变电站毕业设计开题报告

华北水利水电学院毕业设计 1 华北水利水电学院本科生毕业设计 论文 开题报告 参考 华北水利水电学院本科生毕业设计 论文 开题报告 参考 2012 年 3 月 5 日 学生姓名胡金龙学号专业电气工程及其自动化 题目名称12062 变电站电气部分初步设计 课题来源模拟 主 要 内 容 一 待设计变电站电气部分原始资料一 待设计变电站电气部分原始资料 该变电站所处位置地势平坦 交通便利 电厂的年平均气温为 年22 3 最高气温为 36 年最低气温为 0 7 主要技术指标或主要设计参数 1 发电机参数 水电厂 3 3 5MW 2 2 5MW 15 5 MW 3 3 5MW UGN 6 3KV cos 0 8 X 0 183 d 2 2 5MW UGN 6 3KV cos 0 8 X 0 122 d 2 发电厂年最大负荷利用小时数 Tmax 5600 小时 年 3 电厂的运行方式 担任系统调峰和事故备用任务 七至十月份电厂在 基荷运行 十二月至三月担任系统峰荷 其他月份担任系统腰荷 4 系统负荷特性 以工业用电为主 主要是冶金 建材 化工工业等 用电负荷约占系统总负荷的 80 5 电站近区负荷情况 无近区负荷 6 升高电压等级 出线回路数及线路负荷 110KV 共 2 回出线 其中 1 回送往系统 1 回留做备用 负荷资料为 线路 1 至系统 P 14 MW L 140 km max 线路 2 留做备用 厂用电情况 厂用变压器的容量按电厂总装机容量的 1 选定 厂用电电 压有和两个等级 6KV0 4KV 华北水利水电学院毕业设计 2 2 2 主要设计内容主要设计内容 1 电气主接线设计 2 厂用电设计 3 短路电流计算 三相短路电流及不对称电流的计算 4 导体与电气设备选择 5 电气设备布置 6 初步规划二次回路方案 三 重点研究问题三 重点研究问题 1 电气主接线方案的比较和确定 2 三相短路电流计算 3 各级电压导体与电气设备选择 采取的主 要技术路 线或方法 一 设计工作中应遵循的主要原则 一 设计工作中应遵循的主要原则 以设计任务书为依据 以国家经济建设的方针 政策 技术规定 标准为 准绳 结合工程实际情况 在保证供电可靠 运行灵活 维护方便等基本要求 下 力争节约投资 降低造价 并尽可能采用先进技术 坚持供电可靠 技术 先进 安全使用 经济美观的原则 二 电气主接线设计二 电气主接线设计 电气主接线是发电厂 变电站电气设计的首要部分 水电厂电气主接线是 水电厂电气设计的主体和依据 它与电网特性 电厂规模 水能参数 枢纽条 件以及电厂本身运行的可靠性 灵活性和经济性密切相关 并且对电气设备的 选择 配电装置的布置 继电保护和控制方法的拟定有较大的影响 电气主接线设计应满足可靠性 灵活性和经济性三项基本要求 可靠性 水电厂是电力系统的重要组成部分 其可靠性应与系统相适应 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态 并能灵活地进行运行方式 的转换 应能保证操作的方便性 调度的灵敏性 扩建的方便性 华北水利水电学院毕业设计 3 经济性 设计应在满足可靠性 灵活性的前提下做到经济合理 主要从 节省一次投资 占地面积少 电能损耗少等方面考虑 因此设计时应遵循以下几点要求 1 根据电力系统和用户的要求 应保证供电的可靠性和电能质量 2 接线应简单 清晰 运行灵活 操作方便 3 维护及检修方便 4 经济上合理 运行费用低 5 便于电站机组分期过度 主接线方案的拟定与选择 根据设计任务书的要求 在原始资料分析的基础上 根据对电源和出线回 路数 电压等级 变压器台数 容量以及母线结构等不同的考虑 可以拟定出 若干个主接线方案 根据对主接线的基本要求 从技术上论证并淘汰一些明显 不合理的方案 最终保留 2 3 个技术上可行且满足任务书要求的方案 然后 进行经济比较最终确定本次设计的电气主接线形式 三 厂用电设计三 厂用电设计 厂用电接线设计的基本要求 1 保证机组在启动 运行 检修 