电气工程基础课程设计报告华科电气.doc
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1、课程设计说明书设计题目 110kV变电站电气系统初步设计 电气 学院 电气工程及其自动化 专业 班学 生 姓 名: 学 号: 完 成 日 期: 指导老师(签字): 华 中 科 技 大 学对说明书的基本规定及注意事项1. 说明书的编号内容参看课程设计指导书中的有关部分。2. 为清楚说明设计计算内容,应有必要的插图。3. 除插图可用铅笔绘制外,计算和说明一律用钢笔书写,并规定计算对的、完整、文字简明扼要、简介。(打印一律用黑色)4. 设计过程中所应用的公式和数据,应注明来源(参考资料的代号、页次以及图表编号等)。5. 根据计算稿本整理设计重要过程时,只须一方面列出文字符号表达的计算公式,然后依次代
2、入各相应文字符号的数值,就直接写出计算结果(不作任何运算和简化,但计算结果必须注明单位)。6. 设计中所选重要参数,尺寸或规格以及重要计算结果等,均应写入右侧结果栏中,有的也可采用表格形式列出。7. 对重要计算结果应用简短的结论。如计算结果与实际取值相差较大时,应作简短的解释,并说明其因素。8. 对每一自成单元的内容,都应有大小标题和前后一致的顺序编号,使其醒目突出。9. 封面所列“设计题目”一栏,只须填写所设计的具体名称即可。关于模板说明:前面两页必须打在同一页,即双面打印,后面内容单面打印。目录110kV 变电所电气系统设计说明书 . 3 一、概述 . 3 1. 设计目的 . 3 2. 设
3、计内容 . 3 3. 设计规定 . 3 二、设计基础资料 . 4 1. 待建变电站的建设规模 . 4 2. 电力系统与待建变电站的连接情况 . 4 3. 待建变电站负荷 . 4 4. 环境条件 . 4 5. 其它 . 4 三、主变压器及主接线设计. 5 1. 各电压等级的合计负载及类型 . 5 2. 主变压器的选择 . 5 四、短路电流计算 . 9 1. 基准值的选取 . 9 2. 各元件参数标幺值的计算 . 10 3. 用于设备选择的短路电流计算 . 10 五、电气设备选择 . 12 1. 电气设备选择的一般条件 . 12 2. 各回路的工作电流计算 . 13 3. 断路器和隔离开关选择 .
4、 14 4. 导线的选择 . 20 5. 限流电抗器的选择 . 22 6. 电压互感器的选择 . 23 7. 电流互感器的选择 . 24 8. 高压熔断器的选择 . 26 9. 支持绝缘子和穿墙套管的选择 . 26 10. 消弧线圈的选择 . 27 11. 避雷器的选择 . 27 六、课程设计体会及建议 . 29 参考文献 . 29 附录 . 30 短路电流计算书 . 30 附图:110kV 变电所电气主接线图(#2 图纸) . 33 第 页设 计 计 算 与 说 明重要结果一、 概述1 设计目的(1)复习和巩固电气工程基础课程所学知识(2)培养分析问题和解决问题的能力(3)学习和掌握变电所电
5、气部分设计的基本原理和设计方法2 设计内容本设计只做电气部分的初步设计,不作施工设计和土建设计(1) 主变压器选择:根据负荷选择主变压器的容量、型式、电压等级(2) 电气主接线设计:可靠性、经济性和灵活性(3) 短路电流计算:不同运营方式(大、小、主)、短路点与短路类型(4) 重要电气设备的选择:断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、消弧线圈、避雷器等(5) 绘制电气主接线图3 设计规定(1)制定任务书(2)拟定变压站各电压等级的合计负荷及负荷类型(3)选择主变压器,拟定型号、相数、容量比等拟定电压等级;各侧总负荷;选择台数、容量;校验近、远期变压器的负荷率,若不满足规程规定,
