某机械厂KV降压变电所电气设计方案.docx

1、毕业设计成果Graduation practiceachievement说明书题目 某机械厂 10KV降压变电所电气设计助学单位：专业：班级：准考证号：设计人：指导教师：毕业设计 题变电所的电力负荷、供电电源、气象资料、地质水文、电费制度目说明部分毕业变压器的选择原则，导线及电气设备和进出线的选择原则等内容。设计计算部分( 论负荷计算及无功功率补偿计算，短路电流计算，防雷保护和接地装置计算，配电变压器保文）护定值计算等的绘图部分主要变电所平面布置图，厂区供电线路规划图，变电所变压器保护二次回路图，变电所高压配内容电主接线图和低压配电主接线图任务下达时间2018年月日指导教师要求完成日期2018

2、年月日签 字评阅 审）人签字：意见年月日专业负责人签字：指导委员会年月日意见备注注：此表与该生毕业设计论文）一起装订。电力工程系编AbstractPower of modern industrial production of major energy and power. With the developmentof modern civilization and progress of social production and life of the power supply,quality and management of the increasingly high demand.

3、Factorypower supply system is thecore part of the substation. Therefore, the design and construction of a safe and economical substation, it is extremely important. The power plant design include: the calculation ofload and reactive power compensation。 substation main transformer station number andc

4、apacity, determine the types。 Substation Main Wiring choice。 into the outlet of choice。short-circuit calculations and switching equipment choice。 secondary circuit and relayprotection scheme for the selection and tuning。 lightning protection and grounding design。workshop wiring scheme for the distri

5、bution line 。 Lines and distribution equipment and the choice of protective equipment 。 and electrical lighting design, and schematic drawing.Substation is on the electricity power system voltage and current to change, focus and allocation of places is essential for power system power transmission l

6、ink, play bridge. 10kV substation is an important part of the power distribution is the key link in grid construction. . With the development of national economy, industrial and agricultural production growth requires an urgent increase in demand for power supply capacity, the proposed new 10kV subs

7、tation. Substation is an important part of power system, which directly affect the power system security and economic operation of power plants and customers are links in the middle part, play a role in transformation and distribution of electric energy.前言本毕业设计说明书是按辽宁石化职业技术学院自动化系2018年毕业设计要求，经小组共同研究，

8、老师精心指导下，由个人独立编写的。本书属小型水电站电气设计课题，题目要求先拟定一个合理的电气主接线方案，再进行短路电流的计算，高压电气设备的选择和校验，最后再画出电气主接线图。虽然此题有一定的难度和挑战性，但在小组成员的共同努力下，查阅大量相关资料，在加上老师的指导，使我们明确自己的方向。在设计的过程中，我们首先熟悉了水电站的一些原始资料，再根据原始资料确定了一个合理的方案，在短路电流的计算过程中，我们找到了合理的短路点，避免过多的重复工作量。本设计以通俗易懂的文字，加上图形表达，系统地阐述了水电站所有的信息。本设计令读者便于理解和接受，本书极具有重要的参考价值。本次毕业设计是为了让我们更清楚

9、地理解怎样计算短路电流，高压电气设备如何选择，如何画电气主接线图，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础。毕业设计小组成员由、组成，在编写过程中得到了老师的大力支持和帮助，在此表达诚挚的感谢！1/32由于编者水平有限，错误及不当之处在所难免，恳请广大师生、读者批评指正。编者2018年 9 月目录前言第一章毕业设计任务书1.111.211.31第二章电气一次部分设计2172272382316 . 3 k vK 11 02323 5 k vK 21 223312第三章高压电气设备的选择和校验3.1133.2152/323.3173.4193.5203.6213.7213.8213.9223. 102

10、43. 1124附录参考文献附图第一章 毕业设计任务书1.1 设计题目某机械厂 10KV降压变电所电气设计1.2 设计目的毕业设计是完成本专业教案计划的最后一个重要的教案环节，是对各门课程的综合运用和提高。通过毕业设计，巩固和加深学生所学专业理论知识，锻炼学生分析和解决实际工程问题能力。培养和提高学生综合使用技术规范、技术资料，进行有关计算、设计、绘图和编写技术文件的初步技能，为今后参加水电站和变电所电气设计、安装、运行、检修、实验打下基础。通过本毕业设计，初步掌握一个小型水电站工程设计的思想、内容、方法和步骤。1.3 有关的原始资料黄坪电站为低水头径流式水电站，座落于茶陵县虎踞镇黄坪村，距茶

