發 電 廠 電 氣 部 分 課程設計設計題目：設計一個35KV變電站的主接線 學 校：西安理工大學專 業：電氣工程及其自動化 班 級： 0802 姓 名： * 學 號： * 指導教師： * 時 間： 2011年12月24日 目錄前言.3第一章：設計任務4 1.1原始資料.4 1.2電力系統與本站連接情況.41.3負荷分析.41. 4環境條件4第二章：變電站主接線設計5 2.1設計步驟.5 2.2主接線圖.5 2.3主接線方案的確定.5第三章：短路電流的計算.7 3.1概述.7 3.2為什么要計算短路電流.7 3.3計算方法.8 3.4求短路電流的標幺值.9 3.5求短路電路的有名值.9 3.6求短路電流的沖擊電流10第四章：電氣設備的選擇.10 4.1概述10 4.2變壓器的選擇10 4.3斷路器的選擇與校驗.114.4隔離開關的選擇.134.5母線的選擇13第五章：設計結果.13 5.1設計圖紙13 5.2設計說明書14結束語15主要參考文獻 16前言本次設計以35KV變電站為主要設計對象，分為任務書、說明書兩部分，同時附有一張電氣主接線圖加以說明。本次設計為35KV變電所電氣主接線初步設計，進行了電氣主接線的圖形式的論證、對電氣主接線設計的基本認識和變壓器的選擇等等。同時還介紹了怎么去認識和用到斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器等相關方面的知識。本設計選擇選擇兩臺主變壓器，其他設備如斷路器，隔離開關，電流互感器，電壓互感器，無功補償裝置和繼電保護裝置等等也按照具體要求進行選型、設計和配置，力求做到運行可靠，操作簡單、方便，經濟合理，具有擴建的可能性和改變運行方式時的靈活性。使其更加貼合實際，更具現實意義。該變電站設有兩臺主變壓器，站內主接線分為35KV和10KV兩個電壓等級。各個電壓等級都采用單母線分段的接線方式。電氣主接線是發電廠變電所的主要環節，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素，若選擇錯誤的電氣設備，輕則引起電氣設備的損壞，重則導致大面積的事故，影響電力系統，造成重大事故。限于自己水平有限，內容難免有錯誤與不足之處，希望老師和同學能給與批評指正。第一章：設計任務1.1原始資料1建站的必要性 設計遵循的原則：嚴格計算，力爭節約投資，降低能耗，注重可靠性，注重安全性，不影響環境，不影響周圍居民生活。2電壓等級本次設計站內主接線分為35KV和10KV兩個電壓等級3出線回路 出線回路數在10KV側有8回，出線向用戶供電在35KV側有2回出線（其中一回直接與電力系統聯絡，另一回供給縣重要工廠用電）。4負荷情況 據了解該電站在5-10年建設擴建中10KV負荷為10MW。其中1,2級負荷供電占75%，最小負荷為700MW，水泥廠最大負荷為3MW，最小負荷為2MW。1.2電力系統與本站連接情況 電力系統通過35KV主接線，母線與本站直接連接1.3負荷分析 1功率因數：cos=0.9 2最大負荷年利用率：Tmax=4000h1. 4環境條件 1 海拔：509.4m2 2 平均溫度：25.8 3 最高溫度：37.5 4最低溫度：-6 5雷曝：36.9天年 6土壤溫度：26.7 7交通方便8不影周邊生活區第二章：變電站主接線設計2.1設計步驟1、 確定變電站高低電壓等級，考慮到任務要求負荷最大為10MW，輸送距離僅10km左右。所以選用高壓為35KV，低壓為10KV的電壓等級2、 主接線方案的擬定：變電站主接線是將電網送來的電壓用母線、變壓器、斷路器、隔離開關等電氣設備用一定的形式連接后在送往各用電戶，所以變電站的目的在于接受分配和輸送。3、 因為35KV母線上有兩回線路即一回與電力系統連接，另一回送往縣水泥廠，所以35KV電源側可用單母線連接4、 10KV電壓等級中，1,2類符合比例大可考慮用單母線分段接線或外購成套開關柜布置。因為這樣布置會更簡單一些，而且經濟性好，可靠性又能滿足要求。5、主接線方框圖 35kv 總降壓變電站 配電站10kv 380kv/220kv2.2主接線圖（如圖一所示） 2.3主接線方案的確定 有任務書的要求，我們可以選用兩種設計方案（如下）：其一為35KV單母線接線，10KV用單母線分段接線（圖一）。另一方案：35KV電壓等級還可以采用外橋接線，10KV仍用單母線分段接線（圖另附：圖二）。