事故等各种情况下的供电要求 2 厂用电系统设计要满足各机组供电系统相对独立原则 3 对于大机组必须要设置事故保安供电电源 考虑厂用电系统到过渡 应尽可能少的更改接线 变更设备 厂用电设计应遵循的原则 各机组的厂用电系统是相互独立的 并且是相 互备用 为保证在厂用电源故障 机组起停或停运过程中必需的厂用供电 应 设置备用或起动电源 在满足机组安全运行的前提下 设置数量最少的厂用变 压器 从厂用电电源的可靠性与独立性考虑 提高厂用电系统的安全水平 四 短路电流计算四 短路电流计算 为了保证电力系统安全运行 在设计选择电气设备时都要用可能流经该设 华北水利水电学院毕业设计 4 备的最大的短路电流进行热稳定校验和动稳定校验 以保证该设备在运行中能 经受住突发的发热和电动力的冲击 同时为了尽快切断电源对短路点的供电 继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸 继电保护装置的整定和断路器的选 择都需要进行短路电流计算 一般情况下 三相短路电流产生的热效应和电动力较大 本次设计分别计 算三相短路电流和不对称短路电流 比较之后选最大者以校验电气设备的可靠 性 手算三相短路电流主要有以下几个计算步骤 1 根据已选择的主接线方案作出电气接线图 2 根据规定的电气设备选择任务 确定短路计算点 3 计算各电气元件的电抗标幺值 画出以标么值等值电路图 4 对各短路计算点进行网络化简 5 求出各个电源对短路点的转移阻抗 6 求出各个电源的计算电抗 由运算曲线查出各时刻的短路电流标 js X 么值 最后求出各短路计算点的三相短路电流有名值 I 0 2 II 不对称短路电流的计算方法采用正序增广网络法 正序增广网络法 1 根据水电厂主接线图画出电气接线图 2 根据规定的电气设备选择任务 确定短路计算点 3 找出短路点 f 形成三序网络 计算各序阻抗及开路电压 4 根据短路类型 计算附加阻抗 Z 5 由公式 计算正序分量 1f I f U Z Z 6 根据短路类型 查得或计算出故障相短路电流对正序分量的倍数 M 得 故障相短路电流 M 1f I 1f I 华北水利水电学院毕业设计 5 五 导体与电气设备选择五 导体与电气设备选择 按原始资料要求 查阅资料和电气设备手册 确定发电机的型号 再由主 接线方式等查阅资料 确定变压器的容量 型号等 1 母线的选择 母线是各级电压配电装置的中间环节 它的作用是汇集分配和传递电能 从母线材料 母线截面形状等方面进行对母线的选择 选择内容 1 材料 2 截面形状 3 布置方式 4 截面积 5 校验 热稳定 6 校验动稳定 对 110KV 以上的母线还应校验是否发生电晕 2 断路器的选择 选择内容 型式 额定电压 额定电流 校验热稳定 校验动稳定 校验 切断能力 3 隔离开关的选择 参见断路器选择 无需校验切断能力 4 避雷器的配置 避雷器的配置是过电压保护设计的内容 在此简要描述它的配置 1 110 220kV 户外配电装置的每段母线装设避雷器 架空线路不装避雷 器 SF6 全封闭组合电器的架空线路侧应装设避雷器 110kV 及以上电缆进线 段在电缆和架空线路的连接处装设避雷器 2 分级绝缘的变压器中性点 可接地或不接地运行 应装设避雷器 非 直接接地系统的变压器中性点应装设避雷器 3 电力电容器的线端和不接地中性点应装设避雷器 5 互感器的配置 互感器是电力系统中测量仪表 继电保护等二次设备获取电气一次回路信 息的传感器 互感器将一次系统的高电压 大电流按比例转变为低电压 100 100 3V 和小电流 5 1A 供测量 监视 控制及继电保护使用 华北水利水电学院毕业设计 6 六 电气设备布置六 电气设备布置 电气设备布置的基本要求如下 1 按照国家有关方针 政策 因地制宜 在保证安全的前提下 布置紧 凑 力求节约材料 降低造价 2 在保证运行可靠的前提下 力求整齐清晰 并保证有足够的安全距离 3 巡视 操作和检修设备安全方便 1 发电机电压配电装置配置 采用室内布置的方式 1 