發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一個(gè)35KV變電站的主接線

1、 發(fā) 電 廠 電 氣 部 分 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一個(gè)35KV變電站的主接線 學(xué) 校：西安理工大學(xué)專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 0802 姓 名： * 學(xué) 號(hào)： * 指導(dǎo)教師： * 時(shí) 間： 2011年12月24日 目錄前言.3第一章：設(shè)計(jì)任務(wù)4 §1.1原始資料.4 §1.2電力系統(tǒng)與本站連接情況.4§1.3負(fù)荷分析.4§1. 4環(huán)境條件4第二章：變電站主接線設(shè)計(jì)5 §2.1設(shè)計(jì)步驟.5 §2.2主接線圖.5 §2.3主接線方案的確定.5第三章：短路電流的計(jì)算.7 §3.1概述.7 §3.2為

2、什么要計(jì)算短路電流.7 §3.3計(jì)算方法.8 §3.4求短路電流的標(biāo)幺值.9 §3.5求短路電路的有名值.9 §3.6求短路電流的沖擊電流10第四章：電氣設(shè)備的選擇.10 §4.1概述10 §4.2變壓器的選擇10 §4.3斷路器的選擇與校驗(yàn).11§4.4隔離開關(guān)的選擇.13§4.5母線的選擇13第五章：設(shè)計(jì)結(jié)果.13 §5.1設(shè)計(jì)圖紙13 §5.2設(shè)計(jì)說(shuō)明書14結(jié)束語(yǔ)15主要參考文獻(xiàn) 16前言本次設(shè)計(jì)以35KV變電站為主要設(shè)計(jì)對(duì)象，分為任務(wù)書、說(shuō)明書兩部分，同時(shí)附有一張電氣主接線圖加

3、以說(shuō)明。本次設(shè)計(jì)為35KV變電所電氣主接線初步設(shè)計(jì)，進(jìn)行了電氣主接線的圖形式的論證、對(duì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本認(rèn)識(shí)和變壓器的選擇等等。同時(shí)還介紹了怎么去認(rèn)識(shí)和用到斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等相關(guān)方面的知識(shí)。本設(shè)計(jì)選擇選擇兩臺(tái)主變壓器，其他設(shè)備如斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，無(wú)功補(bǔ)償裝置和繼電保護(hù)裝置等等也按照具體要求進(jìn)行選型、設(shè)計(jì)和配置，力求做到運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單、方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可能性和改變運(yùn)行方式時(shí)的靈活性。使其更加貼合實(shí)際，更具現(xiàn)實(shí)意義。該變電站設(shè)有兩臺(tái)主變壓器，站內(nèi)主接線分為35KV和10KV兩個(gè)電壓等級(jí)。各個(gè)電壓等級(jí)都采用單母線分段的接線方式。電氣主接

4、線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素，若選擇錯(cuò)誤的電氣設(shè)備，輕則引起電氣設(shè)備的損壞，重則導(dǎo)致大面積的事故，影響電力系統(tǒng)，造成重大事故。限于自己水平有限，內(nèi)容難免有錯(cuò)誤與不足之處，希望老師和同學(xué)能給與批評(píng)指正。第一章：設(shè)計(jì)任務(wù)§1.1原始資料1建站的必要性 設(shè)計(jì)遵循的原則：嚴(yán)格計(jì)算，力爭(zhēng)節(jié)約投資，降低能耗，注重可靠性，注重安全性，不影響環(huán)境，不影響周圍居民生活。2電壓等級(jí)本次設(shè)計(jì)站內(nèi)主接線分為35KV和10KV兩個(gè)電壓等級(jí)3出線回路 出線回路數(shù)在10KV側(cè)有8回，出

