電氣工程及其自動化變電站設(shè)計開題報告

1、華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計開題報告2010年3月22日學(xué)生姓名曹安明學(xué)號200607228 專業(yè)電氣工程及其自動化題目名稱CAM變電站初步設(shè)計課題來源模擬主 要 內(nèi) 容一，設(shè)計的原始資料：1, 設(shè)計變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負(fù) 荷。2, 確定本變電所的電壓等級為 220/110/10KV,220KV是本變電所的電源電壓， 110KV和10KV是二次電壓。3, 待建變電所的主接線中，中壓側(cè)110KV母線，送出2回線路；在低壓側(cè)10KV 母線，送出10回線路；在本所220KV母線有三回輸出線路送向負(fù)荷。該所建在 地勢平坦，交通方便之地。4, 變壓器米用兩臺型號

2、完全相同的變壓器，其容量為240MVA。二，電氣主接線設(shè)計1、主變壓器配置方案的確定根據(jù)本電站對負(fù)何的供電情況及與電力系統(tǒng)交換功率的情況，選定主變壓器 的臺數(shù)、容量以及型號。主變壓器選擇應(yīng)根據(jù)我國現(xiàn)行電氣設(shè)計手冊的有 關(guān)規(guī)疋進(jìn)行。具體如下： 容量的確定：240MVA(2)臺數(shù)確定：兩臺型號選擇：SFPS-7型220KV級三相三圈無載調(diào)壓變壓器。2、各電壓等級接線方式的確定。方案一：220kV電壓等級接線方式選為雙母線分段接線，110kV電壓等級接 線方式選為單母線接線，10kV電壓等級接線方式選為單母線分段接線。方案二：220KV電壓等級接線方式選為雙母線接線，110kV電壓等級接線 方式選為

3、內(nèi)橋接線，10kV電壓等級接線方式選為單母線分段接線。方案三：220KV電壓等級接線方式選為雙母線接線，110kV電壓等級接線 方式選為外橋接線，10kV電壓等級接線方式選為雙母線接線。三，短路電流計算在有限容量系統(tǒng)計算中，短路電流的計算采用運(yùn)算曲線法。其計算步驟如下：(1) 、畫出以標(biāo)幺值電抗表示的等值電路圖(取 SN=100MVAUN=Uav)，原 始網(wǎng)絡(luò)中所有的負(fù)荷均認(rèn)為是斷開的。(2) 、進(jìn)行等值電路的網(wǎng)絡(luò)化簡，最終簡化成各個電源點與短路點之間都是 只經(jīng)過一個電抗直接相連。這個直接電抗就稱為該電源對短路點的“轉(zhuǎn)移電抗”。(3) 、將各“轉(zhuǎn)移電抗”分別換算成以各自的電源總?cè)萘繛榛鶞?zhǔn)容量的

4、新標(biāo)幺值，即為各電源到短路點的“計算電抗”Xjs o(4) 、用“計算電抗” Xjs在“運(yùn)算曲線”上查短路電流周期分量任意時刻的標(biāo)幺值。如計算電抗標(biāo)幺值 忑3，則電源可看成無限大電源。(5) 、最后求出各電源供出的短路電流有名值，進(jìn)行相加，就得到了短路 點總的三相短路電流有名值。四，電氣設(shè)備選擇(一)電氣設(shè)備選擇的一般原則和基本要求1、基本要求設(shè)備選擇包括選型和確定技術(shù)參數(shù)。設(shè)備的選型和技術(shù)參數(shù)應(yīng)能保證電站的安全運(yùn)行和供電的可靠性，并留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展裕度，應(yīng)盡量選用輕型設(shè)備和 常用產(chǎn)品。在同一電站中，應(yīng)盡量減少設(shè)備和材料的種類。電氣設(shè)備要能可靠工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來 校

