110KV降压变电所课程设计 .docx

精品名师归纳总结发电厂电气部分课程设计降压变电所设计学 院：机电工程学院专 业：农业电气化与自动化姓 名：汪桂明班 级： 10 农电一指导老师：孙建英设计完成日期：二一三年七月十四日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目 录摘 要.1.一.课程设计的目的和要求 .1.（一） .课程设计的目的1.（二） .课程设计的任务要求 1.（三） .设计成果2.二. 原始资料分析 .2.（一） .一次系统接线图2.（二） .负荷情形2.（三） .所址位置4.（四） .气象条件4.三. 主接线的设计 .4.（一） .主接线的设计原就和要求 4.（二） .电气主接线的设计原就 5.（三） .电气主接线的主要要求 5.（四） .主接线方案的挑选 5.（五） .主接线图 .7.（六） .变压器的挑选7.四. 短路电流运算 1.0.（一） .各处短路电流的运算 1.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（二） .断路器和隔离开关的挑选 1.4（三） .母线的挑选 .1 5（四） .电流、电压互感器的挑选 .1 7五. 断路器掌握回路的设计 .2 0五参考文献 .2 2.六终止语 .2 2.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘 要电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济进展 中占据非常重要位置置，是时间国家现代化的战略重点.要满意国民经济进展的要求就必需加强电网建设，而变电站建设就是电网建设中的重要一环 .变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按肯定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通 过其变换、安排、输送与爱护等功能，它直接影响整个电力系统的 安全与经济运行然后将电能安全、牢靠、经济的输送到每一个用电 设备的场所 .本次设计建设一座 110KV 降压变电站，第一，依据主接线的经济牢靠挑选各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方 面进行比较，选取敏捷的最优接线方式 .其次进行短路电流运算，依据各短路点运算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路 运算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电 流和冲击电流的值 .最终，依据各电压等级的额定电压和最大连续工作电流进行设备挑选，然后进行校验 .一.课程设计的目的和要求（一） .课程设计的目的发电厂电气部分课程设计是在学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计实践达到：巩固 “发电厂电气部分 ”、“电力系统分析 ”课程的理论学问 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结熟识国家能源开发策略和有关技术规范、规定、导就等.把握发电厂（或变电所）电气部分设计的基本方法和内容.学习工程设计说明书的撰写.培育同学独立分析问题、解决问题的工作才能和实际工程设计的基本技能 .（二） .课程设计的任务要求对任务书原始资料进行分析，画出主接线框图。草拟主接线方案并进行方案比较 .拟定的方案应保证供电牢靠、技术先进具有可行性、满意技术要求，又必需经济有用 .挑选短路点，进行短路电流运算 .挑选主要的电器设备（断路器、隔离开关、母线、互感器等） .（三） .设计成果完成主接线图一张 .设计说明书一份 .二. 原始资料分析110/35/10降压变电所电气部分设计：依据电网规划和的区电力负荷进展的需要，打算在某的区新建一座 110KV 降压变电所，以缓解的区用电的紧急局面，同时提高系统运行的牢靠性 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（一） .一次系统接线图（二） .