变电站课程设计.docx

前言随着工业化社会的进步和发展，电力系统承担着越来越重要的角色。变电站（Substation）是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电站的主要环节。它决定着变电站的运行质量，功能，建设投产，维护条件，和供电可靠性。经过两年的系统理论知识的学习，及各种实习操作，还有老师精心培育下，我们对电力系统各部分有了初步的认识与了解。在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读发电厂电气部分电力系统分析和中小型变电站设计手册及电力工程电气设计手册电气一次部分等参考书籍，在指导老师的指导下，经过周密的计算，完成了此次课程设计。限于设计者的水平，设计书中难免有错误和不足之处，热诚希望指导老师们提出宝贵的意见。设计内容有以下：第一部分：设计任务书；第二部分：3510KV电气主接线的设计；第三部分：3510KV变电站短路电流的计算；第四部分：3510KV变电站电器设备的选择；十几天的课程设计，使我了解设计的要求极其设计的内容，更加深刻了解课本的内容，是知识与理论相结合，使基础知识与实际操作机密联系。尤其对主接线，电气设备以及电力系统的选择方法进一步掌握。目录前言第一篇：设计任务书（3）第一章：电气主接线设计方案（4）第一节：电气主接线设计的原则和步骤（4）第二节：主接线方案的拟定（4）第三节：主接线方案的经济比较（6）第四节：主接线方案的确定（6）第二章：短路电流的计算（6）第一节：计算短路电流的目的（6）第二节：计算原则（6）第三节：计算方法（7）第四节：计算短路电流（7）第三章：电器设备的选择（8）第一节：10KV电压等级上断路器和隔离开关的选择（8）第二节：35KV变电站主变压器的选择（9）第三节：35KV变电站10KV母线的选择（10）第四章：设计结果（11）第五章：答辩（11）第一篇任务书本设计是受镇巴县泾阳镇桃园居民小区委托，为其设计一个35KV变电站电气主接线。其目的是把35KV的高压电通过变电和配电供城关居民生产、生活用电，在设计中通过严格计算，选取合适的电气设备，力争节约投资，降低能耗，从技术上保证用电安全、使用放心、供电可靠。一、 原始资料1、建站的必要性乾佑镇有20于万人口，各类工厂10多个，比较大型的工厂有水泥厂，这些人生活生产的急需供电，供热，所以建站是当务之急。2、该电站属于地方型3、电站等级：10KV、35KV4、出线回路数：10KV侧有8回出线向用户供电。35KV侧有两回线路。一回与电力系统连接，另一回路给县水泥厂供电5、负荷情况据了解该电站在510年内10KV电压级上最大的负荷为10MW（其中级负荷占75%）最小负荷7MW，其中水泥厂最大负荷为3000KW,最小负荷2000KW.二、 电力系统与本站的连接情况a、 电力系统通过35KV与本站连接b、 电力系统的短路容量为1MVA三、 负荷分析1、 功率因数cos=0.92、 利用小时数Tmax=4000h3、 架空线长度50km四、 环境条件1、 海拔高度507.4m2、 最高温度37，最低-6，平均25.83、 雷暴日26.9天年4、 土壤温度245、 土壤电阻率310m6、 交通方便。第一章 电气主接线设计第一节：电气主接线设计的原则和步骤A原则1、以任务书为依据，因为任务书从宏观角度论证建厂后的必要性，可靠性，和经济行2、以国家经济建设的方针，政策，技术规范，和标准为准则3、要与具体情况相结合 4、要提出处理突发事故的方案5、要有近期、远期的规划B、对电气主接线的要求可靠性、灵活性、经济性、C、电气主接线的设计程序1、对原始资料的分析，甲 ：工程情况，乙：电力系统情况，丙：负荷情况2、拟定至少连个主接线方案3、技术经济比较第二节：主接线方案的拟定根据任务书的要求，在对原始资料的分析的基础上，根据对电源和出线回路数，主变压器的台数、容量、形式、电压等级、和母线结构的不同考虑、可以拟定至少两个可靠性的主接线方案。（近、远景）再进行经济比较，最后选出一个在技术、经济都合理的方案。1、确定变电站最高最低电压等级，考虑任务书要求，最大负荷为10MW，所以我们选高压35KV，低压10KV的电压等级。2、方案的初步拟定a、因为35KV有两回线路，一回路与电力系统连接，另一回路接电能送往县水泥厂，35KV电流侧，可采用单母线接线。b、因为10KV电压等级中，类负荷比较大，所以可考虑单母线分段的接线方式，该接线方式可满足不停电检修和经济性好的要求。在我国10KV成套配电装置已被广泛采用，所以10KV接线亦能够成套开关布置（例ZBW-12型）。如果这样有简单、经济性、可靠性能满足要求的优点。C、有上述可知，我们可以初步拟定出两个可供选择的方案：35kv变电站接线图方案一：35KV为单母线接线，10KV为单母线分段接线W2T2T1abw3Wl2Wl1方案二：35KV电压级采用外桥接线，10KV电压级与方案一相同。Wl2Wl135kv外桥接线10kv电压级外桥接线优点：1、输送距离小2、容量小3、母线相连 第3节 ：主接线方案的经济比较经济计算是从我国国民经济整体利益出发，计算主接线各个被比较方案 的费用和效益为选择经济上最优方案提供依据，比较时，主要对方案的综合投资I和运行费用C两大项进行综合效益比较，比较时一般只需计算各个方案中不相同部分的综合投资I和运行费用C即可。