但采用外橋接線要用三臺斷路器，若從繼電保護和負荷計量等綜合考慮，仍以圖一所示方案更為優先，所以我們最后確定用圖一所示方案為最終方案 圖一 圖二第三章：短路電流的計算3.1概述電力系統的電氣設備運行中都必須考慮到可能發生的各種故障和不正常運行狀態，最常見同時也是最危險的故障是發生各種型式的短路，因為它們遭到破壞將對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行產生影響。短路是電力系統的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統）發生通路的情況。在三相系統中，可能發生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統各相仍處于對稱狀態，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩定性。3.2為什么要計算短路電流1原因：電氣設備有電流通過時將產生損耗，例如載流導體的電阻損耗、載流導體周圍金屬構件處于交變磁場中所產生的磁滯和渦流損耗等，這些都將轉變成熱量使電氣設備的溫度升高。長期發熱，是由正常運行時工作電流產生的；短時發熱，是由故障時的短路電流產生的。發熱時對電氣設備將產生很所不利的影響如下：（1）使絕緣材料的絕緣性能降低。（2）使金屬材料的機械強度下降。（3）使導體接觸部分的接觸電阻增加。導體短路時，雖然持續的時間不長，但短路電流很大，發熱量仍然會很高。這些熱量在極短時間內不容易散出，于是導體的溫度迅速升高。同時，導體還受到電動力的作用。如果電動力超過允許值，將使導體變形或損壞。由此可見，發熱和電動力都使電氣設備運行中必須注意的問題。為了保證導體可靠地工作，須使其發熱量不得超過一定限值，所以要計算短路電流。2短路電流計算的主要目的：（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算（2）選擇斷路器等電氣設備，或對這些設備提出要求。（3）為繼電保護的設計以及調試提供依據。（4）評價并確定網絡方案，研究限制短路電流的措施。（5）分析計算送電線路對通訊設備的影響。3短路電流計算的方法把主接線圖變成計算圖再簡化然后計算3.3計算方法 計算電路圖 簡化 圖(a) 簡化 圖（b） 圖（c） 以上圖a,b,c 都是主接線圖的簡化圖3.4求短路電流的標幺值 I=1X=10.896=1.1153863.5求短路電路的有名值I= II基 基值：I基=P基3Uav假定基準值為P基=100MVA Uav=10.5KV則：I基=5.4984KA I=6.13027KA3.6求短路電流的沖擊電流Ish(3)=Ksh2 I=1.826.13027=15.632KAIsh(3)電路設計中是不允許的，不加限流電抗以上計算是按最大運行方式進行的，只有在這種情況下，在選用變電站設備時，才能把經濟性和靈活性都考慮在內。第四章：電氣設備的選擇4.1概述 導體和電器的選擇是變電所設計的主要內容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟的重要條件。各種電氣設備選擇的一般程序是：先按正常工作條件選擇出設備，然后按短路條件校驗其熱穩定和動穩定。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術，并注意節約投資，選擇合適的電氣設備。電氣設備的選擇同時必須執行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和適當的留有發展余地，以滿足電力系統安全經濟運行的需要。 4.2變壓器的選擇1、 主變壓的臺數、容量選擇：因為10KV電壓級負荷使用單母線分段接線所以要求有兩臺獨立電源。因此，選用兩臺主變壓器2、 備用方式為暗備用3、 容量選擇：考慮到5-10年規劃正常運行時，每臺供50%的負荷，若其中一臺故障另一臺要在事故中過負荷的情況下，能帶上1,2級總負荷的75%而工作,所以主變容量為SNT=0.7Scos=0.7100000.9=7800KVA=8MVA ，因此選主變為：SFL8000 ，S鋁芯 ，F油浸風冷L變壓器 4、接線方式：Y 5、阻抗電壓：UK%=7.5% 6、價格：404.3斷路器的選擇與校驗一、斷路器的選擇1、斷路器種類和形式的選擇按照斷路器采用的滅弧介質科分為油斷路器（多油、少油）壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。（1）油斷路器：采用油作滅弧介質，按絕緣結構分為多油式與少油式斷路器。