负荷情形该变电全部 110/35/10 三种电压等级， 35KV 、10KV 侧负荷情形见下表，负荷的同时率均为 0.85，年增长率为 12%，最大负荷利用小时数均为 5500h.2.2.1 35KV 侧表 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结序号负荷名最大负功率因线路长回路数供电方称荷KW数度（Km）式1变电所48000.80252架空一2变电所50000.80401架空二3变电所50000.85302架空三4变电所48000.85301架空四5变电所80000.80402架空五6变电所80000.80502架空六2.2.2 10KV 侧表 2序号负荷名最大负功率因线路长回路数供电方称荷数度式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（KW）（Km）1电院15000.80102架空2普明村30000.85152架空3西湖公15000.85151架空园4医院15000.80102电缆5电影院15000.85102电缆6电院附10000.80152架空小7侨乡体15000.80152电缆育馆8美食城15000.80101电缆9商业中心20000.80151电缆10民俗村25000.80202架空11步行街20000.80152架空12鲤城大10000.85102电缆可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结酒店（三） .所址位置该所址北侧有约宽 80m 的大路，交通便利，现有负荷中心和规划中心均在该变电所四周 55Km 范畴内，的势平整，海拔高度20m，空气污染不严峻，土壤电阻率为1000 .M.（四） .气象条件当的年最高温度 40， 年最低温度 -10。 最热月平均气温30。 年主导风向东，最大定时风速 28m/s, 基本风压值 54kg/。 雷暴日数为 60 日/年.三. 主接线的设计（一） .主接线的设计原就和要求发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全牢靠、经济运行的关键，是电气设备布置、挑选、自动化水平和二次回路设计的原就和基础 .（二） .电气主接线的设计原就可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结应依据发电厂和变电所所在电力系统的位置和作用 .第一应满意电力系统的牢靠运行和经济调度的要求，依据规章容量， 本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性，保证供需平 衡，电力系统线路容量、电气设备性能和四周环境及自动化规章与要求等条件确 定，应满意牢靠性、敏捷性和经济型的要求.（三） .电气主接线的主要要求3.3.1 牢靠性：牢靠性的客观衡量标准时运行实践主接线的牢靠性是其组合元件（包括一次不分和二次部分）在运行中牢靠性的综合，因此要考虑一次设备和二次部分的故障及其对供电的影响，衡量电气主接线运行牢靠性的一般准就是：断路器检修时，是否影响供电、停电的范畴和时间线路、断路 器或母线故障以及母线检修时，停电出线回路数的多少和停电时间 长短，能否保证对重要用户的不间断供电.发电厂、变电所全部停电的可能性 .3.3.2 敏捷性：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结投切发电机、变压器、线路断路器的操作要牢靠便利，调度敏捷，电气主接线的敏捷性要求有以下几方面：调度敏捷、操作方 便，应能敏捷的投切某些元件，调配电源和负荷能满意系统在事 故、检修及特别运行方式下的调整要求 .检修安全，应能简洁的从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时使一次和二次设备等所需的改造最少 .掌握、爱护方式不过于复杂，以利于运行并节省二次设备和电缆投资，要适当限制经济型：通过优化比选，应尽力做到投资省、占的面积小、电能损耗少，在满意技术要求的前提下，要做到经济合理.（四） .主接线方案的挑选3.4.1 对于 110KV 电压级单母分段带旁路断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为了检修出线断路器，不致中断该回路供电，可增设旁路母线.优点：接线简洁清楚，设备少，操作便利，便于扩建和采纳成 套配电装置，检修与其相连的任一回线的断路器时，该回路均可以 不停电，可以提高供电的牢靠性 .缺点：此种接线多装了价格较高的断路器和隔离开关，增大了投资 .单母分段接线：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结接线简洁清楚，设备少，且操作便利，可提高供电牢靠性和敏捷性，不仅便于检修母线而削减母线故障影响范畴，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情形下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电爱护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电 .