水电站课程设计.doc

......编号：2009534123农牧学院课程设计题目：110kv降压变电所设计姓名：旦增西洛专业：电气工程及其自动化班级：09电自(本)学号：2009534123所在学院：电气工程学院指导教师：萍完成日期：2012年6月17日.word... ......目录摘要……………………………………………………………………………………3第一章课程设计任务………………………………………………………3第二章电气主接线的确定……………………………………………………4第一节对电气主接线的基本要求……………………………………4第二节电气主接线的选择…………………………………………………4第三节主变压器的选择…………………………………………………5第三章短路电流的计算………………………………………………………6第四章电气设备的选择……………………………………………………9第一节断路器的选择…………………………………………………………9第二节隔离开关的选择………………………………………………………12第三节母线的选择…………………………………………………………15结论………………………………………………………………………………21参考文献…………………………………………………………………………21致……………………………………………………………………………………22.word... ......摘要本毕业设计是对110KV变电所电气部分的初步设计，说明书的主要设计容为拟订电气主接线方案并进行技术经济比较、最大和最小运行方式下短路电流计算、电气设备的选择、配置主变压器继电保护并进行整定计算。这次毕业设计是将大学四年所学的理论知识进行一次综合运用,也是对“电气工程及其自动化”所学的相关基础理论、专业知识掌握程度的检验。关键词：课程设计；电气主接线；短路电流；变压器选择；电气设备的选择。第一章：课程设计任务一、设计题目：某区110KV/35KV/10KV变电站设计二、设计的原始资料1、本变电所是按系统规划，为满足地方负荷的需要而建设的终端变电所。2、该变电所的电压等级为110/35/10kV，进出线回路数为：110kV：2回（架空进线，线路长度一条为16.85KM，一条为14.52KM。110KV侧平均功率因数COSФ=0.85，T=4800h。采用中性点直接接地的运行方式）35kV：8回（主要供电给煤矿（一类负荷），最大负荷为41.5MVA，其中重要负荷占60%，最大一回负荷为6MVA，COSФ=0.85，Tmax=5000h。35KV用户除本所外无别的电源，采用中性点不接地的运行方式。）10kV：10回（主要给部分工厂和民用（主要为二三类负荷）。最大负荷为18MVA，最大一回负荷为2MVA，COSФ=0.8，Tmax.word... ......=4200h。1采用中性点不接地的运行方式。）3、待设计变电站地理位置示意如下图：设计所系统1500MVAX1min=0.092X1max=0.11火电为主X2min=0.075X2max=0.09SB=100MVA4、环境条件：（1）变电所地处平原地区，海拔高度100M，（2）年平均气温17ºC，最热平均气温35ºC，绝对最高气温为40ºC，（3）最热月土壤温度为18ºC。从上面的资料我们可以基本了解本次设计的变电所的基本负荷情况，和电网的连接关系，对变压器的选择，电器主接线的选择又一定的参考价值，为整体设计提供了现实依据。第二章电气主接线的确定第一节对电气主接线的基本要求：1.word... .......供电可靠性：如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，这是第一个基本要求。2、灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。3、操作方便、安全：主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。4、经济性：即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约第二节电气主接线的选择以电气主接线的基本要求来看该变电所设计装有两台三绕组变压器。再根据电气主接线的要求，并且结合具体的实际情况设计出了如下最合理的电气主接线，如下图所示：第三节主变压器的选择（1）该变电站110KV侧有两回进线；（2）为了保证供电的可靠性和经济性，该变电站选择两台三绕组变压器较宜；.word... ......（1）为了便于该变电站的扩建，以及保证供电的可靠性也应选择两台变压器。一、主变压器容量的确定（1）主变压器容量一般按变压器变电站建成之后5-10年的规划负荷选择，并适当的考虑到远期10-20年的负荷发展；（2）对于重要负荷的变电所应该适当的考虑到当一台变压器停运时，其余变压器在设计过负荷的情况之下仍然保证对负荷的供电，所以变压器容量的选择应有保留的余地，当一台主变停运时，其余变压器的容量应能满足全部负荷的60%,在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用并联运行。