变电站项目设计计划书.doc 68页

'变电站项目设计计划书目录绪论任务书第一篇设计说明书-3-第一章变电所主接线确定-3-一、220KV电气主接线设计-3-二、110KV电气主接线设计-4-三、10KV电气主接线设计-5-四、站用电电气主接线设计-5-第二章变压器选择-6-一、110KV侧总负荷计算-6-二、10KV侧总负荷计算-6-三、站用电负荷计算-6-四、主变台数、容量和型式的确定-7-五、所用变压器台数、容量和型式的确定-7-第三章最大持续工作电流及短路电流计算-8-一、短路电流计算-8-二、最大持续工作电流-11-第四章主要电气设备选择-13-一、高压断路器、隔离开关的选择-13-二、限流电抗器的选择-18-三、母线的选择-18-第二篇计算说明书-22-第二章变压器选择-22-2 一、主变选择-22-第三章最大持续工作电流及短路电流计算-23-一、短路电流计算-23-第四章主要电气设备选择-31-一、高压断路器、隔离开关的选择-31-四、母线的选择-34-第三篇接线图和配置图-36-（见附图）-36-第四篇设计心得-37-参考文献-38-摘要2引言4第一篇设计说明书5第一节变电站主接线选定方案5第二节变压器选定方案6第三节断路器与隔离开关选定方案6第四节母线选定方案8第二篇设计计算书9第一节电气主接线9第二节主变压器选择17第三节设备型号选择19断路器与隔离开关的选择22母线的选择27设计心得体会312 教师批阅课程设计用纸摘要由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，在国民经济中的地位越来越高。本文是对220KV电压等级变电所一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算，台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验。关键词：变电所；电气部分；变压器；主接线设计；电气设备-67- 教师批阅课程设计用纸ABSTRACTBypowergeneration,thesubstation,transmissionanddistributionandpowerconsumptionoflinkssuchaselectricpowerproductionandconsumptionsystem.It"sthefunctionofthenatureaenergythroughthepowergenerationpowerdeviceintoelectricalenergy,thenafterlosingpowerdistributionsystemanddistributionsystem,electricpowersupplytotheloadcenter.Themainelectricalwiringispowerplants,substationelectricaldesign"sfirstpart,alsobeconstitutetheimportantlinkofthepowersystem.Thedeterminationofthewiringinpowersystemandpowerplants,wholesubstationofthereliabilityoftheoperationitself,flexibilityandeconomycloselyrelated.Andforelectricalequipmentselection,powerdistributionequipmentconfiguration,relayprotectionandcontroloftherecommendedwaytohaveamajorinfluence.Theuseofelectricityhaspenetratedintosociety,economy,lifeinallareas,inthepositionofthenationaleconomyisgettinghigherandhigher.Thispaperisto220KVsubstationvoltagelevelisapartofthepreliminarydesign,themainfinishedthedesignofthemainelectricalwiring.Includingthemainelectricalwiringformofcomparison,choice;Themaintransformer,start/standbytransformersandhighpressurefactorywiththetransformercapacitycalculation,theNumbersandtypesofchoice;Shortcircuitcurrentcalculationandthehighvoltageelectricalequipmentchoiceandcalibration.Keywords:convertingstation，Electricalpart，transformer，TheLordwiringdesign，Electricalequipment-67- 教师批阅课程设计用纸引言在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。一、设计在工程建设中的作用设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性作用。设计是工程建设的灵魂。设计的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全实用、技术先进、综合效益好的设计，有效的为电力建设服务。二、设计工作应遵循的主要原则1．遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。2．要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。3．要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、要求，从实际情况出发，合理确定设计标准。