（2）壓縮空氣斷路器：采用壓縮空氣作滅弧介質，具有大容量下開斷能力強及開斷時間短的特點，但結構復雜、尚需配置壓縮空氣裝置，價格昂貴，主要用于220KV以上電壓的屋外配電裝置（3）SF6斷路器：采用不可燃和有優良絕緣與滅弧性能的SF6氣體作滅弧介質，具有優良的開斷性能。（4）真空斷路器：利用真空的高介質強度滅弧，具有滅弧時間快、低噪聲、高壽命以及可頻繁操作的優點，已在35KV及以下配電裝置中獲得最廣泛的采用。2、額定電壓與電流的選擇高壓斷路器的額定電壓和電流選擇需滿足UN.USN,INImaxUN、USN分別為斷路器和電網的額定電壓（KV），IN、Imax分別為斷路器的額定電流和電網的最大負荷電流（A）3、開斷電流選擇一般中小型發電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開端時間較長，短路電流非周期分量衰減較多，可不計非周期分量影響，采用起始次暫態電流I校 驗，即 INbrI INbr是指高壓斷路器的額定開斷電流4、短路開合電流的選擇為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器的額定短路關合電流iNd不應小于短路電流最大沖擊值ish，即 INdish5、短路熱穩定和動穩定校驗 校驗式為 I2ttQK iES iSH6、發電機斷路器的特殊要求（1）額定值方面的要求。發電機斷路器要求承載的額定電流特別高，而且開斷的短路電流特別大，著都遠超過相同電壓等級的輸電配電斷路器。（2）開斷性能方面的要求。發電機斷路器應具有開斷非對稱短路電流的能力，其直流分量衰減時間可達133ms，還應具有關合額定短路電流的能力，該電流峰值為額定短路開斷電流有效值的2.74倍，以及要具有開斷失步電流等能力等。（3）固有恢復電壓方面的要求，因為發電機的瞬態恢復電壓是發電機和升壓變壓器參數決定的，而不是由系統決定的，所以其瞬態恢復電壓上升率取決于發電機和變壓器的容量等級，等級越高，瞬態恢復電壓上升得越快。7、Igmax的計算 Igmax=1.05*PN3*UNCOSA=10.5*8*1033*10.5*0.8=578.03A所以選用斷路器的型號為SN10-19I630（查附表5）二、斷路器的校驗熱穩定的校驗 Qk=(I)2t=6.130272*1.25=46.97(KA2)*s)T=1.25s=1s(繼電器的全斷開時間)0.2s（少油繼電器的全斷開時間）0.05s（少油斷路器的燃弧時間）所以Qk=4720000 滿足要求。 4.4隔離開關的選擇因為UN=10KV Igmax=578.3A 所以選擇隔離開關的型號為GN6-106004.5母線的選擇選矩形截面的母線，理由：矩形的周長大于圓形，易于散熱。選擇結果：計算數據斷路器型號SN10-10I630隔離開關型號GN6-10600-52型額定電壓UN=10KV10KA10KV最大持續工作電流 Imax=578A630A600A短路電流I=6.13KA16A短路沖擊電流ish=15.632KA40KA20A周期分量熱效應Qk=47KA2*S40*40*1.25=2000KA2*S20*20*4=1600 KA2*S第五章：設計結果5.1設計圖紙 5.2設計說明書本次設計以35KV變電站為主要設計對象，分為任務書、說明書兩部分，同時附有一張電氣主接線圖加以說明。該變電站設有兩臺主變壓器，站內主接線分為35KV和10KV兩個電壓等級。各個電壓等級都采用單母線分段的接線方式。本次設計中進行了電氣主接線的圖形式的論證、對電氣主接線設計的基本認識和變壓器的選擇等。同時還介紹了怎么去認識和應用斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器等相關元件方面的知識。結束語所設計的內容力求概念清楚，層次分明，通過本次課程設計，達到鞏固“發電廠電氣部分”課程的理論知識，掌握變電站電氣部分設計的基本方法，體驗和鞏固我們所學的專業基礎和專業知識的水平和能力，培養我們運用所學知識去分析和解決與本專業相關的實際題，培養我們獨立分析和解決問題的能力的目的。務求使我們更加熟悉電氣主接線，電力系統的潮流及短路計算以及各種電力手冊及其電力專業工具書的使用，掌握變電站電氣部分設計的基本方法，并在設計中增新、拓寬。同時讓我們理論聯系實際，系統、全面地掌握所學知識，培養我們分析問題、工程計算和獨立工作的能力，讓我們樹立工程觀點、社會主義市場經濟觀點，初步掌握發電廠電氣部分的設計方法，并在計算、分析和解決工程實際問題等方面得到訓練，提高專業知識，拓寬、提高專業知識，完善知識結構，開發創造型思維，提高專業技術水平和管理，增強計算機應用能力，為今后從事電力系統及發