6、应采用的措施;校验事故情况下变压器的过载能力;接地方式。最终必须拟定主变压器的:型号、相数、容量比、电压比、接线组别、短路阻抗等(4)电气主接线设计对每一个电压等级,拟定23各主接线方案,先进行技术比较,初步拟定2-3个较好的方案,再进行经济比较,选出一个最终方案。(5)短路电流计算电力系统侧按无限大容量系统供电解决;用于设备选择时,按变电所最终规模考虑;用于保护整定计算时,按本期工程考虑;举例列出某点短路电流的具体计算过程,列表给出各点的短路电流计算结果Sk、I”、I、Ish、Teq(其余点的具体计算过程在附录中列出)。(6) 电气设备选择每类设备举例列出一种设备的具体选择过程,列表对比给出
7、选出的所有设备的参数及使用条件。二、 设计基础资料1 待建变电站的建设规模 变电站类型: 110 kV降压变电站 三个电压等级: 110 kV、 35 kV、 10 kV 110 kV:近期进线2回,出线1 回;远期进线1回,出线1回 35 kV:近期4回; 远期2回 10 kV:近期6回;远期2回2 电力系统与待建变电站的连接情况 变电站在系统中地位:终端 变电站 变电站仅采用 110 kV的电压与电力系统相连,为变电站的电源 电力系统至本变电站高压母线的标么电抗(Sd=100MVA)为:最大运营方式时 0.30 ;最小运营方式时 0.40 ;主运营方式时 0.35 上级变电站后备保护动作时
8、间为 3 s3 待建变电站负荷 110 kV出线:负荷每回容量 12023kVA,cosj0.9,Tmax 5000 h 35 kV负荷每回容量 4000kVA,cosj0.85,Tmax 4000 h;其中,一类负荷1回;二类负荷2回 低压负荷每回容量 1425 kW,cosj0.95,Tmax 4000 h;其中,一类负荷2回;二类负荷2回 负荷同时率 0.9 4 环境条件 本地年最高气温400C,年最低气温-200C,最热月平均最高气温350C,年最低气温-50C 本地海拔高度:600m 雷暴日: 10日/年5 其他 变电站地理位置:城郊,距城区约10km 变电站供电范围: 110 kV
9、线路:最长100 km,最短50 km; 35 kV线路:最长60 km,最短20 km; 10 kV低压馈线:最长30km,最短10km; 未尽事宜按照设计常规假设。 第 页设 计 计 算 与 说 明重要结果三 主变压器选择1 电压等级待建变电所的电压等级为110kV/35kV/10kV。2 各侧总负荷110kV近期负荷:S110=12023*1*0.9=10800kVA35kV近期负荷:S35=4000*4*0.9=14400kVA10kV近期负荷:S10=1425/0.95*6*0.9=8100kVA近期总负荷:S近=10800+14400+8100=33300kVA110kV远期负荷:
10、S110=12023*1*0.9=10800kVA35kV远期负荷:S35=4000*2*0.9=7200kVA10kV远期负荷:S10=1425/0.95*2*0.9=2700kVA远期总负荷:S=10800+7200+2700=20700kVA总负荷:S总=33300+20700=54000kVA其中重要负荷,即一、二类负荷:S重要=4000*3*0.9+1425/0.95*4*0.9=16200kVA3 选择台数、容量拟定原则:大中型发电厂和枢纽变电所,主变不应少于2台;按变电所建成后52023的规划负荷选择,并适当考虑远期102023的负荷发展;对重要变电所,应考虑一台主变停运,其余变
11、压器在计及过负荷能力及允许时间内,满足I、II类负荷的供电;假如有两台变压器,每台容量应能满足所有供电负荷的60%70%,即33000*(60%70%)=1980023100kVA。 根据以上原则,一期工程选择2台20230kVA主变压器,二期工程增长1台20230kVA主变压器。4 校验变压器负荷率近期变压器负荷率:33300/(20230*2)*100%=83.25%远期变压器负荷率:54000/(20230*3)*100%=90% 近期、远期皆留有一定的裕度,且运用率较高,经济性较好。5 校验事故情况下的过载能力近期一台主变压器停运,其余变压器担负所有负荷的70%时,过载率:33300/
