìn)行選擇設(shè)備和道題所必須的短路電流計(jì)算7、 選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線斷路器、隔離開(kāi)關(guān)8、 選擇10KV硬母線9、 進(jìn)行繼電保護(hù)配置三、 110/10KV變電所設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)-91、 對(duì)待設(shè)計(jì)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(tái)數(shù)、容量及型式3、 進(jìn)行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計(jì)算4、 選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線斷路器、隔離開(kāi)關(guān)5、 選擇10KV硬母線四、變電所主接線圖-1512設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、對(duì)待設(shè)計(jì)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(gè)供電網(wǎng)絡(luò)中的

3、作用為地區(qū)變電所，所謂地區(qū)變電所，是以對(duì)地區(qū)用戶供電為主，為一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所電壓等級(jí)一般110KV220KV，全所停電時(shí)，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(jí)為110KV。（、級(jí)負(fù)荷，保證不間斷供電：兩個(gè)獨(dú)立電源供電；：雙回路供電）2，對(duì)電力用戶的分析： 由任務(wù)書(shū)中，原始資料圖表可得：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(gè)等級(jí)，其中等級(jí)一，等級(jí)二為重要負(fù)荷，要保證不間斷供電，通常，第一級(jí)負(fù)荷需要采用兩個(gè)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(shí)，不會(huì)影響另一個(gè)電源持續(xù)供電，保證供電連續(xù)性。第二等級(jí)要求雙回路供電，按照

4、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。由Pmax=P1=29MW，每回10KV饋線功率為1.52MW，則290.65=18.85MW。重要負(fù)荷回路數(shù)：(18.85/1.6) 2=24(回)非重要負(fù)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(jì)變電所的臺(tái)數(shù)，容量，型式：（一） 臺(tái)數(shù)：一般裝設(shè)兩臺(tái)主變?cè)颍嚎紤]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(lái)選擇，當(dāng)一臺(tái)主變檢修和故障時(shí)，另一臺(tái)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(tái)數(shù)確定為2臺(tái)。（二） 選擇主變壓器的容量變電所主變壓器

5、的容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，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(guò)負(fù)荷檢驗(yàn)）/=20000/21777=0.9184 過(guò)負(fù)荷系數(shù)：= 欠負(fù)荷系數(shù)：=查圖可知，對(duì)應(yīng)于允許的比實(shí)際算出的=1.1278大，所以=20000滿足正常過(guò)負(fù)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，一般選用三相式變壓器。A變電所位110/10KV變電所，有兩

6、個(gè)電壓等級(jí)，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(jiǎn)單，運(yùn)行方便，費(fèi)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(tái)SFZ7-20000/110。變壓器參數(shù)如下： 型號(hào)：SF13-20000/110,總?cè)萘?0000KVA2=40000KVA變壓器高壓側(cè)電壓為U1=110KV，其調(diào)壓范圍為-81.25%+81.2

7、5%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(hào)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(jì)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(dòng)裝置和控制方式的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定性作用。 對(duì)電氣主接線的要求，包括可靠性，靈活性經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。本變電所110KV高壓側(cè)有2個(gè)回路進(jìn)出線，采用橋式接線，10KV低壓側(cè)的接線根據(jù)

8、負(fù)荷的重要性分為兩類(lèi)： 重要負(fù)荷：n=(0.6529)/0.9/(1.52.0)=10.472213.9630 非重要負(fù)荷：n=(0.3529)/0.9/(1.52.0)=5.63897.5185內(nèi)橋接線的優(yōu)缺點(diǎn)、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(diǎn)：1、高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺(tái)斷路器。2、線路的投入和切除比較方便。具有較高的經(jīng)濟(jì)性。缺點(diǎn)：1、變壓器的投入和切除操作較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，切換主變時(shí)一回線路需要暫時(shí)停運(yùn)。2、出線斷路器檢修或者維護(hù)時(shí)，線路需要長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)。3、連接橋斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需要解列運(yùn)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

