发电厂电气部分课程设计

课程设计说明书课程设计说明书课程设计说明书课程设计说明书任任任任务务务务发电厂电气部分课程设计发电厂电气部分课程设计发电厂电气部分课程设计发电厂电气部分课程设计指导老师指导老师指导老师指导老师姓姓姓姓名名名名班班班班级级级级02电气电气电气电气1班班班班一一一一、某某某某110KV变电所电气部分的设计变电所电气部分的设计变电所电气部分的设计变电所电气部分的设计任务书任务书任务书任务书1设计要求1）原始资料分析；2）确定变电站主接线；3）短路电流计算；4）主要电气设备的选择；5）设计系统的主接线图。2系统资料系统容量系统电抗（SB100MVA）电压等级线路电抗（欧/KM）系统C1002110KV043负荷资料电压等级最大MW最小MW功率因数TMAX小时回路数负荷类型10KV301508520010二类35KV603008500010二类4占地理位置示意图其中AB表示回路的最大最小负荷数，单位MW5其它资料1）年最高气温为40C，平均为20C。2）系统汽轮发电机组均有自动调压装置。3）站后备保护的动作时限为035秒。6设计成果1）设计说明书（内容主接线方案选择的分析和论证；电气设备选择的计算和校验；短路电流计算书作为附录）；2）绘制电气主接线图。设计的站地理位置12KM8448KM8643KM4623KM442C1110KV25KM35KV10KV二二二二分析分析分析分析变电所连接着一个容量为无穷大，电压等级为110的外部系统，同时分别供给两个二类负荷系统，从资料可知道分别为35KV和10KV两个电压等级，主接线设计在追求可靠性的同时也要追求经济性。外部系统与变电所110KV侧相连，供电给变电所，由变电所进行电压变换，供给35KV和10KV两个电压等级负荷系统。由于只有单个系统供电，在110KV宜采用双母线或者双母线带旁路母线的接线方式，以保证该电压等级的可靠性；35KV侧接二类负荷，可以采用双母线接线方式或者双母线分段接线；105KV侧为同为二类负荷，但容量不大，可以采用双母线分段或者单母线分段接线，以减小母线短路电流。三三三三主接线的设计要求主接线的设计要求主接线的设计要求主接线的设计要求变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定,并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。主接线设计的基本要求为1供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求当系统发生故障时,要求停电范围小,恢复供电快。2适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化改变运行方式时操作方便,便于变电所的扩建。3经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下,要尽量节省建设投资和运行费用,减少用地面积。4简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势,简化主接线为这一技术全面实施,创造更为有利的条件。5设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标准化,有利于系统运行和设备检修。随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用,变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。从形式上看,主接线的发展过程是由简单到复杂,再由复杂到简单的过程。在70年代,由于当时受电气设备制造技术、通信技术和控制技术等条件的制约,为了提高系统供电可靠性,产生了从简单到复杂的主接线演变过程。在当今的技术环境中,随着新技术、高质量电气产品广泛应用,在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全,变电所主接线日趋简化。因此,变电所电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。下面具体分析一下根据变电所的接入系统设计,变电所的供电电压采用110KV。110KV有两回进线间隔,两回主变压器出线间隔,布置上还预留两个110KV备用间隔。在进行110KV侧接线方案比选时,曾单母线接线和双母线接线等方案作过技术经济分析比较采用单母线接线,若母线或母线隔离开关发生故障和需要检修时,都必须断开全部电源,造成整个变电所停电,无法满足对重要用户供电的需要采用双母线接线,尽管提高了供电可靠性,但相应增加了设备,增加了接线的复杂性,也增加了设备的布置场地。综合考虑各种接线方式,110KV侧最终选择单母线接线方式,在投资增加不多的情况下,提高了供电可靠性,且接线方式简单、清晰,继电保护方式简单,也有利于将来扩建间隔。