大学课程设计-变配电课程设计.doc

变电所电气部分课程设计任务书（二）一、 课题：35/10KV降压变电所电气主系统初步设计概要部分二、 原始资料1、 电力系统设为无限大，其连接如右图。2条35KV线路L1、L2在Sj=100MVA之下，已算得X1*=0。26， X2*=0。34。2、 负荷情况（1） 表1 35KV侧负荷负荷名称每路最大负荷（KVA）回路数供电方式线长（KM）cos开关厂30001架空线120.9电机厂20001120.85同时率0。8最小负荷是最大负荷的70%，最大负荷利用小时数Tmax=5000小时。（2） 表2 10KV侧负荷负荷名称每路最大负荷（KVA）回路数供电方式线长（KM）cos华工厂20002架空线60.85锯木厂1500180.9港口2000260.9水泥厂10001100.9同时率0.9最小负荷是最大负荷的70%，最大负荷利用小时数Tmax=4000小时。（3） 负荷年增长率5%3、 气象情况年最高温度40，年最低温度-30，年平均温度18，最热月平均最高温度33。三、 设计内容1、 负荷及其功率因数提高的计算（低压侧cos提高至0.95左右）。2、 主接线设计（1） 主变压器台数、容量和型式等的确定。（2） 主接线形式的选择3、 短路电流计算按电气主接线不同的运行方式和选择电气设备的需要，选择短路电流计算点。计算各点三相短路时的I、ich和I。 4、电气设备选择（tb：35KV，2.1 10KV，1.5）1） 选择35KV母线；2） 选择35KV各侧的断路器和隔离开关；3） 选择主变低压侧测量用电流互感器CT与表计距离30M）4） 选择10KV母线电压互感器四、 编写设计说明书（含目录）五、 绘制电气主接线图（400*500440*620）第一章 负荷计算1.1低压10 KV侧平均功率因数低压10KV侧补偿前的负荷最大负荷Pmax ，Q max 其中，回路数 每路最大负荷（KVA） 同时率。低压10KV侧补偿前的平均功率因数补偿前：其中，企业的平均月有功功率负荷系数，无功负荷系数。已知补偿容量的确定 即根据电力设计技术规范要求补偿后功率因数虽好达到即（因为补偿到后容易过头成为进相）。为提高线路功率因数人工对其进行补偿可采用：同步调相机：优点无机调节只发无功，缺点费用较高;移相电容器组：有级调节但价格便宜较常用；静止补偿器：可调感性和容性运营成本低但不常用在35/10kv等级中因而选择电容器组来补偿无功，其所应该达到的无功补偿容量为：4 电力电容器的选择低压侧采用电力电容器进行无功补偿，其采用双星型接线方式，考虑备用和同时安装两组。 1 2 3 4 5 6式中：1代表电容个数和相数2代表双星型3代表装有2 组电力电容补偿器4代表单台电容器的容量5代表电压归算之后，电容器的实际容量6代表实际的补偿容量综上所述，查表得，选择BWF11/ -50-1W 的电力电容补偿器5. 补偿后低压侧的世界功率因数：6.变压器低压侧的计算负荷：1.2计算变压器高压侧的负荷和平均功率因数损耗1. 高压35KV侧的计算负荷及平均功率因数（1）变压器的损耗k var k var（2） 高压35KV侧最大负荷kwk var（3） 高压35KV侧的计算负荷kwk var（4） 高压35KV侧实际平均功率因数 2、35KV进线侧的负荷（1） 计算负荷kwk varkwk var（2） 总平均功率因数第三节 考虑5年的发展1 增长系数的计算2 5年后需要补偿的容量及所需电容器 （取n=18台）35年后低压侧计算负荷补偿后低压侧：z45年后高压侧计算负荷及平均功率因数55年后35V进线侧计算负荷及其平均功率因数表1.1 负荷计算汇总表未考虑5年发展考虑5年发展低压侧最大负荷9250118774940.4156343.493计算负荷832510689.34446.3765709.1471487.6041910.0848835.15511240.810功率因数0.8620.9490.961高压侧变压器损耗88.352112.408706.812899.265计算负荷35204519.6819042444.736功率因数0.859进线侧最大负荷12813.35216451.3087514.4239640.238计算负荷10250.68213161.0466011.5387712.19功率因数0.840.841第二章 主接线设计第一节 主变台数，容量及型式的选择1. 主变压器台数的选择为了保证供电的可靠性，并且考虑到该变电所与发电厂中用于向电力系统或用户输送功率的变压器按规定不应该少于2台。但考虑到主变压器台数过多会增加投资且占地很大，而且会增加损耗也不能充分发挥，所以选用2台。2. 主变压器的容量：在设计时应考虑：（1） 电力系统510年的发展计划;（2） 发电机正常运行或机组发生故障时，变压器的允许过负荷能力。