4．要实行资源的综合利用，节约能源、水源，保护环境，节约用地等。三、设计的基本程序设计要执行国家规定的基本建设程序。工程进入施工阶段后，设计工作还要配合施工、参加工程管理、试运行和验收，最后进行总结，从而完成设计工作的全过程。-67- 教师批阅课程设计用纸第一篇设计说明书第一节变电站主接线选定方案变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路与电力系统相连接的形式，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中的重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出。进而，以优化组合的方式，组成最佳可比方案。电压等级主接线形式断路器型号母线型号隔离开关型号220KV双母线带旁路LW2-220LW-2GW6-220D/1000-50110KV双母线带旁路SW3-110G/1200GW4-110/125010KV双母线分段ZN12-10/2500GN2-10/3000-67- 教师批阅课程设计用纸第二节变压器选定方案主变压器：两台无励磁调压三绕组变压器站用变压器：两台80KW的双绕组变压器供给站用变变压器技术参数序号型号额定容量（kvA）容量比额定电压(kv)连接组标号空载损耗(kw)空载电流（%）阻抗电压(%)1SFPS7-150000/220150000100/100/50220/121/11Yn,d11,yn01780.714/23/72S9-80/1080---10Y,yn0.252.44-67- 教师批阅课程设计用纸第三节断路器与隔离开关选定方案220KV侧计算数据LW2-220型断路器（型）GW6-220D/1000-50隔离开关220kV220kV220kV660.2A2500A1000A3.17kA31.5kA2.446kA80kA2.57kA8.53kA50kA50kA26.0055.93255.932110KV侧计算数据SW3-110G/1200型断路器（少油型）GW4-110/1250隔离开关110kV110kV110kV980.5A1200A1250A3.28kA15.8kA3.77kA41kA3.46kA8.81kA41kA50kA15.76998.56200010KV侧-67- 教师批阅课程设计用纸计算数据ZN12-10/2500型断路器（真空型）GN2-10/3000隔离开关10kV10kV10kV1995A2500A3000A24.58kA31.5kA26.4kA80kA26.56kA66kA80kA100kA27852976.7512500第四节母线选定方案220KV侧D/d最高温度下载流量(A截面系数W()惯性系数（）惯性距（）30/252165651.370.9762.06110KV侧D/d最高温度下载流量(A截面系数W()惯性系数（）惯性距（）60/5453910727.292.0221.9H*b(mm*mm)单条长期存放允许载流量（A）双条长期存放允许载流量（A）三条长期存放允许载流量（A）平放竖放平放竖放平放竖放80*8124913581858202023552560-67- 教师批阅课程设计用纸第二篇设计计算书第一节电气主接线一、电气主接线的意义和要求电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。因此设计的主接线必须满足如下要求：(1)满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求；(2)接线简单、清晰，操作简便；(3)必要的运行灵活性和检修方便；(4)投资少，运行费用低；(5)具有扩建的可能性。二、接线方式选择220KV电压等级主接线选择：备选方案：(1)-67- 教师批阅课程设计用纸双母线：双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。它的特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以上时。(1)母线分段：用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。-67- 教师批阅课程设计用纸(1)双母线带专用旁路：用旁路断路器代替检修中的回路工作，使该回路不致停电。(2)双母线分段带专用旁路断路器：当110KV出线在6回以上，220KV出线在4回以上，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。分段带旁路，集合了分段和旁路的优点。-67- 教师批阅课程设计用纸所以，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，220KV部分的母线接线方式还是选择双母线接线方式。110KV电压等级主接线方案选择：备选方案：(1)双母线；双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。它的特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以上时。-67- 教师批阅课程设计用纸(1)双母线分段；用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。(2)双母线带专用旁路-67- 教师批阅课程设计用纸：用旁路断路器代替检修中的回路工作，使该回路不致停电。(1)单母线分段带旁路：出线较多，采用分段形式，带旁路可以使在检修时用旁路断路器代替出线短路器，使出线工作可靠性提高-67- 教师批阅课程设计用纸由于110KV的出线回路有8回预留2回，共有10回线路，对用电可靠性要求比较高，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，所以决定采用双母线带专用旁路接线方式。10KV电压等级主接线方案选择：备选方案：（1）双母线；双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。