(完整版)發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)課程設(shè)計.doc

1、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計學院：信息技術(shù)學院專業(yè)班級：電氣工程081學號姓名：指導教師：時間： 2011.5-2011.6110kv變電站一次接線設(shè)計摘要本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數(shù)，分析負荷發(fā)展趨勢。從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV 以及站用電的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用 110kV 4 61 171.29 1021110kv112235kv122310kv142 416 173 1

2、 173 218 1941214 2224 3234 4244 5244 6 264 729I 30II37 10kv39 40 41概述1 1110kV110kV4235kV8210kV1222本變電站的電壓等級為。變電站由兩個系統(tǒng)供電，系統(tǒng)S1 為 600MVA，容抗為 0.38, 系統(tǒng) S2 為 800MVA，容抗為 0.45. 線路 1 為 30KM, 線路 2 為 20KM, 線路 3 為 25KM。該地區(qū)自然條件：年最高氣溫 40 攝氏度，年最底氣溫 - 5 攝氏度，年平均氣溫 18 攝氏度。出線方向 110kV 向北， 35kV 向西， 10kV 向東。所址概括，黃土高原，面積為

3、 100100 平方米，本地區(qū)無污穢，土壤電阻率7000.cm。本論文主要通過分析上述負荷資料，以及通過負荷計算，最大持續(xù)工作電流及短路計算，對變電站進行了設(shè)備選型和主接線選擇，進而完成了變電站一次部分設(shè)計。第一章變壓器選擇1.1主變臺數(shù)、容量和型式的確定1.1.1變電所主變壓器臺數(shù)的確定主變臺數(shù)確定的要求：1. 對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。2. 對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性?？紤]到該變電站為一重要中間變電站，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用旁路呆主變的方式。故選用兩臺主變

4、壓器，并列運行且容量相等。1.1.2變電所主變壓器容量的確定主變壓器容量確定的要求：1. 主變壓器容量一般按變電站建成后 510 年的規(guī)劃負荷選擇。2. 根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應(yīng)考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設(shè)計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的 7080%。由于上述條件所限制 S =68.494MVA。所以，兩臺主變壓器應(yīng)各自承擔 34.247MVA。當一臺停運時， 另一臺則承擔 70%為 47.946MVA。故選兩臺 50MVA的主變壓器就可滿足

5、負荷需求。1.1.3變電站主變壓器型式的選擇具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器采用三饒組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求10KV 及以下變電站采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國 110kV 及以上電壓變壓器繞組都采用 Y 連接； 35kV 采用 Y 連接，其中性點多通過消弧線圈接地。 35 kV 以下電壓變壓器繞組都采用連接。故主變參數(shù)如下：根據(jù)設(shè)計規(guī)范第 3.7.1電壓組合及分接范圍空阻抗電壓載

6、連接電組型號流高壓中壓低壓高-高-中-中低低YN，110 813yn0, 1010.d11SFSZ 1。38551756.55%115條自25%然功率應(yīng)未達到規(guī)定標準的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補償裝置，電容器裝置應(yīng)設(shè)置在主變壓器的低壓側(cè)或主要負荷側(cè)，電容器裝置宜用中性點不接地的星型接線。電力工程電力設(shè)計手冊規(guī)定“對于35-110KV 變電所，可按主變壓器額定容量的10-30%作為所有需要補償?shù)淖畲笕萘啃詿o功量，地區(qū)無功或距離電源點接近的變電所，取較低者。地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所，取較低者，地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。第二章電氣主接線設(shè)計現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大

7、的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，變電站主接線必須滿足以下基本要求。1 運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。2 具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。3 操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方

8、便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。4 經(jīng)濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟效益。5 應(yīng)具有擴建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。2.1 110kV電氣主接線由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)

9、的發(fā)展和負荷增長而擬建的。那么其負荷為地區(qū)性負荷。 變電站 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè)，均為單母線分段接線。 110kV220kV 出線數(shù)目為 5 回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)目為 4 回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35kV110kV 系統(tǒng)中，當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路母線。根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案， 如圖 2.1 及圖 2.2 所示。圖 2.1 單母線分段帶旁母接線圖 2.2 雙母線帶旁路母線接線對圖 2.1 及圖 2.2 所示方案、綜合比較，見表2-1 。項目方案方案方案表技2-1術(shù)主接線方經(jīng)案比濟較表簡單清晰、操作方運

