長沙理工大學《發(fā)電廠電氣部分》課程設計

1、目錄摘要2引言4第一篇 設計說明書5第一節(jié) 變電站主接線選定方案5第二節(jié) 變壓器選定方案6第三節(jié) 斷路器與隔離開關選定方案6第四節(jié) 母線選定方案8第二篇 設計計算書9第一節(jié) 電氣主接線9第二節(jié) 主變壓器選擇17第三節(jié) 設備型號選擇19斷路器與隔離開關的選擇22母線的選擇27設計心得體會31摘要由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉化成電能，再經輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng) 將電能供應到各負荷中心。 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運行的可靠性

2、、靈活性和經濟性密切相關。并且對電氣設備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經滲透到社會、經濟、生活的各個領域，在國民經濟中的地位越來越高。本文是對220KV電壓等級變電所一次部分的初步設計，主要完成了電氣主接線的設計。包括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、啟動/備用變壓器和高壓廠用變壓器容量計算，臺數和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設備的選擇與校驗。關鍵詞：變電所；電氣部分；變壓器；主接線設計；電氣設備ABSTRACTBy power generation, the substation, transmission and distribution

3、 and power consumption of links such as electric power production and consumption system. Its the function of the nature a energy through the power generation power device into electrical energy, then after losing power distribution system and distribution system, electric power supply to the load c

4、enter. The main electrical wiring is power plants, substation electrical designs first part, also be constitute the important link of the power system. The determination of the wiring in power system and power plants, whole substation of the reliability of the operation itself, flexibility and econo

5、my closely related. And for electrical equipment selection, power distribution equipment configuration, relay protection and control of the recommended way to have a major influence. The use of electricity has penetrated into society, economy, life in all areas, in the position of the national econo

6、my is getting higher and higher. This paper is to 220 KV substation voltage level is a part of the preliminary design, the main finished the design of the main electrical wiring. Including the main electrical wiring form of comparison, choice; The main transformer, start/standby transformers and hig

7、h pressure factory with the transformer capacity calculation, the Numbers and types of choice; Short circuit current calculation and the high voltage electrical equipment choice and calibration.Key words: converting station，Electrical part，transformer，The Lord wiring design，Electrical equipment引言在高速

8、發(fā)展的現代社會中，電力工業(yè)在國民經濟中有著重要作用，它不僅全面地影響國民經濟其他部門的發(fā)展，同時也極大的影響人民的物質與文化生活水平的提 高。一、設計在工程建設中的作用設計工作是工程建設的關鍵環(huán)節(jié)。做好設計工作對工程建設的工期、質量、投資費用和建成投產后的運行安全可靠性和生產的綜合經濟效益，起著決定性作用。設計是工程建設的靈魂。 設計的基本任務是，在工程建設中貫徹國家的基本建設方針和技術經濟政策，做出切合實際、安全實用、技術先進、綜合效益好的設計，有效的為電力建設服務。二、設計工作應遵循的主要原則1遵守國家的法律、法規(guī)，貫徹執(zhí)行國家的經濟建設方針、政策和基本建設程序， 特別應貫徹執(zhí)行提高綜合經

9、濟效益和促進技術進步的方針。 2要運用系統(tǒng)工程的方法從全局出發(fā)，正確處理中央與地方、工業(yè)與農業(yè)、城市與 鄉(xiāng)鎮(zhèn)、近期與遠期、技改與新建、生產與生活、安全與經濟等方面的關系。 3要根據國家規(guī)范、標準與有關規(guī)定，結合工程的不同性質、要求，從實際情況出 發(fā)，合理確定設計標準。 4要實行資源的綜合利用，節(jié)約能源、水源，保護環(huán)境，節(jié)約用地等。三、設計的基本程序設計要執(zhí)行國家規(guī)定的基本建設程序。工程進入施工階段后，設計工作還要配合 施工、參加工程管理、試運行和驗收，最后進行總結，從而完成設計工作的全過程。第一篇 設計說明書第一節(jié) 變電站主接線選定方案 變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路與電力系統(tǒng)相

10、連接的形式，從而完成輸配電任務。變電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經濟運行以及變電站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產生直接的影響。根據對原始資料的分析，現將各電壓等級可能采用的較佳方案列出。進而，以優(yōu)化組合的方式，組成最佳可比方案。 電壓等級主接線形式斷路器型號母線型號隔離開關型號220KV雙母線帶旁路LW2-220LW-2GW6-220D/1000-50110KV雙母線帶旁路SW3-110G/1200GW4-110/125010KV雙母線分段ZN12-10/2500GN2-10/3000第二節(jié) 變壓器選