电压等级为 6 10KV 采用高压成套配电装置 2 10KV 电压等级 35KV 采用高压装配式配电装置 2 升高电压配电装置布置 室外布置有中型 半高型 高型 本设计中对配电装置采用中型布置 运 行可靠 施工和维修都比较方便 3 主变压器的布置 主变压器的布置应遵循的原则 1 距离发动机应尽可能地近 以缩短发电机电压大电流母线的长度 最 大限度减少电能损耗 2 尽量减少占地面积 最大限度减少土建工程量 3 安装高程应与主厂房的安装场同高程 以便检修时用安装场的桥式吊 车对主变压器进行起吊 4 主变压器的进线与出线应方便 根据主变压器的布置原则 通常将主 变压器布置在厂房周围 水电厂布置在主厂房下游侧的尾水平台上 七 初步规划二次回路方案七 初步规划二次回路方案 二次回路作用是对一次设备进行测量 保护 调节控制等 规划原则 能够反映并控制一次设备的工作状况 当一次设备发生故障时 华北水利水电学院毕业设计 7 能将故障部分迅速退出工作 以保持电力统处于最佳运行状态 为了保证电气一次部分运行的技术质量 电气二次部分设置测量系统 控 制系统 中央信号 继电保护系统 自动装置 直流系统 绝缘监视系统等 1 测量系统 为了正确反映电力装置的电气运行参数和绝缘状况 满足电力系统安全经 济运行和电力商业化运营的需要 在发电厂的电路中应装设电气测量仪表 需 要进行监测的电气参数主要有电流 电压 频率 有功功率 无功功率 有功 电能及无功电能 利用电压或电流互感器 采用间接测量地方法 对电气一次设备或一次系 统回路的运行参数进行测量 常用测量表计同时配置在中央控制室的返回屏上 和机旁测量屏上 以便于运行人员在中控室或机旁均能了解一次设备的运行状 况 非常用测量表计仅配置在机旁 2 控制系统 发电厂电气设备的控制 按控制地点可分为就地控制和集中控制 单机容 量 100MW 及以下的中小型机组 一般采用主控制室的控制方式 控制回路是对 一次设备进行跳 合操作 配手动和自动控制 采用灯光监视的断路器控制回 路 3 中央信号 中央信号由事故信号和预告信号组成 分别用来反映电气设备的事故及异 常运行状态 4 继电保护装置 发电机保护 根据发电机故障类型和不正常运行状态 对发电机应装设下列保护 1 发电机定子绕组相间短路的保护 2 定子绕组单相接地故障保护 3 发电机外部相间短路故障和发电机主保护拒动时的后备保护 华北水利水电学院毕业设计 8 4 定子绕组对称过负荷保护 5 励磁回路一点及两点接地保护 变压器保护 根据变压器故障类型和不正常运行状态 对变压器应装设下列保护 1 瓦斯保护 2 纵差动 2 终差动保护 3 过电流保护 4 过负荷保护 5 自动装置 1 同步发电机电压调节 采用可控硅励磁并自动励磁调节装置 2 同期断路器合闸 采用自动准同期装置 3 厂用工作电源与备用电源间的切换 采用备用电源自动投入装置 4 线路断路器 采用三相或单相自动重合闸装置 6 直流电源 直流电源的作用是供给控制 信号 继电保护 自动装置 事故照明及交 流不停电电源等直流负荷用电 是发电厂的重要组成部分 采用带浮充电的直 流蓄电池成套装置 7 绝缘监视系统 直流供电系统 采用直流电源绝缘监视装置 交流供电系统 采用交流电源绝缘监视装置 预期的成 果及形式 设计成果 1 毕业设计说明书 含计算书 1 份 小四号宋字体 A4打印纸打印 2 图纸 3 张 1 电气主接线图 1 张 计算机绘制 A1 打印纸打印 2 开关站平面布置图 1 张 手工绘制 1 图纸幅面 3 变压器保护原理接线图 展开图 手工绘制 1 图纸幅面 华北水利水电学院毕业设计 9 时间安排 阅读并分析原始资料 参考有关设计资料 结合电气主接线使用的经验提 出若干个可行的电气主接线方案 1 周 对若干个可行的电气主接线方案进行技术经济比较 方案技术经济比较结 果列表表示 选出最优电气主接线方案 同步编写设计说明书和计算书 1 5 周 对最优电气主接线方案进行短路电流计算 得出校验导体和设备动稳定及 热稳定所需要的短路电流 短路电流计算结果