综上所述，单母分段接线的牢靠性较高，而且比较经济，故 110KV 侧接线应选单母分段接线 .3.4.2 对于 35KV 电压等级双母线接线优点：供电牢靠，调度方式比较敏捷，扩建便利，便于试验.缺点：停电影响范畴广，双母线接线方式有肯定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高 .双母线分段接线优点：任何时候都有备用母线，有较高的牢靠性和敏捷性.缺点：增加投资 .对于 35KV ，故采纳双母线分段接线 .3.4.3 对于 10KV 电压等级双母线分段优点：增加供电牢靠性，敏捷，当有故障时，只有部分短时停电， 而不必短期全部停电，适合出线较多回路.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结缺点：比双母增加两台断路器，投资有所增加.双母线接线优点：供电牢靠，调度方式比较敏捷，扩建便利，便于试验.缺点：双母线接线方式有肯定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高 .故采纳双母线接线方式 .（五） .主接线图主接线图如下：（六） .变压器的挑选变电站一： 变电站二： 变电站三： 变电站四：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结变电站五： 变电站六：对于 35KV 侧负荷电院：普明村： 西湖公园： 医院：电影院： 电院附小：侨乡体育馆： 美食城：商业中心：民俗村： 步行街：鲤城大酒店：对于 10KV 侧负荷5KV 和 10KV 总负荷35KV 最大负荷为 42.7MVA ，10KV 最大负荷为 25.1MVA.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.6.1 挑选变压器：对于 ，在正常情形 T1、T2 各承担一半 .对于 、 假如有一台坏掉，另一台承担 70所以 各电压等级容量为上，同理如上.所以 选取 100/100/50.型额额定电压空空负载损耗阻抗电压号定（ KV ）载载（ KW ）（%）容电损量高中低流耗高-高-中-高-高-中-（压压压（中低低中低低KV%KA）W）SF50010038.6.36525010.17.6.5S-005，55可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结50000/1106.6，10.5，11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结四. 短路电流运算（一） .各处短路电流的运算假如处发生短路，等值电路如图：三相短路，取架空线 0.4 /km 电缆 0.08 /km：同理，同上.：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以 到电抗为 1.75， 到电抗为 1.94， 到电抗为0.79.各电源的运算电抗：由运算电抗查运算电抗曲线得各电源0.2s 短路电流标幺值：短路点总短路电流：总的短路电流：假如处短路，等值电路为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结：同理同上.：，阻抗电压 %值如下，各绕组短路电压为：各绕组等值电抗标幺值为：各电源到短路点外的转移阻抗为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结各电源运算电抗为：由运算电抗查运算曲线得各电源短路电流标幺值：假如处短路，等值电路如图各电源到短路处转移阻抗：，各电源运算电抗为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运算电抗查运算曲线得短路电流标幺值为：=0.314=0.314=0.329=0.312=0.312=0.327查资料，对于无延时爱护，微机爱护动作时间一般为 0.016s-0.03s.（二） .断路器和隔离开关的挑选选取 35KV 所连变压器侧的断路器和隔离开关最大工作电流依据、及断路器安在室外要求，查附表六，可选取SW2- 35/1000 型少油断路器 .固有分闸时间为 0.06s，灭弧时间为 0.06s.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结短路热稳固时间为由前面 35KV ，短路电流得短路周期重量查表 3-3，T=0.05短路非周期重量短路热效应冲击电流为由下表列出断路器、隔离开关有关参数并与运算数据惊醒比较，由表可知，所选 SW2-35/1000 断路器、 GW5-35G/1000-83 隔离开关合格 .