變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE1華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告（參考）20年月日學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化題目名稱12062變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)課題來(lái)源模擬主要內(nèi)容一、待設(shè)計(jì)變電站電氣部分原始資料該變電站所處位置地勢(shì)平坦，交通便利，電廠的年平均氣溫為℃，年最高氣溫為36℃，年最低氣溫為-0.7℃。主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計(jì)參數(shù)1、發(fā)電機(jī)參數(shù)：水電廠3×3.5MW+2×2.5MW=15.5MW3×3.5MW：UGN=6.3KV,cos=0.8，X=0.1832×2.5MW：UGN=6.3KV,cos=0.8，X=0.1222、發(fā)電廠年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)：Tmax=5600小時(shí)/年；3、電廠的運(yùn)行方式：擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)峰和事故備用任務(wù)，七至十月份電廠在基荷運(yùn)行，十二月至三月?lián)蜗到y(tǒng)峰荷，其他月份擔(dān)任系統(tǒng)腰荷。4、系統(tǒng)負(fù)荷特性：以工業(yè)用電為主，主要是冶金、建材、化工工業(yè)等，用電負(fù)荷約占系統(tǒng)總負(fù)荷的。5、電站近區(qū)負(fù)荷情況：無(wú)近區(qū)負(fù)荷。6、升高電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及線路負(fù)荷：110KV共2回出線，其中1回送往系統(tǒng)，1回留做備用。負(fù)荷資料為：線路1（至系統(tǒng)）P=14(MW)，L=140(km)線路2（留做備用）廠用電情況：廠用變壓器的容量按電廠總裝機(jī)容量的1%選定，廠用電電壓有和兩個(gè)等級(jí)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1、電氣主接線設(shè)計(jì)；2、廠用電設(shè)計(jì)；3、短路電流計(jì)算（三相短路電流及不對(duì)稱電流的計(jì)算）；4、導(dǎo)體與電氣設(shè)備選擇；5、電氣設(shè)備布置；6、初步規(guī)劃二次回路方案。三、重點(diǎn)研究問(wèn)題1、電氣主接線方案的比較和確定；2、三相短路電流計(jì)算；3、各級(jí)電壓導(dǎo)體與電氣設(shè)備選擇。采取的主要技術(shù)路線或方法一、設(shè)計(jì)工作中應(yīng)遵循的主要原則：以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、運(yùn)行靈活、維護(hù)方便等基本要求下，力爭(zhēng)節(jié)約投資，降低造價(jià)，并盡可能采用先進(jìn)技術(shù)，堅(jiān)持供電可靠、技術(shù)先進(jìn)、安全使用、經(jīng)濟(jì)美觀的原則。二、電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分。水電廠電氣主接線是水電廠電氣設(shè)計(jì)的主體和依據(jù)，它與電網(wǎng)特性、電廠規(guī)模、水能參數(shù)、樞紐條件以及電廠本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定有較大的影響。電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求?？煽啃运姀S是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)相適應(yīng)。靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，應(yīng)能保證操作的方便性、調(diào)度的靈敏性、擴(kuò)建的方便性。經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性、靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，主要從節(jié)省一次投資、占地面積少、電能損耗少等方面考慮。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)要求：1．根據(jù)電力系統(tǒng)和用戶的要求，應(yīng)保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。2．接線應(yīng)簡(jiǎn)單、清晰，運(yùn)行靈活，操作方便。3．維護(hù)及檢修方便。4．經(jīng)濟(jì)上合理，運(yùn)行費(fèi)用低。5．便于電站機(jī)組分期過(guò)度。主接線方案的擬定與選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可以擬定出若干個(gè)主接線方案。根據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2～3個(gè)技術(shù)上可行且滿足任務(wù)書(shū)要求的方案，然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較最終確定本次設(shè)計(jì)的電氣主接線形式。三、廠用電設(shè)計(jì)廠用電接線設(shè)計(jì)的基本要求:1、保證機(jī)組在啟動(dòng)、運(yùn)行、檢修、事故等各種情況下的供電要求；2、廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足各機(jī)組供電系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立原則；3、對(duì)于大機(jī)組必須要設(shè)置事故保安供電電源；考慮廠用電系統(tǒng)到過(guò)渡，應(yīng)盡可能少的更改接線，變更設(shè)備。廠用電設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，并且是相互備用，為保證在廠用電源故障，機(jī)組起停或停運(yùn)過(guò)程中必需的廠用供電，應(yīng)設(shè)置備用或起動(dòng)電源；在滿足機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，設(shè)置數(shù)量最少的廠用變壓器；從廠用電電源的可靠性與獨(dú)立性考慮，提高廠用電系統(tǒng)的安全水平。