電氣工程及其自動化變電站設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、.華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)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(jì)課題來源模擬一，設(shè)計(jì)的原始資料：1 ，設(shè)計(jì)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。該所建主在地勢平坦，交通方便之地。要4 ，變壓器

2、采用兩臺型號完全相同的變壓器，其容量為240MVA 。內(nèi)二，電氣主接線設(shè)計(jì)容1 、主變壓器配置方案的確定根據(jù)本電站對負(fù)荷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(jì)手冊的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。具體如下： 容量的確定： 240MVA 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 電壓等級專業(yè)資料.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

3、為雙母線接線，110kV 電壓等級接線方式選為內(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(jì)算在有限容量系統(tǒng)計(jì)算中， 短路電流的計(jì)算采用運(yùn)算曲線法。 其計(jì)算步驟如下：(1) 、畫出以標(biāo)幺值電抗表示的等值電路圖 （取 S N =100MVA ，U N =U av ），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(gè)電源點(diǎn)與短路點(diǎn)之間都是只經(jīng)過一個(gè)電抗直接相連。 這個(gè)直接電抗就稱為該電源對短路點(diǎn)的

4、 “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)容量的新標(biāo)幺值，即為各電源到短路點(diǎn)的“計(jì)算電抗” X js 。(4) 、用“計(jì)算電抗” X js 在“運(yùn)算曲線”上查短路電流周期分量任意時(shí)刻的標(biāo)幺值。如計(jì)算電抗標(biāo)幺值 X js 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(diǎn)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)備和專業(yè)資料.常用產(chǎn)品。在

5、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)來校驗(yàn)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1.05Se變壓器： I g max3U e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Igmax ；母線分段回路： Igmax =（ 0.5 0.8 ）Iemax （母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的 Ie ）用戶線：單回雙回線P(15%)I g max3U e cos0.8P5%)I g max(13U ecos3 、 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(jì)時(shí)采用的最高室溫，若缺少設(shè)

6、計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，按當(dāng)?shù)卦缕骄罡邷囟?5 考慮。4 、計(jì)算時(shí)間的確定（1 ）開斷計(jì)算時(shí)間 tk 為主保護(hù)動作時(shí)間 t b1 和斷路器固有分閘時(shí)間t gf 之和，即 tk =t b1 +t gf 。（2 ）熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間 t r 為保護(hù)時(shí)間 t b 和斷路器的開斷時(shí)間t kd 之和，即 t r=t b+t kd 。無時(shí)限的主保護(hù)時(shí)間tb1 取 0.05s 。熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)，對于裸導(dǎo)體取t b 為主保護(hù)時(shí)間 t b1 ，對于電器取t b 為后備保護(hù)時(shí)間t b2 。t kd =t gf +t h， t gf 查有關(guān)手冊求專業(yè)資料.取，一般取 0.06s ； t h 為燃弧時(shí)間，一般取0.02 0.04s 。

7、（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(shí)數(shù)較大，距離較長、傳輸容量也較大的回路（如發(fā)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(yàn)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I gmax ；（2 ）溫度修正系數(shù)Ky0700v07025（3 ）I v0 K I v0I g max則滿足長期發(fā)熱要求。這里，

8、0 和 0 分別為額定環(huán)境溫度和實(shí)際環(huán)境溫度；I v 0 和 I v 0 分別為導(dǎo)體額定環(huán)境溫度和實(shí)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 gmax /J（ 2-15 ）2）；J經(jīng)濟(jì)電流密度（ A/mm2），查有關(guān)手冊。式中： S 經(jīng)濟(jì)截面（ mmJ按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面還必須按長期發(fā)熱進(jìn)行校驗(yàn)。3 、按電暈電壓校驗(yàn)對 110KV及以上電壓的母線應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€電暈電壓。使導(dǎo)線安裝處的最高專業(yè)資料.工作電壓 Ugmax 小于臨界電暈電壓U lj。即U gmax ULJ4 、熱穩(wěn)定校驗(yàn)利用最小截面法校驗(yàn)。滿足熱穩(wěn)定要求的最小截面。SminIt dzK tC只要實(shí)際截面SSmin