9、路較長(zhǎng)，故障率較低的情況。經(jīng)過(guò)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(gè)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(guò)電壓等因素而決定的。設(shè)計(jì)原則： 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； 要考慮有利于降低噪聲的選擇與布置； 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： 節(jié)約用地； 保證運(yùn)行可靠； 保證人身安全和防火要求； 安裝，運(yùn)輸，維護(hù)，巡視，操作和檢修方便； 保證安全前提下，布置緊湊，力求節(jié)省材料和降低造價(jià)； 便于分期建設(shè)和擴(kuò)

10、建。四、分析確定所用電接線方式：按GB50059-199235110KV，容量為110KV的變電所的總負(fù)荷為150200KVA，35110KV變電所，有兩臺(tái)及以上主變壓器時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)容量相同，可互為備用所用工作變壓器?！半娫匆狱c(diǎn)相互獨(dú)立”：當(dāng)所內(nèi)有較低壓母線時(shí)，一般均由較低壓母線上引接12臺(tái)所用變壓器。所以若A變電所為110/10（KV）時(shí)，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(diǎn)。（1） 選擇的原則及考慮的因素： 變壓器原、副邊分別與引接點(diǎn)和所用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)； 聯(lián)結(jié)組別宜使用同一電壓級(jí)別的所用工作，備用變壓器輸出電壓的相位一致； 阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，

11、宜使在引接點(diǎn)、電壓及所用電負(fù)荷正常波動(dòng)范圍內(nèi)，所用各級(jí)母線的電壓偏移不超過(guò)額定電壓的-5%+5%； 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(guò)載容量必須大于150KV。（2） 選用Y，yn0接線的干式變壓器，型號(hào)：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(jìn)行互感器配置：（1） 電壓互感器的配置： 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(shí)旁路母線也裝一組電壓互感器； 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

12、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(cè)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(shí)，這組互感器可不裝設(shè)。 線路：當(dāng)對(duì)端有電源時(shí)，在出線側(cè)上裝設(shè)一組電壓互感器，供監(jiān)視線路無(wú)電壓，進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，其中，35220KV線路在一相上裝設(shè)；300500KV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(cè)量、保護(hù)使用。特點(diǎn)： 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(cè)電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無(wú)關(guān)。 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

13、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：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。所選電流互感器：作用：監(jiān)測(cè)，保護(hù)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(cè)各種電流，保護(hù)相應(yīng)支路。六、進(jìn)行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計(jì)算（一） 短路計(jì)算的一般規(guī)定：1， 計(jì)算的基本情況：（1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；（2） 所有同步發(fā)電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)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(dòng)勢(shì)相位角相同（5） 應(yīng)考慮對(duì)短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。2， 計(jì)算容量

14、：應(yīng)按工程設(shè)計(jì)的最經(jīng)規(guī)劃容量計(jì)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510年。3， 接線方式：計(jì)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(guò)程中可能的運(yùn)行方式。4， 短路種類(lèi)：按三相短路計(jì)算。5， 短路計(jì)算點(diǎn)：在正常接線方式時(shí)，通路設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。（二） 短路電流的計(jì)算：1， 主接線后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr10KV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(jìn)線：3.5s2， 短路電流計(jì)算條件：（1） 忽略電阻，僅計(jì)電抗，110KV饋線，電抗x=0.4/km計(jì)

15、；（2） 選擇通過(guò)導(dǎo)體或電器的Ik為最大短路點(diǎn)及運(yùn)行方式；（3） 每個(gè)短路點(diǎn)計(jì)算均為需校驗(yàn)導(dǎo)體或電器所需的三個(gè)短路電流；（4） 短路計(jì)算電路圖：3,短路點(diǎn)計(jì)算：短路點(diǎn)持續(xù)時(shí)間用途K1出線: 1.1A所10KV出線回路K2主變:1.4A所主變壓器低壓側(cè)K3主變:1.7A所主變高壓側(cè)K4分段:2.0A所110KV進(jìn)線4,短路計(jì)算結(jié)果：短路點(diǎn)K42.04.3874.3124.41811.186837.450K31.74.3874.2934.39311.186931.570K21.48.8738.8738.87322.626131.841K11.115.18715.46215.73738.727262