对与2台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择Sn=0.6j 式中Sn1台主变压器额定容量 Sj变电所最大容量，这样当一台变压器停用式可保证60%的负荷供电，考虑变压器的过载能力为40%，则可保证84%的负荷供电。由于一般变电所有1/4的非重要负荷因此采用此法是可行的。因此该变电所主变压器容量为Sb=0.6Sj低5=0.611240.81=6744.486KVA容量：Sn=0.6Sj低5 可选用额定容量为8000KVA的变压器3.主变压器型式选择：（1）相数： 在330KV及以下电力系统中一般采用三相变压器（2）电压级数： 由于是降压只有2个电压等级故采用双绕租变压器（3）调压方式： 由于功率因数低、潮流变化大、有载调压、故采用普通分接头调压变压器（4）接线方式： 考虑机组并列同期及抑制三次谐波等因素采用Y/-11接法，选用SFL1-8000型变压器；为Y/-11接法，三相双绕组 表2.1 SFL1-8000型变压器技术数据型号及容量高压侧额定电压（KV）抵押侧额定电压（KV）空载损耗（KW）阻抗电压空载电压短路损耗（KW）80003511117.51.557第二节 主接线形式的选择电气主接线是发电厂和变电站电气部分的主体。要求：1、工作可靠及良好的电能质量； 2、接线简单清晰、操作简便； 3、运行灵活、检修方便； 4、较好的经济性和可扩充性。（3） 主接线形式分类主接线的基本形式概括地分为两大类：（1） 有汇流母线的接线形式；（2） 无汇流母线的接线形式。1、 有汇流母线的电气主接线： 当出线回路n（头数）较多（n4路）时，采用母线式（5） 单母线接线： 多用于35/10KV，出线回路多，占地面积较大 优点：设备相对少，投资省；缺点：可靠性差，灵活性差单母线改进：a） 母线分段： 可靠性提高，平时FD合闸。若一段母线故障或检修，FD断开，另一段母线仍可正常运行。b） 加旁路母线：35KV出线，8回路以上；110KV，6回路以上； 220KV，4回路以上；屋外配电装置，需加装旁路母线。 35KV以下，一般不装旁母。c) 单母线分段带旁路（2） 双母线接线 具有两组母线：工作母线和备用母线，没回路与两组母线中的任一组连接用于220KV，110KV出线回路多的 优点：运行调度灵活，可靠性高，检修母线不停止供电 缺点：经济性差，占地面积大（3） 一个半断路器接线正常运行的每个断路器都接通两侧母线同时工作用于500KV出线回路少。优点：检修任一断路器都不影响出线供电2、无汇流母线的电气主接线： （1） 桥型接线： a )内桥：适应范围：线路较长，故障较频繁，而变压器不需经常切换的场合 优点： 引出线的投入和切除较方便，线路侧操作较容易 缺点： 检修变压器时操作较复杂 b )外侨：适用范围：适用于变压器要经常操作，同时出线较短的场合； 系统有穿越功率 优点： 变压器检修方便 缺点： 选路故障时变压器不得不停止工作(2) 多角形接线：适用范围： 出线不多（n6）时（因出线越多，设备选型越难，只要有一个断，可靠性将大大降低。）优点：a）断路器数目与回路数相同，每条回路有两个断路器可用 b）具有双母线、双断路器的特点 c）经济、灵活、可靠性高缺点：在检修断路器时，环路被断开，可靠性会下降（3） 单元接线： 特点：几个元件直接联接，彼此没有横间联系 场合：电厂的发电机变压器接线 缺点：效率低线路中有一个元件需要检修时所有线路必须停下2、 主接线形式选择高低压侧均为单母线分段1、 选择原因： 单母线接线具有简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便，且有利于扩建等优点。但可靠性和灵活性较差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源;与之相接的所有电力装置，在整个检修期间均需停止工作。此外，在出现断路器检修期间，必须停止该回路的工作。为了弥补单母线接线的不足，可采取母线分段的措施。2、 原理： 单母线用分段断路器FU进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关段（QS），任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关QS，完好段即可恢复供电。电气主接线图见附录1 第三章 短路计算 第一节 概述一 、容量接线1. 在计算容量时按所选用主变压器容量8000KVA考虑并考虑5-10年发展2.当电力变压器的三相绕组联结成星形时，就具有中性点，既是三相电力系统的中性点。中性点的运行方式，较多采用的有以下三种方式：（1）中性点不接地的系统（或称中性点绝缘）（2）中性点经消弧线圈接地的系统（或称中性点补偿）（3）中性点直接接地的系统（或称中性点固定）3.