11、定方案主變壓器：兩臺無勵磁調壓三繞組變壓器站用變壓器：兩臺80KW的雙繞組變壓器供給站用變變壓器技術參數 序號型號額定容量（kvA）容量比額定電壓(kv)連接組標號空載損耗(kw)空載電流（%）阻抗電壓(%)1SFPS7-/220100/100/50220/121/11Yn,d11,yn01780.714/23/72S9-80/1080-10Y,yn0.252.44第三節(jié) 斷路器與隔離開關選定方案 220KV側 計算數據LW2-220型斷路器 （型）GW6- 220D/1000-50隔離開關220kV220kV220kV660.2A2500A1000A3.17kA31.5kA2.446kA80

12、kA2.57kA8.53kA50kA50kA26.0055.93255.932 110KV側 計算數據SW3-110G/1200型斷路器 （少油型）GW4- 110/1250隔離開關110kV110kV110kV980.5A1200A1250A3.28kA15.8kA3.77kA41kA3.46kA8.81kA41kA50kA15.76998.562000 10KV側 計算數據ZN12-10/2500型斷路器 （真空型）GN2-10/3000隔離開關10kV10kV10kV1995A2500A3000A24.58kA31.5kA26.4kA80kA26.56kA66kA80kA100kA278

13、52976.7512500第四節(jié) 母線選定方案 220KV側D/d最高溫度下載流量(A截面系數W()慣性系數（）慣性距（）30/252165651.370.9762.06 110KV側D/d最高溫度下載流量(A截面系數W()慣性系數（）慣性距（）60/5453910727.292.0221.9 H*b(mm*mm)單條長期存放允許載流量（A）雙條長期存放允許載流量（A）三條長期存放允許載流量（A）平放豎放平放豎放平放豎放80*8124913581858202023552560第二篇 設計計算書第一節(jié) 電氣主接線一、 電氣主接線的意義和要求電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的重要部分，也是構成電

14、力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經濟比較，合理確定主接線方案，決定于電壓等級和出線回路數。 電氣主接線是由高壓電氣設備連成的接收和分配電能的電路，是發(fā)電廠和變電所最重要的組成部分之一，對安全可靠供電至關重要。因此設計的主接線必須滿足如下要求：(1) 滿足對用戶供電必要的可靠性和電能質量的要求；(2) 接線簡單、清晰，操作簡便；(3) 必要的運行靈活性和檢修方便；(4) 投資少，運行費用低；(5)

15、具有擴建的可能性。二、接線方式選擇220KV電壓等級主接線選擇：備選方案：(1) 雙母線：雙母線接線有2組母線，并且可以互為備用。它的特點是：供電可靠，調度靈活，擴建方便，能廣泛用于出線帶電抗器6-10KV配電裝置；35-60KV出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110KV-220KV出線為4回及以上時。(2) 母線分段：用于縮小母線故障的停電范圍，分段短路器將母線分為WI段和WII段，每段工作母線用各自的母線斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻的分布在兩段工作母線上。優(yōu)點是可靠性比雙母線接線更高，并且具有很高的靈活性。(3) 雙母線帶專用旁路：用旁路斷路器代替檢修中的回路工作，

16、使該回路不致停電。(4) 雙母線分段帶專用旁路斷路器：當110KV出線在6回以上，220KV出線在4回以上，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。分段帶旁路，集合了分段和旁路的優(yōu)點。所以，綜合了可靠性，靈活性和經濟性三方面來看，220KV部分的母線接線方式還是選擇雙母線接線方式。110KV電壓等級主接線方案選擇：備選方案：(1) 雙母線；雙母線接線有2組母線，并且可以互為備用。它的特點是：供電可靠，調度靈活，擴建方便，能廣泛用于出線帶電抗器6-10KV配電裝置；35-60KV出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110KV-220KV出線為4回及以上時。(2) 雙母線分段；用于縮小母線故障的

17、停電范圍，分段短路器將母線分為WI段和WII段，每段工作母線用各自的母線斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻的分布在兩段工作母線上。優(yōu)點是可靠性比雙母線接線更高，并且具有很高的靈活性。(3) 雙母線帶專用旁路：用旁路斷路器代替檢修中的回路工作，使該回路不致停電。(4) 單母線分段帶旁路：出線較多，采用分段形式，帶旁路可以使在檢修時用旁路斷路器代替出線短路器，使出線工作可靠性提高由于110KV的出線回路有8回預留2回，共有10回線路，對用電可靠性要求比較高，綜合了可靠性，靈活性和經濟性三方面來看，所以決定采用雙母線帶專用旁路接線方式。10KV電壓等級主接線方案選擇：備選方案：（1） 雙母線；