16、.995七、選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線的斷路器、隔離開(kāi)關(guān) （一）斷路器的選擇： 短斷路器時(shí)最完善的高壓開(kāi)關(guān)，在開(kāi)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。1.選擇的基本要求：（1） 在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長(zhǎng)期通過(guò)負(fù)荷電流，即使通過(guò)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(shí)間；（4） 應(yīng)有盡可能長(zhǎng)的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，安裝維護(hù)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）

17、 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(kāi)斷電流：（或）（5） 額定關(guān)合電流：（6） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：（7） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：t同樣，隔離開(kāi)關(guān)的選擇校驗(yàn)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(hào)技術(shù)參數(shù)計(jì)算參數(shù)(kV)(A)(A)(kA)(kA)(kV)(A)(A)(kA)(kA)QF1SW4-110110100018.45521110437.3874.38711.1874.327QF2110109.934.38711.1874.310QF3ZN12-1010125031.58031.5101209.238.87322.6269.95

18、8QF4101860.3515.18738.72715.462（二）隔離開(kāi)關(guān)的選擇： 隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開(kāi)關(guān)電器，是一種最簡(jiǎn)單的開(kāi)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(kāi)關(guān)構(gòu)成明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，將需要檢修的高壓設(shè)備與帶電部分可靠的斷開(kāi)隔離。1選擇的基本要求：（1）隔離開(kāi)關(guān)分開(kāi)后應(yīng)具有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開(kāi)；（2）隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過(guò)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(kāi)關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性，動(dòng)穩(wěn)定性，機(jī)械硬度，絕緣強(qiáng)度；（4）隔離開(kāi)關(guān)在跳閘合閘時(shí)的周期性要好，要有最佳的跳合閘速度，以盡可能的降

19、低過(guò)電壓；（5）隔離開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作要可靠；（6）帶有接地刀閘的隔離開(kāi)關(guān)，必須安裝連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開(kāi)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SW4-110SW4-110SN10-10SN10-10八、選擇10KV硬母線1. 母線材料，截面形狀和布置方式選擇材料：一般情況下采用鋁母線 優(yōu)點(diǎn)：電阻率高且密度小。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(guò)最大截面積的單條母線的允許載流量時(shí)，每相可用24條并列使用布置方法：三相豎直垂放 優(yōu)點(diǎn)為：便于觀察，對(duì)矩形母線，兼有水平布置的2重方式的優(yōu)點(diǎn)

20、，適用于此種情況且因?yàn)榭紤]到散熱面積最大，通風(fēng)冷卻效果較好，即導(dǎo)體豎放。開(kāi)關(guān)柜資料：使用開(kāi)關(guān)柜型號(hào)為KYN28-12型移開(kāi)式交流金屬封閉開(kāi)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(xiàng)目選擇10KV硬母線計(jì)算值 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)1250146.2 載流量校驗(yàn)12091765.9九、配置繼電保護(hù)裝置變壓器主保護(hù)的配置主變型號(hào)為：SFZ7-20000/1101、非電氣量保護(hù)：瓦斯保護(hù)。（保護(hù)變壓器本身）作用：針對(duì)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(dòng)作于信號(hào)；重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源測(cè)的斷路器。2、電氣量保護(hù)：差動(dòng)保護(hù)。

21、（保護(hù)變電所）作用：根據(jù)高、低壓側(cè)TA的測(cè)量值，針對(duì)變壓器繞組、套管及引出線上的故障而動(dòng)作。后備保護(hù)的配置1、過(guò)電流保護(hù)原理：根據(jù)保護(hù)的啟動(dòng)電流Ik*act躲過(guò)變壓器的最大負(fù)荷電流IL*max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(dòng)系數(shù)2、復(fù)合電壓閉鎖保護(hù)作用：降低動(dòng)作電流，提高靈敏度。3、過(guò)負(fù)荷保護(hù)作用：用于變壓器過(guò)載時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。公式: Iact =INT十、 主要參考文獻(xiàn)1. 姚春球.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國(guó)電力出版社，20082. 范錫普.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國(guó)電力出版社, 20043. 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南.電力系統(tǒng)分冊(cè).北京：中國(guó)水利水電出版社，20084. 35110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50059-1992）.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，19935. 導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（DLT 52222005）.北京：中國(guó)電力出版社，20056. 高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（DLT 5352-2006）. 北京：中國(guó)電力出版社，2007