考虑变压所高低压侧均采用单母线分段方式器正常的接线方式有（1）2台主变压器并列运行 （2）2台主变压器在低压侧分列运行（3）2台主变压器在高压侧分列运行4.电力系统中性点运行方式（接地方式）按电网电压的不同而分为以下几种情况： （1）380/220V三相四线制电网，它的中性点是直接接地的。 （2）610KV三相三线制电网，它的中性点一般均采用不接地的方式。 当系统的单向接地故障电流超过30安时，应采用消弧线圈接地。 （3）3560KV三相三线制电网，它的中性点通常均采用消弧线圈接地以提高供电可靠性。若系统的单向接地故障电流在10安以下，可不装消弧线圈。 （4）110154KV三相三线制电网，一般采用中性点直接接地的方式。 （5）220330KV三相三线制电网，应采用中性点直接接地方式，并配合采用分相自动重合闸装置，以提高供电可靠性。二、短路的种类短路的种类主要有三种：1、 三相短路：是指供电系统中三相导线间发生对称性的短路；2、 两相短路：是指三相供电系统中任意两相间发生的短路；3、 单相短路：是指供电系统中任一相经大地与电源中性点发生短路。第二节 短路计算一、 断路计算的基本要求1、 作等值电路图2、 选取基准电流：；基准容量：3、 变压器电抗标么值：（其中为阻抗电压百分数）4、 计算个元件的电抗标么值5、 计算总阻抗标么值6、 短路电流计算：其中，三相短路冲击电流（即三相短路电流第一周全电流的峰值）， 是用来校验电器和母线动稳定的重要数据 短路电流的冲击系数（=1.9或2.5） 三相短路电流周期分量的有效值二、 具体短路计算 根据表2.1得=7.5 已知 ，=1.9（高压）或2.5（低压）图3.1 10KV侧分列且35KV侧分列运行d1处 d2处 d3处 d4处 图3.2 10KV侧分列且35KV侧并列运行d1处 d2处 d3处 d4处 图3.3 10KV侧并列且35KV侧分列运行d1处I*= =1.618 ich=1.95.771.618=25.1KAd2处I*= =1.618 ich=1.95.771.618=25.1KAd3处I*=3.86 ich=2.53.851.65=22.45KAd4处I*=2.94 ich=2.52.941.65=17.15KA图3.4 10KV侧并列且35KV侧并列运行d1处I*= =1.62 ich=1.95.771.62=25.13KA d2处I*= =1.62 ich=1.95.771.62=25.13KAd3处I*=6.79 ich=2.56.791.65=39.6KAd4处I*=6.79 ich=2.56.791.65=39.6KA第四章 电气设备选择母线的选择注意以下几个方面：1、 导线材料、类型、敷设方法；2、 导线截面（矩、槽、管）；3、 电晕：4、 热稳定（垂直、水平）；5、 动稳定；6、 共振频率。电缆：1、35KV及以下，采用三相铝芯电缆 2、110KV及以下，采用单相充油电缆 3、对直埋地下的，选刚带铠装电缆第一节 选择35KV母线该变电所35KV侧母线为汇流母线故按长期允许发热条件选截面。要求导体所在电路最大持续工作电流Igmax应不大于导体长期允许发热的发热电流Iy 即 IgmaxK*Iy （K为综合修正系数与海拔和环境温度有关）35KV侧有2个负载考虑到于系统联络的双汇线中有一路断开时母线上将流过考虑5年增长的负载和变压器电路上的和电流。1、 母线的材料：铝（35KV及以下）2、 母线的截面：已知年平均温度18,查书得K=1.05 ,所以选矩形。根据T=5000h变电所用铝母线查附图1可得J=0.75A/mm （附图1为参考书目1的P114图4-26经济电流密度图）I=K=1.05=138.56AS=184.75mm选母线：I8000A 选管形（集肤效应系数小，机械强度高，电晕起始电压高，管内可以通风和通水，占地面积小，但不宜固定）。实际选择时，查附表1根据SSj取一条504mm的矩形铝母线，其截面为200mmSj=184.75mm，平放。其25时长期允许工作电流I=565A考虑温度修正系数 导体正常发热温度，载流量系数最高允许温度为70度 环境温度，年度最高温度40度 额定环境温度， （4） 热稳定校验：（1） 导体正常运行时的最高温度 工作温度 （2） 热稳定系数的确定查附表9可得C=98（附表9为参考书目1的P115不同工作温度下裸导体的C值Q)（3） 在断路器为选定的情况下先假设断路器的开断时间再由于继电保护动作时间为所以总的实际开断时间即短路电流计算时间由于系统是无限大的所以查发电厂电气部分得。