电厂课程设计11010kv变电所电气部分设计.docx

成绩南京工程学院课程设计说明书（论文）题目110/1OKV变电所电气部分设计课程名称发电厂电气部分院（系、部、中心）电力工程学院专业电力系统及其自动化班级学生姓名学号指导教师设计起止时间：2011年05月30日至2011年06月10日目录课程设计任务书110/1OKV变电所设计说明书31、 对待设计变电所在系统中的地位和作用及对用户的分析2、 选择待设计变电所主变的太熟、容量、型式3、 分析确定高、低压侧主接线及配电装置形式4、 分析确定所用主接线形式方式5、 进行互感器配置6、 进行选择设备和道题所必须的短路电流计算7、 选择变电所高、低压侧及IoKV馈线断路器、隔离开关8、 选择IoKV硬母线9、 进行继电保护配置110/1OKV变电所设计计算书91、 对待设计变电所在系统中的地位，作用及用户的分析2、 选择待设变电所的台数、容量及型式3、 进行选择设备和导体所必须的短路电流计算4、 选择变电所高、低压侧及IoKV馈线断路器、隔离开关5、 选择IOKV硬母线15四、变电所主接线图设计说明书一、对待设计变电所在电力系统中的地位，作用及电力用户的分析：1,变电所在电力系统中的地位与作用，由发电厂变电所地理位置图可以得出，变电所A在整个供电网络中的作用为地区变电所，所谓地区变电所，是以对地区用户供电为主，为一个地区或城市的主要变电所电压等级一般IlOKV220KV,全所停电时，仅使该地区中断供电，变电所所址选择农村户外，接近负荷中心，电压等级为IlOKV。（I、II级负荷，保证不间断供电：I：两个独立电源供电：II：双回路供电）2,对电力用户的分析：由任务书中，原始资料图表可得：A变电所的重要负荷占总负荷65%,按其供电可靠性的要求，负荷被分为三个等级，其中等级一，等级二为重要负荷，要保证不间断供电，通常，第一级负荷需要采用两个独立的电源供电，当其中的任一电源发生故障而停电时，不会影响另一个电源持续供电，保证供电连续性。第二等级要求双回路供电，按照此规则，A变电所65%的负荷采用双回路供电，35%负荷单回路供电。由Pmax=Pl=29MW,每回IOKV馈线功率为1.52MW,则29×0.65=18.85MW<.重要负荷回路数：（18.85/1.6）x2:24（回）非重要负荷回路数：（29-18.85）/1.6=7（0）回路数目：24+7=31（回）二、选择待设计变电所的台数，容量，型式：（一）台数：一般装设两台主变原因：考虑到发展，主变压器的容量应根据电力系统的规划负荷来选择，当一台主变检修和故障时，另一台主变应保证60旷70%的全部负荷，或重要的主要生产负荷，故A变电所的主变压器台数确定为2台。（二）选择主变压器的容量变电所主变压器的容量一般按变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台变压器停运时，其余变压器的满足变电所最大负荷SmaX的60喧70%,即：S=70%5max=（0.7×nax）cos=0.7×29/0.9=22.56MW=，故选择SN=20000KVA（偏小选择，过负荷检验）Sn/S,m=20000/21777=0.9184过负荷系数：7H手X篇“8欠负荷系数：Kl=J-x+0Tx3+0.6G33j-076i331V7x320000查图可知，对应于Kl允许的K比实际算出的K?=L1278大，所以SN=20000满足正常过负荷。(选择SFZ7-20000/110)（三）选择主变压器的形式由于变电所所址选择在农村户外，故主变选择户外型。1、在330KV以下变电所中，一般选用三相式变压器。A变电所位110/1OKV变电所，有两个电压等级，故采用双绕组变压器。自耦变压器虽然电压变化率小，电压稳定，但是一二次侧有直接联系，要求内部绝缘性好，加强短路保护，调压困难，相比之下，双卷变压器结构更简单，运行方便，费用低，所以A选用双卷变压器。2、绕组接线组别的确定变压器的绕组接地方式必须使其线电压与系统线电压相位一致。IIoKV电压侧均为“YN"，35KV以下电压侧一般为“0”，所以主变绕组的接线方式为“YND11"，综上选择2台SFZ7-20000/110。变压器参数如下：型号：SFI3-20000/110,总容量20000KVA×2=40000KVA变压器高压侧电压为Ul=IlOKV,其调压范围为-8X1.25%+8x1.25%变压器低压侧电压为U2=10.5KV,/P=104KW,=30.0KW,Zo%=1.2,U%=lQ.5,SFZ7-20000/110型电力变压器连接标号为YNdll三、分析确定高、低压侧主接线以及配电装置型式。(一)高、低压侧主接线的确定：电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用，连接方式与回路间的相互关系。所以，它的设计直接关系到全所电气设备的选择，配电装置的位置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定性作用。对电气主接线的要求，包括可靠性，灵活性经济性三个方面。本变电所IIOKV高压侧有2个回路进出线，采用桥式接线，10KV低压侧的接线根据负荷的重要性分为两类：重要负荷:n=(0.65×29)0.9(1.52.0)=10.472213.9630非重要负荷：n=(0.35×29)/0.9(1.52.0)=5.63897.5185内桥接线的优缺点、适用范围:连接桥断路器接在线路断路器的内侧。优点：1、高压断路器数量少，四回路只需三台断路器。2、线路的投入和切除比较方便。具有较高的经济性。