电厂课程设计--11010KV变电所电气部分设计.doc

成绩 南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 110/10KV变电所电气部分设计 课 程 名 称 发电厂电气部分 院（系、部、中心） 电力工程学院 专 业 电力系统及其自动化 班 级 电 力 081 学 生 姓 名 王 驰 学 号 206080137 指 导 教 师 陈 跃 设计起止时间：2011年05月30日至2011年06月10日 目录一、 课程设计任务书-1二、 110/10KV变电所设计说明书-31、 对待设计变电所在系统中的地位和作用及对用户的分析2、 选择待设计变电所主变的太熟、容量、型式3、 分析确定高、低压侧主接线及配电装置形式4、 分析确定所用主接线形式方式5、 进行互感器配置6、 进行选择设备和道题所必须的短路电流计算7、 选择变电所高、低压侧及10KV馈线断路器、隔离开关8、 选择10KV硬母线9、 进行继电保护配置三、 110/10KV变电所设计计算书-91、 对待设计变电所在系统中的地位，作用及用户的分析2、 选择待设变电所的台数、容量及型式3、 进行选择设备和导体所必须的短路电流计算4、 选择变电所高、低压侧及10KV馈线断路器、隔离开关5、 选择10KV硬母线四、变电所主接线图-1512设计说明书一、对待设计变电所在电力系统中的地位，作用及电力用户的分析：1，变电所在电力系统中的地位与作用，由发电厂变电所地理位置图可以得出，变电所A在整个供电网络中的作用为地区变电所，所谓地区变电所，是以对地区用户供电为主，为一个地区或城市的主要变电所电压等级一般110KV220KV，全所停电时，仅使该地区中断供电，变电所所址选择农村户外，接近负荷中心，电压等级为110KV。（、级负荷，保证不间断供电：两个独立电源供电；：双回路供电）2，对电力用户的分析： 由任务书中，原始资料图表可得：A变电所的重要负荷占总负荷65%，按其供电可靠性的要求，负荷被分为三个等级，其中等级一，等级二为重要负荷，要保证不间断供电，通常，第一级负荷需要采用两个独立的电源供电，当其中的任一电源发生故障而停电时，不会影响另一个电源持续供电，保证供电连续性。第二等级要求双回路供电，按照此规则，A变电所65%的负荷采用双回路供电，35%负荷单回路供电。由Pmax=P1=29MW，每回10KV馈线功率为1.52MW，则290.65=18.85MW。重要负荷回路数：(18.85/1.6) 2=24(回)非重要负荷回路数：（29-18.85）/1.6=7（回）回路数目：24+7=31（回）二、 选择待设计变电所的台数，容量，型式：（一） 台数：一般装设两台主变原因：考虑到发展，主变压器的容量应根据电力系统的规划负荷来选择，当一台主变检修和故障时，另一台主变应保证60%70%的全部负荷，或重要的主要生产负荷，故A变电所的主变压器台数确定为2台。（二） 选择主变压器的容量变电所主变压器的容量一般按变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台变压器停运时，其余变压器的满足变电所最大负荷的60%70%，即：S=70%=（0.7）/ =0.729/0.9=22.56MW=,故选择=20000KVA（偏小选择，过负荷检验）/=20000/21777=0.9184 过负荷系数：= 欠负荷系数：=查图可知，对应于允许的比实际算出的=1.1278大，所以=20000满足正常过负荷。（选择SFZ7-20000/110）(三) 选择主变压器的形式 由于变电所所址选择在农村户外，故主变选择户外型。1、在330KV以下变电所中，一般选用三相式变压器。A变电所位110/10KV变电所，有两个电压等级，故采用双绕组变压器。自耦变压器虽然电压变化率小，电压稳定，但是一二次侧有直接联系，要求内部绝缘性好，加强短路保护，调压困难，相比之下，双卷变压器结构更简单，运行方便，费用低，所以A选用双卷变压器。2、绕组接线组别的确定 变压器的绕组接地方式必须使其线电压与系统线电压相位一致。110KV电压侧均为“YN”，35KV以下电压侧一般为“0”，所以主变绕组的接线方式为“YND11”，综上选择2台SFZ7-20000/110。变压器参数如下： 型号：SF13-20000/110,总容量20000KVA2=40000KVA变压器高压侧电压为U1=110KV，其调压范围为-81.25%+81.25%变压器低压侧电压为U2=10.5KV，=104KW，=30.0KW，%=1.2，%=10.5，SFZ7-20000/110型电力变压器连接标号为YNd11三、分析确定高、低压侧主接线以及配电装置型式。（一） 高、低压侧主接线的确定：电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用，连接方式与回路间的相互关系。所以，它的设计直接关系到全所电气设备的选择，配电装置的位置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定性作用。 