1、 综合投资的计算式：I=I（1+a100）其中I为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、母线、配电装置及明显的增修桥梁、公路和拆迁费用；a为不明显的附加费用比列系数，如基础加工，电缆沟道开挖费等，220KV取70，110KV取90.2、 运行费用C主要包括一年中变压器的损耗电能及其检修费用、折旧费用，按投资百分率计算，计算式为C=aA+a1I+a2I(元）其中：a1为检修维护费率。取0.0220.042；a2为折旧费率，取为0.0050.058;为损耗电能的电价元（KWh);为变压器年损耗电能（KWh).3、 比较时间可采用限低补偿法即Ta=第4节 ；主接线方案的确定经济技术的比较后，综合起来看，我们选方案一为最后确定方案，所以上述的两个方案的不同点仅在35KV侧，我们知道若35KV侧采用外桥接线时要用三台断路器，比单母线接线时采用4台断路器时减少一台QF，若从继电保护和负荷计算等综合考虑，仍以单母线接线方案更为优先。再者外桥接线时，若发生故障影响主变压器的供电，何况35KV的QF的价位不高，所以最后决定采用方案一为最终方案。第二章 短路电流的计算3.1、计算短路电流的目的1、 为主接线方案提供依据，若短路电流太大就可以考虑在主接线中加装限流电抗器2、 选用电气设备提供依据3、 为效验热稳定、动稳定、灭弧能力3.2、计算原则1、 以三相短路为主2、 按最大运行方式为主3.3、计算方法1、 简化计算法2、 传统计算法在我们的设计中，按传统计算即按运算曲线法计算3.4、计算短路电流电路计算图T2T11、画出计算电路图由图-可画出如下短路电流的计算K1K2112、 设系统短路容量S=1MWA3、 基准值为SB=100MVA VAV1=10.5KV Vav2=37KV4、短路电流为K1 、K25、本设计按图计算电路图变化法计算 短路电流6、计算K1点短路时的周期分量值.a、电力系统的短路电流电抗标幺值Xa*=SbSn=0.1及X4*=0.1b、架空线电抗标幺值X3*=1.461，可设架空线每公里电抗值为0.4km. L=50km,所以X3*=0.085=0.4,变压器电抗标幺值X1*=X2*=0.47、画二的等效电路图二的简化K2K7图4K18、由图可知若在计算K1点短路时的等效电路图为图4计算K1点的等效电路，因为X7*=X5*X6*=0.17728443此即电流G到k1转移电抗、第三章 电器设备的选择1、35kv电压级QF、QS选用表计算值断路器隔离开关GN-35/600额定电压UG=35KVUN=35KVIN=600A最大持续电流IMAX=346IV=1000AIN=600短路电流I=8.8KAINBR=24.8KA短路电流冲击值i=22.3344KAies=63.4KAIb=72KA周期分量热效应QK=51.11KASItt=2460.1KASItt=1024KAS2、10KV电压级等级上的断路器和隔离开关的选择选择方法与35KV相似=1212.4A选择断路器，因为UN=10KV IMAX=1212.4A,所以选少油户外断路器SN1010KV/2000A效验1、 热稳定效验，标准QKItt,所以QK=51.11KAS,tk=0.66s,而It=1984.5KAS,所以51.111984.5KAS,所以合格2、 动稳定效验，标准ishies而ish=kI=22.334KA，ies=130KA所以22.340.1s所以可用IInber效验而ies=43.3KA,所以8.843.3KA,所以合格4、 选10KA电压等级的隔离开关方法与35KA上选择方法相似。因为uN=10KA ,Imax=1212A查表可选GN210KV200085型隔离开关，将选择的结果列表于下。计算值断路器SN10102000隔离开关GN2102000额定电压UN=10KVUN=10KVUN=10KV最大持续电流Imax=1212.4IN=2000AIN=2000A短路电流I=8.8KAINbr=43.3KA短路电流冲击值ish=22.3344KAIes=130KA85KA周期绝热效验Qk=51.11KAItt=1984.5KAitt=13005KAS3、35K变电站主变压器的选择,容量台数的选择台数：2台，容量：变电站主变压器一般按建设变电站后510年规划考虑，考虑到其中一台供电后，其余的容量应能由另一台变压器负担变电站内的最大负荷的6070来选择。若全部、类重要负荷超过上述比例时，应按全部、类负荷的总供电要求来选择，即SN=11.9MW，所以选用SZ920000KA35KA型变压器，所选变压器台数如下表：额定容量20MVA额定电压高压30.8KV低压10.5KV损耗空载19.6KV负载86.11KA短路电压UK8空载电流0.45总重量28.5T联接组号Ynd11说明：按电力设计工程的规定“具有两种电压等级的电压器中首选双绕组变压器”，所以我们选择SZq2000035是一个双回路变压器4、35KV变电站10KV母线的选择a、 选择的方法，因为10KV母线是汇流母线，所以按长期允许发热时的最大电流来选择母线的截面，已知1、10KV母线上Pmax=10MW ,I=8.8KA.2、继电保护动作时间tpr=1S3、断路器全分闸时间tbr=0.2s4、三相巨型导体水平分布5、绝缘子跨距l