华立学院发电厂电气部分课程设计

广东工业大学华立学院 课 程 设 计（论文） 课程名称 发电厂电气部分 题目名称 110KV降压变电所电气一次部分设计学生学部（系） 机电与信息工程学部 专业班级 10电气2班 学 号 学生姓名 指导教师 周展怀 2013 年 7月 13 日广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称 110KV降压变电所电气一次部分设计学生学部（系） 机电与信息工程学部专业班级10电气2班姓 名学 号一、课程设计（论文）的内容（1）对原始资料的分析：a）本工程情况：发电厂、变电所类型及设计规划容量（*近期与远景），单机容量及台数，运行方式，*最大负荷利用小时数等。b）电力系统情况：电力系统本期及远景发展规划（本期工程建成后510年），发电厂、变电所在电力系统中的位置和作用，本期和远景规划与电力系统的连接方式，各级电压中性点接地方式等。c）负荷分析：负荷的性质及其地理位置，输电电压等级、出线回路及输送容量等。d）*环境条件：地理位置、当地的气温、湿度、覆冰、污秽、地质、水文、海拔高度及地震等。e）*设备制造情况：各种电器的性能、制造能力和供应情况。 （2）电气主接线设计： a）主变压器的选择：容量、台数、相数、绕组数量和接线方式、阻抗、调压方式、电压等级、全绝缘或半绝缘问题、自耦变压器问题、冷却方式等。b）各级电压母线接线方式（本期、远景）以及*分期过渡接线等。c）绘制电气主接线图。（3）厂（所）用电及供电方式选择设计： a）厂（所）用电接线方案比较，负荷计算及变压器选择，中性点接线方式选择。b）高低压厂用电工作电源、起动/备用电源、事故保安电源连接方式、设备容量、分接头及阻抗的选择。c）厂（所）用配电装置及设备选型等。d）绘制厂（所）用电接线图。（4）短路电流实用计算方法； a）确定主线路的运行方式。b）绘制等值网络图。c）计算各短路计算点的三相短路电流及不对称短路电流。 （5）电气设备选择： 对主变压器、厂（所）用变压器、断路器、隔离开关、*熔断器、电抗器、互感器、*消弧线圈、*避雷器、*绝缘子、导线和电缆等进行选择，并汇总电气设备表。 （6）*屋内外配电装置设计： 根据发电厂、变电所类型和地理位置，初步拟定变压器、开关站及厂（所）内电气设备的布置方案。 （7）*电气总平面设计：对屋内外配电装置、主变压器、主控室及辅助房间、道路的布置与路面等进行设计，并绘制电气总平面布置图。 （8）*过电压保护： a）电气设备防止过电压的保护措施。 b）主辅建筑物的防雷保护装置。 c）完成防雷保护设计计算。 d）绘制直击雷保护范围图。二、课程设计（论文）的要求与数据课程设计应根据设计任务书以及国家的有关政策和相关专业的设计规范、规程和技术标准进行。三、课程设计（论文）应完成的工作1.主变压器的选择（负荷的计算、主变台式、主变容量、主变型式）2电气主接线的选择3.短路电流的计算4.电气设备的选择5.防雷与接地方案的设计四、课程设计（论文）进程安排序号课程内容工作日1对原始资料的分析0.52电气主接线设计0.53厂（所）用电及供电方式选择设计0.54短路电流计算0.55电气设备选型与配电装置设计0.56总平面布置设计0.57撰写设计说明书1合 计55、 应收集的资料及主要参考文献 1郭琳编，发电厂电气部分课程设计，中国电力出版社。2009年出版 2黄纯华编，发电厂电气部分课程设计参考资料，中国电力出版社。2006年出版 3熊信银编，发电厂电气部分，（第4 版）中国电力出版社，2009年出版。 4傅知兰编，电力系统电气设备选择与使用计算，中国电力出版社，2004年出版。 5何仰赞，温增银编，电力系统分析（上、下册，第三版），华中科技大学出版社， 2002年出版 发出任务书日期： 年 月 日 指导教师签名：计划完成日期： 年 月 日 教学单位责任人签章：目录摘要71主变压器的选择71.1负荷统计分析71.2主变压器台数的确定91.3主变压器容量的确定91.4主变型式92. 电气主接线选择102.1 110kV主接线的选择102.3 220kV母线接线选择123. 短路电流计算134. 电气设备选择154.1 110-220KV系统电气设备选择154.2 110-220KV母线的选择174.3 110-220kV电压互感器的选择174.4 110-220kV电流互感器的选择17五. 防雷保护规划185.1 变电所的防直雷保护185.2 变电所侵入波保护185.3 主变防雷保护185.4 变电所进线段保护186.总体布置简图18摘要 110KV-220KV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境节约资源、易于自动化设计方案。在这种要求下，110KV变电所电气接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁污染最小已是大势所趋。因而110KV变电多所应从电力系统整体出发，力求电气接线简化，配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。