12、20230*70%=116.55%此时担负重要负荷:16200/20230*100%=81%远期一台主变压器停运,其余变压器担负所有负荷的70%时,过载率:54000/(20230*2)*70%=94.5%6 接地方式我国 110kV 及以上电压变压器绕组都采用 Y 连接;35kV 采用 Y 连接,其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用连接。7 变压器最终拟定变压器各侧负荷比例:110kV侧:108001/2 SN35kV侧:144001/2 SN10kV侧:81001/2 SN故容量比为100/100/50。每侧绕组的通过容量都达成额定容量的15%及以上,所以采用三相
13、三绕组变压器。而 有载调压较 容易稳定电压 ,减少电 压波动所 以选择有载调压方式,且规程上规定对电力系统一般规定 10KV 及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三相三绕组变压器。综上所述,拟选择主变压器型号为SFSL7-20230/110的三相三绕组电力变压器,一期2台。二期增长1台。其参数如下:型号:SFSL7-20230/110相数:三相容量比:100/100/50电压比:110/35/10.5接线组别:YN,yn0,d11 短路阻抗:Uk(1-2)=10.5%;Uk(1-3)=18%;Uk(2-3)=6.5%四 电气主接线设计设计原则:根据国家标准GB50059-
14、92 35110kV 变电所设计规范,变电所的主接线,应根据变电 所在电力 网中的地 位、出线回 路数、设备 特点及负 载性质等条 件拟定。并应满 足供电可 靠、运营 灵活、操作 检修方便、 节约投资 和便于扩建 等规定。 35110kV 线路为两回及以下时,宜采用桥型、线路变压器组或线路分 支接线, 超过两回 时,宜采用 扩大桥型接 线、单母 线或分段单 母线接线。110kV 线路为 6 回以上时,宜采用双母线接线。 220kV及以下,当进出线回路多,输送功率打,可采用有母线的接线形式。无母线接线,通常用于进出线回路少且不在扩建的情况。根据国家标准,当变电所有两台主变压器时,610kV 侧宜
15、采用分段单母线。线路为 12 回及以上时,亦可采用双母线。当不允许听见检修断路器时,可设立旁路设施。当 635kV 配电装置采用手车式 高压开关柜时,不宜设立旁路设施。采用单母和双母接线的110kV220kV电压等级,若断路器停电检修时间较长,一般应设立旁路母线。35kV以下电压,由于供电距离不远,对重要用户可采用双回线路;若单母分段,也可设立不带专用断路器的旁路母线接线。(1)110kV侧其近期进线2回,出线1 回;远期进线1回,出线1回,综上原则。比较好的方案有:方案一:单母线分段接线其特点:技术方面:简朴清楚,设备较少;可靠性较差,灵活性较差;母线分段减少了故障或检修时的停电范围。 经济
16、方面:设备较少,投资较小方案二:单母线分段带旁母接线其特点:技术方面:可靠性较高,灵活性较好;检修断路器时不用停电;倒闸操作较复杂,容易误操作 经济方面:占地较大,投资较多综合考 虑,单 母线分段 带旁母 的方案 虽然在 供电可 靠性上 显得更满 足负荷的规定,但 占地大, 投资多。 相反,待建 变电所在110kV侧近期和远 期的负荷 率都不高, 用 双倍的投 资换取略 高的可靠性 是不划算的 。另一方 面,各种 新型断路器的出现 和成功运 行表白, 断路器的检 修问题可以 不用复杂 的旁路设施 来解决,而用备 用的断路 器来替代 需要检修的 断路器。且替代断 路器的方法相称轻便,不会对负荷导
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