它的特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以上时。（2）双母线分段接线：双母线分段较双母线方案运行方式更灵活，在出现较多时宜采用。-67- 教师批阅课程设计用纸（1）双母线分段带旁路，旁路断路器兼做旁路断路器：双母线用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。带旁路可以在故障时用旁路断路器代替出线断路器，提高供电可靠性。分段短路器兼做旁路断路器可以节省投资。-67- 教师批阅课程设计用纸（1）单母线分段带旁路；单母线分段接线接线适用于：小容量发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电机容量为12MW左右，每段母线上出线不多于5回；变电站有两台主变压器时的6——10kv配电装置；35——63KV配电装置出线4——8回；110——220KV配电装置出线3——4回。带旁路后极大提高了供电可靠性。基于10KV的出线回路有12回预留2回，共有14回线路，出线回路数较多，对用电可靠性要求比较高，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，所以决定采用双母线分段接线方式。第二节主变压器选择一、主变压器台数的选择根据原始资料，本变电站为220KV降压变电站，负荷重、出线多，所以考虑-67- 教师批阅课程设计用纸用两台主变压器。有两台主变压器，可保证供电可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。二、主变压器容量的确定1、选择原则（1）主变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择，并应考虑变压器正常工作和事故时过负荷能力。（2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站；应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内应保证对一、二级负荷的供电。2、主变容量确定根据选择原则和已确定选用两台主变压器，主变压器总容量可取最大负荷PMAX的1.6倍，且计及每台变压器有40%的过负荷能力，当一台变压器单独运行时能满足70%的负荷的电力需要。计算所有负荷大小：根据所给资料得出110KV侧的负荷110=(42/0.89+54/0.89+30/0.89+22/0.91+32/0.85+20/0.85)0.82=186.08MVA10KV侧负荷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所以总负荷S=S110+S10=220.65MVA站用负荷Sz=0.2+20+14+1.4+1.7+1.7+23+1.7+21+20+1+1+20+10=136KW站用负荷小于总负荷的1%，可忽略不计。选用两台三绕组变压器，连接三个电压等级，同时互为备用。这样可以保证供电的可靠性。按一台变压器退出运行时，另一台至少带剩余负荷的70%考虑变压器容量。70%S=144所以选用两台额定容量为150MVA的三绕组变压器。-67- 教师批阅课程设计用纸三、变压器型式的选择1、主变压器的选择（1）相数的选择变压器的相数有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。本变电站为一个220KV降压变电站，所以应选用三相变压器。（2）绕组数绕组的形式主要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器。因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。同时三绕组变压器比同容量的双变压器价格要贵40%~50%，对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。根据本变电站的实际条件选择三绕组变压器。（3）绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须与系统秒年电压相位一直，否则，不能并列运行。电力系统采用的组别接线方式只有星行“Y”和三角形“d”两种。因此，变压器三绕组的连接方式应根据具体工程来决定。在发电厂和和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般选用YN，d11常规接线。因此选用连接组别为YN，n0，d11的三绕组变压器。其主变压器的参数为：无励磁调压三绕组变压器注：1.容量分配升压组合为100/50/100，降压组合为100/100/502.表中阻抗电压为100%额定容量时数值-67- 教师批阅课程设计用纸第三节设备型号选择一、短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中一个重要环节，其计算的目的主要有以下几个方面：（1）电气主接线的比较。（2）选择导体和电气设备。（3）在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路是的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需要用到短路电流。二、短路电流计算条件1、基本假定（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（5）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（6）除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；（7）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（8）输电线路的电容忽略不计。