1主变压器的选择1.1负荷统计分析1、 110kV侧Q1max=Q2max=Q3max =Q4max =Q5max =P1max+P2max+P3max+P4max+P5max=10000+10000+6000+6000+6000=38000(KW)=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max=6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar） S35MAX =45548.66（KVA）=0.83考虑到负荷的同时率，110kV侧最大负荷应为：S35MAX=S35MAX=45548.660.85=38716.36(KVA)Q1max=Q2max =Q3max =Q4max =Q5max =Q6max =Q7max =Q8max =Q9max =Q10max =P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+ P6max+P7max+P8max+P9max+P10max=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+150016000（KW）= Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+929.62=10697.7（KVar）S10MAX=19246.84（KVA）=0.83考虑到负荷的同时率，10kV侧最大负荷应为：=S10MAX=19246.840.85=16359.81(KVA)2、220kV侧:S110MAX=55076(KVA)考虑到负荷的同时率，110kV侧最大负荷应为：= S110MAX=.85=46815(KVA)1.2主变压器台数的确定根据110-220kV变电所设计规范规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。”1.3主变压器容量的确定根据110-220kV变电所设计规范规定“装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。”故本设计满足两个条件：1、两台总容量S 2、S（6075）本变电所按建成后5年进行规划，预计负荷年增长率为5%，因此： S（1+m）t=46815（1+0.05）5=59749(KVA)式中t为规划年限，m为增长率S=60%S0.=35849.4(KVA) 查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为40000KVA。1.4主变型式1、具有三个电压等级/38716.36/468150.830.15/16359.81/468150.350.15根据110-220kV变电所设计规范规定“具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器容量的15以上，主变压器宜采用三线圈变压器。”上述两式均大于15，故选择主变为三圈变压器2、中性点接线方式本设计110kV主网电压采用中性点直接接地方式（大电流接地系统），而中压电网为220kV（采用小电流接地系统）由于中性点具有不同的接地方式，而自耦变压器高低压侧之间有电的直接联系，要求高、低压绕组的中性点运行方式须一致，所以本所不宜采用自耦变压器，选择普通的三绕组变压器。 3、容量比由上述计算可知：主变压器额定为40000KVA，35kV侧负荷占主变容量的97，大于50，为满足110kV侧负荷的要求与需要，故35kV侧容量取100的额定容量。10kV侧负荷占额定容量的41，小于50，故10kV侧绕组容量取50。从以上分析得出主变压器各绕组的容量比为100/100/50。4、调压方式的选择本设计110kV变电所110kV侧负有化工厂、变电所、医院等重要负荷，对电能的质量和可靠性的要求较高，为保证连续供电和满足对电能质量的要求，并能随时调压，扩大调压幅度而不引起电网的波动，故应采用有有载调压方式的变压器，以满足供电要求。根据规程规定和所给系统的具体情况，选择220kV线路保护时作了如下考虑。由于本系统允许切除故障的时间为0.2s，为保证系统运行稳定，当220kV输电线路任何低点发生短路故降时，继电保护切除故障线路的时间都必须小于0.2s。因而，凡是不能在0.2S内切除线路故障的保护装置都不宜用作主保护。基于这种考虑，对双电源的双回线路和环网内的线路采用高频保护作为主保护。后备保护釆距离保护比较合适。对于单电源的辐射线路AB，可采用距离保护作为相间短路保护，零序电流保护作为接地短路保护。2. 电气主接线选择2.1 110kV主接线的选择从原始资料可知，110kV母线有2回进线，2回出线。根据设计规范第3.2.3条规定，主接线若采用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；外桥接线虽然设备少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。现采用以下二种主接线进行比较：即内桥接线、单母线分段。其接线简图如下页：进线出线#1主变进线出线110kVM110KV II分段DL1. 110kV主接线图如下：#2主变2.2 110kV母线接线的选择110kV共有5回出线，有三路负荷采用双回路供电，依设计规范第3.2.3条规定，可采用双母线或单母分段式接线，35kV出线双回出线较多，变电所C、变电所D应有其它进线，若采用双母线设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故单母线分段已满足要求，而重要负荷已有双回路供电，故不用增设旁路母线。