11、陵县城25km，装机容量 51600kw，年利用小时数4833h，发电机的型号为SF1600-60/4850，发电机额定电压为6.3kv。电站取大输送功率为8000kw。根据茶陵县小水电网络规划和业主3/32意向，电站出线等级为35kv，共三回路，一回路送到9km 平水变并入茶陵县新组建小水电网，一回路送到近区新建的虎踞镇工业区，一回路备用。其输电导线型号为LGJ-120。1.4 设计的总体要求集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭，严禁拷贝现象。第二章电气一次部分设计2.1电气主接线方案的拟定分析设计原始资料，全面考虑所设计电站在系统中所处地位、所供负荷性质、地理位置以及电站本身的

12、总容量和机组台数，拟出二至三个可行的方案，进行一般的技术经济比较，通过论证，确定一个合理的主接线方案。方 案 一电网工业备用3516.34/32方 案 二电网工业备用35KVTIT26.3KVGGGGG方 案 三电网工业备用T1T2T3T4T5GGGGG5/32方 案 四电网工业备用35 KVTIT26.3 KVGGGGG方 案 五电网工业备用35KVTIT2T3T4T56.3 KV.GGGGG方案一：发电机电压接线采用单母线不分段，设置一台变压器，其容量为10000KW 。35KV 线路采用单母线不分段。6/32方 案 一电网工业备用3516.3方案二：发电机电压接线采用单母线不分段，设置2

13、 台变压器，其容量为10000KW ，35KV 线路采用单母线分段。方 案 二电网工业备用35KVTIT26.3KVGGGGG1）供电可靠性方案一供电可靠性较差方案二供电可靠性较好2）运行上的安全和灵活性方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差。方案二单母线分段接线便于分别对各母线段进行检修，减少了母线检修时的停电范围，提高了运行的灵活性。3）接线简单、明显维护和检修方便7/32很显然方案一最简单、明显维护和检修方便。4）经济方面的比较方案一最经济。综合比较：选方案二最合适。2.2变压器容量的确定因为发电机

14、的容量为 1600KW ，所以变压器的容量应大于等于 8000KW 。变压器的选择型号额定容量额定电压 KV ）阻抗电压连接组KVA）高压低压%）SL7-10000/35100003567.5Y/ -112.3电气一次短路电流计算对选定的主接线方案，按电气设备选择、校验的需要进行短路电流的计算。在教师指导下，力求合理选择短路点，以避免过多的重复工作量。按个别变化法，用运算曲线计算短路电流短路电流计算条件为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划一般

15、为本工程建成后510 年）：其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。如切换厂用变压器时的并列）。2）短路种类一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，即应按最严重的情况验算。3）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。短路电流的计算8/32电网工业备用K 2670.750.75K 11234510.510.510.510.510.5选取基准值 :S j100MVA U jU av发电机：有阻尼绕组的水轮发电机X21X dXSj21100100P cos10010.51600 0.8变压器：P160058000KW

16、经查表选择 SFL1-10000/35 型号查得UK%7.5X TU K %Sj7.5100 103100Sn1000.758000 0.8线路：35kv 选择 X 00.42X jSj1000.28X 0 L0.42 9U av23722.3.1当 6.3KV母线即 k1 点发生三相短路时：9/32X j0.2835kV0.75X 20.37526 3kVX 210.52.1k15当 K 1 发生短路时无限大容量X 10.280.3750.655X111.5267X 10.655稳态短路电流： III j1002.38( kA)1.5267373冲击短路电流： I im2.55I2.55 2

17、.386.069(kA)有限大容量： X C1X 1SN2.1100.21S j100t 0s I5.526IISN5.526105.064(kA)3U av36.3t1s I 13.563I 1ISN3.563103U av33.265(kA)6.3t2s I 23.378I 2ISN3.378103U av33.096(kA)6.310/32t4s I 33.234I 3ISN3.234103U av2.964( kA)3 6.3t=0sI1 =2.38+5.064=7.444KA ）t=1sI2 =2.38+3.265=5.645KA ）t=2sI3 =2.38+3.096=5.476K

18、A ）t=4sI4 =2.38+2.964=5.3442.3.2当 35KV母线即 k2 点发生三相短路时：X j *0.2835KVK 2X 2*0.3756.3KVX1 *2.1当 K 2 点发生短路时无限大容量X 2*0.2811I *3.57X 2 *0.28稳态短路电流：1005.5706(KA)II * I j 3.5737311/32冲击短路电流： I im2.55I2.555.570614.205(KA)有限大容量短路电流：X 3 *X1* X2*2.1 0.375 2.475Xc*XSN100.24753 *2.475Sj100t=0s I4.43IISN100.691(kA

