發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)南京工程學(xué)院

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 110KV/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)繼電保護(hù) 班 級(jí) 繼保141 學(xué) 生 姓 名 xxx 學(xué) 號(hào) 206140616 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) 經(jīng)管D204 指 導(dǎo) 教 師 趙美蓮 設(shè)計(jì)起止時(shí)間： 2017年5月22日 至 2017 年6月2日設(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：1.1、變電所在電力系統(tǒng)中的地位與作用：變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，起著電壓變換和分配電能的作用。根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，變電所可分為

2、樞紐變電所、中間變電所、區(qū)域變電所和終端變電所。 樞紐變電所變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，匯集有多個(gè)電源（發(fā)電廠或其他電力網(wǎng)），連接電力系統(tǒng)的高壓和中壓，電壓等級(jí)在330kV以上，負(fù)責(zé)向區(qū)域變電所和中間變電所供電。當(dāng)其停電時(shí)，將引起電力系統(tǒng)解列甚至癱瘓。中間變電所中間變電所位于樞紐變電所和區(qū)域變電所之間，使長(zhǎng)距離輸電線路分段，其高壓側(cè)以交換潮流為主，起功率交換作用。它一般匯集23路電源，電壓等級(jí)在220330kV之間。除了通過(guò)功率外，它還降壓向當(dāng)?shù)赜脩艄╇?，?dāng)其停電時(shí)將使區(qū)域電網(wǎng)解列。地區(qū)變電所地區(qū)變電所負(fù)責(zé)向某一地區(qū)城市供電，高壓側(cè)電壓等級(jí)一般為110kV或220kV，低壓側(cè)電壓等級(jí)一般為11

3、0 kV或35 kV。當(dāng)該變電所停電時(shí)將使該地區(qū)的供電中斷。終端變電所終端變電所在輸電線路的終端，直接向電力用戶供電，高壓側(cè)電壓一般為110 kV。當(dāng)全所停電時(shí)，只影響該變電所的供電用戶。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)中的作用為終端變電所。 （、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）1.2、對(duì)電力用戶的分析： 由任務(wù)書(shū)中，原始資料圖表可得：B變電所的重要負(fù)荷占總負(fù)荷70%，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

4、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，按照此規(guī)則，A變電所70%的負(fù)荷采用雙回路供電，30%負(fù)荷單回路供電。由Pmax=P2=17MW，每回10KV饋線功率為2MW，則17*0.7=11.9MW。重要負(fù)荷回路數(shù)：(11.9/2/0.9)*214 (回)非重要負(fù)荷回路數(shù)：（17-11.9）/0.9/23（回）回路數(shù)目：14+3=17（回）二、選擇待設(shè)計(jì)變壓器的臺(tái)數(shù)，容量，型式及所用電的確定：2.1、臺(tái)數(shù)的選擇：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(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70%的全部負(fù)荷，或重要的主要生產(chǎn)負(fù)荷，故B變電所的主變壓器臺(tái)數(shù)確定為2

5、臺(tái)。2.2、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(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Smax的70%，即：S=70%Smax=（0.7*Pmax）/cos =0.7*17/0.9= 13.22MW=Smax,故選擇SN=12500KVA（偏小選擇，過(guò)負(fù)荷檢驗(yàn)）Smax/SN=13220/12500=1.0576過(guò)負(fù)荷系數(shù)：K1=0.861欠負(fù)荷系數(shù)：K2=1.058查圖可知，K2.a1比算出來(lái)的K2大，所選變壓器符合要求。（選擇SF7-12500/110）2.3、選擇主變壓器的形式：由于變電所所址選擇在郊區(qū)，不存在占地面積、

6、周?chē)h(huán)境等影響，故主變選擇戶外型。 變相數(shù)在330KV以下變電所中，一般選用三相式變壓器。B變電所位110/10KV變電所，有兩個(gè)電壓等級(jí)，故采用雙組變壓器。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B選用雙卷變壓器。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)SF7-12500/110。變壓器參數(shù)如下： 型號(hào)：SF7-12500/11