缺点：1、变压器的投入和切除操作较复杂，需动作两台断路器，切换主变时一回线路需要暂时停运。2、出线断路器检修或者维护时，线路需要长时间停运。3、连接桥断路器检修时，两个回路需要解列运行。适用范围：容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较低的情况。经过以上分析，11OkV侧主接线决定采用内桥接线形式。例如图1。图1（二）配电装置型式的确定：配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸，运行维护，巡视，操作，检修，运输的安全距离及运行中可能发生的过电压等因素而决定的。设计原则：形式选择应考虑所在地理情况和环境条件下优先选择占地面积；要考虑有利于降低噪声的选择与布置；城市和农村的IlOKV配电采用中性布置，10KV采用室内配电。基本要求：节约用地；保证运行可靠；保证人身安全和防火要求；安装，运输，维护，巡视，操作和检修方便；保证安全前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价；©便于分期建设和扩建。四、分析确定所用电接线方式：按GB50059-199235FOKV,容量为IIOKV的变电所的总负荷为150200KVA,35110KV变电所，有两台及以上主变压器时，宜装设两台容量相同，可互为备用所用工作变压器。“电源引接点相互独立”：当所内有较低压母线时，一般均由较低压母线上引接2台所用变压器。所以若A变电所为110/10(KV)时，应当从IOKv侧引线，这种引接方式具有经济性，可靠性较高的特点。(1) 选择的原则及考虑的因素：变压器原、副边分别与引接点和所用电系统的额定电压相适应；联结组别宜使用同一电压级别的所用工作，备用变压器输出电压的相位一致；阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点、电压及所用电负荷正常波动范围内，所用各级母线的电压偏移不超过额定电压的-5%+5%;变压器的容量必须保证所用机械及设备能以电源获得足够的功率，所以不能过载容量必须大于150KV(2) 选用Y,yn接线的干式变压器，型号：Scl0-20010,额定容量200KVA,空载损耗620W,短路损耗2210W；空载电流(%)=0.7,阻抗电压(%)=4,噪音水平：48dB,总体质量：850kg；五、进行互感器配置：(1) 电压互感器的配置：母线：一般各段工作母线及备用母线上各装一组电压互感器，必要时旁路母线也装一组电压互感器；主变压器回路：主变压器回路中，一般低压侧装一组电压互感器，使发电厂与系统的低压侧同步用，并供电给主变压器的测量和保护，当发电厂与系统在高压侧同步，或利用6-10KV备用母线同步时，这组互感器可不装设。线路：当对端有电源时，在出线侧上装设一组电压互感器，供监视线路无电压，进行同步和设置重合闸，其中，35220KV线路在一相上装设；300500KV线路在三相上装设。(2) 电流互感器：电流互感器的配置原则：每条支路的电源都应装设足够数量的电流互感器，供支路测量、保护使用。特点： 一次绕组串联在电路中，并且匝数少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。 电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以在正常情况下电流互感器在近于短路状态下运行，B变电所电流互感器的具体配置：1) IlOKV进线，外桥及主变高压、低压侧均装设三相电流互感器。所选电流互感器：作用：监测，保护相应支路；2) 10KV分段及出线，配置两相流变，所选电流互感器确定：作用：监测各种电流,保护相应支路。六、进行选择设备和导体所必须的短路电流计算(一)短路计算的一般规定：1,计算的基本情况：(1)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；(2)所有同步发电机都具有自动调整励磁装置；(3)短路发生在短路电流为最大值瞬间；(4) 所有电源的电动势相位角相同(5) 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。2,计算容量：应按工程设计的最经规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般工程建成后510年。3,接线方式：计算短路电流作用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能的运行方式。4,短路种类：按三相短路计算。5,短路计算点：在正常接线方式时，通路设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。(一)短路电流的计算：1,主接线后备保护动作时间tprIoKv出线：IsIOKV分段：1.5s主变低压侧：2s主变高压侧：2.5sIloKV分段：3sIIOV进线：3.5s2,短路电流计算条件：(1) 忽略电阻，仅计电抗，IlOKV馈线，电抗x=0.4km计；(2) 选择通过导体或电器的Ik为最大短路点及运行方式；(3) 每个短路点计算均为需校验导体或电器所需的三个短路电流；(4)短路计算电路图:3,短路点计算:短路点持续时间用途Kl出线：LlA所IOKv出线回路K2主变:1.4A所主变压器低压侧K3主变:1.7A所主变高压侧K4分段：2.0A所IlOKV进线4,短路计算结果:短路点TK(三)伏A)r,(kA)KgJnlKt(kA)WA)Q也出SK42.04.3874.3124.41811.186837.450K31.74.3874.2934.39311.186931.570K21.48.8738.8738.87322.626131.841Kl1.115.18715.46215.73738.727262.995七、选择变电所高、低压侧及IoKV馈线的断路器、隔离开关（一）断路器的选择：短断路器时最完善的高压开关，在开关电器中，它结构最复杂，地位最重要，它的制造水平往往反映电力系统的发展水平。