断路器、隔离开关挑选结果如下表：运算数据SW2-35/1000 断路器GW5-35G/1000-83 隔离开关35KV35KV35KV866.1A1000A1000A1.53KA24.8KA-可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.11KA63.4KA-0.57·t·t4.11KA63.4KA83KA（三） .母线的挑选选取 35KV 母线，母线上最大工作电按长期发热答应电流挑选截面，查附表一选取63mm× 8mm 矩形铝导体，平放答应电流为 1038A， Kf=1.03. 当环境温度为 30，查附表三可得温度修正系数就按经济电流密度挑选，由最大负荷利用小时数为5500h查图 6-17 得导体经济密度 J= 0.73A/ mm2比较二者，应选取最大截面，即：选取125mmx10mm 矩形铝导体，导线答应电流为 2089A，Kf=1.12就 Iab30o =0.94x2089=1963.7A>866.1A热稳固校验 正常运行时导体温度 = （0+ a-l0I2max /Ial2=37.8oc可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结查表 6-2，c=99 满意短路时发热的最小导体截面Smin=/c=mm2<1250mm2 满意热稳固度要求导体自振频率由以下求得Pm=2700m=h*b*Pm=0.125x0.01x2700=3.375kg/m J=bh3./12=0.01x0.1253/12=1.63x10-6m4导体固定方式为单跨两端固定，多旁路简支.Nf=3.56铝导体三单性结果 E=7x1010pa L=1.5m自振频率 f=可见，对该母线可不计共振取母线处短路时冲击系数 K=1.9 1.9=1.9*1.414*1.53=4.11KA导体对垂直可作用力的方向轴的截面系数W=bh2/6=0.1252x0.010=2.6x10-5m单位长度导体上所受相同点动力，查表7-2，取 a=0.4m就 fph=1.73x10-7x ish2/a=1.73x10-7x41102/0.4=7.3N M· 导体最大相见运算应力为 ph=fphL2/10w=7.3*1.52/10*2.6*=0.63x105 pa <70x106 pa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结即 ph满al足要求 .（四） .电流、电压互感器的挑选4.4.1 电流互感器的挑选挑选图中变压器高压侧的电流互感器电流互感器负荷统计如下表:（ V.A ）外表电流线圈名称A 相电流表0.35C 相功率表0.60.6电能表0.50.5按=4.11KAQk=0.57KA2.SImax=866.1A 电流互感器与测量外表相距 40m.总计1.451.1其最大负荷为 1.45V.A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 挑选电流互感器，依据电流互感器安装外电压，最大工作电流和安装的点的要求 .查附表 8 电流互感器技术参数，选取型外型电流互感器，变比为 15-1000/5 都选取 900/5.由于供应计费电能表用，故应选0.5 级，其二次负荷额定阻抗为 2，动稳固系数=100，热稳固系数 Kt=65. 挑选互感器连接导线截面，已知 0.5 级精确级的答应最大负荷 Z2N=2 ，最大相负荷阻抗 ra=Pmax/I22N=1.45/2.5=0.058 计入接触电阻 0.1 ，就连接导线电阻不得超过 2-（0.058+0.1）=1.842.假如机械强度要求的最小截面，初选标准截面为 1.5mm2 的铜线，其接线电阻为<1.842 所以，满意要求 . 校验互感器的热稳固和动稳固（ kt ·I1N ） 2=65X0.92=3422.3kA2 ·S>0.57kA2·S INKes=x0.9x100=127.3kA>4.11KA动热稳固度符合要求 .4.4.2 电压互感器的挑选选取 35kv 电压等级上的电压互感器，电压互感器及外表接线和负荷安排如下图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电压互感器各相负荷安排（不完全星形负荷部分）外表名称及型号每外表电压线仪AB 相BC 相线圈表圈消cos sin 数目PabQabPbcQbc耗功率有功功率表46D1-0.610.92510.61.390.61.390.5110.50.51.50.3810.570.571.2111.20.30.311W无功功率表 46D1-Var有功电能表 DS1 频率表 46L1-Hz 电压表 46L1-V总计2.871.391.971.39可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结查附表 9 选用 JDJ-35 单相油浸式电压互感器，由于回路中有计费电能表，应选用 0.5 精确级，额定容量为 150V·A依据上表算出不完全星形部分负荷为Sab=Sbc=COS ab=Pab/Sab=2.87/3.19=0.89 ab=27.1o COS bc=Pbc/Sbc=1.97/2.41=0.82 bc=34.9o同理可求出 B 相负荷为显而易见， A 相负荷较大，故应按 A 相总负荷进行校验故所选 JDJ-35 型电压互感器满意要求 .