5、線向用戶供電在35KV側(cè)有2回出線（其中一回直接與電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，另一回供給縣重要工廠用電）。4負(fù)荷情況 據(jù)了解該電站在5-10年建設(shè)擴(kuò)建中10KV負(fù)荷為10MW。其中1,2級(jí)負(fù)荷供電占75%，最小負(fù)荷為700MW，水泥廠最大負(fù)荷為3MW，最小負(fù)荷為2MW。§1.2電力系統(tǒng)與本站連接情況 電力系統(tǒng)通過(guò)35KV主接線，母線與本站直接連接§1.3負(fù)荷分析 1功率因數(shù)：cos=0.9 2最大負(fù)荷年利用率：Tmax=4000h§1. 4環(huán)境條件 1 海拔：509.4m2 2 平均溫度：25.8  3 最高溫度：37.5 4最低溫度：-6 5雷曝：36.9天年 6土

6、壤溫度：26.7 7交通方便8不影周邊生活區(qū)第二章：變電站主接線設(shè)計(jì)§2.1設(shè)計(jì)步驟1、 確定變電站高低電壓等級(jí)，考慮到任務(wù)要求負(fù)荷最大為10MW，輸送距離僅10km左右。所以選用高壓為35KV，低壓為10KV的電壓等級(jí)2、 主接線方案的擬定：變電站主接線是將電網(wǎng)送來(lái)的電壓用母線、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等電氣設(shè)備用一定的形式連接后在送往各用電戶，所以變電站的目的在于接受分配和輸送。3、 因?yàn)?5KV母線上有兩回線路即一回與電力系統(tǒng)連接，另一回送往縣水泥廠，所以35KV電源側(cè)可用單母線連接4、 10KV電壓等級(jí)中，1,2類符合比例大可考慮用單母線分段接線或外購(gòu)成套開關(guān)柜布置。因?yàn)檫@樣

7、布置會(huì)更簡(jiǎn)單一些，而且經(jīng)濟(jì)性好，可靠性又能滿足要求。5、主接線方框圖 35kv 總降壓變電站 配電站10kv 380kv/220kv§2.2主接線圖（如圖一所示） §2.3主接線方案的確定 有任務(wù)書的要求，我們可以選用兩種設(shè)計(jì)方案（如下）：其一為35KV單母線接線，10KV用單母線分段接線（圖一）。另一方案：35KV電壓等級(jí)還可以采用外橋接線，10KV仍用單母線分段接線（圖另附：圖二）。但采用外橋接線要用三臺(tái)斷路器，若從繼電保護(hù)和負(fù)荷計(jì)量等綜合考慮，仍以圖一所示方案更為優(yōu)先，所以我們最后確定用圖一所示方案為最終方案 圖一 圖二第三章：短路電流的計(jì)算§3.1概述電力

8、系統(tǒng)的電氣設(shè)備運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈冊(cè)獾狡茐膶?duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。

9、因此，我們都采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。§3.2為什么要計(jì)算短路電流1原因：電氣設(shè)備有電流通過(guò)時(shí)將產(chǎn)生損耗，例如載流導(dǎo)體的電阻損耗、載流導(dǎo)體周圍金屬構(gòu)件處于交變磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗等，這些都將轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(shè)備的溫度升高。長(zhǎng)期發(fā)熱，是由正常運(yùn)行時(shí)工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)熱，是由故障時(shí)的短路電流產(chǎn)生的。發(fā)熱時(shí)對(duì)電氣設(shè)備將產(chǎn)生很所不利的影響如下：（1）使絕緣材料的絕緣性能降低。（2）使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降。（3）使導(dǎo)體接觸部分的接觸電阻增加。導(dǎo)體短路時(shí)，雖然持續(xù)的時(shí)間不長(zhǎng)，但短路電流很大，發(fā)熱量仍然會(huì)很高。這些熱量在極短時(shí)間內(nèi)不容易散出，于是導(dǎo)體的溫度迅