10、行可靠、運行方便、易于發(fā)展式靈活、便于事故可靠性、靈活性差處理、易擴建旁路斷路器還可母聯(lián)斷路器可代以代替出線斷路替需檢修的出線斷器，進行不停電檢路器工作修出線斷路器，保倒閘操作復雜，容證重要用戶供電易誤操作設(shè)備少、投資小占地大、設(shè)備多、用母線分段斷路投資大器兼作旁路斷路器母聯(lián)斷路器兼作節(jié)省投資旁路斷路器節(jié)省投資在技術(shù)上（可靠性、靈活性）第種方案明顯合理，在經(jīng)濟上則方案占優(yōu)勢。鑒于此站為地區(qū)變電站應(yīng)具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)綜合分析，決定選第種方案為設(shè)計的最終方案。2.2 35kV電氣主接線電壓等級為 35kV60kV，出線為 48 回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修

11、時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時，可增設(shè)旁路母線。但由于設(shè)置旁路母線的條件所限（35kV 60kV 出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器， 且檢修時間短，約為 23 天。）所以， 35kV60kV 采用雙母線接線時，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時可設(shè)置旁路隔離開關(guān)。據(jù)上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。 如圖 2.3 及圖 2.4 所示。圖 2.3 單母線分段帶旁母接線圖 2.4 雙母線接線對圖 2.3 及圖 2.4 所示方案、綜合比較。見表2-2表 2項目方案方案單方案雙-2技簡單清晰、操作方供電可靠主接術(shù)便、易于發(fā)展調(diào)度靈活可靠性、靈活性差擴建方便線方案比旁路斷路器還可以

12、便于試驗較代替出線斷路器， 進行易誤操作不停電檢修出線斷路經(jīng)比較器，保證重要用戶供電兩種方案都具有易擴經(jīng)濟設(shè)備少、投資小設(shè)備多、配電裝置用母線分段斷路器復雜兼作旁路斷路器節(jié)省投資和占地面大投資建這一特性。雖然方案可靠性、靈活性不如方案，但其具有良好的經(jīng)濟性。鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案。1.3 10kV電氣主接線610kV 配電裝置出線回路數(shù)目為 6 回及以上時，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。上述兩種方案如圖2.5 及圖 2.6 所示。圖 2.5單母線分段接線圖 2.6雙母線接線對圖 2.5及圖 2.6

13、所示方案、綜合比較，見表 2-3表 2-3主接線方案比較項目方案方案單分方案雙技術(shù)不會造成全所停供電可靠電調(diào)度靈活調(diào)度靈活擴建方便保證對重要用戶便于試驗的供電易誤操作任一斷路器檢修，經(jīng)過綜合經(jīng)濟比較該回路必須停止工作占地少設(shè)備多、配電裝置復設(shè)備少雜投資和占地面大方案在經(jīng)濟性上比方案好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。所以選用方案。2.4站用電接線一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單母線接線兩種方案。上述兩種方案如圖2.7 及圖 2.8 所示。圖 2.7 單母線分段接線圖 2.8 單母線接線對圖 2.7 及圖 2.8 所示方案、綜合比較，見表2-4 。項目方案方

14、案單分方案單技術(shù)表 2-4主接線經(jīng)濟方案比較不會造成全所停電簡單清晰、操作方調(diào)度靈活便、易于發(fā)展保證對重要用戶的可靠性、靈活性差供電任一斷路器檢修， 該回路必須停止工作擴建時需向兩個方向均衡發(fā)展占地少設(shè)備少、投資小設(shè)備少經(jīng)比較兩種方案經(jīng)濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性較高的方案。第三章短路電流計算短路電流計算點的確定和短路電流計算結(jié)果短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都必須對短路電流進行計算。短路電流計算的目的是為了選

15、擇導體和電器，并進行有關(guān)的校驗。按三相短路進行短路電流計算。可能發(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有個，即110KV母線短路（ K1 點）， 35KV母線短路（ K2）點， 10KV電抗器母線短路（ K3 點）， 0.4KV母線短路（ K4 點）。計算結(jié)果 :( 計算過程見附錄 )當 K1點斷路時 :=5.58KA=14.2 =8.43=1111.4當 K2點斷路時 :=1.85KA=4.7=2.8=120.2當 K3點斷路時 :=38KA=96.7 =57.4=691當 K4點斷路時 :=1000KA=2542 =1510=692.8第四章主要電氣設(shè)備選擇由于電氣設(shè)備和載流導體得用途及工作條件