四、短路電流計(jì)算為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大的短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能經(jīng)受住突發(fā)的發(fā)熱和電動(dòng)力的沖擊。同時(shí)為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)的使有關(guān)斷路器跳閘，繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇都需要進(jìn)行短路電流計(jì)算。一般情況下，三相短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力較大，本次設(shè)計(jì)分別計(jì)算三相短路電流和不對(duì)稱短路電流，比較之后選最大者以校驗(yàn)電氣設(shè)備的可靠性。手算三相短路電流主要有以下幾個(gè)計(jì)算步驟：1、根據(jù)已選擇的主接線方案作出電氣接線圖；2、根據(jù)規(guī)定的電氣設(shè)備選擇任務(wù)，確定短路計(jì)算點(diǎn)；3、計(jì)算各電氣元件的電抗標(biāo)幺值，畫(huà)出以標(biāo)么值等值電路圖；4、對(duì)各短路計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)；5、求出各個(gè)電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗；6、求出各個(gè)電源的計(jì)算電抗，由運(yùn)算曲線查出各時(shí)刻的短路電流標(biāo)么值，最后求出各短路計(jì)算點(diǎn)的三相短路電流有名值：、、。不對(duì)稱短路電流的計(jì)算方法采用正序增廣網(wǎng)絡(luò)法。正序增廣網(wǎng)絡(luò)法：1、根據(jù)水電廠主接線圖畫(huà)出電氣接線圖；2、根據(jù)規(guī)定的電氣設(shè)備選擇任務(wù)，確定短路計(jì)算點(diǎn)；3、找出短路點(diǎn)f，形成三序網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算各序阻抗及開(kāi)路電壓；4、根據(jù)短路類型，計(jì)算附加阻抗；5、由公式=/（+），計(jì)算正序分量；6、根據(jù)短路類型，查得或計(jì)算出故障相短路電流對(duì)正序分量的倍數(shù)M，得故障相短路電流=M。五、導(dǎo)體與電氣設(shè)備選擇按原始資料要求，查閱資料和電氣設(shè)備手冊(cè)，確定發(fā)電機(jī)的型號(hào)，再由主接線方式等查閱資料，確定變壓器的容量、型號(hào)等。1、母線的選擇：母線是各級(jí)電壓配電裝置的中間環(huán)節(jié)，它的作用是匯集分配和傳遞電能。從母線材料，母線截面形狀等方面進(jìn)行對(duì)母線的選擇。選擇內(nèi)容：(1)材料、(2)截面形狀、(3)布置方式、(4)截面積、(5)校驗(yàn)熱穩(wěn)定、(6)校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。對(duì)110KV以上的母線還應(yīng)校驗(yàn)是否發(fā)生電暈。2、斷路器的選擇：選擇內(nèi)容：型式，額定電壓，額定電流，校驗(yàn)熱穩(wěn)定，校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定，校驗(yàn)切斷能力。3、隔離開(kāi)關(guān)的選擇,參見(jiàn)斷路器選擇（無(wú)需校驗(yàn)切斷能力）。4、避雷器的配置：避雷器的配置是過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在此簡(jiǎn)要描述它的配置：（1）110~220kV戶外配電裝置的每段母線裝設(shè)避雷器，架空線路不裝避雷器；SF6全封閉組合電器的架空線路側(cè)應(yīng)裝設(shè)避雷器。110kV及以上電纜進(jìn)線段在電纜和架空線路的連接處裝設(shè)避雷器。（2）分級(jí)絕緣的變壓器中性點(diǎn)，可接地或不接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)避雷器；非直接接地系統(tǒng)的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器。（3）電力電容器的線端和不接地中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器。5、互感器的配置：互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒁淮蜗到y(tǒng)的高電壓、大電流按比例轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海?00、100/√3V）和小電流（5、1A），供測(cè)量、監(jiān)視、控制及繼電保護(hù)使用。六、電氣設(shè)備布置電氣設(shè)備布置的基本要求如下：（1）按照國(guó)家有關(guān)方針、政策，因地制宜，在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料，降低造價(jià)；（2）在保證運(yùn)行可靠的前提下，力求整齊清晰，并保證有足夠的安全距離；（3）巡視、操作和檢修設(shè)備安全方便。1、發(fā)電機(jī)電壓配電裝置配置采用室內(nèi)布置的方式：（1）電壓等級(jí)為6-10KV，采用高壓成套配電裝置；（2）10KV<電壓等級(jí)<35KV,采用高壓裝配式配電裝置。2、升高電壓配電裝置布置室外布置有中型、半高型、高型，本設(shè)計(jì)中對(duì)配電裝置采用中型布置，運(yùn)行可靠，施工和維修都比較方便。3、主變壓器的布置主變壓器的布置應(yīng)遵循的原則：距離發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能地近，以縮短發(fā)電機(jī)電壓大電流母線的長(zhǎng)度，最大限度減少電能損耗；盡量減少占地面積，最大限度減少土建工程量；安裝高程應(yīng)與主廠房的安裝場(chǎng)同高程，以便檢修時(shí)用安裝場(chǎng)的橋式吊車對(duì)主變壓器進(jìn)行起吊；主變壓器的進(jìn)線與出線應(yīng)方便。根據(jù)主變壓器的布置原則，通常將主變壓器布置在廠房周圍，水電廠布置在主廠房下游側(cè)的尾水平臺(tái)上。七、初步規(guī)劃二次回路方案二次回路作用是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、保護(hù)、調(diào)節(jié)控制等。規(guī)劃原則：能夠反映并控制一次設(shè)備的工作狀況；當(dāng)一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能將故障部分迅速退出工作，以保持電力統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。