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)課題來源模擬一，設(shè)計(jì)的原始資料：1,設(shè)計(jì)變電所在城巾近郊，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。主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，要110KV和10KV是二次電壓。內(nèi)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容母線，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，交通方使之地。4,變壓器采用兩臺(tái)型號(hào)完全相同的變壓器，其容量少22

2、40MVA。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)荷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)定進(jìn)行。具體如下：(1)容量的確定：240MVA臺(tái)數(shù)確定：兩臺(tái)型號(hào)選擇：SFPS-7® 220KV級(jí)三相三圈無載調(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電壓等

3、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，即為各電源到短路

4、點(diǎn)的“計(jì)算電抗”Xjs。(4)、用“計(jì)算電抗” X js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 Xjs>3,則電源可看成無限大電源。(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)來校驗(yàn)其短路的熱穩(wěn)定

5、和動(dòng)穩(wěn)定。2、最大長(zhǎng)期工作電流的確定變壓器：Igmax W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I gmax；母線分段回路：Igmax= (0.50.8) Iemax(母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的用戶線：?jiǎn)位?IgmaxPc,(1 5%)3U e cos雙回線Igmax0.8P(1 5%).3U 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?5C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tbi和斷路器固有分閘時(shí)間tgf之和,即 tk=t bl+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二tb+t kd。無時(shí)限的主保護(hù)時(shí)間tbi取0.05$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tbi,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0.06s th為燃弧時(shí)間，一般取0.020.04s(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，

7、其它較短導(dǎo)體(如匯流 母線)一般按長(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)Ky0700v0 70 25(3) Iv0 K Iv0 1gmax則滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求。這里，。和。分別為額定環(huán)境溫度和實(shí)際環(huán)境溫度；Iv 0和Iv 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=Igmax/J(2-15)式中：SJ經(jīng)濟(jì)截面(mm2)； J經(jīng)濟(jì)電流密度(A/mm 2),查有關(guān)手冊(cè)。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面還必須按長(zhǎng)期發(fā)熱進(jìn)行校

8、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Ujo即Ugmax& 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 X106WS/ (Q cm4),常數(shù)p為245C, L為導(dǎo)體短路前的工作溫度， t1 0 ( y0)I2max/I；0 (C) ； t2為導(dǎo)體的短時(shí)最高允許溫度，鋁導(dǎo)體t2=200

9、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,3 tr=tb+tkb,網(wǎng)/I 一查有關(guān)曲線求得 tz, tfz=0.05 0。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 Q=2.55I(A)1 C單包長(zhǎng)度上的相向電動(dòng)力fx 173 10 7 i2j (N) a口 ，_ f L2最大彎矩M - -(N m)10按彎矩W b

10、h-(m3)(三相母線垂直布置，母線豎放) 6相間應(yīng)力 xj M /W (Pa)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件xj y 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Lmax10W y；(m) f x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)目斷路器隔離升關(guān)按工作電壓選擇Ue>UewUe) Uew按工作電流選擇1 e Igmax1 e Igmax開斷能力校驗(yàn)Iekd 2-關(guān)合能力校驗(yàn)iegb

11、 icj-熱穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)Idw A icj1dw A 1 cj表中：Ue、Ie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、b 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三相短路白沖擊電流（KA）;Ir、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 卜允許的作用時(shí)間（s）;tdz短路電流熱效應(yīng)等值時(shí)間（S）o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

12、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 式米用中型、半圖型、局型等）。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)力殺。2,收集查閱有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)建考書、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)校今打印。2,任務(wù)書：抄錄原件肩關(guān)內(nèi)容3,開題報(bào)告：由我自己書寫4,摘要：包