对电气主接线的要求，包括可靠性，灵活性经济性三个方面。本变电所110KV高压侧有2个回路进出线，采用桥式接线，10KV低压侧的接线根据负荷的重要性分为两类： 重要负荷：n=(0.6529)/0.9/(1.52.0)=10.472213.9630 非重要负荷：n=(0.3529)/0.9/(1.52.0)=5.63897.5185内桥接线的优缺点、适用范围： 连接桥断路器接在线路断路器的内侧。优点：1、高压断路器数量少，四回路只需三台断路器。2、线路的投入和切除比较方便。具有较高的经济性。缺点：1、变压器的投入和切除操作较复杂，需动作两台断路器，切换主变时一回线路需要暂时停运。2、出线断路器检修或者维护时，线路需要长时间停运。3、连接桥断路器检修时，两个回路需要解列运行。适用范围：容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较低的情况。经过以上分析，110kv侧主接线决定采用内桥接线形式。例如图1。图1（二） 配电装置型式的确定：配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸，运行维护，巡视，操作，检修，运输的安全距离及运行中可能发生的过电压等因素而决定的。设计原则： 形式选择应考虑所在地理情况和环境条件下优先选择占地面积； 要考虑有利于降低噪声的选择与布置； 城市和农村的110KV配电采用中性布置，10KV采用室内配电。 基本要求： 节约用地； 保证运行可靠； 保证人身安全和防火要求； 安装，运输，维护，巡视，操作和检修方便； 保证安全前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价； 便于分期建设和扩建。四、分析确定所用电接线方式：按GB50059-199235110KV，容量为110KV的变电所的总负荷为150200KVA，35110KV变电所，有两台及以上主变压器时，宜装设两台容量相同，可互为备用所用工作变压器。“电源引接点相互独立”：当所内有较低压母线时，一般均由较低压母线上引接12台所用变压器。所以若A变电所为110/10（KV）时，应当从10KV侧引线，这种引接方式具有经济性，可靠性较高的特点。（1） 选择的原则及考虑的因素： 变压器原、副边分别与引接点和所用电系统的额定电压相适应； 联结组别宜使用同一电压级别的所用工作，备用变压器输出电压的相位一致； 阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点、电压及所用电负荷正常波动范围内，所用各级母线的电压偏移不超过额定电压的-5%+5%； 变压器的容量必须保证所用机械及设备能以电源获得足够的功率，所以不能过载容量必须大于150KV。（2） 选用Y，yn0接线的干式变压器，型号：Sc10-200/10，额定容量200KVA，空载损耗620W，短路损耗2210W；空载电流（%）=0.7，阻抗电压（%）=4，噪音水平：48dB，总体质量：850kg；五、进行互感器配置：（1） 电压互感器的配置： 母线：一般各段工作母线及备用母线上各装一组电压互感器，必要时旁路母线也装一组电压互感器； 主变压器回路：主变压器回路中，一般低压侧装一组电压互感器，使发电厂与系统的低压侧同步用，并供电给主变压器的测量和保护，当发电厂与系统在高压侧同步，或利用6-10KV备用母线同步时，这组互感器可不装设。 线路：当对端有电源时，在出线侧上装设一组电压互感器，供监视线路无电压，进行同步和设置重合闸，其中，35220KV线路在一相上装设；300500KV线路在三相上装设。（2） 电流互感器：电流互感器的配置原则：每条支路的电源都应装设足够数量的电流互感器，供支路测量、保护使用。特点： 一次绕组串联在电路中，并且匝数少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。 电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以在正常情况下电流互感器在近于短路状态下运行，B变电所电流互感器的具体配置：1）110KV进线，外桥及主变高压、低压侧均装设三相电流互感器。所选电流互感器：作用：监测，保护相应支路；2）10KV分段及出线，配置两相流变，所选电流互感器确定：作用：监测各种电流，保护相应支路。六、进行选择设备和导体所必须的短路电流计算（一） 短路计算的一般规定：1， 计算的基本情况：（1） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；（2） 所有同步发电机都具有自动调整励磁装置；（3） 短路发生在短路电流为最大值瞬间；（4） 所有电源的电动势相位角相同（5） 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。2， 计算容量：应按工程设计的最经规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般工程建成后510年。