電氣工程及其自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告2010年3月22日學(xué)生姓名曹安明學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化題目名稱CAM變電站初步設(shè)計(jì)課題來(lái)源模擬主 要 內(nèi) 容一，設(shè)計(jì)的原始資料：1, 設(shè)計(jì)變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū) 負(fù)荷。2, 確定本變電所的電壓等級(jí)為 220/110/10KV,220KV是本變電所的電源電壓， 110KV和10KV是二次電壓。3，待建變電所的主接線中，中壓側(cè) 110KV母線，送出2回線路；在低壓側(cè) 10KV母線，送出10回線路；在本所220KV母線有三回輸出線路送向負(fù)荷。該 所建在地勢(shì)平坦，交通方便之地。4,變壓器米用兩臺(tái)型號(hào)完全相同的變壓器，其容

2、量為240MVA。二，電氣主接線設(shè)計(jì)1、主變壓器配置方案的確定根據(jù)本電站對(duì)負(fù)何的供電情況及與電力系統(tǒng)交換功率的情況，選定主變壓器 的臺(tái)數(shù)、容量以及型號(hào)。主變壓器選擇應(yīng)根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的有 關(guān)規(guī)疋進(jìn)行。具體如下： 容量的確定：240MVA(2)臺(tái)數(shù)確定：兩臺(tái)型號(hào)選擇：SFPS-7型220KV級(jí)三相三圈無(wú)載調(diào)壓變壓器。2、各電壓等級(jí)接線方式的確定。方案一：220kV電壓等級(jí)接線方式選為雙母線分段接線，110kV電壓等級(jí) 接線方式選為單母線接線，10kV電壓等級(jí)接線方式選為單母線分段接線。方案二：220KV電壓等級(jí)接線方式選為雙母線接線，110kV電壓等級(jí)接線 方式選為內(nèi)橋接線，10kV電壓

3、等級(jí)接線方式選為單母線分段接線。方案三：220KV電壓等級(jí)接線方式選為雙母線接線，110kV電壓等級(jí)接線 方式選為外橋接線，10kV電壓等級(jí)接線方式選為雙母線接線。三，短路電流計(jì)算在有限容量系統(tǒng)計(jì)算中，短路電流的計(jì)算采用運(yùn)算曲線法。其計(jì)算步驟如下：(1) 、畫出以標(biāo)幺值電抗表示的等值電路圖(取 Sn=100MVA UN=Uav)， 原始網(wǎng)絡(luò)中所有的負(fù)荷均認(rèn)為是斷開的。(2) 、進(jìn)行等值電路的網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，最終簡(jiǎn)化成各個(gè)電源點(diǎn)與短路點(diǎn)之間都 是只經(jīng)過一個(gè)電抗直接相連。這個(gè)直接電抗就稱為該電源對(duì)短路點(diǎn)的“轉(zhuǎn)移電 抗。(3) 、將各“轉(zhuǎn)移電抗”分別換算成以各自的電源總?cè)萘繛榛鶞?zhǔn)容量的新標(biāo)幺值，即為各電源

4、到短路點(diǎn)的“計(jì)算電抗”Xjs。、用“計(jì)算電抗” Xjs在“運(yùn)算曲線”上查短路電流周期分量任意時(shí)刻的標(biāo)幺值。如計(jì)算電抗標(biāo)幺值 兀3，則電源可看成無(wú)限大電源。(5)、最后求出各電源供出的短路電流有名值，進(jìn)行相加，就得到了短路點(diǎn)總的三相短路電流有名值。四，電氣設(shè)備選擇(一)電氣設(shè)備選擇的一般原則和基本要求1、基本要求設(shè)備選擇包括選型和確定技術(shù)參數(shù)。設(shè)備的選型和技術(shù)參數(shù)應(yīng)能保證電站 的安全運(yùn)行和供電的可靠性，并留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展裕度，應(yīng)盡量選用輕型設(shè)備和 常用產(chǎn)品。在同一電站中，應(yīng)盡量減少設(shè)備和材料的種類。電氣設(shè)備要能可靠工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái) 校驗(yàn)其短路的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。2、最