二．主变压器绕组连接方式的选择变压器三相绕组的组别必须和系统电压相位一致，否则就不能并联运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星型和三角形，在表示组别的分别用Y（y），D（d）表示。我国110kV及以上电网中，变压器三相绕组都采用YN连接，35kV采用Y连接，35kV以下电压，变压器三相绕组都采用D连接。根据上面的负荷计算，主变压器要承受的容量为：Smax=41.5+18=59.5MVA≈60MVASN=60%SN／(n-1)=0.6×59.5／(2-1)=35700KVA≈40000KVA根据原始资料中的要求，安装两台为40MVA，电压为110/35/10kV的变压器，考虑留有余量选择变压器的型号为：SFSZQ7—4000/110其参数如表2-1所示:表2-1变压器SFSZQ7—4000/110参数型号额定电压（KV）损耗（KW）载电流（%）阻抗电压（%）备注.word... ......额定电压（KV)总体质量（t）高压中压低压空载短路高中高低中低变SFSQ7-4000/110400001103510.554.52100.910.517~186.541.4主变压器参数的计算：在给出短路电压Vs(1-2)%、Vs(2-3)%、Vs(3-1)%后，与电抗的计算公式相似，各绕组的短路电压分别为：Vs1%=（Vs(1-2)%+Vs(3-1)%-Vs(2-3)%）=（17.5+10.5-6.5）=10.75Vs2%=（Vs(1-2)%+Vs(2-3)%-Vs(3-1)%）=（17.5+6.5-10.5）=6.75Vs3%=(Vs(2-3)%+Vs(3-1)%-Vs(1-2)%)=（6.5+10.5-17.5）=-0.25各绕组等值电抗的计算：第三章短路电流计算选取基准值SB=110MVA,VB=110V.word... ......，各绕组的等值电抗标幺值如下：X1、X2表示110KV侧系统的等值阻抗标幺值：变压器阻抗标幺值：35KV侧经网络变换得：.word... ......为35KV侧负荷短路时，归算到短路点。电压级的电源额定电流为：(KA)基准电流：（KA)电源E对点的转移电抗为：电源E对点的计算电抗为;当时，可近似认为短路周期电流的幅值已不随时间而变化，直接按下列计算：10KV侧经网络变换得：.word... ......点短路时，归算到短路点电压级的电源额定电流为：(KA)基准电流为:(KA)电源E对于点的计算电抗为：时间/s电流值短路电源来源短路点总电流/kA0.5标幺值0.4010.397有名值/kA0.3972.0标幺值0.4020.398有名值/kA0.3984.0标幺值0.4020.398.word... ......有名值/kA0.398第四章电气设备的选择第一节断路器的选择由于各种电气设备的具体工作条件并不完全相同，所以它们选择的具体方法也不完全相同，但基本要求相同，即保证电气设备可靠的工作。按照正常工作条件选择，并按短路情况校验其热稳定和动稳定。结合任务书，所有设备均选择平原型。一、110KV变压器进线侧断路器的选择断路器选择一般情况下所遵循的原则有以下几点：（1）该满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求；（2）按照当地环境条件校核；（3）力求技术先进和经济合理；（4）考虑远景发展的情况；1．种类和型式的选择如图电气主接线所示，110KV母线侧进线断路器及母线连接断路器的短路情况及基本要求一致，故可选用同一型号的断路器（3个）。为最大负荷之和：110KV母线的最大持续工作电流为：根据最大持续工作电流查《发电厂电气部分》P491附表2-17可选择型号为SW4-110型断路器具体参数见下表：.word... ......表4-1110KV断路器参数表型号额定电压（KV）额定电流（KVA）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（S）合闸时间（S）备注SW4-110110100018．455210.060.252．按额定电压选择满足要求为断路器额定电压为电网额定电压3．额定电流选择满足要求为断路器额定电流为最大持续工作电流4.动稳定校验由于满足要求为动稳定额定电流短路冲击电流二、35KV母线侧进出线断路器及母线分段断路器的选择1．型号选择.word... ......如上图接线图，35KV母线侧进线断路器及母线连接断路器的短路情况及基本要求一致，故可选用同一型号的断路器（13个）。为最大负荷之和：35KV母线的最大持续工作电流为：根据该最大持续工作电流查《发电厂电气部分》P490附表2-16可得到：选择型号为SN10-35型断路器，具体参数见下表：表4-235KV断路器参数型号额定电压/KV额定电流/KA额定开断电流/KA动稳定电流/KA热稳定电流/KA固有分闸时间/S合闸时间/SSN10-3535100024.863.424.80.060.4、2.