10、速升高。同時(shí)，導(dǎo)體還受到電動(dòng)力的作用。如果電動(dòng)力超過(guò)允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此可見，發(fā)熱和電動(dòng)力都使電氣設(shè)備運(yùn)行中必須注意的問(wèn)題。為了保證導(dǎo)體可靠地工作，須使其發(fā)熱量不得超過(guò)一定限值，所以要計(jì)算短路電流。2短路電流計(jì)算的主要目的：（1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算（2）選擇斷路器等電氣設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出要求。（3）為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)。（4）評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。（5）分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)備的影響。3短路電流計(jì)算的方法把主接線圖變成計(jì)算圖再簡(jiǎn)化然后計(jì)算§

11、;3.3計(jì)算方法 計(jì)算電路圖 簡(jiǎn)化 圖(a) 簡(jiǎn)化 圖（b） 圖（c） 以上圖a,b,c 都是主接線圖的簡(jiǎn)化圖§3.4求短路電流的標(biāo)幺值 I"=1X=10.896=1.115386§3.5求短路電路的有名值I"= I"·I基 基值：I基=P基3Uav假定基準(zhǔn)值為P基=100MVA Uav=10.5KV則：I基=5.4984KA I"=6.13027KA§3.6求短路電流的沖擊電流Ish(3)=Ksh2 I"=1.8×2×6.13027=15.632KAIsh(3)電路設(shè)計(jì)中是不允許的，

12、不加限流電抗以上計(jì)算是按最大運(yùn)行方式進(jìn)行的，只有在這種情況下，在選用變電站設(shè)備時(shí)，才能把經(jīng)濟(jì)性和靈活性都考慮在內(nèi)。第四章：電氣設(shè)備的選擇§4.1概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。各種電氣設(shè)備選擇的一般程序是：先按正常工作條件選擇出設(shè)備，然后按短路條件校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余

13、地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 §4.2變壓器的選擇1、 主變壓的臺(tái)數(shù)、容量選擇：因?yàn)?0KV電壓級(jí)負(fù)荷使用單母線分段接線所以要求有兩臺(tái)獨(dú)立電源。因此，選用兩臺(tái)主變壓器2、 備用方式為暗備用3、 容量選擇：考慮到5-10年規(guī)劃正常運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)供50%的負(fù)荷，若其中一臺(tái)故障另一臺(tái)要在事故中過(guò)負(fù)荷的情況下，能帶上1,2級(jí)總負(fù)荷的75%而工作,所以主變?nèi)萘繛镾NT=0.7Scos=0.7×100000.9=7800KVA=8MVA ，因此選主變?yōu)椋篠FL8000 ，S鋁芯 ，F(xiàn)油浸風(fēng)冷L變壓器 4、接線方式：Y 5、阻抗電壓：UK%=7.5% 6、價(jià)格：40§4

14、.3斷路器的選擇與校驗(yàn)一、斷路器的選擇1、斷路器種類和形式的選擇按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)科分為油斷路器（多油、少油）壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。（1）油斷路器：采用油作滅弧介質(zhì)，按絕緣結(jié)構(gòu)分為多油式與少油式斷路器。（2）壓縮空氣斷路器：采用壓縮空氣作滅弧介質(zhì)，具有大容量下開斷能力強(qiáng)及開斷時(shí)間短的特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尚需配置壓縮空氣裝置，價(jià)格昂貴，主要用于220KV以上電壓的屋外配電裝置（3）SF6斷路器：采用不可燃和有優(yōu)良絕緣與滅弧性能的SF6氣體作滅弧介質(zhì)，具有優(yōu)良的開斷性能。（4）真空斷路器：利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度滅弧，具有滅弧時(shí)間快、低噪聲、高壽命以及可頻繁操作的優(yōu)點(diǎn)，已在3

15、5KV及以下配電裝置中獲得最廣泛的采用。2、額定電壓與電流的選擇高壓斷路器的額定電壓和電流選擇需滿足UN.USN,INImaxUN、USN分別為斷路器和電網(wǎng)的額定電壓（KV），IN、Imax分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流（A）3、開斷電流選擇一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開端時(shí)間較長(zhǎng)，短路電流非周期分量衰減較多，可不計(jì)非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流I校 驗(yàn)，即 INbrI INbr是指高壓斷路器的額定開斷電流4、短路開合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流iNd不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ish，即 INdish5、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定