7、0,總?cè)萘?2500KVA*2=25000KVA變壓器高壓側(cè)電壓為U1=110KV，其調(diào)壓范圍為-2*2.5%+2*2.5%變壓器低壓側(cè)電壓為U2=10.5KV，Pk=70KW，Pb=19.6kW,I0%=1.2，Uk%=10.5，SF7-12500/110型電力變壓器連接標(biāo)號(hào)為YN,d11。冷卻方式的確定SF7-12500/110冷卻方式是油浸風(fēng)冷，它是三相雙繞組電力變壓器。三、 分析確定高、低壓側(cè)主接線3.1、對(duì)電氣主接線的基本要求：根據(jù)系統(tǒng)和用戶的基本要求，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個(gè)要求。停電不僅是發(fā)電廠的損失，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部

8、門(mén)帶來(lái)的損失將更嚴(yán)重，甚至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)造成不良的政治影響。在考慮主接線可靠性時(shí)，應(yīng)全面地看待以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）主接線可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析。（2）主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中的可靠性的綜合。（3）可靠性并不是絕對(duì)的，同樣的主接線對(duì)某些系統(tǒng)和用戶來(lái)說(shuō)是可靠的，而對(duì)另外一些系統(tǒng)和用戶來(lái)說(shuō)可能就不夠可靠，因此，分析和估價(jià)主接線時(shí)，不能脫離系統(tǒng)和用戶的具體條件，要根據(jù)系統(tǒng)和用戶的具體要求，進(jìn)行具體分析，以滿足必要的供電可靠性。（4）主接線的可靠性是發(fā)展的。隨

9、著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，新型設(shè)備的投運(yùn)，自動(dòng)裝置和先進(jìn)技術(shù)的使用，主接線的可靠性會(huì)發(fā)生改變，過(guò)去被認(rèn)為不可靠的主接線，現(xiàn)在不一定就不可靠。（5）衡量主接線運(yùn)行可靠性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是：a. 母線故障時(shí)或母線檢修時(shí)，停電范圍的大小和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證供電。b. 斷路器檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證供電。c. 發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性。具有運(yùn)行、維護(hù)的靈活性和方便性電氣主接線的靈活性要求有以下幾個(gè)方面：（1）調(diào)度靈活、操作簡(jiǎn)便，應(yīng)能靈活地投入（或切除）某些機(jī)組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。（2）檢修安全：應(yīng)能方便地停運(yùn)

10、斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對(duì)用戶的供電。（3）擴(kuò)建方便：應(yīng)能容易地從初期過(guò)渡到最終接線，使在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)，一次和二次設(shè)備等所需改造最少。經(jīng)濟(jì)性電氣主接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性等技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）投資省：主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備的投資，要使控制、保護(hù)不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉電氣設(shè)備或輕型電器，做到投資省。（2）電能損失?。汉侠淼剡x擇主變壓器的種類、容量、臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。（3）占地面積?。弘姎庵鹘泳€選擇時(shí)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面

11、積減少。在可能和允許的條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。電氣主接線具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性 隨著我國(guó)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，已投產(chǎn)的發(fā)電廠和變電所，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，往往需要擴(kuò)建。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，火電廠的裝機(jī)容量和出線回?cái)?shù)都有發(fā)展可能。所以在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有發(fā)展余地，為將來(lái)的發(fā)展創(chuàng)造條件。3.2、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。本變電所110KV高壓側(cè)有4個(gè)回路

12、進(jìn)出線，采用單母線分段接線，10KV低壓側(cè)的接線根據(jù)負(fù)荷的重要性分為兩類： 重要負(fù)荷：n=(0.7*17)/0.9/2×2=13.223 非重要負(fù)荷：n=(0.30*17)/0.9/2=2.8333.3、單母分段及橋形接線的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍：?jiǎn)文阜侄螁文妇€接線的缺點(diǎn)可以通過(guò)將母線分段的方法來(lái)克服。由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。故這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。單母線分段接線適用范圍：a）6 10kV配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)；b）35 63kV配電裝置的出線回路數(shù)為4 8回時(shí)；c）110 220kV配電裝置的出線