按额定电压选择满足要求为断路器额定电压电网额定电压3.额定电流选择满足要求为断路器额定电流为最大持续工作电流4.动稳定校验由于.word... ......满足要求为动稳定额定电流短路冲击电流三、10KV母线侧进出线断路器及母线分段断路器的选择1．型号选择如上图接线图，35KV母线侧进线断路器及母线连接断路器的短路情况及基本要求一致，故可选用同一型号的断路器（15个）。为最大负荷之和：10KV母线的最大持续工作电流为：根据最大持续工作电流查《发电厂电气部分》P490附表2-16可得到：选择型号为ZN12-10型断路器，具体参数见下表：表4-310KV断路器参数型号额定电压（KV）额定电流（KA）额定开断电流（KA）额定关合电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（S）合闸时间（S）ZN12-1010125031．5808031．50．650．0752.额定电压校验满足要求为断路器额定电压电网额定电压3.额定电流选择.word... ......满足要求为断路器额定电流为最大持续工作电流4.动稳定校验由于满足要求为动稳定额定电流短路冲击电流第二节隔离开关的选择一、110KV变压器进线侧隔离开关的选择1．型号选择如上主接线图，110KV母线侧进出线隔离开关及母线分段隔离开关发工作情况，短路情况及基本要求一致，故可选用同一型号的隔离开关（4个）。为最大负荷之和：110KV母线的最大持续工作电流为：根据此持续电流查《电力工程手册（3）》P1377表26-4，选择型号为GW2-110/600的隔离开关，具体参数见下表：表4-4110KV隔离开关参数表型号额定电压（KV）额定电流（KA）极限通过电流（KA）5秒热稳定电流（KA）峰值有效值GW2110600502914.word... ......-110/6002．按额定电压选择满足要求为断路器额定电压为电网额定电压3．额定电流选择满足要求为断路器额定电流为最大持续工作电流4.动稳定校验由于）满足要求为动稳定额定电流短路冲击电流二、35KV母线进出线隔离开关及母线分段隔离开关选择1．型号选择如图1-1所示的方案3。35KV母线侧进出线隔离开关及母线分段隔离开关的工作情况，短路情况及基本要求一致，故可选用同一型号的隔离开关（32个）为最大负荷之和：35KV母线的最大持续工作电流为：根据此持续电流，查《电力工程设计手册（3）》P1377表26-4，选择型号为GW4-35/1000的隔离开关，具体参数见下表：表4-535KV隔离开关型号.word... ......额定电压（KV）额定电流（KA）极限通过电流峰值（KA）5秒热稳定电流（KA）GW4-35/10003510008021．52.按额定电压选择满足要求为断路器额定电压电网额定电压3.额定电流选择满足要求为断路器额定电流为最大持续工作电流4.动稳定校验由于满足要求为动稳定额定电流短路冲击电流三、10KV母线进出线隔离开关及母线分段隔离开关的选择1．型号选择如图1-1所示的方案3。10KV母线侧进出线隔离开关及母线分段隔离开关的工作情况，短路情况及基本要求一致，故可选用同一型号的隔离开关（28个）为最大负荷之和：10KV母线的最大持续工作电流为：.word... ......根据此持续电流查《发电厂电气部分》P493表2-19,选择型号为GW30-10/1250的隔离开关，具体参数见下表：表4-610KV隔离开关参数表：型号额定电压（KV）额定电流（KA）动稳定电流峰值（KA）4秒热稳定电流（KA）GW30-10/1250101250100402.额定电压校验满足要求为断路器额定电压电网额定电压3.额定电流选择满足要求为断路器额定电流为最大持续工作电流4.动稳定校验由于满足要求为动稳定额定电流短路冲击电流第三节母线的选择.word... ......根据矩形、槽形和管形母线的使用围、母线的截面形状，应该保证集肤效应系数尽可能低、散热良好、机械强度高、安装简便和连接方便以及变电所的周围环境和实际情况母线的选择一、110KV母线的选择1．母线型号选择原则应该按照母线上可能出现的最大持续工作电流考虑。依据最大持续工作电流和经济电流密度查《电力工程手册（1）》P227表4-26，选择母线型号见表4-7。表4-7110KV母线参数D（mm）截面载流量重量电阻集肤效应系数截面系数惯性半径19283.56050.7671.4021.00.3880.375窗体顶部选择具体依据如下：，当温度不是25ºC时应该乘以温度校正系数。窗体底部—相应于某一周围环境与母线放置方式下长期容许的电流值。—母线正常发热允许最高温度一般取70ºC—电气设备的额定环境温度取25ºC经济电流密度截面：—经济截面（mm2）—经济电流密度（A/mm2），取1.15可选择此种型号的母线.word... ......2．