5、驗其短路的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。2、最大長期工作電流的確定變壓器：Igmax J."'V3Ueg maxgmax?主母線及母聯(lián)回路：取母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的I母線分段回路：Igmax：（0.50.8） lemax （母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的Ie)用戶線：單回 Ig maxP (15%)3U e cos0.8Pl雙回線Igmax-(15%)3U e cos3、周圍空氣溫度的確定室外部分取當(dāng)?shù)卦缕骄罡邷囟龋菏覂?nèi)配電裝置（10KV ）取通風(fēng)設(shè)計時采用的最高室溫，若缺少設(shè)計數(shù)據(jù)時，按當(dāng)?shù)卦缕骄罡邷囟?5 C考慮。4、計算時間的確定（1） 開斷計算時間tk為主保護(hù)動作時間t

6、b1和斷路器固有分閘時間tgf之和， 即 tk=tb1+tgf。（2） 熱穩(wěn)定校驗時間tr為保護(hù)時間tb和斷路器的開斷時間tkd之和，即tr=tb +t kd。無時限的主保護(hù)時間tb1取0.05s熱穩(wěn)定校驗時，對于裸導(dǎo)體取tb為主保護(hù)時間tbl,對于電器取tb為后備保護(hù)時間tb2。tkd =tgf+th, tgf查有關(guān)手冊求取，般取0.06s th為燃弧時間，一般取0.020.04s（二）硬母線及軟導(dǎo)體的選擇硬導(dǎo)體包括矩形、槽形和管形等，軟導(dǎo)體指鋼芯鋁絞線。硬母線和軟導(dǎo)線 應(yīng)按長期發(fā)熱允許電流選擇截面和按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。對于年最大負(fù)荷 利用小時數(shù)較大，距離較長、傳輸容量也較大的回路（如發(fā)

7、電機(jī)引出線回路和 變壓器引出線回路），一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面，其它較短導(dǎo)體（如匯流母 線）一般按長期發(fā)熱允許電流選擇截面。除按上述原則選擇載流導(dǎo)體截面外，尚應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定及電暈電壓 校驗等。1、按長期發(fā)熱允許電流選擇截面（1 ）首先需求出最大長期工作電流Igmax；（2）溫度修正系數(shù)（3）=K#r 爲(wèi)噺則滿足長期發(fā)熱要求。這里，厲和入分別為額定環(huán) 境溫度和實際環(huán)境溫度；Ivp和I v-3分別為導(dǎo)體額定環(huán)境溫度和實際環(huán)境溫度下 的允許電流。2、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面SJ=I gma/J(2-15)式中：Sj經(jīng)濟(jì)截面（mm2）； J經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm 2），查有關(guān)手冊。按經(jīng)濟(jì)電流密度

8、選擇截面還必須按長期發(fā)熱進(jìn)行校驗。3、按電暈電壓校驗對110KV及以上電壓的母線應(yīng)校驗?zāi)妇€電暈電壓。 使導(dǎo)線安裝處的最高工 作電壓Ugmax小于臨界電暈電壓Uj。即U gmaxW U LJ4、熱穩(wěn)定校驗利用最小截面法校驗。滿足熱穩(wěn)定要求的最小截面Smin = C tdzKt只要實際截面S> Smin ,則熱穩(wěn)定滿足上式中，Kt為集膚系數(shù)，對于鋼芯鋁絞線 Kt=1，矩形截面導(dǎo)體的Kf可查I表，C為熱穩(wěn)定系數(shù)，其值為 C二Klnt2 10“，對于鋁，常數(shù) K=222 X 宀2106W S/ (Qcm4)，常數(shù)T為245r，b為導(dǎo)體短路前的工作溫度， t1 5 Ur，0)l2max /爲(wèi)(C)

9、 ；2為導(dǎo)體的短時最高允許溫度，鋁導(dǎo)體t2=200C, 計算中，C可近似取值為90； tdz為等值時間，tdz=tz+tfz，tz=f(tr, 3，tr=tb+tkb，B =I/I 查有關(guān)曲線求得tz，tfz=0.05g。5、按三相短路進(jìn)行動穩(wěn)定校驗(對于硬母線)般情況下三相短路時導(dǎo)體產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力最大，故按三相短路電流來校驗硬導(dǎo)體的動穩(wěn)定這里只介紹每相單條矩形母線情況。采用三相母線垂直布置，母線豎放, 絕緣子跨距L=1.2m，相間距離a=0.5m,這里暫不計共振影響，即3 =1沖擊電流icj=2.55I(A)1單位長度上的相間電動力fx=173 10_ i；：(N)af l2最大彎矩M =