5、大長(zhǎng)期工作電流的確定變壓器：£xg max主母線及母聯(lián)回路：取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Igmax；母線分段回路： Igmax=()lemax (母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的I e)用戶線：?jiǎn)位?Ig maxP(15%)、 3U e cos雙回線 Igmax 0.8P(1 5%)J3U e COS3、周圍空氣溫度的確定室外部分取當(dāng)?shù)卦缕骄罡邷囟龋菏覂?nèi)配電裝置(10KV )取通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)采 用的最高室溫，若缺少設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，按當(dāng)?shù)卦缕骄罡邷囟?5 C考慮。4、計(jì)算時(shí)間的確定(1) 開斷計(jì)算時(shí)間tk為主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tb1和斷路器固有分閘時(shí)間tgf之和， 即 tk=tb1+tgf。(

6、2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間tr為保護(hù)時(shí)間tb和斷路器的開斷時(shí)間tkd之和，即tr= tb+tkd。無(wú)時(shí)限的主保護(hù)時(shí)間tb1取。熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)，對(duì)于裸導(dǎo)體取tb為主保護(hù)時(shí)間 tb1，對(duì)于電器取tb為后備保護(hù)時(shí)間tb2。tkd =tgf+th，tgf查有關(guān)手冊(cè)求取，一般 取；th為燃弧時(shí)間，一般取。(二)硬母線及軟導(dǎo)體的選擇硬導(dǎo)體包括矩形、槽形和管形等，軟導(dǎo)體指鋼芯鋁絞線。硬母線和軟導(dǎo)線 應(yīng)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面和按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。對(duì)于年最大負(fù)荷 利用小時(shí)數(shù)較大，距離較長(zhǎng)、傳輸容量也較大的回路(如發(fā)電機(jī)引出線回路和 變壓器引出線回路)，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面，其它較短導(dǎo)體(如匯流 母線)一般

7、按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面。除按上述原則選擇載流導(dǎo)體截面外，尚應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定及電暈電壓 校驗(yàn)等。1、按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面(1 )首先需求出最大長(zhǎng)期工作電流Igmax；(2) 溫度修正系數(shù)K ' y 070 0 v 0 V 70 25Ik II(3) Iv0 K Iv0 Igmax則滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求。這里，0和0分別為額定環(huán) 境溫度和實(shí)際環(huán)境溫度；lv 0和lv 0分別為導(dǎo)體額定環(huán)境溫度和實(shí)際環(huán)境溫度下 的允許電流。2、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面S=lgmax/J(2-15)式中：Sj經(jīng)濟(jì)截面(mm2) ; J經(jīng)濟(jì)電流密度(A/mm2)，查有關(guān)手冊(cè)。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面還必須按

8、長(zhǎng)期發(fā)熱進(jìn)行校驗(yàn)。3、按電暈電壓校驗(yàn)對(duì)110KV及以上電壓的母線應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€電暈電壓。使導(dǎo)線安裝處的最高工作電壓Ugmax小于臨界電暈電壓 Ulj。即Ug max < Ulj4、熱穩(wěn)定校驗(yàn)利用最小截面法校驗(yàn)。滿足熱穩(wěn)定要求的最小截面。只要實(shí)際截面S> Smin，則熱穩(wěn)定滿足。上式中，Kt為集膚系數(shù)，對(duì)于鋼芯鋁絞線 Kt=1，矩形截面導(dǎo)體的Kf可查表，C為熱穩(wěn)定系數(shù)，其值為C .Klnt2 10 4，對(duì)于鋁，常數(shù)K=222 X t2106W S/cm4)，常數(shù)T為245C, ti為導(dǎo)體短路前的工作溫度,tl 0( y 0)l2max/l；0 (C)； t2為導(dǎo)體的短時(shí)最高允許溫度，鋁導(dǎo)