母线校验（1）电晕电压的校验对35KV及以下电压的母线和软母线应根据当地晴天气象条件校验电晕电压，使工作电压小于临界电晕电压满足要求其中：=0.83=300cm—临界电晕电压—电网电压（1）热稳定的校验满足要求其中：—所选用导线截面C—与导线材料及发热温度有关的系数，一般取97—集肤效应系数—断路器动作时间与后备保护动作时间之和（3）动稳定校验满足要求其中：—短路冲击电流—跨距—相间距离—母线截面系数—振动系数，一般取1.0—母线容许应力，钢芯铝绞线取.word... ......二、35KV母线的选择1．母线型号选择原则应该按照母线上可能出现的最大持续工作电流考虑。依据最大持续工作电流和经济电流密度查《电力工程手册（1）》P227表4-26，选择母线型号见表4-8。表4-835KV母线参数D（mm）截面载流量重量电阻集肤效应系数截面系数惯性半径28615.810251.6620.481.052.1950.70窗体顶部选择具体依据如下：，当温度不是25ºC时应该乘以温度校正系数。窗体底部—相应于某一周围环境与母线放置方式下长期容许的电流值。—母线正常发热允许最高温度一般取70ºC—电气设备的额定环境温度取25ºC.word... ......经济电流密度截面：—经济截面（mm2）—经济电流密度（A/mm2），取1.15可选择此种型号的母线2．母线校验（1）电晕电压的校验对35KV及以下电压的母线和软母线应根据当地晴天气象条件校验电晕电压，使工作电压小于临界电晕电压满足要求其中：=0.83=300cm—临界电晕电压—电网电压（1）热稳定的校验满足要求其中：—所选用导线截面C—与导线材料及发热温度有关的系数，一般取97—集肤效应系数—断路器动作时间与后备保护动作时间之和（3）动稳定校验满足要求.word... ......其中：—短路冲击电流—跨距—相间距离—母线截面系数—振动系数，一般取1.0—母线容许应力，钢芯铝绞线取三、10KV母线的选择1．母线型号选择原则应该按照母线上可能出现的最大持续工作电流考虑。依据最大持续工作电流和经济电流密度查《电力工程手册（1）》P227表4-26，选择母线型号见表4-9。表4-910KV母线参数D（mm）截面载流量重量电阻集肤效应系数截面系数惯性半径35962.113702.60.371.074.2880.875窗体顶部选择具体依据如下：，当温度不是25ºC时应该乘以温度校正系数。窗体底部—相应于某一周围环境与母线放置方式下长期容许的电流值。—母线正常发热允许最高温度一般取70ºC.word... ......—电气设备的额定环境温度取25ºC经济电流密度截面：—经济截面（mm2）—经济电流密度（A/mm2），取1.15可选择此种型号的母线2．母线校验（1）热稳定的校验满足要求其中：—所选用导线截面C—与导线材料及发热温度有关的系数，一般取97—集肤效应系数—断路器动作时间与后备保护动作时间之和（2）动稳定校验满足要求其中：—短路冲击电流—跨距—相间距离—母线截面系数—振动系数，一般取1.0—母线容许应力，钢芯铝绞线取.word... ......结论课程设计是我们在校期间最重要的综合性实践环节，通过本次设计使我对所学的理论知识有了进一步的认识，是把所学的各门专业知识和在课程实习中所获得的实践知识进行了一次综合运用，从而完善、巩固和提高了专业理论知识，并将所学知识运用于实践中，培养和提高了分析和解决实际问题的能力。通过本次设计使我熟悉了国家能源开发政策和有关技术规程、规则等，树立了发电、变电、送电、配电必须安全、可靠、经济的观点，为今后能尽快适应实际工作打下基础。参考文献[1]戈．电力工程电气设计手册(电气一次部分)．水利电力，1998[2]卓乐友．电力工程电气设计手册(电气二次部分)．水利电力，1991[3]水利电力部西北电力等．电力工程设计手册（第一册～第四册）．科学技术，1980[4]何仰赞，温增银．电力系统分析（上、下册）．第三版．华中科技大学，2002[5]春球．发电厂电气部分．中国电力，2004[6]何永华．发电厂及变电站的二次回路．第二版中国电力，2003[7]贺家，宋从矩．电力系统继电保护原理．第二版．中国电力，1994[8]西北电力，电力系统规划设计手册．1974[9]简浩华，许建安．小型水电站电气部分设计指南．水利电力，1999[10]教务处编制．本科优秀毕业论文汇编．农牧学院教务处，2011．.word... ......致这次课程设计我对所学知识的综合运用，是将所学的理论知识和课程实习中获得的实践知识与工程实际的一次相结合，锻炼了我们综合运用知识的能力，并且学会了收集和查阅设计资料的方法。由于时间和设计者的水平有限，本次设计中难免有不足之处，请审阅老师提出宝贵意见。在此次设计中得到了老师和同学的指导和帮助，在此我表示衷心的感！设计人：旦增西洛2012年7月10日.word... ......单纯的课本容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到容的完善教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。.word...