《发电厂主系统课程设计500kv枢纽变电站.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发电厂主系统课程设计500kv枢纽变电站.doc（31页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、目录目录1第一章：分析原始资料3第二章：主接线的设计42.1 主接线方案的确定42.2 方案比较7第三章：主要电器的选择93.1.变压器选择93.2.主要回路电流计算103.3. 主要设备选择12第四章 短路电流计算144.1 短路电流方法144.2短路电流计算过程及其结果15第五章 校验动热稳定185.1 110kv侧电器动热稳定校验185.2 220kv侧电器动热稳定校验225.3 500kv侧电器动热稳定校验26第六章 总结30附录 最终方案接线图前 言电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的位置，是时间国家现代化的战略重点。电能是一种无形的、不能大量储存的
2、二次能源。要满足国民经济发展的要求就必须加强电网建设，而变电站建设就是电网建设中的重要一环。在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求： 安全 在变电过程中，不发生人身事故和设备事故。 可靠 所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求。 优质 所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。 经济 变电站的投资要少，输送费用要低，并尽可能地节约电能、减少有色金属的消耗量和尽可能地节约用地面积。 500KV变电站属于高压网络，该枢纽变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择
3、所址，利用用户数据进行负荷计算。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，选择变压器，选择变电站高低压电气设备，再进行短路电流计算,进行动热稳定校验。为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）原始资料分析（2）确定主接线方案（3）选择主变压器和高压主要电器（4）短路计算（5）设备动热稳定校验第一章：分析原始资料根据原始资料，我们可知此变电站电压等级共有三个，分别是500kv，220kv，110kv。进一步分析可得到下表：电压等级进出线回数负荷(max)负荷(min)利用小时500kv66500220kv8400MW300MW4500110kv6200MW150MW
4、4000 该站为枢纽变电站，可以分析出，500kv为该站接入系统的电压等级，220和110kv为该变电站向外送电的电压等级，所以220和110kv应该和系统500kv母线相连，并且向外输送电能。主变压器的台数原始资料已经给出来了，最终容量4*360MVA，一期工程为3*360MVA。站用变压器为2*500KVA，可以由110kv和220kv联络变压器的低压绕组出线，从110kv母线单独出线。主保护动作时间为0.1s，用来计算短路开断计算时间，后备保护时间为2.4s，用来计算热稳定计算时间。 对原始资料进行分析之后，进而可以确定主接线方案。第二章：主接线的设计 2.1 主接线方案的确定 1电气主
5、接线设计的基本原则：电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，在原始资料的分析基础上，根据对电源和出线回路数，电压等级，主变压器台数，容量以及母线结构的不同考虑，以可靠性，灵活性和经济性的原则，初步确定拟定两个主接线，通过对两个主接线的分析，确定最终的主接线方案。 2各种接线方式分析：需设计的变电站为地方枢纽变电站，对稳定性要求很高，要求在不停电情况下进行检修，在短路等故障下仍能保证供电，所以选择双母线带旁路和二分之三接线方式。3具体接线方式的确立根据电力工程电气设计手册(电气一次部分)的相关要求，110kV出线回路数8回时，可采用双母线接线，220kv-500kv配电装置出线回路数6回及
6、以上时，可采用双母线接线，500kV进线 数4回时，与其他变电所联络线2回，可采用一台半接线。设计两个方案，具体接线方式，如下图所示: 2.2 方案比较根据之前的分析我们可以确定两个主接线方案。22.1 主接线方案一方案一，500kv侧采用一台半接线，220kv采用双母线分段带旁路接线方式，110kv侧采用双母线分段带旁路接线方式，站用电从110kv侧母线引出，站用电经变压器变到10kv后，10kv侧采用单母线分段。500kv采用一台半，使用的断路器台数较多，占地面积也大，但是稳定性高，运行灵活，检修和母线、出线、进线断路器发生故障的时候，能在不中断供电的情形下，检修和事故处理。110kv和2
7、20kv侧采用双母线分段带旁路的接线方式。使用双母线接线，在母线检修时，无需中断供电，当一个母线发生故障时，可能会短时停电，之后马上倒换运行方式，恢复供电。并且，母线分段，会使母线故障的停电范围缩小一半。旁路接线，避免出线的断路器检修的停电。总之，双母线分段带旁路运行灵活可靠。500kv、220kv、110kv使用3台3绕组变压器连接（二期工程为四台，已经用虚线连接），3台变压器的型号参数一样，完全能满足正常运行的要求，在一台事故或者检修情形下，剩下的两台也能满足运行要求。22.2 主接线方案二方案二，500kv、110kv和220kv侧，分别采用双母线分段带旁路接线。使用双母线接线，在母线检
8、修时，无需中断供电，当一个母线发生故障时，可能会短时停电，之后马上倒换运行方式，恢复供电。并且，母线分段，会使母线故障的停电范围缩小一半。旁路接线，避免出线的断路器检修的停电。总之，双母线分段带旁路运行灵活可靠。500kv、220kv、110kv使用3台3绕组变压器连接（二期工程为四台，已经用虚线连接），3台变压器的型号参数一样，完全能满足正常运行的要求，在一台事故或者检修情形下，剩下的两台也能满足运行要求。22.1 主接线比较和确定两个接线方式，只是在500kv侧的接线方式有些差异 ，方案一500kv侧使用的是二分之三断路器接线方式，而方案二 500kv侧使用双母线带旁路的接线方式。正常运行