2、一般规定（1）验算导体和电气设备动、热稳定以及电气开断电流所用的短路电流，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；-67- 教师批阅课程设计用纸（2）选择导体和电气设备用的短路电流，在电气连接的网络中，用考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；（3）选择导体和电气设备时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点；（4）导体和电气设备的动、热稳定以及电气设备的开断电流，一般按三相短路验算。短路电流的计算设=1所以U=×0.255=0.255=所以则所以220kv短路时计算电抗2.9752.5352.531所以220KV母线短路时有名值110KV短路时计算电抗-67- 教师批阅课程设计用纸1.6001.3811.380则110KV母线短路时有计算电抗1.0940.9450.940则10KV母线短路时有断路器与隔离开关的选择220kv侧断路器过程1.最大持续工作电流：根据母线、及安装位置重要性，查《电力工程电气设备手册》上册（电力工业部西北电力设计院）表4-47，LW2-220型断路器，额定开断时间=0.05s.燃弧时间=0.03s。由于，不计非周期热效应，短路电流热效应等于周期热效应。t=0t=4.08t=2.04=0.3622.9752.2502.109=0.4172.5312.1512.052=0.4192.5312.1512.052-67- 教师批阅课程设计用纸,故用检测冲击电流为计算数据LW2-220型断路器（型）GW6-220D/1000-50隔离开关220kV220kV220kV660.2A2500A1000A3.17kA31.5kA2.446kA80kA2.57kA8.53kA50kA50kA26.0055.93255.932考虑到变压器过载运行，过载系数运行，可行110kv侧断路器过程-67- 教师批阅课程设计用纸1.最大持续工作电流：根据母线、及安装位置重要性，查《电力工程电气设备手册》上册（电力工业部西北电力设计院）表4-47SW3-110G/1200型少油断路器，额定开断时间=0.07s.燃弧时间=0.06s。由于，不计非周期热效应，短路电流热效应等于周期热效应。t=0t=4.08t=2.04=0.6631.6001.8191.621=0.7641.3811.5961.484=0.7671.3801.5961.484,故用检测冲击电流为计算数据SW3-110G/1200型断路器（少油型）GW4-110/1250隔离开关110kV110kV110kV980.5A1200A1250A3.28kA15.8kA-67- 教师批阅课程设计用纸3.77kA41kA3.46kA8.81kA41kA50kA15.76998.562000考虑到变压器过载运行，过载系数运行，可行10kv侧断路器过程1.最大持续工作电流：根据母线、及安装位置重要性，查《电力工程电气设备手册》上册（电力工业部西北电力设计院）表4-47ZN12-10G/2500型真空断路器，额定开断时间=0.06s.燃弧时间=0.015s。由于，不计非周期热效应，短路电流热效应等于周期热效应。t=0t=4.08t=2.04=0.961.0941.21.2=1.1060.9451.011.01=1.110.9401.011.01-67- 教师批阅课程设计用纸,故用检测冲击电流为计算数据ZN12-10/2500型断路器（真空型）GN2-10/3000隔离开关10kV10kV10kV1995A2500A3000A24.58kA31.5kA26.4kA80kA26.56kA66kA80kA100kA27852976.7512500考虑到变压器过载运行，过载系数运行，不会过载。，可行-67- 教师批阅课程设计用纸母线的选择220KV母线选取1、电流校验取由选取导线LW-2,其相关参数如下D/d最高温度下载流量截面系数W()惯性系数（）惯性距（）30/252165651.370.9762.06电流符合要求2、电压校验几何均距取则电压临界电压边相：1.06×154.371=163.6333KV中间相：0.96×154.371=148.196KV线路实际运行相电压为故不会发生电晕3、热稳定校验正常运行的导体温度：查表C=93满足短时发热的最小截面积为：取顾满足热稳定要求4、动稳定校验-67- 教师批阅课程设计用纸导体的自振频率由以下求得由避开母线发生共振的自振频率范围（0~30HZ）和（>160HZ）满足条件的跨距范围（0~1.5m）和（3.48m及以上）综合考虑取（母线可不计共振影响）因为母线间应力220KV母线截面系数导体间最大相间应力绝缘子间最大允许跨距因此符合硬导体动稳定校验要求110KV母线选取过程管型母线D/d:60/54K=1.2876r=27mm几何均距取变相电压272.5KV中间相246.8KV实际运行相电压69.86KV不会发生电晕取满足热稳定要求-67- 教师批阅课程设计用纸取10KV母线选取过程10KV侧选80×8mm矩形铝导体竖放查表得满足热稳定要求绝缘子跨距L取1.2m母线相间应力抗弯距母线同相条间应力计算查导体形状系数曲线得所以-67- 教师批阅课程设计用纸所以取衬垫跨距=0.35m可满足要求设计心得体会为期十天的课程设计结束了，这段时间所做的事情就是我们未来工作中的提前演练，遇到难题，积极求证，分析问题，解救问题……一系列的过程不仅让我体会到了面对问题无从下手的尴尬，也让我体会到了问题迎刃而解的喜悦。-67- 教师批阅课程设计用纸通过这次课程设计，我对电气一次设计方案由初选择方案到最终主接线图确定的整个过程有了一个大致的了解，对设计的思路、基本方法、步骤有了深刻的认识。尽管在这次设计中，或许我们的选择方案不是实际中的最优方案，但我们按照老师指导设计程序进行，自己对电气一次设计有了大概的了解，也是学习《发电厂电气部分》理论知识的一次实际应用，把我们的理论和实际联系了起来，在这次的设计过程中，我们组先根据派发的任务收集，调查有关的资料书籍，然后进入起草方案阶段，其间与同组同学进行方案的讨论，修改。在过去的学习中我没有真正了解设计过程具体是怎么进行的，也没有意识到细节环节对整个设计的重要性。