9、體 t2=200°C，計(jì)算中，C可近似取值為90； tdz為等值時(shí)間，tdz=tz+tfz，tz=f(tr, B )， tr=tb+tkb， B =I/I 8，查有關(guān)曲線求得 tz， tfz= B 2。5、按三相短路進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)(對(duì)于硬母線)一般情況下三相短路時(shí)導(dǎo)體產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力最大，故按三相短路電流來(lái) 校驗(yàn)硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定。這里只介紹每相單條矩形母線情況。采用三相母線垂直布置，母線豎 放，絕緣子跨距L=1.2m，相間距離a=0.5m,這里暫不計(jì)共振影響，即B =1。沖擊電流icj=(A)單位長(zhǎng)度上的相間電動(dòng)力fx 173 10 7-i2 (N)a最大彎矩.fxL2 M10(N m)

10、按彎矩Wbh2( 3) (m ) 6(三相母線垂直布置，母線豎放)相間應(yīng)力xj M /W(Pa)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 xjy 69 106(Pa)簡(jiǎn)化計(jì)算：滿足動(dòng)穩(wěn)定要求的絕緣子最大允許跨矩L" j1： (m)若實(shí)際絕緣子跨距L < Lmax，則動(dòng)穩(wěn)定滿足。(四)斷路器和隔離開關(guān)的選擇斷路器的型式選擇要根據(jù)電壓等級(jí)，安裝地點(diǎn)，該斷路器對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響等因素決定。斷路器和隔離開關(guān)的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示表1斷路器、隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備項(xiàng)目斷路器隔離開關(guān)按工作電壓選擇U e> U ewU e> U ew按工作電流選擇leIgmaxIeI gmax開斷能力校驗(yàn)1 ekd

11、I-關(guān)合能力校驗(yàn)ieg > i cj-熱穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)I dwi cj1dw1 cj表中：Ue、le設(shè)備的額定電壓（KV ）和額定電流（A）；Uew電網(wǎng)的額定電壓（KV）；Igmax額定開斷電流（KA ）；I、I a三相短路次暫態(tài)電流（KA ）和穩(wěn)態(tài)電流值（KA ）;1eq額定關(guān)合電流（KA ）；1cj三相短路的沖擊電流（KA ）；lr、idw熱穩(wěn)定電流有效值（KA ）和動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（KA ）; t熱穩(wěn)定電流lr允許的作用時(shí)間（s）;tdz短路電流熱效應(yīng)等值時(shí)間（S）。五，防雷保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)劃避雷器的配置：配電裝置的每組母線上均裝避雷器。三繞組變壓器的低壓側(cè)一相上設(shè)置一組避雷器。變壓器

12、高低壓側(cè)中性點(diǎn)均裝設(shè)雷器。六，配電裝置設(shè)計(jì)變電所的配電裝置型式選擇一般考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，本著節(jié)約用地，因 地制宜并結(jié)合運(yùn)行檢修和安裝要求通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較予以確定，在確定配電裝置型式時(shí)必須滿 足節(jié)約用地、運(yùn)行安全和操作巡視方便、便于檢修和安裝、節(jié)約材料、降低造價(jià)的要求。在設(shè) 計(jì)方面要滿足安全凈距要求，施工、運(yùn)行和檢修要求，躁聲的允許標(biāo)準(zhǔn)及限制措施要求，電暈 條件無(wú)線電干擾的特性和控制要求。根據(jù)電站條件及各型配電裝置的特點(diǎn)，選定要求電壓等級(jí) 的配電裝置的結(jié)構(gòu)形式（如屋內(nèi)或屋外式，屋內(nèi)式采用單、二、三層，屋外式采用中型、半高 型、高型等）。采取的主要技術(shù)路線或方法1, 理解老師發(fā)下的設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容，理清設(shè)計(jì)思路，制定 設(shè)計(jì)方案。2, 收集查閱有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)參考書、文獻(xiàn)，特別是 220kV變電站線路設(shè)計(jì) 的參考書、變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程。3, 上網(wǎng)查詢相關(guān)知識(shí)，參照有關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。4, 在堅(jiān)持獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的同時(shí)，遇到困難及時(shí)向老師、同學(xué)請(qǐng)教、討論。預(yù)期的成果 及形式畢業(yè)設(shè)計(jì)書一份1，封面：由學(xué)校統(tǒng)一打印。2，任務(wù)書：抄錄原件有關(guān)內(nèi)容3，開題報(bào)告：由我自己書寫4，摘要：包括設(shè)計(jì)題目、論