16、校驗(yàn) 校驗(yàn)式為 I2ttQK iES iSH6、發(fā)電機(jī)斷路器的特殊要求（1）額定值方面的要求。發(fā)電機(jī)斷路器要求承載的額定電流特別高，而且開斷的短路電流特別大，著都遠(yuǎn)超過(guò)相同電壓等級(jí)的輸電配電斷路器。（2）開斷性能方面的要求。發(fā)電機(jī)斷路器應(yīng)具有開斷非對(duì)稱短路電流的能力，其直流分量衰減時(shí)間可達(dá)133ms，還應(yīng)具有關(guān)合額定短路電流的能力，該電流峰值為額定短路開斷電流有效值的2.74倍，以及要具有開斷失步電流等能力等。（3）固有恢復(fù)電壓方面的要求，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓是發(fā)電機(jī)和升壓變壓器參數(shù)決定的，而不是由系統(tǒng)決定的，所以其瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率取決于發(fā)電機(jī)和變壓器的容量等級(jí)，等級(jí)越高，瞬態(tài)恢復(fù)電壓上

17、升得越快。7、Igmax的計(jì)算 Igmax=1.05*PN3*UNCOSA=10.5*8*1033*10.5*0.8=578.03A所以選用斷路器的型號(hào)為SN10-19I630（查附表5）二、斷路器的校驗(yàn)熱穩(wěn)定的校驗(yàn) Qk=(I)2t=6.130272*1.25=46.97(KA2)*s)T=1.25s=1s(繼電器的全斷開時(shí)間)0.2s（少油繼電器的全斷開時(shí)間）0.05s（少油斷路器的燃弧時(shí)間）所以Qk=4720000 滿足要求。 §4.4隔離開關(guān)的選擇因?yàn)閁N=10KV Igmax=578.3A 所以選擇隔離開關(guān)的型號(hào)為GN6-10600§4.5母線的選擇選矩形截面的母

18、線，理由：矩形的周長(zhǎng)大于圓形，易于散熱。選擇結(jié)果：計(jì)算數(shù)據(jù)斷路器型號(hào)SN10-10I630隔離開關(guān)型號(hào)GN6-10600-52型額定電壓UN=10KV10KA10KV最大持續(xù)工作電流 Imax=578A630A600A短路電流I"=6.13KA16A短路沖擊電流ish=15.632KA40KA20A周期分量熱效應(yīng)Qk=47KA2*S40*40*1.25=2000KA2*S20*20*4=1600 KA2*S第五章：設(shè)計(jì)結(jié)果§5.1設(shè)計(jì)圖紙 §5.2設(shè)計(jì)說(shuō)明書本次設(shè)計(jì)以35KV變電站為主要設(shè)計(jì)對(duì)象，分為任務(wù)書、說(shuō)明書兩部分，同時(shí)附有一張電氣主接線圖加以說(shuō)明。該變電站設(shè)有兩臺(tái)主變壓器，站內(nèi)主接線分為35KV和10KV兩個(gè)電壓等級(jí)。各個(gè)電壓等級(jí)都采用單母線分段的接線方式。本次設(shè)計(jì)中進(jìn)行了電氣主接線的圖形式的論證、對(duì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本認(rèn)識(shí)和變壓器的選擇等。同時(shí)還介紹了怎么去認(rèn)識(shí)和應(yīng)用斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等相關(guān)元件方面的知識(shí)。結(jié)束語(yǔ)所設(shè)計(jì)的內(nèi)容力求概念清楚，層次分明，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，達(dá)到鞏固“發(fā)電廠電氣部分”課程的理論知識(shí)，掌握變電站電氣部分設(shè)計(jì)