19、)3Uav4.43373t=1sI 13.23I 1I 1SN100.504( kA)3Uav3.23337t=2sI 23.17I 2I 2SN100.495(kA)3Uav3.17373t=4sI 33.12I 3I 3SN100.487(kA)3Uav3.12373t=0sI1 =5.5706+0.691=6.2616KA）t=1s2 =5.5706+0.504=6.0746KA）It=2s3 =5.5706+0.495=6.0656KA）It=4sI4 =5.5706+0.487=6.0576k1 短路：当 t4s 时.I210I 2tI zt2222QZ1Z2t5.064103.09

20、62.96412124 43.43Q f 1TI20.155.06423.8512/32Q k1QzQf47.28k2 短路：当 t4s时 .IQ Z 2Q f 2TI210I z2tI zt221020.48722t0.6910.4954 1.05121220.080.69120.04Q k1Qz2Qf 21.092.3.3短路电流计算成果表短分额T=0sT=1sT=2sT=4sT=0s定计冲击短路路支容算电流回量电III 1I 1I 2I 2I 3I 3kA ）点路流(A流(KA流峰值 (KA(KAZN-10/600-15066008.7228.7变压器低压侧断路器的选择型号额定电压额定电

21、额定开断电极限通过电4s 热稳定电流(KV流(A流(KA流峰值 (KA(KAZN-10/600-15066008.7228.714/32变压器高压侧断路器的选择型号额定电压额定电额定开断电极限通过电4s 热稳定电流(KV流(A流(KA流峰值 (KA(KALW16-3535160025632535 KV 侧断路器的选择型号额定电压额定电额定开断电极限通过电4s 热稳定电流(KV流(A流(KA流峰值 (KA(KALW16-353516002563253.2.1额定电压选择UN UNS=1.05 6.3=6.615KV即设备的额定电压应大于6.615KV。3.2.2额定电流选择I N I max=1

22、.05 10MV.A/36.615=0.92KA综合以上计算及所参阅的资料，选择6.3KV 母线断路器的型号为： ZN-10/600-150 ；选择 35KV母线断路器的型号为：ZN-35/630-8。3.2.3额定开断电流选择在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。高压断路器的额定开断电流 INbr ，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量 Izt，即I NbrIzt发电机出口： 8.72.38变压器低压侧： 8.72.38变压器高压侧： 255.570635KV母线侧： 255.5706我国生产的高压断路器在做型式实验时，仅计入了20%的非周期分量。一般中、慢速断

23、路器，由于开断时间较长(0.1s，短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规定的非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求。使用快速保护和高速断路器时，其开断时间小于0.1s，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的20%，因此需要进行验算。短路全电流的计算方法可参考有关手册，如计算结果非周期分量超过 20%以上时，订货时应向制造部门提出要求。3.2.4短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力15/32的损坏。且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通

24、后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流iNcl 不应小于短路电流最大冲击值ich ，即i Nclich发电机出口： 22 12.891变压器低压侧： 2212.891变压器高压侧： 6314.20535 KV 母线侧： 6314.2053.2.5动稳定校验所谓动稳定校验希是指在冲击电流作用，断路器的载流部分所产生的电动力是否能导致断路器的损坏。动稳定应满足的条件是短路冲击电流应小于或等于断路器的电动稳ich定电流峰值）。一般在产品目录中给出的是极限通过电流峰值）ikw ，它与电动稳定电流的关系应

25、满足Ikwich发电机出口：2212.891变压器低压侧：22 12.891变压器高压侧：63 14.20535KV母线侧： 6314.2053.2.6热稳定校验应满足的条件是短路热效应Qk 应不大于断路器在t秒时间内的允许热效应，即I 2 r t Qk发电机出口： 8.7 2 447.28变压器低压侧： 8.7 2447.28变压器高压侧： 65241.0935KV母线侧： 65241.093.3 隔离开关的选择和校验隔离开关选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定、动稳定校验外，还应注意其种类和形式的选择，尤其屋外式隔离开关的型式较多，对配电装置的布置和占地面积影响很大，因此其型式应根据

