[工学]长沙理工大学《发电厂电气部分》课程设计

1、精选文档目录摘要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31可修改摘要由发电、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

2、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ABSTRACTBy power generation, the substation, transmission and distr

3、ibution 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

4、 load center. 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 an

5、d economy 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 nationa

6、l economy 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

7、and high 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 equipme

8、nt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

9、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。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

10、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第

11、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.

12、17kA31.5kA2.446kA80kA2.57kA8.53kA50kA50kA26.0055.93255.932 110KV侧 计算数据SW3-110G/1200型断路器 （少油型）GW4- 110/1250隔离开关110kV110kV110kV980.5A1200A1250A3.28kA15.8kA3.77kA41kA3.46kA8.81kA41kA50kA15.76998.562000 10KV侧 计算数据ZN12-10/2500型断路器 （真空型）GN2-10/3000隔离开关10kV10kV10kV1995A2500A3000A24.58kA31.5kA26.4kA80kA26.5

13、6kA66kA80kA100kA27852976.7512500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（）30/252165651.370.9762.06 110KV侧D/d最高温度下载流量(A截面系数W()惯性系数（）惯性距（）60/5453910727.292.0221.9 H*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

14、、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

15、；(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) 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) 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。(3) 双母线带专用旁

16、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。(4) 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。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。

17、(2) 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。(3) 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。(4) 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

18、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。（3） 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

19、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。（4） 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610kv配电装置；3563KV配电装置出线48回；110220KV配电装置出线34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

20、电站，负荷重、出线多，所以考虑用两台主变压器。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510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

21、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

22、=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。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

23、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

24、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

25、）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。

26、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；（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 2.975 2.535 2.531所以220KV母线短路时有名值 110KV短

27、路时 计算电抗 1.600 1.381 1.380则110KV母线短路时有计算电抗 1.094 0.945 0.940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,故用检测冲

28、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2. 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

29、=0t=4.08t=2.04=0.6631.6001.8191.621=0.7641.3811.5961.484=0.7671.3801.596 1.484,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110kV110kV110kV980.5A1200A1250A3.28kA15.8kA3.77kA41kA3.46kA8.81kA41kA50kA15.76998.562000 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3. 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

30、北电力设计院）表4-47 ZN12-10G/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=1.110.9401.01 1.01,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

31、载运行，过载系数运行，不会过载。，可行母线的选择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：1.06154.371=163.6333KV 中间相：0.96154.371=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（030HZ）和（160HZ）满足