18、雙母線接線有2組母線，并且可以互為備用。它的特點是：供電可靠，調度靈活，擴建方便，能廣泛用于出線帶電抗器6-10KV配電裝置；35-60KV出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110KV-220KV出線為4回及以上時。（2） 雙母線分段接線：雙母線分段較雙母線方案運行方式更靈活，在出現較多時宜采用。（3） 雙母線分段帶旁路，旁路斷路器兼做旁路斷路器：雙母線用于縮小母線故障的停電范圍，分段短路器將母線分為WI段和WII段，每段工作母線用各自的母線斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻的分布在兩段工作母線上。帶旁路可以在故障時用旁路斷路器代替出線斷路器，提高供電可靠性。分段短路器兼做旁路

19、斷路器可以節(jié)省投資。（4） 單母線分段帶旁路；單母線分段接線接線適用于：小容量發(fā)電機電壓配電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電機容量為12MW左右，每段母線上出線不多于5回；變電站有兩臺主變壓器時的610kv配電裝置；3563KV配電裝置出線48回；110220KV配電裝置出線34回。帶旁路后極大提高了供電可靠性。基于10KV的出線回路有12回預留2回，共有14回線路，出線回路數較多，對用電可靠性要求比較高，綜合了可靠性，靈活性和經濟性三方面來看，所以決定采用雙母線分段接線方式。第二節(jié) 主變壓器選擇一、主變壓器臺數的選擇 根據原始資料，本變電站為220KV降壓變電站，負荷重、出線多，所以考慮用兩臺主

20、變壓器。有兩臺主變壓器，可保證供電可靠性，避免一臺變壓器故障或檢修時影響對用戶的供電。二、 主變壓器容量的確定1、選擇原則（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，并應考慮變壓器正常工作和事故時過負荷能力。 （2）根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站；應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內應保證對一、二級負荷的供電。2、主變容量確定根據選擇原則和已確定選用兩臺主變壓器，主變壓器總容量可取最大負荷PMAX的1.6倍，且計及每臺變壓器有40%的過負荷能力，當一臺變壓器單獨運行時能滿足70%的負荷的電力需要。

21、計算所有負荷大?。焊鶕o資料得出110KV側的負荷110 =(42/0.89+54/0.89+30/0.89+22/0.91+32/0.85+20/0.85)0.82=186.08MVA10KV側負荷S10=(3.5/0.85+3/0.85+2.5/085+3/0.85+2.5/0.85+5/0.85+2.5/0.85+3.5/0.85+3/0.85+4/0.85+5/0.85)0.82=34.57MVA所以總負荷S=S110+S10=220.65MVA站用負荷Sz=0.2+20+14+1.4+1.7+1.7+23+1.7+21+20+1+1+20+10=136KW站用負荷小于總負荷的1%，

22、可忽略不計。選用兩臺三繞組變壓器，連接三個電壓等級，同時互為備用。這樣可以保證供電的可靠性。按一臺變壓器退出運行時，另一臺至少帶剩余負荷的70%考慮變壓器容量。70%S=144所以選用兩臺額定容量為150MVA的三繞組變壓器。三、變壓器型式的選擇1、主變壓器的選擇（1）相數的選擇變壓器的相數有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。規(guī)程上規(guī)定，當不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時，因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，而不作考慮。本變電站為一個220KV降壓變電站，所以應選用三相

23、變壓器。（2）繞組數繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。規(guī)程上規(guī)定在選擇繞組形式時，一般應優(yōu)先考慮三繞組變壓器。因為一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制電器和輔助設備，比兩臺雙繞組變壓器都較少。同時三繞組變壓器比同容量的雙變壓器價格要貴40%50%，對深入引進負荷中心，具有直接從高壓變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。根據本變電站的實際條件選擇三繞組變壓器。（3）繞組接線組別變壓器三繞組的接線組別必須與系統(tǒng)秒年電壓相位一直，否則，不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的組別接線方式只有星行“Y”和三角形“d”兩種。因此，變壓器三繞組的連接方式應根據具體工程來決定。在發(fā)

24、電廠和和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，根據以上變壓器繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般選用YN，d11常規(guī)接線。因此選用連接組別為YN，n0，d11的三繞組變壓器。其主變壓器的參數為：無勵磁調壓三繞組變壓器 注：1.容量分配升壓組合為100/50/100，降壓組合為100/100/502.表中阻抗電壓為100%額定容量時數值第三節(jié) 設備型號選擇一、短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的設計中，短路計算是其中一個重要環(huán)節(jié)，其計算的目的主要有以下幾個方面：（1）電氣主接線的比較。（2）選擇導體和電氣設備。（3）在設計屋外高型配電裝置時，需要按短路