比如单母线和双母线的区别以及是否带旁路这都成为了这次设计的难点和重点，我们不只是看整个线路的安全性而且还要注意整个电路的接线是否节省投资。同时此次课程设计中各种短路电流的计算还有断路器，隔离开关和母线的校验给与了我深刻的体验，通过这些过程我深刻体会到了课程设计与上课的不同，以前看书很多遍也记不住的公式算法，在课程设计中由于用的太经常了，现在再去做题那是信手拈来，课程设计不仅是让我们认清所学知识的实际意义，也是对我们对知识的强化巩固，这不是看例题能比的。这次课程设计带给我了很多感受，让我突然觉得对于计算量大的课程一个课程设计可以强化多少知识呀！正是通过课程设计让我懂得了团队合作的重要性，为以后工作提供了一定经验。长沙理工大学实习评阅表考核情况指导教师阅后评语-67- 教师批阅课程设计用纸指导教师：年月日第一篇设计说明书第一章变电站主接线确定变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路与电力系统相连接的形式，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中的重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出。进而，以优化组合的方式，组成最佳可比方案。一、220KV电气主接线设计-67- 教师批阅课程设计用纸220KV有5回线路，另预留1回备用，按220KV电压等级接线方式，可采用双母线分段接线、双母线带旁路或单母线分段带旁路等主接线设计。因双母线分段接线具有很高的可靠性和灵活性，在任何时候都有备用母线，但增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大，较多用于220KV配电装置，故此处不予采用。单母线分段带旁路接线方式具有较高的灵活性和可靠性，但相对于双母线可靠性和灵活性差，故此处不予采用。双母线带旁路接线方式在检修与它相连的任一回路的断路器时，该回路可以不停电，提高了供电可靠性。220KV出线在4回以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。而220KV高压配电装置中，因为电压等级高、输送功率较大，停电影响较大，不允许因检修断路器而长期停电。综上所述经济型、可靠性、灵活性的比较，故220KV电压等级采用双母线带旁路接线方式。因B3电源属于双回路接入220KV母线，故此2回路不设旁路母线。其余3回接入旁路母线以提高供电可靠性。二、110KV电气主接线设计110KV侧有10回线路，其中预留2回备用。按110KV电压等级接线方式，可采用双母线分段接线或双母线带旁路主接线设计。-67- 教师批阅课程设计用纸由于110KV线路出线较多，故从可靠性方面来讲，应先采用可靠性较高的接线方式，从两种备选方案来看，两种接线形式的可靠性相差不多，且双母线分段经济性较高，但在此实际情况下综合考虑最为适合的接线方式。故110KV侧采用双母线分段的主接线方式。三、10KV电气主接线设计10KV侧有14回线路，其中预留2回备用。按10KV电压等级接线方式，故可考虑方案有双母线接线或双母线分段接线形式。考虑双母线接线具有较高的可靠性，广泛用于进出线回数较多、容量较大的6~10KV配电装置等。而双母线分段接线增加两个断路器，增加了投资，具有更高的可靠性和灵活性。而对于10KV侧，我们认为应更注重此处的经济性而非盲目增加可靠性，故宜采用双母线接线的主接线形式。四、站用电电气主接线设计站用电直接经两个所用电变压器与10KV侧母线相接，建议采用单母线接线形式，若出线较多采用单母线分段接线形式。-67- 教师批阅课程设计用纸第二章变压器选择一、110KV侧总负荷计算—同时系数由公式计算得:S110=186.08MVA二、10KV侧总负荷计算—同时系数由公式计算得：S10=34.57MVA.三、所用电负荷计算所用电负荷用“经常”和“不经常”来表征该类设备电动机的使用机会，“连续”、“短时”和“断续”来区分该类设备每次使用时间的长短。计算所用电负荷时多用换算系数法。（1）对经常连续运行的设备和连续而不经常运行的设备，连续运行的电动机均应全部计入，即P=.（2）对经常短时及经常断续运行的电动机应计算为P=0.5.（3）对不经常短时及不经常断续运行的设备一般不予计算，有P=0.由上公式可计算得所用电负荷：P所=0.1206MW.又由公式得：=0.136MVA容量过小，故在计算时忽略。四、主变台数、容量和型式的确定对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的情况下，考虑故障运行及符合增加，变电站以设置两台主变压器为宜，故此220KV变电所选用2台主变压器。此变电站作为一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%~80%。，故容量选择参考总负荷，即S总=S110+S10+S所=220.65MVA-67- 教师批阅课程设计用纸S变≧S总×70%=220×70%=154MVA（1）相数的选择变压器的相数有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。本变电站为一个220KV降压变电站，所以应选用三相变压器。（2）绕组数绕组的形式主要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器。因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。同时三绕组变压器比同容量的双变压器价格要贵40%~50%，对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。根据本变电站的实际条件选择三绕组变压器。（3）绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须与系统秒年电压相位一直，否则，不能并列运行。电力系统采用的组别接线方式只有星行“Y”和三角形“d”两种。因此，变压器三绕组的连接方式应根据具体工程来决定。