因为导体发热主要有周期分量来决定而不可以及非周期分量的影响所以（4） 短路时发热的最小导体截面积 由附表1得其中，C热稳定系数，其值与导体材料及工作温度相关 短路电流 等值时间（1.8s）; 集肤系数（） 满足设计要求 4动稳定校验：（1）由选择导线得 h=50mm,b=4mm 则导体断面二次矩 J=4.17*（2）母线自振频率导体材料的弹性模量：E=7*Pa导体单位长度的质量：m=h*b*=50*4*2700=0.54导体的跨数和支撑方式： 单跨，两端固定，得频率系数=3.56（查发电厂电气部分P107表4-5导体不同固定方式下的频率系数Nf值）根据经验绝缘子间的支柱跨距为l=1.2m自振频率=181.76Hz所以截面系数（据P116查表4-7 得）w=W=1.67*（3）短路发生时母线相间应力计算已知取相间距 a=500mm 根据短路计算=39.6KA L：导体长度1.2KM单条导体f1不在35135Hz内，取 =1 Fx:导体上所受相间电动力（4）绝缘子间最大允许跨距根据发电厂电气部分P27P116表4-8导体最大允许应力表，硬铝为=70*Pa最大允许跨距=1.469m1.2m相间计算应力M=77.897N=46.729*=70*Pa L=1.2m 满足绝缘子间的最大允许跨距， 满足最大应力，所以所选导体即其相间距，跨距，支撑方式满足动稳定要求。表4.1 列出了断路器的有关参数并于计算数据进行比较计算数据SW-35/1000UNSUNIGmaxINIINbrishINclQkIt2*tishIes2.35KV册隔离开光的选择（1）选 型变压器(2) 35KV最大厂负荷 考虑5年后发展 (3)开关负荷考虑同时系数DL1、DL2、DL3的最大负载电流为 DL4、DL5的最大负载电流为DL6、DL7的最大负载电流为根据条件UNU查附表10（或发电厂电气部分P148表5-4）得选屋外高型，硬母线布置V型，35110KV GW5型根据UNS=35KV、IGmax=Igmax=17.39KA查附表7，选GN2-35T/600-64型隔离开关，得It=25KA、t=5S、ies=64KA(1) 热稳定校验It2*tQk=I2*tdz得It2*t=?(25*10)*5=3125KA2SI2*tdz=(17.46*103)2*2.1=640.188KA2S可见It2*tQk=I2*tdz满足（2）动稳定校验根据附表3（或发电厂电气部分P272附表6） ies=64KA据前计算的ish=39.6KA可见iesish满足表4.2列出了隔离开关的有关参数并与计算数据进行比较 计算数据GN2-35T/600-64UNS35KVUN35KVIGmax17.64KAIN600AQk640.188KA2SIt2*t3125KAish39.6KAies64KA第三节 电流互感器的选择互感器（TA和TV）是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映了电气设备的正常运行和故障情况。互感器的作用：1、将一次回路的高电压和大电流变为二次贿赂标准的低电压（100v）和小电流（5A）。2、是二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身安全。1、二次侧额定电流的选择电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。2、电流互感器朱雀记和额定容量的选择0.2级对测量精度要求均较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kv级宜用。0.5级供运行监视、估算电能的电能表和控制表上仪表采用。3级供只需估计电参数仪表的互感器采用D级用于保护。选LA-10600/5准确级0.5。ZN2=0.4选择连接导线的截面。其中，S连接导线截面（m2） 计算长度（m2） 不完全星形：完全星形： 导线电阻率，铜=ZN2互感器响应准确级的二次负荷（）Rc接触电阻（Rc=0.1）图4.1 电流互感器回路接线图负荷统计 表4.3电流互感器负荷（VA）（查附表7得各表型号）仪表名称及型号每线圈消耗功率（VA）A相B相C相电流表46L1-A0.35有功功率表46D1-W0.6（4）0.6（4）无功功率表46D1-VAR0.60.6有功电度表DS10.5（4）0.5（4）无功电度表DX10.50.5总计5.50.355.5 查附表5（或发电厂电气部分P273附表8）得Kt=50 Kd=90S=(1.75*10-8*30)/(0.4-0.22-0.1)=6.56*10-6=6.56mm21. 热稳定校验(KtIe1)2=(50*0.6)2=900KA2SI2tdz=225.792KA2S2. 内部动稳定校验2Ie1Kd=2*0.6*90=76.37KAich=39.6KA所以LA-10型CT满足要求第四节 电压互感器的选择PT的选择容量和准确级选择：根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的