9、，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 可查表， C 為熱穩(wěn)定系數(shù)，其值為 CK lnt 210 4 ，對于鋁，常數(shù) K=222 ×t 210 6W ·S/ （ ·cm 4 ） ，常數(shù) 為245 ， t 1為導(dǎo)體短路前的工作溫度，t10( y0 )I g2max / I y20 （ ）； t 2為導(dǎo)體的短時(shí)最高允許溫度，鋁導(dǎo)體t 2=200 ，計(jì)算中，C 可近似取值為90 ；t dz 為等值時(shí)間， t dz =t z+t fz ，t z=f(t r, )，t r=t b +t kb ， =I/I ，查有關(guān)曲線求

10、得2t z， tfz =0.05 。5 、按三相短路進(jìn)行動穩(wěn)定校驗(yàn)（對于硬母線）一般情況下三相短路時(shí)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(yàn)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(jì)共振影響，即=1 。沖擊電流 i cj=2.55I(A)單位長度上的相間電動力f x 173 10 7 1 i cj2 ( N )a最大彎矩Mfx L2Nm()10按彎矩 Wbh2(m3 ) （三相母線垂直布置，母線豎放）6專業(yè)資料.相間應(yīng)力xjM /W( Pa)動穩(wěn)定校驗(yàn)條件xjy69106 (Pa)簡化

11、計(jì)算：滿足動穩(wěn)定要求的絕緣子最大允許跨矩10Wy（m ）L maxf x若實(shí)際絕緣子跨距LLmax ，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(diǎn)，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(yàn)項(xiàng)目如表1 所示。表 1斷路器、隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備斷路器隔離開關(guān)項(xiàng)目按工作電壓選擇U e UewUe U ew按工作電流選擇I IgmaxIeIgmaxe開斷能力校驗(yàn)Iekd I-關(guān)合能力校驗(yàn)i eg icj-熱穩(wěn)定校驗(yàn)I r2tI 2 tdzI r2tI 2 tdz動穩(wěn)定校驗(yàn)Idw icj1dw 1 cj專業(yè)資料.表中： U e、Ie 設(shè)

12、備的額定電壓（KV ）和額定電流（ A ）；U ew 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 ）；1 eq 額定關(guān)合電流（KA ）；1 cj 三相短路的沖擊電流（KA ）；Ir、i dw 熱穩(wěn)定電流有效值（KA）和動穩(wěn)定電流峰值（KA）；t 熱穩(wěn)定電流Ir 允許的作用時(shí)間（ s）；t dz 短路電流熱效應(yīng)等值時(shí)間（s）。五，防雷保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)劃避雷器的配置：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(diǎn)均裝設(shè)雷器。六，配電裝置設(shè)計(jì)變電所的配電裝置型式選擇一般考慮所在地區(qū)的地

13、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(shí)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(jià)的要求。在設(shè)計(jì)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(diǎn)，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）。專業(yè)資料.1 ，理解老師發(fā)下的設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容，理清設(shè)計(jì)思路，制定設(shè)計(jì)方案。采取的主2 ，收集查閱有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)參考書、文獻(xiàn)，特別是220kV變電站線路設(shè)要技術(shù)路計(jì)的參考書、變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程。線或方法3 ，上網(wǎng)查詢相關(guān)知識，參照有關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。4 ，在堅(jiān)持獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的同時(shí)，遇到困難及時(shí)向老師、同學(xué)請教、討論。預(yù)期的成果及形式畢業(yè)設(shè)計(jì)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(bào)告：由我自己書寫4 ，摘要：包括設(shè)計(jì)題目、論文摘要、關(guān)