在发电厂和和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般选用YN，d11常规接线。因此选用连接组别为YN，n0，d11的三绕组变压器。其主变压器的参数为：无励磁调压三绕组变压器注：1.容量分配升压组合为100/50/100，降压组合为100/100/502.表中阻抗电压为100%额定容量时数值变压器技术参数序号型号额定容量（kvA）容量比额定电压(kv)空载损耗(kw)阻抗电压-67- 教师批阅课程设计用纸连接组标号空载电流（%）(%)1SFPS7-150000/220150000100/100/50220/121/11Yn,d11,yn01780.714/23/72S9-80/1080---10Y,yn0.252.44站用负荷约136kw,选两台80KW的双绕组变压器供给站用变第三章最大持续工作电流及短路电流计算一、短路电流计算1、基本要求为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。1、容量和接线。按工程设计最终容量计算，其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式。2、短路种类，一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则按最严重的情况验算。3、计算短路点，应确定出电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值最大。2、计算及分析过程得变电所及其周边系统的等效电路如图取UB=UN=220KV,SB=2000MVA,SN1=2000MVA,SN2=1800MVA,SN3=1600MVA.计算电抗标么值得：电源电抗标么值线路电抗标么值变压器电抗标么值-67- 教师批阅课程设计用纸0.320.380.441.651.982.480.8250.5570.2540.6331、220KV母线短路电流计算220KV母线短路时，等效电路图如右对等效电路图进行▽→Y变换，求出各电抗标么值，得其计算电抗为：X*13S=2.31X*23S=3.16X*G3S=1.58查表可得：t=0s时，I*1=0.45，I*2=0.31，I*3=0.65;t=2s时，I*1=0.46，I*2=0.32，I*3=0.67;t=4s时，I*1=0.46，I*2=0.32，I*3=0.67;得有名值为：IB=5.25KAt=0s,I”1=2.36KA,I”2=1.63KA,I”3=3.41KA故得：I”=I”1+I”2+I”3=7.41KA2、110KV母线短路电流计算110KV母线短路时，等效电路如图-67- 教师批阅课程设计用纸由220KV母线短路时的数据得：用单位电流法计算：终得计算电抗为：X*1f=3.4X*2f=4.64X*3f=2.975查表得：t=0s时，I*1=0.297I*2=0.215I*3=0.344t=2s时，I*1=0.3I*2=0.215I*3=0.33t=4s时，I*1=0.3I*2=0.215I*3=0.33计算有名值得：=3.12KA=2.26KA=3.62KA所以短路电流为=++=9KA3、10KV母线短路电流计算10KV母线短路时，等效电路如图-67- 教师批阅课程设计用纸由10KV母线短路时的数据得：用单位电流法计算：终得计算电抗为：X*1f=4.86X*2f=6.71X*3f=4.26查表得：t=0s时，I*1=0.106I*2=0.15I*3=0.23t=2s时，I*1=0.106I*2=0.15I*3=0.23t=4s时，I*1=0.106I*2=0.15I*3=0.23计算有名值得：=12.24KA=17.33KA=26.57KA所以短路电流为=++=56.14KA220KV、110kv、10kv母线分别短路时，短路电流为：母线（KV）22011010短路电流（KA）7.4956.14二、最大持续工作电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度θ0下，电气设备的长期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流IMAX,,即IN≧IMAX由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，输出功率可保持不u币按，故其相应回路的IMAX应为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍。故本设计取IMAX=1.05IN。-67- 教师批阅课程设计用纸第四章主要电气设备选择一、高压断路器、隔离开关的选择1、断路器、隔离开关选择说明①、额定电压选择：、分别为电气设备和电网的额定电压（KV）②、额定电流选择：、分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流。③、开断电流：为高压断路器的额定开断电流。实际开断瞬间的短路电流周期分量。-67- 教师批阅课程设计用纸④、短路关合电流的选择：为高压断路器的额定关合电流。为短路电流的最大冲击值。⑤、短路热稳定校验选择：2、变压器处断路器的选择①求得的冲击电流为：220KV：ish=19.88KA110KV:ish=24.18KA10KV:ish=150.85KA②最大持续电流：220KV：=0.413KA110KV:=0.826KA10KV:=4.547KA③根据冲击电流和最大持续电流，查表选取断路器及隔离开关。断路器：-67- 教师批阅课程设计用纸断路器型号额定电压（kv）额定电流（A）开断电流峰值（KA）热稳定电流4S（KA）QFJ1SW6-220/120022012005521QFJ2SW6-220/120022012005521QFC1SW3-110G/120011012004115.8QFC2SW3-110G/120011012004115.8QFC3SN4-10G105000300120QFC4SN4-10G105000300120隔离开关：电压等级（kv）型号额定电压（kv）额定电流（A）开断电流峰值（KA）热稳定电流4S（KA）220GW6-220D/1000-5022010005021110GW4-110D/1000-8011010008021.510GN10-10T/5000-200105000200100④热稳定校验（假设后备保护时间tk=4S）：220kv：==230.04S110kv:==344.01S10kv：==12606.7S根据上表中相关参数并与相关数据进行比较，所选的断路器、隔离开关合格。