25、條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路是的短路電流為依據。（5）接地裝置的設計，也需要用到短路電流。二、短路電流計算條件1、基本假定（1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；（2）所有電源的電動勢相位角相同；（3）電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負荷下運行；（4）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（5）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；（6）除去短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計；（7）元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍；（8）輸電線路的電容忽略不計。2、一般規(guī)定（1）驗算導體和電氣設備動

26、、熱穩(wěn)定以及電氣開斷電流所用的短路電流，應本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮遠景的發(fā)展計劃；（2）選擇導體和電氣設備用的短路電流，在電氣連接的網絡中，用考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響；（3）選擇導體和電氣設備時，對不帶電抗器回路的計算短路點應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點；（4）導體和電氣設備的動、熱穩(wěn)定以及電氣設備的開斷電流，一般按三相短路驗算。短路電流的計算設=1 所以 U=0.255=0.255 =所以 則 所以220kv短路時計算電抗 2.975 2.535 2.531所以220KV母線短路時有名值 110KV短路時 計算電抗 1.600 1.381

27、 1.380則110KV母線短路時有計算電抗 1.094 0.945 0.940則10KV母線短路時有斷路器與隔離開關的選擇220kv 側斷路器過程1. 最大持續(xù)工作電流： 根據母線、及安裝位置重要性，查電力工程電氣設備手冊上冊（電力工業(yè)部西北電力設計院）表4-47，LW2-220型斷路器，額定開斷時間=0.05s.燃弧時間=0.03s。由于，不計非周期熱效應，短路電流熱效應等于周期熱效應。t=0t=4.08t=2.04=0.3622.9752.2502.109=0.4172.5312.1512.052=0.4192.5312.1512.052,故用檢測沖擊電流為 計算數據LW2-220型斷路

28、器 （型）GW6- 220D/1000-50隔離開關220kV220kV220kV660.2A2500A1000A3.17kA31.5kA2.446kA80kA2.57kA8.53kA50kA50kA26.0055.93255.932 考慮到變壓器過載運行，過載系數運行，可行110kv 側斷路器過程2. 最大持續(xù)工作電流： 根據母線、及安裝位置重要性，查電力工程電氣設備手冊上冊（電力工業(yè)部西北電力設計院）表4-47SW3-110G/1200型少油斷路器，額定開斷時間=0.07s.燃弧時間=0.06s。由于，不計非周期熱效應，短路電流熱效應等于周期熱效應。t=0t=4.08t=2.04=0.66

29、31.6001.8191.621=0.7641.3811.5961.484=0.7671.3801.596 1.484,故用檢測沖擊電流為 計算數據SW3-110G/1200型斷路器 （少油型）GW4- 110/1250隔離開關110kV110kV110kV980.5A1200A1250A3.28kA15.8kA3.77kA41kA3.46kA8.81kA41kA50kA15.76998.562000 考慮到變壓器過載運行，過載系數運行，可行10kv 側斷路器過程3. 最大持續(xù)工作電流： 根據母線、及安裝位置重要性，查電力工程電氣設備手冊上冊（電力工業(yè)部西北電力設計院）表4-47 ZN12-1

30、0G/2500型真空斷路器，額定開斷時間=0.06s.燃弧時間=0.015s。由于，不計非周期熱效應，短路電流熱效應等于周期熱效應。t=0t=4.08t=2.04=0.961.0941.21.2=1.1060.9451.011.01=1.110.9401.01 1.01,故用檢測沖擊電流為 計算數據ZN12-10/2500型斷路器 （真空型）GN2-10/3000隔離開關10kV10kV10kV1995A2500A3000A24.58kA31.5kA26.4kA80kA26.56kA66kA80kA100kA27852976.7512500 考慮到變壓器過載運行，過載系數運行，不會過載。，可行母線的選擇220KV母線選取1、 電流校驗 取 由選取導線LW-2,其相關參數如下D/d最高溫度下載流量截面系數W()慣性系數（）慣性距（）30/252165651.370.9762.06電流符合要求2、 電壓校驗 幾何均距 取 則電壓臨界電壓邊相：1.06154.371=163.6333KV 中間相：0.96154.371=148.196KV線路實際運行相電壓為故不會發(fā)生電暈3、 熱穩(wěn)定校驗正常運行的導體溫度：查表 C=93 滿足短時發(fā)熱的最小截面積為：取顧滿足熱穩(wěn)定要求4、 動穩(wěn)定校驗導體的自振頻率由以下求得 由避開母線發(fā)生共振的自振頻率范圍（030HZ）和（160HZ）滿足條件