16、各異, 因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：1. 應(yīng)滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發(fā)展。2. 應(yīng)滿足安裝地點和當?shù)丨h(huán)境條件校核。3. 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。4. 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5. 與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。6. 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準。技術(shù)條件：選擇的高壓電器， 應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1. 電壓選用的電器允許最高

17、工作電壓Umax 不得低于該回路的最高運行電壓 Ug, 即，UmaxUg2. 電流選用的電器額定電流I e 不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流 I g ，即 I eI g校驗的一般原則：1. 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。2. 用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。3. 短路的熱穩(wěn)定條件Qdt 在計算時間 ts 內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（2KAS）I t t 秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）T設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（ s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間 Ts 按下式計算t =t d+t kd 式中 t

18、 d 繼電保護裝置動作時間內(nèi)（S）t kd斷路的全分閘時間（s）4. 動穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短時電流機械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：上式中短路沖擊電流幅值及其有效值允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。4.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少

19、備用件的種類，方便設(shè)備的運行和檢修。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：1. 在合閘運行時應(yīng)為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。2. 在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。3. 應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。3. 應(yīng)有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便?？紤]到可靠性和經(jīng)濟性，方便運行維護和實現(xiàn)變電站設(shè)備的無由化目標， 且由于 SF6 斷路器以 成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在 110KV側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在

20、不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關(guān)，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷容性負荷電流等特點。因而被大量使用于 35KV及以下的電壓等級中。所以， 35KV側(cè)和 10KV側(cè)采用真空斷路器。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知電壓等額定電額定電型號動穩(wěn)定電流級壓流LW14-1110kV110KV31500A31.580KA1035kVZN23-3416002563KA35KV.2 隔510kVZN-1010KV600A8.7kA離開關(guān)的

21、選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：1. 隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。2. 隔離開關(guān)斷開點之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。3. 隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。4. 隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好， 要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5. 隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。6. 帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。又根據(jù)最大持續(xù)工作電

22、流及短路電流得知電壓等級型號額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流110kVGW4-110G110KV1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A754.3各級電壓母線的選擇選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容：、選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式；、選擇母線截面的大??；、檢驗?zāi)妇€短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；、對 35kV 以上母線，應(yīng)檢驗它在當?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈；、對于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動，為避免共振，應(yīng)校驗?zāi)妇€自振頻率。110kV 母線一般采用軟導體型式。 指導書中已將導線形式告訴為 LGJQ-150的加強型鋼芯鋁絞線。根

23、據(jù)設(shè)計要求，35KV 母線應(yīng)選硬導體為宜。LGJ185型鋼芯鋁絞線即滿足熱穩(wěn)定要求，同時也大于可不校驗電暈的最小導體 LGJ70，故不進行電暈校驗。本變電所 10KV的最終回路較多，因此 10KV母線應(yīng)選硬導體為宜。故所選 LGJ150 型鋼芯鋁絞線滿足熱穩(wěn)定要求，則同時也大于可不校驗電暈的最小導體 LGJ70，故不進行電暈校驗。4.4 電流互感器的配置和選擇一 . 參數(shù)選擇1. 技術(shù)條件（1）正常工作條件一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側(cè)負荷，準確度等級，（2）短路穩(wěn)定性動穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)（3）承受過電壓能力絕緣水平，泄露比2. 環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風速，相

24、對濕度。二 . 型式選擇35kV 以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kV 以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，在有條件時，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。110KV側(cè) CT的選擇根據(jù)設(shè)計手冊 35KV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器常用 L(C) 系列。出線側(cè) CT采用戶外式，用于表計測量和保護裝置的需要準確度。當電流互感器用于測量、時，其一次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的 13 左右以保證測量儀表的最佳工作、并在過負荷時使儀表有

25、適當?shù)闹笜?。根?jù) 選擇型號為 LCWB6-110W型35KV側(cè) CT可根據(jù)安裝地點和最大長期工作電流選 LCZ-35 系列 CT電壓等級型號110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-104.6電壓互感器的配置和選擇一 . 參數(shù)選擇1. 技術(shù)條件(1) 正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次負荷，準確度等級，機械負荷(2) 承受過電壓能力絕緣水平，泄露比距。二 . 環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風速，相對濕度，海拔高度，地震烈度。三. 型式選擇1.6 20kV 配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當需要零序電壓是，一般采用三相五