電廠課程設計11010KV變電所電氣部分設計

成績 南京工程學院課程設計說明書(論文)題 目 110/10KV變電所電氣部分設計 課 程 名 稱 發(fā)電廠電氣部分 院（系、部、中心） 電力工程學院 專 業(yè) 電力系統(tǒng)及其自動化 班 級 電 力 081 學 生 姓 名 王 馳 學 號 206080137 指 導 教 師 陳 躍 設計起止時間：2011年05月30日至2011年06月10日 目錄一、 課程設計任務書-1二、 110/10KV變電所設計說明書-31、 對待設計變電所在系統(tǒng)中的地位和作用及對用戶的分析2、 選擇待設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變電所設計計算書-91、 對待設計變電所在系統(tǒng)中的地位，作用及用戶的分析2、 選擇待設變電所的臺數(shù)、容量及型式3、 進行選擇設備和導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-1512設計說明書一、對待設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電壓等級一般110KV220KV，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。（、級負荷，保證不間斷供電：兩個獨立電源供電；：雙回路供電）2，對電力用戶的分析： 由任務書中，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、 選擇待設計變電所的臺數(shù)，容量，型式：（一） 臺數(shù)：一般裝設兩臺主變原因：考慮到發(fā)展，主變壓器的容量應根據(jù)電力系統(tǒng)的規(guī)劃負荷來選擇，當一臺主變檢修和故障時，另一臺主變應保證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變電所建成后510年的規(guī)劃負荷考慮，并應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，它反映各設備的作用，連接方式與回路間的相互關(guān)系。所以，它的設計直接關(guān)系到全所電氣設備的選擇，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/(1.52.0)=10.472213.9630 非重要負荷：n=(0.3529)/0.9/(1.52.0)=5.63897.5185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雜，需動作兩臺斷路器，切換主變時一回線路需要暫時停運。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。設計原則： 形式選擇應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； 保證運行可靠； 保證人身安全和防火要求； 安裝，運輸，維護，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； 便于分期建設和擴建。四、分析確定所用電接線方式：按GB50059-199235110KV，容量為110KV的變電所的總負荷為150200KVA，35110KV變電所，有兩臺及以上主變壓器時，宜裝設兩臺容量相同，可互為備用所用工作變壓器。“電源引接點相互獨立”：當所內(nèi)有較低壓母線時，一般均由較低壓母線上引接12臺所用變壓器。所以若A變電所為110/10（KV）時，應當從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： 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； 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； 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%； 變壓器的容量必須保證所用機械及設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。（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： 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； 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，這組互感器可不裝設。 線路：當對端有電源時，在出線側(cè)上裝設一組電壓互感器，供監(jiān)視線路無電壓，進行同步和設置重合閘，其中，35220KV線路在一相上裝設；300500KV線路在三相上裝設。（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裝設足夠數(shù)量的電流互感器，供支路測量、保護使用。特點： 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)。 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，外橋及主變高壓、低壓側(cè)均裝設三相電流互感器。所選電流互感器：作用：監(jiān)測，保護相應支路；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，保護相應支路。六、進行選擇設備和導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：應按工程設計的最經(jīng)規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般工程建成后510年。3， 接線方式：計算短路電流作用的接線方式，應是可能發(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進線：3.5s2， 短路電流計算條件：（1） 忽略電阻，僅計電抗，110KV饋線，電抗x=0.4/km計；（2） 選擇通過導體或電器的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: 1.1A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進線4,短路計算結(jié)果：短路點K42.04.3874.3124.41811.186837.450K31.74.3874.2934.39311.186931.570K21.48.8738.8738.87322.626131.841K11.115.18715.46215.73738.727262.995七、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） 在合閘運行時應為良導體，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)下應具有良好的絕緣；（3） 應有足夠的短路能力和盡可能短的分段時間；（4） 應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)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，并可以適當降低要求。3.斷路器選擇的結(jié)果：斷路器設備型號技術(shù)參數(shù)計算參數(shù)(kV)(A)(A)(kA)(kA)(kV)(A)(A)(kA)(kA)QF1SW4-110110100018.45521110437.3874.38711.1874.327QF2110109.934.38711.1874.310QF3ZN12-1010125031.58031.5101209.238.87322.6269.958QF4101860.3515.18738.72715.462（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)分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網(wǎng)隔開；（2）隔離開關(guān)斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間網(wǎng)絡的情況下，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SW4-110SW4-110SN10-10SN10-10八、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：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24條并列使用布置方法：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，通風冷卻效果較好，即導體豎放。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鋁導線 項目選擇10KV硬母線計算值 動穩(wěn)定校驗1250146.2 載流量校驗12091765.9九、配置繼電保護裝置變壓器主保護的配置主變型號為：SFZ7-20000/1101、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，20082. 范錫普.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國電力出版社, 20043. 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南.電力系統(tǒng)分冊.北京：中國水利水電出版社，20084. 35110kV變電所設計規(guī)范（GB 50059-1992）.北京：中國計劃出版社，19935. 導體和電器選擇設計技術(shù)規(guī)定（DLT 52222005）.北京：中國電力出版社，20056. 高壓配電裝置設計技術(shù)規(guī)程（DLT 5352-2006）. 北京：中國電力出版社，2007