3、母联断路器的选择-67- 教师批阅课程设计用纸①求得的冲击电流为：220KV：ish=19.88KA110KV:ish=24.18KA10KV:ish=150.85KA②最大持续电流：220KV：=0.826KA110KV:=1.625KA10KV:=2.141KA③根据冲击电流和最大持续电流，查表选取母联断路器及隔离开关。电压等级（KV）型号额定电压（kv）额定电流（KA）峰值电流（KA）热稳定电流（KA）220SW6-220/120022012005521110SW2-110Ⅱ11020001004010SN4-10G105000300120经校验，所选断路器合格。4、进出线断路器、隔离开关的选择220KV:考虑到进线可能出现故障，为保证供电可靠性，220KV侧每条进线均按全负荷考虑，故220KV侧进线断路器及隔离开关采用220KV侧母联断路器及隔离开关。110KV:最大持续电流及冲击电流：:=0.139KAish=14KA:=0.139KAish=14KA:=0.093KAish=23.34KA-67- 教师批阅课程设计用纸:=0.093KAish=23.34KA:=0.186KAish=11.66KA:=0.153KAish=7.79KA:=0.131KAish=6.36KA:=0.196KAish=8.25KA10KV:最大持续电流及冲击电流：:=0.286KAish=12.73KA:=0.209KAish=21.20KA:=0.176KAish=7.95KA:=0.209KAish=10.61KA:=0.209KAish=15.91KA:=0.171KAish=9.09KA:=0.171KAish=10.61KA:=0.198KAish=7.95KA:=0.204KAish=15.91KA:=0.264KAish=7.95KA:=0.198KAish=10.61KA:=0.198KAish=9.09KA根据冲击电流和最大持续电流，查表选取断路器及隔离开关如下：附表进出线断路器：电压等级（KV）型号额定电压（KV）额定电流（A）开断电流峰值（KA）热稳定电流（KA）22022012005521-67- 教师批阅课程设计用纸SW6-220/1200110SW6-11011012004115.810SN10-10I106304016电压等级（KV）型号额定电压（KV）额定电流（A）开断电流峰值（KA）热稳定电流（KA）220GW6-220D/1000-5022010005021110GW4-110/12501101250502010GN10-10/400104005214附表进出线隔离开关：经校验，断路器及隔离开关合格。二、互感器的选择1、互感器的选择原则（1）种类和形式的选择。选择互感器时应根据安装地点和安装方式选择其型式。220kv及以上电压等级二次额定电流应采用1A。（2）一次回路额定电压和电流的选择。一次回路额定电压Un和电流In应满足（3）准确级和额定容量的选择。为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。对于测量精确度要求较高的大容量发电机和变压器、系统干线、发电企业上网电量、电网或供电企业之间的电量交换的关口计量点，宜用0.2级。2、220kv侧互感器选择故选用电流互感器型号为：LMZJ1-0.5额定电流为1000A3、110kv侧互感器选择-67- 教师批阅课程设计用纸4、10kv侧互感器选择故选用LMZJ1-0.5，额定电流为3KA。10kv侧每个断路器分别设置三组电流互感器，每组互感器分别做测量、保护、监视。110kv侧和220kv侧每个断路器分别设置四组电流互感器，每组作用分别为：保护Ⅰ、保护Ⅱ、测量、监视。三、限流电抗器的选择限流电抗器主要用于对短路电流的限制，防止过大的短路电流对设备造成损坏。220kv侧及110kv侧主要采用长距离架空线，线路本身电抗很大，无需加装电抗器限制短路电流。10kv侧线路较短，线路电抗较小，可能需要加装电抗器限制短路电流。经计算，10kv侧出线短路电流不超过20KA，在断路器允许承受电压之内，因此无需加装限流电抗器。四、母线的选择1、导体选型母线导体通常由铜、铝、铝合金制成，铝合金道题有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管形，铝锰合金载流量打，虽然强度查，而铝镁合金载流量小，但机械强度大，焊接困难，因此使用很受限制，铜旨在对铝有严重腐蚀的场所使用，综上，此变电所选用管型铝锰合金材料做母线。2、导体截面选择导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择，因此为汇流母线，在正常运行方式下，传输容量不大，故此处选用长期发热允许电流计算方法选择导体截面。计算式为：-67- 教师批阅课程设计用纸式中：为导体所在回路中最大持续工作电流，为在额定环境温度=25℃时导体允许电流（A）;K为与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数。综合系数K可计算为：、分别为导体安装处的实际环境温度和导体额定载流量的基准温度，为导体长期发热允许的温度。3、220KV侧母线选择1).材料选择由上一章可知，220KV母线最大持续电流：=413A按照长期发热允许电流选择：≦K4K=1.06，所以，允许电流A查表，选取母线为：材料形状型号导体截面最大允许电流（A）铝锰合金管形Φ30/252165732).热稳定校验母线正常运行温度℃由查表可得热稳定系数C=93又由上一章计算可得短路时的发热量230.04-67- 教师批阅课程设计用纸取集肤效应系数=1所以，短路时发热的最小导体截面积为SMIN=163<216满足热稳定要求。