接线简图如下：110kVM110kVM变电所D变电所B变电所C变电所D变电所A#1主变#2主变分段DL变电所C化工厂化工厂2.3 220kV母线接线选择220kV侧通常采用单母线或单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所220kV有化工厂等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线，综上所述：本变电所最终选用单母分段。接线简图如下：炼油厂化工厂炼油厂化工厂配电站A配电站A医院宾馆的配电站E剧院配电站C医院宾馆配电站E配电站B配电站D220kVM220kVM分段DL#2主变#1主变3. 短路电流计算绘制次暂态等值电路，用标么值计算，选择基准值j100MVA，jav，1、125发电机组：F125/0.85147.06（KVA）*3*=0.122、150变压器：2*4*0.073、100KM长线路：5*6*0.34、80KM长线路：7*8*0.245、U*1发电机：最大运行方式 9*0.05最小运行方式 10*=0.06短路点选择示意图SDmax=2000MVASDmIN=1800MVACGG2125MW*=13.8KVcos=0.85xd=0.18U*=1*=2150MVAUK%=10.513.8/121 T T100KM 110kv80KMd1(3)110kV35kVd2(3)d3(3)10kVd6(3)Pmax=2000KW cos=0.85 L=15KMd4(3)d5(2)配电站B将计算结果标注于等值电路图中CGG 9 0.06 3 0.12 1 0.12 4 0.07 2 0.07 T T 6 0.3 5 0.3 8 0.24 7 0.24 d1(3) 110kVd2(3) 13 0.26 11 0.26 12 0.16 14 0.16110kVd.3(3)220kVd6(3) 30 5.44d4(3)d5(2)配电站B本设计选40000KVA40MVA，则X I % = (+)=(17+10.56.5)=10.5 X II % = (+)=(6.5+10.517)=0 X III % = (+)=(17+6.510.5)=6.57、主变110kV侧计算电抗11*13*0.26主变220kV侧计算电抗12*14*0.16最大运行方式：两台发电机组满载，110kV线路双回运行，主变并列运行最小运行方式：，125MW发电机组、150MVA变压器各停一台,100KM线路单回线运行4. 电气设备选择4.1 110-220KV系统电气设备选择本设计只对110kV侧的电气设备进行校验，110kV侧对断路器及隔离开关设备进行选择校验，其它设备只做选择不做校验。一、110kV侧断路器及隔离开关的选择1、主变侧回路最大长期工作电流：=2、母联回路最大长期工作电流：=272.93A3、进线最大长期工作电流：查手册选择户外少油开关SW7110和隔离开关选用GW4110D/600，各参数如下表：设备技术数据SW7110GW4110D/600计算数据UN(kV)353535IN(A)1200600419.9额定开断电流(KA)15.8允许通过极限电流(KA)5550热稳定电流(KA)21(4s)14（5s）热脉冲Qp=It2*t（KA2S）1764980已知3.216KA，3.219KA由上表可知：断路器：IN1200A=419.9A=15.8KA3.216KA 隔离开关 IN600A=419.9A 按短路条件校验动稳定校验：断路器2.553.2168.2KA 55KA隔离开关2.553.2198.21KA 50KA动稳定满足要求热稳定校验：断路器固有分闸时间为0.06S，燃弧时间取平均值0.05S，假设110kV侧过流保护整定为4S，所以保护动作时间t=4S。短路存在时间：4+0.06+0.054.11（S），查等值时间曲线得3.5S，+3.5S,t1S，可不计tea，则3.21923.536.3（KA2S）断路器允许热脉冲 21241764（KA2S）隔离开关允许热脉冲1425980（KA2S）所以热稳定满足要求所以选择SW7110断路器和GW4110D/600隔离开关是合适的。4、110kVPT及避雷器隔离开关：选用GW4110D/600型5、110kV主变中性点隔离开关：选用GW4110D/600型4.2 110-220KV母线的选择1、采用软导线2、选用单条LGJ240型钢芯铝绞线，Ie610A（70）由于该设计所处最高温度为400.816，则0.498（A），故满足要求。4.3 110-220kV电压互感器的选择1、 出线PT：选用电容式PT，型号为YDR110，其，最大容量为1200VA，二次绕组与相应的额定输出准确级0.513额定容量（VA）1502204402、母线PT：选择型号为JCC2110型，其，最大容量为2000VA，接线方式为，由于110kVPT要配置一刀闸10.5（A），查手册选用GW4110D/600型，IN600A，=50KA4.4 110-220kV电流互感器的选择1、110kV侧为大电流接地系统，CT应按三相配置2、各侧CT按最大工作电流并考虑5年发展(1) 系统侧及母联侧CT：选用LCWB6110型，其K400/5(2) 主变回路CT：选用LRL110B110型，其K300/5五. 防雷保护规划5.1 变电所的防直雷保护1、110kV出线全线架设双避雷线，防雷击于线路上2、在变电所内安装根避雷针，使变电所内所有设备与建筑都在其保护范围内。5.2 变电所侵入波保护由于线路落雷频繁，这样雷电波会沿着架空线侵入变电所，入侵的雷电波会受到线路绝缘的限制其峰值可能超过电气设备的冲击绝缘水平，故应装设避雷器来限制雷电波电压峰值，保护设备安全。1、在110KVI、II段母线上各安装一组FZ110J型阀型避雷器2、在35KVI、II段母线上各安装一组F