五. 断路器掌握回路的设计高压断路器掌握回路：指掌握操作高压断路器分、合闸的回路 .电磁操作机构只能采纳直流操作电源，弹簧操作机构和手动操作机构可交直流两用，但一般采纳沟通操作电源 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结信号回路是指示一次电路设备运行状态的二次回路.主信号按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预报信号等.断路器位置信号用来显示断路器正常工作位置置状态.一般是红灯 符号 RD亮，表示断路器在合闸位置。绿灯 符号 GN 亮，表示断路器在分闸位置.采纳电磁操作机构的断路器掌握和信号回路掌握对象：操动机构中合闸线圈YC 和跳闸线圈 YT.电磁操动机构中， 合闸线圈（ YC）流过电流较大， 必需经过中间放大元件进行掌握，即用 SA 掌握合闸接触器 KM 的线圈，再由 KM 主触头掌握电磁操动机构的YC.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结跳闸后（TD）：FU1SA1110 HG R1 QF KM FU2 绿灯平光预备合闸PC：M100（+）SA910 HG R1 QF KM FU2 绿灯闪光合闸C: SA58KCF QF KMFU2 .合闸后CD:FU1SA1613 HR R2 KCFI QF YT FU2 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结红灯（ HR）平光预备跳闸PT：M100（+）SA1413 HR R2 KCFI QF YT FU2 .红灯（ HR）闪光跳闸T: FU1SA6 7KCF QF YTFU2 防跳继电器具有二个线圈：电流起动线圈与电压保持线圈. 电流线圈串联在跳闸线圈回路中，电压线圈与其电流线圈的常开触点相串联与YC 相并联，另一对动断触点与 YC 串联起闭锁作用 .以上只是最简洁的断路器掌握回路示意图，在生产过程中，有时由于掌握开关缘由或自动装置触点缘由，在断路器合闸后，上述启动回路触点未断开，合闸命令始终存在，此时，假如继电爱护动 作，开关跳闸，但由于合闸脉冲始终存在，就会在开关跳闸后重新合闸，假如线路故障为永久性故障，爱护将再次将开关跳开，连续存在的合闸脉冲将会使开关再次合闸，如此将会发生多次的“跳合”现象，此种现象被称为 “跳动 ” 断. 路器的多次跳动，会使断路器毁坏，造成事故扩大 .因此，必需对操作回路进行改进，防止“跳动 ” 发生.防跳继电器就是特的用于防止断路器跳动的.在合闸过程中，如遇到永久性故障，因而爱护出口继电器触点KCO 闭合，断路器跳闸，并启动防跳继电器的电流线圈KCFI ，使触点 KCF1-2 闭合.如掌握开关 SA 手柄未复位或其触点被卡住，以及自动投入装置的触点K1 被卡住时，由于防跳继电器的触点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KCF1-2 已经闭合，致使防跳继电器的电压线圈KCFV 带电，从而触点 KCF3-4 断开，能防止合闸接触器KM 再次被触发，也防止了断路器发生 “跳动” 在. 上述合闸并遇到永久性故障过程中，因爱护跳闸触点 KCF1-2 闭合，只能掌握开关手柄未复位（或其它合闸命令未解除） ，电压线圈 KCFV 就始终带电，这样防跳继电器就起到了自保持的作用，从而保证了 KM 不再被触发 .五 参考文献1 熊信银 .发电厂电气部分 第四版 .中国电力出版社2 纪建伟 .电力系统分析 .中国电力出版社3 罗先觉 .电路 第五版 .高等训练出版社4 施围.高电压工程基础 .机械工业出版社5 戈东方 .电力工程电气设备手册 .电力工业部西北电力设计院六终止语经过近半个月的努力，在老师的指导和同学们的争论下，110KV 降压变电站最终设计完成了，在此，我对你们表示最诚心的感谢.经过这次设计，我在这些方面都有了很大的进步和为我制造了许多锤炼提高的机会，提高了独立摸索的才能，使我对110kV 变电站的相关内容与实际中有了肯定的熟识和明白，并对其所需要用的设备的运算及挑选、校验都有了把握，为今后的工作打下了基础.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结我将在今后的工作中不断追求新学问、连续努力，不辜负老师对我们尽心的培育 .可编辑资料 - - - 欢迎下载