26、配电装置特点和要求以及技术经济条件来确定。表 3.3.1 为隔离开关选型参考表。表 3.3.1隔离开关选型参考表使用场合特点参考型号屋屋内配电装置成套高压三级，10kV 以下GN2 ， GN6 ， GN8 ，开关柜GN1916/32单极，大电流 300013000AGN10内三级， 15kV ，200600AGN11发电机回路、大电流回三 级 ， 10kV ， 大 电流20003000AGN18， GN22，GN2路20单极，插入式结构，带封闭罩kV ，GN14大电流 1000013000A220kV 及以下各型配电双柱式， 220kV 及以下GW4装置屋高型、硬母线布置V 型， 35110k

27、VGW5外硬母线布置单柱式， 220500 kVGW620kV 及以上中型配电装三柱式， 220500 kVGW7置发电机出口隔离开关的选择型号额定电压额定电流极限通过电流4s 热稳定电流KV ）A ）KA ）KA ）GN6-6T/2006200峰值有效值1025.514.7变压器低压侧隔离开关的选择型号额定电压额定电流极限通过电流4s 热稳定电流KV ）A ）KA ）KA ）GN6-6T/2006200峰值有效值1025.514.7变压器高压侧隔离开关的选择额定电压额定电流极限通过电流峰值4s 热稳定电流型号A ）KA ）KA ）KV ）17/32GW5-35G35600721635KV 侧

28、隔离开关的选择型号额定电压额定电流极限通过电流峰值4s 热稳定电流KV ）A ）KA ）=183.29(KA183.291.3:5=238.277:5I 2=183.29 5/2=458.225458.2251.3:5=595.693:5I 3=8000/(0.8 335=164.96164.961.3:5=214.44:5I 4=164.92 2=329.92329.921.3:5=428.9:5发电机出口电流互感器的选择型号额定电额定一次电流额定二次电流短路热电流动稳定电流18/32压(KV(A(A有效值 (KA峰值 (KALDZ-106300 400575 倍125 倍变压器低压侧电流互

29、感器的选择型号额定电额定一次电流额定二次电流短路热电流动稳定电流压(KV(A(A有效值 (KA峰值 (KALDZB-10660053070变压器高压侧电流互感器的选择型号额定电额定一次电流额定二次电流短路热电流动稳定电流压(KV(A(A有效值 (KA峰值 (KALZZ-3535300519.563.635KV母线侧电流互感器的选择型号额定电额定一次电流额定二次电流短路热电流动稳定电流压(KV(A(A有效值 (KA峰值 (KALZZ-3535500539127.23.4.3电流互感器种类和型式的选择在选择互感器时，应根据安装地点 ( 如屋内、屋外 和安装方式 ( 如穿墙式、支持式、装入式等 选择

30、相适应的类别和型式。选用母线型电流互感器时，应注意校核窗口尺寸。3.4.4电流互感器准确级的选择为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。例如:装于重要回路 ( 如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等中的电能表和计费的电能表一般采用 0.5 1 级表，相应的互感器的准确级不应低于0.5 级，对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV 级宜用 0.2级。供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用11.5级的，相应的电流互感器应为 0.5 1 级。供只需估计电参数仪表的互感器可用3 级的。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电

31、流互感器的准确级。3.4.5热稳定校验电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器热稳定能力常以1s 允许通过的额定电流 IN1的倍数 K 来表示，故热稳定应按下式校验h(KI ItdzhN1 22发电机出口 : 75 300）22.38 ） 24变压器低压侧： 75 300）2 2.38 ）2 419/32变压器高压侧： 19.5 300）2 2.38 ）2 435KV母线侧 : 19.5300）2 2.38 ） 243.4.6动稳定校验电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过的一次额定电流最大值的倍数Kmo-动稳定电流倍数表示，故内部动稳定可用下式校验 2Kmo

32、I N1i ch发电机出口 : 2 12530012.891变压器低压侧： 2125 30012.891变压器高压侧： 263.6 30014.20535KV母线侧 :263.6 300 14.2053.5 电压互感器的选择3.5.1电压互感器一次回路额定电压选择为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电力网电压应在 UNs0.9 UN1式中UN1 电压互感器一次侧额定电压。选择时，满足 UN1 = UNs 即可。3.5.2电压互感器二次侧额定电压的选择电压互感器二次侧额定线间电压为100V，要和所接用的仪表或继电器相适应。3.5.3电压互感器种类和型式的选择电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如: 在635kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；110220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器； 220kV 及其以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。3.5.4准确级选择和电流互感器一样，供功率