13、回路數(shù)為3 4回時(shí)；但是單母線分段接線也有較顯著的缺點(diǎn)，這就是當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)發(fā)生故障或檢修時(shí)，各段母線上所連接的全部引線都要在檢修期間停電，顯然對(duì)于大容量發(fā)電廠和樞紐變電所來(lái)說(shuō)，這都是不能容許的。橋形接線兩個(gè)變壓器線路單元接線相連，便構(gòu)成橋形接線。橋形接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種。橋形接線的優(yōu)點(diǎn)是高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需要三臺(tái)斷路器。橋形接線的可靠性不是很高，有時(shí)也需要用隔離開(kāi)關(guān)作為操作電器，但由于使用電器少，布置簡(jiǎn)單，造價(jià)低，目前在35 220kV的發(fā)電廠和變電所中也被廣泛應(yīng)用。此外，只要在配電裝置的布置上采用適當(dāng)措施，這種接線有可能發(fā)展成單母線或雙母線，因此，可利用作電力

14、裝置初期的一種過(guò)渡接線。3.4、本所接線方式的選擇：多數(shù)情形中，分段數(shù)與電源數(shù)相同，故對(duì)B變電所中10KV低壓側(cè)的接線方式按規(guī)程要求，采用單母線雙分段接線方式，對(duì)重要負(fù)荷回路，均以雙回路方式供電，保證供電可靠性，考慮到減小配電裝置的占地面積和占用面積，消除爆炸的隱患，以及環(huán)境保護(hù)的要求，主接線不采用帶旁路接線。四、 配電裝置配電裝置的整個(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

15、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)建。所以110KV按屋外布置考慮，可中型或半高型；10KV采用屋內(nèi)配電裝置，出線不帶電抗器用成套開(kāi)關(guān)柜；若有電抗器，用混合式或裝配式二屋布置。五、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

16、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B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)。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，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150KVA。六、進(jìn)行互感器配置：6.1、電壓互感器的配置：母線：一般各段工作母線及備用母線

17、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)。6.2、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)

18、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：a）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，互感器型號(hào)：JCC6-110（W2、GYW1）,它的最大容量2000VA；b）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。所選的互感器型號(hào)是：JDJ-10，最大容量640VA，七、進(jìn)行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計(jì)算：7.1、短路計(jì)算的一般規(guī)定：計(jì)算的基本情況：電力系統(tǒng)中所有電源均在額

19、定負(fù)荷下運(yùn)行；所有同步發(fā)電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置；短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間；所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同應(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。計(jì)算容量：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。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。短路種類：按三相短路計(jì)算。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)。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

20、變高壓側(cè)：2.5s 110KV分段：3s 110V進(jìn)線：3.5-4s2， 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)；（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：八、選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)：8.1、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。選擇的基本要求：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；在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具

21、有良好的絕緣；應(yīng)有足夠的短路能力和盡可能短的分段時(shí)間；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。a) 選擇的基本條件：（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：UNUNs （工作電壓）（3） 額定電流：INImax（最大持續(xù)工作電流）（4） 額定開(kāi)斷電流：INbrIt（5） 額定關(guān)合電流：INclish（6） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：iesish（7） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：It*It*tQkb) 斷路器選擇的結(jié)果：斷路器設(shè)備型號(hào)技術(shù)參數(shù)主變高壓側(cè)SW4-110110100018.45521主變低壓側(cè)ZN5-10II10630、1000205020110kv進(jìn)線SW4-110110100018.45521110kv母線分段SW4-110110100018.4552110kv母線分段ZN5-10II10630、100020502010kv出線ZN5-10II10630、10002050208.2、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。選擇的基本要求：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)；隔