3， 接线方式：计算短路电流作用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能的运行方式。4， 短路种类：按三相短路计算。5， 短路计算点：在正常接线方式时，通路设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。（二） 短路电流的计算：1， 主接线后备保护动作时间tpr10KV出线：1s 10KV分段：1.5s 主变低压侧：2s主变高压侧：2.5s 110KV分段：3s 110V进线：3.5s2， 短路电流计算条件：（1） 忽略电阻，仅计电抗，110KV馈线，电抗x=0.4/km计；（2） 选择通过导体或电器的Ik为最大短路点及运行方式；（3） 每个短路点计算均为需校验导体或电器所需的三个短路电流；（4） 短路计算电路图：3,短路点计算：短路点持续时间用途K1出线: 1.1A所10KV出线回路K2主变:1.4A所主变压器低压侧K3主变:1.7A所主变高压侧K4分段:2.0A所110KV进线4,短路计算结果：短路点K42.04.3874.3124.41811.186837.450K31.74.3874.2934.39311.186931.570K21.48.8738.8738.87322.626131.841K11.115.18715.46215.73738.727262.995七、选择变电所高、低压侧及10KV馈线的断路器、隔离开关 （一）断路器的选择： 短断路器时最完善的高压开关，在开关电器中，它结构最复杂，地位最重要，它的制造水平往往反映电力系统的发展水平。1.选择的基本要求：（1） 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也足够稳定；（2） 在跳闸状态下应具有良好的绝缘；（3） 应有足够的短路能力和尽可能短的分段时间；（4） 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单，体积小，重量轻，安装维护方便。2.断路器选择的具体技术条件：（1） 型式：高压侧（110KV）：户外SF6断路器 低压侧（10KV）：户内真空断路器（2） 额定电压： （工作电压）（3） 额定电流：（最大持续工作电流）（4） 额定开断电流：（或）（5） 额定关合电流：（6） 动稳定校验：（7） 热稳定校验：t同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。3.断路器选择的结果：断路器设备型号技术参数计算参数(kV)(A)(A)(kA)(kA)(kV)(A)(A)(kA)(kA)QF1SW4-110110100018.45521110437.3874.38711.1874.327QF2110109.934.38711.1874.310QF3ZN12-1010125031.58031.5101209.238.87322.6269.958QF4101860.3515.18738.72715.462（二）隔离开关的选择： 隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，是一种最简单的开关，它的主要用途是保证高压装置检修工作的安全，用隔离开关构成明显的断开点，将需要检修的高压设备与带电部分可靠的断开隔离。1选择的基本要求：（1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开；（2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间网络的情况下，不到引起击穿而危及工作人员的安全；（3）隔离开关应具有足够的热稳定性，动稳定性，机械硬度，绝缘强度；（4）隔离开关在跳闸合闸时的周期性要好，要有最佳的跳合闸速度，以尽可能的降低过电压；（5）隔离开关的结构简单，动作要可靠；（6）带有接地刀闸的隔离开关，必须安装连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。3结论110kv出线端主变压器高压侧分段母线10kv出线端SW4-110SW4-110SN10-10SN10-10八、选择10KV硬母线1. 母线材料，截面形状和布置方式选择材料：一般情况下采用铝母线 优点：电阻率高且密度小。截面形状：在35KV及以下，持续工作电流在400A及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线，当电路的工作电流超过最大截面积的单条母线的允许载流量时，每相可用24条并列使用布置方法：三相竖直垂放 优点为：便于观察，对矩形母线，兼有水平布置的2重方式的优点，适用于此种情况且因为考虑到散热面积最大，通风冷却效果较好，即导体竖放。开关柜资料：使用开关柜型号为KYN28-12型移开式交流金属封闭开关设备，由结构图可知，母线为三角形排列 结论：选每相1条 125 mm*10 mm =1250mm2