变电所的出线电压为35KV和10KV,经分析比较该电压侧采用双母线分段接线方式。这两个电压等级出线多，复杂，且主要供给二类符合，为了提高其可靠性，故采用双母线分段接线方式。变压器的选择变电所的容量一般应按510年规划来选择。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器在计及过负荷允许时间内，应满足一类及二类负荷的供电，对一般性变电所，当一台主变停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的7080。故此，我采用了三台容量为40MW三绕组变压器，以承受总功率为90MW的负载功率。方案一方案二4、方案的经济性比较方案的经济性比较方案的经济性比较方案的经济性比较41变压器选择变压器变比容量（MVA）损耗空载（KW）负载损耗阻抗电压（）投资（万元）高中高低中低110KV三绕组110/385/1054045418910517565704642各项投资表三绕组变压器（万元）双绕组变压器（万元）配电装置（万元）110KV（方案一）26130188110KV（方案二）39625353832026385KV（方案一V（方案二）1871518105KV（方案一）193174105KV（方案二）69569543总投资方案一O33502万元方案二O41178万元44年运行费用由公式UAU1U2110KV双绕组220/10550622001345110KV双绕组220/105406022013396110KV双绕组220/105607528013535110KV双绕组220/385315837286142383385KV双绕组385/10531526611081827ATNKNSSSSSSSKQPQPNNNNKK232232222210021ACUORRRNN100110当计算的AC值为最小时为最佳方案计算得方案一O33502万元AC7102万元方案二O41518万元AC9686万元由此可见，方案二得年运行费用高过方案一。5，方案综合比较方案综合比较方案综合比较方案综合比较方案一方案二可靠性1、整体接线方式可靠性均较高，中、低压侧接线简洁。2、每一电压等级均有足够容量的机组接入；3、大容量的三绕组变压器能在全厂停电时满足所有等级负荷的需要；4、三个电压等级正常情况下用三绕组变压器连接，提高了可靠性；5、负荷分布均匀；1、35KV处可靠性就差，接线比较简洁。2、110KV处的三台主变必须承受负荷的总容量，运营成本较高。3、采用两绕组变压器，技术比较完善，事故后容易维修，也方便于及时处理事故。4、35KV负荷故障，不会影响到10KV负荷的供电及运行。5、负荷分布较均匀，有利于平衡潮流；灵活性1、各种电压等级均有利于扩建；2、各种电压等级的接线均有多种运行方式，调度灵活，能适应负荷的变化；1、各种电压等级的接线均有利于扩建；2、便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至旁路母线上。经济性1、增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。2、三绕组变压器容量选择较大，正常运行时损耗较大；3、整体投资较小，年运行费用也较小；1、35KV侧的接线比较复杂，造成整体投资增加；2、占地面积较小；3、年运行费用较大；由上比较可以看出，在可靠性、经济性、灵活性方面，方案一均优于方案二，故选择方案一进行短路计算，以选择电气设备。六六六六短路计算短路计算短路计算短路计算系统参数系统C1电抗1002CX，线路1CL电抗12504/25CLXKMKM。10KV线路电抗1304/8015LXKMKM，2304/602LXKMKM，取最大负荷，130441240LDSMW，230641840LDSMW。35KV线路电抗31204/412LXKMKM，4804/120267LXKMKM，取最大负荷算，360482480LDSMW，460683680LDSMW。取综合负荷X035，E08；电源电势E1。取AMVSB100，AVBVV，现在对以上各量进行归算1002CX12100500413110CLX1210001500012110LX221000200017110LX321001200099110LX42100026700022110LX21210100035002412110LDX222101000350016118110LDX232351000350147624110LDX242351000350098436110LDX通过线路变换、归算、化简之后得等值电路图如下图示（在变压器参数已经选定，见下面七）可知道降压用高中VS12105高低VS131718175中低VS2365S1S12S13S2311VVVV10517565221075S2S12S23S1311VVVV1056517522025S3S13S23S1211VVVV1756510522675各绕组等值电抗分别为2233S11V10751101010130