4、110KV侧母线选择1）材料选择母线最大持续电流Imax=826A综合修正系数k=1.06所以允许电流Ial≥779.2A查表，选取母线：材料形状型号导体截面最大允许电流（A）铝锰合金管型φ50/45373mm*2970A2）热稳定校验母线正常运行温度查表，热稳定系数C=91短路时发热，取集肤系数最小导体面积满足热稳定要求。5、10kv侧母线选择1）材料选择母线最大持续电流综合修正系数k=1.06-67- 教师批阅课程设计用纸允许电流查表，选取母线材料形状型号条数摆放方式集肤系数最大允许电流（A）铝矩形100*104竖放248292）热稳定校验导体正常运行温度查表，热稳定系数C=89短路时发热所以，最小导体面积满足热稳定要求。-67- 教师批阅课程设计用纸第二篇计算说明书第二章变压器选择一、主变选择1、负荷计算110KV侧总负荷为：10KV侧总负荷为：所用电负荷为：又查换算系数表可得：k均我0.8附表换算系数机组容量（MW）≤12.5≥200低压电动机0.80.7-67- 教师批阅课程设计用纸第三章最大持续工作电流及短路电流计算一、短路电流计算变电所及其周边系统的等效电路如图：取电源电抗：线路电抗：查表可得变压器短路电压：变压器电抗：-67- 教师批阅课程设计用纸1、220kv母线短路220kv母线短路时，等效电路如图对等效电路进行△→Y变换-67- 教师批阅课程设计用纸合并并进行Y→△变换则计算电抗为：-67- 教师批阅课程设计用纸查表可得：0.450.310.650.460.320.670.460.320.67则有名值为：t=0s时，∴短路电流2、110KV母线短路110KV母线短路时，等效电路如图：由220KV母线短路时的数据得等效阻抗图：-67- 教师批阅课程设计用纸用单位电流法计算，等效电路图如下：设∴-67- 教师批阅课程设计用纸∴∴转移阻抗为：∴计算阻抗为：查表得：t=0s时，=0.297=0.215=0.344t=2s时，=0.3=0.215=0.35t=4s时，=0.3=0.215=0.33计算有名值得：∴短路电流为-67- 教师批阅课程设计用纸3、10KV母线短路10KV母线短路，等效电路如图对电路进行△→Y变换合并，如图用单位电流法，并结合110KV母线计算结果，得：则转移阻抗：计算阻抗：查表得：t=0s时，=0.106=0.15=0.23t=2s时，=0.106=0.15=0.23t=4s时，=0.106=0.15=0.23计算有名值得：∴短路电流为所以，220kv、110kv、10kv母线分别短路时，短路电流为母线（kv）22011010短路电流（KA）7.4956.14-67- 教师批阅课程设计用纸第四章主要电气设备选择一、高压断路器、隔离开关的选择2、变压器处断路器的选择①冲击电流为：220kv：-67- 教师批阅课程设计用纸110kv：10kv：②最大持续电流：220kv：110kv：10kv：④热稳定校验（假设后备保护时间tk=4s）：220kv：110kv：10kv：3、母联断路器的选择220kv：、110kv：10kv：4、进出线断路器、隔离开关的选择110kv：最大持续电流QF21：QF22：QF23：QF24：-67- 教师批阅课程设计用纸QF25：QF26：QF27：QF28：冲击电流：QF21：QF22：QF23：QF24：QF25：QF26：QF27：QF28：10kv最大持续电流：QF31：QF32：QF33：QF34：QF35：-67- 教师批阅课程设计用纸QF36：QF37：QF38：QF39：QF310：QF311：QF312：冲击电流：QF31：QF32：QF33：QF34：QF35：QF36：QF37：QF38：QF39：QF310：QF311：-67- 教师批阅课程设计用纸QF312：四、母线的选择3、220KV侧母线选择1）材料选择2）热稳定校验4、110KV侧母线选择1）材料选择2）热稳定校验5、10kv侧母线选择1）材料选择-67- 教师批阅课程设计用纸2）热稳定校验第三篇接线图和配置图（见附图）-67- 教师批阅课程设计用纸第四篇设计心得-67- 教师批阅课程设计用纸通过两周的发电厂课程设计，我对电气一次设计方案由最初选择合理方案到接线图设计的整个过程有了一个大致的了解，对设计的思路、基本方法、步骤有了深刻的认识，同时也认识到自己的不足。这学期我们学过了发电厂电气部分，对专业知识有一定的了解，但是在学习的过程中，感觉有些东西很抽象，我们对它没有一个理性的认识，而这次的发电厂课程设计恰好弥补了这一方面的不足，使我们对整个发配电系统有了理性的认识。本次设计中主要通过变电站电气主接线、短路电流计算、设备选择与校验、主变保护和配电装置部分的设计。我们按照老师指导设计程序进行，自己对电气一次设计有了大概的了解，也是对《发电厂电气部分》理论知识的一次实际应用，把我们的理论和实际联系了起来。在设计过程中，我们组先根据派发的任务收调查有关的资料书籍，然后进入起草方案阶段，其间与同组同学进行方案的讨论，修改根据设计要求的任务。由于在设计中查阅了大量的相关资料，所以开始逐步掌握了查阅，运用资料的能力。同时也认识到自己对于导线选择等方面知识理解的不透彻，通过同学间的相互交流，有了很大改善。通过本次课程设计，学习了设计的基本方法，巩固了《发电厂电气部分》中所学的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变电所的全面了解。还培养了我们的职业素质和职业技能，更加强我们的团队合作精神。我们也认识到团队的力量是强大的，通过我们的团队合作，我们解决了一个又一个难题。在社会上，一个人的力量是渺小的，但团队的力量是无穷的，因此我们将来在工作中，面对一个巨大的任务，我们不可能一个人完成，而需要团队成员之间亲密无间的合作才能成功。谢谢老师的指导和教诲！参考文献-67- 教师批阅课程设计用纸1、《发电厂电气部分》熊信银2、《发电厂变电所课程设计指导书》3、《发电厂变电所电气接线和布置》4、《电力工程设计手册》（1、3册）5、《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）6、《电力工程电气设备手册》（电气一次部分）-67-'