10、(N m)10按彎矩W =b"（m3）（三相母線垂直布置，母線豎放）6相間應(yīng)力6二M/W （Pa）動穩(wěn)定校驗條件 "_門=69 106（Pa）簡化計算：滿足動穩(wěn)定要求的絕緣子最大允許跨矩I10WCT yLmax（ m） fx若實際絕緣子跨距L < Lmax,則動穩(wěn)定滿足。（四）斷路器和隔離開關(guān)的選擇斷路器的型式選擇要根據(jù)電壓等級，安裝地點，該斷路器對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響等因素決定。斷路器和隔離開關(guān)的選擇校驗項目如表1所示。表1斷路器、隔離開關(guān)選擇校驗項目.設(shè)備項目斷路器隔離開關(guān)按工作電壓選擇U eU ewU eU ew按工作電流選擇| > |i e" i

11、gmaxIe> Igmax開斷能力校驗1 ekd1-關(guān)合能力校驗i > i leg" icj-熱穩(wěn)定校驗l：tl 工z|:比|乂動穩(wěn)定校驗Idwi cjdw1 cj表中：Ue、le設(shè)備的額定電壓（KV ）和額定電流（A）；Uew電網(wǎng)的額定電壓（KV ）；Igmax額定開斷電流（KA ）；I、I 三相短路次暫態(tài)電流（KA ）和穩(wěn)態(tài)電流值（KA ）;1eq額疋關(guān)合電流（KA）；1cj三相短路的沖擊電流（KA ）；Ir、idw 熱穩(wěn)定電流有效值（KA ）和動穩(wěn)定電流峰值（KA ）;t熱穩(wěn)疋電流Ir允許的作用時間（s）;tdz短路電流熱效應(yīng)等值時間（S）。五，防雷保護(hù)設(shè)計規(guī)劃避雷

12、器的配置：配電裝置的每組母線上均裝避雷器。三繞組變壓器的低壓側(cè)一相上設(shè)置一組避雷器。變壓器高低壓側(cè)中性點均裝設(shè)雷器。六，配電裝置設(shè)計變電所的配電裝置型式選擇一般考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，本著節(jié)約用地，因地制宜并結(jié)合運(yùn)行檢修和安裝要求通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較予以確定，在確定配電裝置型式時 必須滿足節(jié)約用地、運(yùn)行安全和操作巡視方便、便于檢修和安裝、節(jié)約材料、降低造價的 要求。在設(shè)計方面要滿足安全凈距要求，施工、運(yùn)行和檢修要求，躁聲的允許標(biāo)準(zhǔn)及限制 措施要求，電暈條件無線電干擾的特性和控制要求。根據(jù)電站條件及各型配電裝置的特點，選定要求電壓等級的配電裝置的結(jié)構(gòu)形式（如屋內(nèi)或屋外式，屋內(nèi)式采用單、二、三層， 屋外式采用中型、半高型、高型等）。采取的主 要技術(shù)路 線或方法1, 理解老師發(fā)下的設(shè)計任務(wù)書，明確所要設(shè)計的內(nèi)容，理清設(shè)計思路，制定設(shè)TT方2, 收集查閱有關(guān)設(shè)計規(guī)范、設(shè)計參考書、文獻(xiàn)，特別是220kV變電站線路設(shè)計 的參考書、變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程。3,4,上網(wǎng)查詢相關(guān)知識，參照有關(guān)的設(shè)計內(nèi)谷。在堅持獨(dú)立完成設(shè)計的同時，遇到困難及時向老師、同學(xué)請教、討論。畢業(yè)設(shè)計書一份1,封面：由學(xué)校統(tǒng)一打印。2,任務(wù)書：抄錄原件有關(guān)內(nèi)容3,開題報告：由我自己書寫4,摘要：包括設(shè)計題目、