100100100000NNVXS2233S12V0251101010030100100100000NNVXS2233S13V6751101010817100100100000NNVXS则R2X1X2X1X2/X31300313003/8171222R3X1X3X1X3/X2130817130817/0333286R4X3X2X3X2/130768R2”R2/3407R3”R3/311096R4”R4/3256再一次进行星角变换R3R2”R4”/R2”R3”R4”407256/（40725611096）01R2R2”R3”/R2”R3”R4”407（11096）/（40725611096）433R4R4”R3”/R2”R3”R4”256（11096）/（40725611096）272进行归算21003010000110R210024330036110R210042720022110R如上图所标各个参数，可以计算短路电流。1、当在R2主线段发生短路，即110KV母线处短路时，系统等值电路如右图示此时E08849，X00387，算得FFI2287，在110KV处得基准电流为KAIB5249010001103101006故在110KV侧短路电流有名值为I228705249120KA冲击电流IM185120KA222KA短路容量3110175120MVATS40104其中系数175为短路电流最大有效值系数。2、当在R3负载段发生短路，即35KV母线发生短路时，系统等值电路如右图示此时E0917，X00402，得短路电流FFI2282，在35KV侧基准电流为KAIB560511000373101006故在35KV侧短路电流有名值I15605228235609KA冲击电流IM18535609KA6587KA短路容量33717535609MVATS393563、当在R4负载段发生短路，即10KV侧母线发生短路时，等值电路图如右图示此时E08345，X00451，得短路电流FFI1850，其基准电流KAIB5510005103101006故在10KV侧短路电流有名值A冲击电流IM18510177KA18827KA短路容量310517518827599196MVATS七七七七设备选择设备选择设备选择设备选择71变压器变压器变压器变压器型型型型号号号号联结组联结组联结组联结组标号标号标号标号电压组合电压组合电压组合电压组合KV空载空载空载空载损损损损耗耗耗耗KW负载负载负载负载损耗损耗损耗损耗KW空载空载空载空载电流电流电流电流短路短路短路短路阻抗阻抗阻抗阻抗高压高压高压高压中压中压中压中压低压低压低压低压SFS940000/110YNYN0D11110或12122535385636610511454189055降压用高中105高低1718中低6572断路器由上一节得知，110KV侧母线正常运行时的最大电流IMAX901023COS11008NPIKAU，短路冲击电流为279KA，短路容量400104MVA，由此初步确定断路器型号为LW126/315040KA。以下验证其动稳定及热稳定（1）动稳定动稳定动稳定动稳定IIM100KA222KA（2）热稳定热稳定热稳定热稳定动作时限035S额定短路持续时间4S比较可以看出比较可以看出比较可以看出比较可以看出，LW126/315040KA符合各项标准符合各项标准符合各项标准符合各项标准。同理对电厂其他断路同理对电厂其他断路同理对电厂其他断路同理对电厂其他断路器进行选择器进行选择器进行选择器进行选择，得到的结果如下列表所示得到的结果如下列表所示得到的结果如下列表所示得到的结果如下列表所示。110KV侧侧侧侧型号额定电流额定电压额定断开额定短路关合电流LW126/315040KA3150A126KV40KA100KA385KV侧侧侧侧型号额定电流额定电压额定断开（KA）额定峰值耐受电流35KV户内手车式真空断路器1250A405KA314KA80KA105KV侧侧侧侧型号额定电流（KA）额定电压（KV）额定断开（KA）断开容量（MVA）SN31020001052950083隔离开关以110KV母线处隔离开关选择为例（1）正常运行时最大电流为MAX901023COS11008NPIKAU；（2）额定运行电压110KV；（3）动稳定IMI222KA（4）热稳定热稳定热稳定热稳定2K504QTIT同理可以选择其他电压等级的隔离开关。选择结果如下图84母线电压等级110KV385KV105KV类型MM28010双条12510双条允许载流量KA2185315285电压互感器以110KV侧互感器选择为例，其额定电压110KV，（1）一次电压08UUUN21（2）二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。110KV二次绕组电压为3100V，385KV和105KV侧二次绕组电压为100V。同理可以选得其他电压等级的设备。选择结果如下图示电压等级110KV385KV105KV型号YDR110JDJJ35JDZ