為了保證電氣一次部分運(yùn)行的技術(shù)質(zhì)量，電氣二次部分設(shè)置測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、中央信號(hào)、繼電保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)裝置、直流系統(tǒng)、絕緣監(jiān)視系統(tǒng)等。1、測(cè)量系統(tǒng)為了正確反映電力裝置的電氣運(yùn)行參數(shù)和絕緣狀況，滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電力商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的需要，在發(fā)電廠的電路中應(yīng)裝設(shè)電氣測(cè)量?jī)x表。需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的電氣參數(shù)主要有電流、電壓、頻率、有功功率、無(wú)功功率、有功電能及無(wú)功電能。利用電壓或電流互感器，采用間接測(cè)量地方法，對(duì)電氣一次設(shè)備或一次系統(tǒng)回路的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，常用測(cè)量表計(jì)同時(shí)配置在中央控制室的返回屏上和機(jī)旁測(cè)量屏上，以便于運(yùn)行人員在中控室或機(jī)旁均能了解一次設(shè)備的運(yùn)行狀況。非常用測(cè)量表計(jì)僅配置在機(jī)旁。2、控制系統(tǒng)發(fā)電廠電氣設(shè)備的控制，按控制地點(diǎn)可分為就地控制和集中控制。單機(jī)容量100MW及以下的中小型機(jī)組，一般采用主控制室的控制方式?？刂苹芈肥菍?duì)一次設(shè)備進(jìn)行跳、合操作，配手動(dòng)和自動(dòng)控制，采用燈光監(jiān)視的斷路器控制回路。3、中央信號(hào)中央信號(hào)由事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)組成，分別用來(lái)反映電氣設(shè)備的事故及異常運(yùn)行狀態(tài)。4、繼電保護(hù)裝置發(fā)電機(jī)保護(hù)根據(jù)發(fā)電機(jī)故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：（1）發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路的保護(hù)（2）定子繞組單相接地故障保護(hù)（3）發(fā)電機(jī)外部相間短路故障和發(fā)電機(jī)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)的后備保護(hù)（4）定子繞組對(duì)稱過(guò)負(fù)荷保護(hù)（5）勵(lì)磁回路一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地保護(hù)變壓器保護(hù)根據(jù)變壓器故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)變壓器應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：（1）瓦斯保護(hù)（2）縱差動(dòng)（2）終差動(dòng)保護(hù)（3）過(guò)電流保護(hù)（4）過(guò)負(fù)荷保護(hù)5、自動(dòng)裝置（1）同步發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)采用可控硅勵(lì)磁并自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置；（2）同期斷路器合閘采用自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置；（3）廠用工作電源與備用電源間的切換采用備用電源自動(dòng)投入裝置；（4）線路斷路器采用三相或單相自動(dòng)重合閘裝置。6、直流電源直流電源的作用是供給控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明及交流不停電電源等直流負(fù)荷用電，是發(fā)電廠的重要組成部分。采用帶浮充電的直流蓄電池成套裝置。7、絕緣監(jiān)視系統(tǒng)直流供電系統(tǒng)：采用直流電源絕緣監(jiān)視裝置。交流供電系統(tǒng)：采用交流電源絕緣監(jiān)視裝置。預(yù)期的成果及形式設(shè)計(jì)成果1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（含計(jì)算書(shū)）1份（小四號(hào)宋字體、A4打印紙打?。?、圖紙3張：（1）電氣主接線圖1張（計(jì)算機(jī)繪制、A1打印紙打?。唬?）開(kāi)關(guān)站平面布置圖1張（手工繪制、1#圖紙幅面）；（3）變壓器保護(hù)原理接線圖（展開(kāi)圖、手工繪制，1#圖紙幅面）。時(shí)間安排閱讀并分析原始資料，參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料，結(jié)合電氣主接線使用的經(jīng)驗(yàn)提出若干個(gè)可行的電氣主接線方案。1周對(duì)若干個(gè)可行的電氣主接線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果列表表示），選出最優(yōu)電氣主接線方案。同步編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和計(jì)算書(shū)。1.5周對(duì)最優(yōu)電氣主接線方案進(jìn)行短路電流計(jì)算，得出校驗(yàn)導(dǎo)體和設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定所需要的短路電流（短路電流計(jì)算結(jié)果列表表示）。同步編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和計(jì)算書(shū)。2周對(duì)最優(yōu)電氣主接線方案進(jìn)行導(dǎo)體（發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體及其絕緣子）和電氣設(shè)備（主變、廠變、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器及保護(hù)熔斷器、電流互感器、避雷器、消弧線圈等）選擇。同步編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和計(jì)算書(shū)。2.5周繪制電氣主接線圖（必須符合國(guó)家規(guī)定的制圖規(guī)范）2周初步規(guī)劃二次回路的基本方案（寫(xiě)出文字說(shuō)明即可），整理畢業(yè)設(shè)計(jì)成