1 .选择的基本要求：（1） 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也足够稳定；（2） 在跳闸状态下应具有良好的绝缘；（3） 应有足够的短路能力和尽可能短的分段时间；（4） 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单，体积小，重量轻，安装维护方便。2 .断路器选择的具体技术条件：（1） 型式：高压侧（110KV）：户外SF6断路器低压侧（10KV）：户内真空断路器（2） 额定电压：UnUns（工作电压）（3） 额定电流：Inmax（最大持续工作电流）（4） 额定开断电流：/附,2/,（或/）（5） 额定关合电流：Inc1ish（6） 动稳定校验：iesish（7） 热稳定校验：Il2tQ同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。3.断路器选择的结果:断路器设备型号技术参数计算参数UN(kV)IN（八）INbr（八）ies(kA)(kA)UN(kV)IN（八）INbr（八）ies(kA)L(kA)QFlSW4-110IlO100018.45521110437.3874.38711.1874.327QF2110109.934.38711.1874.310QF3ZN12-1010125031.58031.5101209.238.87322.6269.958QF4101860.3515.18738.72715.462（二）隔离开关的选择：隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，是一种最简单的开关，它的主要用途是保证高压装置检修工作的安全，用隔离开关构成明显的断开点，将需要检修的高压设备与带电部分可靠的断开隔离。（8） 择的基本要求：（1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开；（2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间网络的情况下，不到引起击穿而危及工作人员的安全；（3）隔离开关应具有足够的热稳定性，动稳定性，机械硬度，绝缘强度；（4）隔离开关在跳闸合闸时的周期性要好，要有最佳的跳合闸速度，以尽可能的降低过电压；（5）隔离开关的结构简单，动作要可靠；（6）带有接地刀闸的隔离开关，必须安装连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。3 .结论HOkv出线端主变压器高压侧分段母线IOkv出线端SW4110SW4110SNlO-IOSNlO-IO八、选择IOKV硬母线1.母线材料，截面形状和布置方式选择材料：一般情况下采用铝母线优点：电阻率高且密度小。截面形状：在35KV及以下，持续工作电流在40OA及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线，当电路的工作电流超过最大截面积的单条母线的允许载流量时，每相可用24条并列使用布置方法：三相竖直垂放优点为：便于观察，对矩形母线，兼有水平布置的2重方式的优点,适用于此种情况且因为考虑到散热面积最大，通风冷却效果较好，即导体竖放。开关柜资料：使用开关柜型号为KYN28-12型移开式交流金属封闭开关设备，由结构图可知，母线为三角形排列结论：选每相1条125nun*10mm=125Omln?铝导线项目选择IoKV硬母线计算值动稳定校验1250146.2载流量校验12091765.9九、配置继电保护装置变压器主保护的配置主变型号为：SFZ7-20000/1101、非电气量保护：瓦斯保护。（保护变压器本身）作用：针对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低。轻瓦斯保护动作于信号;重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源测的断路器。2、电气量保护：差动保护。（保护变电所）作用：根据高、低压侧TA的测量值，针对变压器绕组、套管及引出线上的故障而动作。后备保护的配置1、过电流保护原理：根据保护的启动电流Ikk躲过变压器的最大负荷电流Il*皿整定公式：Iacl-IblaxKre式中Krel可靠系数Kn）返回系数Kms自启动系数2、狂合电压闭锁保护作用：降低动作电流，提高灵敏度。3、过负荷保护作用：用于变压器过载时发出警告信号。Krel公式：IaCI=IntKre十、主要参考文献1. 姚春球.发电厂电气部分.北京：中国电力出版社，20082. 范锡普.发电厂电气部分.北京：中国电力出版社，20043. 陈跃.电气工程专业毕业设计指南.电力系统分册.北京：中国水利水电出版社，20084. 35IlokV变电所设计规范(GB50059-1992).北京：中国计划出版社，19935. 导体和电器选择设计技术规定(DL/T5222-2005).北京：中国电力出版社，20056. 高压配电装置设计技术规程(DL/T5352-2006).北京：中国电力出版社，2007