9、情况下，110kv和220kv侧的潮流方向相同，从经济角度分析，这两个电压等级的建造费用和运行维护费用大体相同，所以只需将500kv侧的接线方式，单独拿出来进行比较，择优便可。方案一中，500kv侧使用一台半的接线方式，有很高的稳定性和运行灵活性，在一般的事故和检修的情况下，不会造成回路的断电。检修的情况下，无需进行大量的倒闸操作，调度和扩建方便。所以，对于330-500kv的配电装置，出线在6回以上，适合采用一台半接线方式，本例正是这种情况。但是，一台半断路器接线的运行方式，使用的断路器的台数多，占地面积大，建造成本高，并且一台半的继电保护整定复杂。方案二中，500kv侧使用双母线分段带旁路
10、的接线方式，可以满足正常的运行要求，在母线和出、进线断路器检修时候，不用停电。和二分之三接线相比，减少了断路器使用，配电装置的建造面积也相应变小了，建造成本较低。但是在母线故障情况下，可能会造成一部分的进出线断开，对于一些重要负荷和电源进线，是潜在的威胁。并且如果进线也通过隔离开关接入旁路的话，由于进线方向问题，会造成配电装置建造复杂化。500kv是一个要求运行可靠性极高的电压等级，所以，从技术和经济角度具体分析，可以选择500kv使用一台半接线方式。第三章：主要电器的选择3.1.变压器选择3.1.1 主变选择为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设多台主变压器
11、故本变电站选择三台主变压器三绕组接线方式，三台主变压器T1 T2 T3使用同样型号，容量计算如下。(1) T1 的110kv侧：正常工作时，三台主变均摊负荷：S=95（MVA）当一台主变故障时，剩余的两台主变能输送所有功率的百分之70： S=87.5（MVA）(2) T1 的220kv侧：1)正常工作时，三台主变均摊负荷：S=172.5（MVA）2)当一台主变故障时，剩余的两台主变能输送所有功率的百分之70： S=164（MVA）(3) T1 的500kv侧： S=S+S=172+95=267根据上诉原则，查表得知，可选择OSFPSZ-360000/500变压器。由表格可知，各类数据如下：型号
12、额定容量/kva接线方式容量比/%额定电压/kv阻抗电压（%空载损耗/kw短路损耗/kwOSFPSZ-360000/500360000 YN a0d11100/100/100高中低高-中高-低中-低1908005002461101026413.1.2 站用变压器题中要求站用变压器为2*500kvA，所以我们选择两台变比为110kv/10kv的变压器（变压器高压侧选择从110kv出线，是考虑从220和500kv出线的变压器的绕组多，变压器质量大，造价也高）。选择两台变压器的原因时，500kv的变电站的站用电应有两台变压器，互为备用。型号容量/KVA变比高压侧额定电压/kv低压侧额定电压/kv短路
13、阻抗标幺值空载损耗/kw负载损耗/kwSfl7-6300/1106300110110（121）10.510.511.6413.2.主要回路电流计算主要回路正常工作时候，通过的电流计算的目的在于，用该正常工作电流来选择断路器，隔离开关，电流互感器和母线。3.2.1 220kv侧工作电流计算（1）出线：I=0.18(kA)(2) 旁路：I=I=1.18（KA）(3) 电源侧进线：I=0.61（kA）(4)分段断路器（考虑一段母线的变压器故障时的功率传送）：I=0.61(kA)(5)母联:I=1.23(kA)3.2.2 110kv侧工作电流计算（1）出线：I=0.27(kA)(2) 旁路：I=I=0
14、.27（KA）(3) 电源侧进线：I=0.68（kA）(4)分段断路器（考虑一段母线的变压器故障时的功率传送）：I=0.68(kA)(5)母联:I=1.31(kA)3.2.3 500kv侧工作电流计算500kv 使用的是二分之三接线方式，断路器的通过电流计算比较繁琐，做近似计算。500kv侧的向外输送的最大功率为：P=200+400=600(kw)则，一台断路器可能通过的最大的计算电流为：I=0.83(KA)3.3. 主要设备选择3.3.1 断路器选择断路器选择的原理是，按照电压和正常工作电流选择，即 U ,选择完毕之后，再用短路电流进行动热稳定校验和开断电流校验。根据这个原则，依据上一节对正
15、常工作电流的计算，查电力设备手册 上册，对110kv 220kv和500kv侧的断路器进行如下选择：断路器型号额定电压/kv额定电流/kA热稳定电流/kA动稳定电流/KA开断电流/kA关合电流/kA全开断时间安装位置 台数LW11-1101253.15050(3S)100501000.06110kv侧13LW2-2202422.5031.5(4S)8030800.06220KV侧15SFMT-5005502.0063(4S)160501600.06500KV侧153.3.2 隔离开关选择隔离开关选择的原理是，按照电压和正常工作电流选择，即 U ,选择完毕之后，再用短路电流进行动热稳定校验。根据
16、这个原则，依据上一节对正常工作电流的计算，查电力设备手册 上册，对110kv 220kv和500kv侧的隔离开关进行如下选择：隔离开关型号额定电压/kv额定电流/kA4s热稳定电流/kA动稳定电流/KA安装位置 台数GW4-110DW1252.050(3S)100110KV侧47GW4-220DW2422.050(4S)100220KV侧57GW7-5005503.1550(4S)100500KV 侧363.3.3 电流互感器选择电流互感器选择的原理是，按照电压和正常工作电流选择，即 U ,选择完毕之后，再用短路电流进行动热稳定校验。根据这个原则，依据上一节对正常工作电流的计算，查电力设备手册
17、 上册，对110kv 220kv和500kv侧的电流互感器进行如下选择：隔离开关型号额定电压/kv变比/A4s热稳定电流/kA动稳定电流/KA安装位置 台数LCWB-110(W)1251200/540(3S)100110KV侧13LB-220W12421200/550(3S)100220KV侧15LB1-5005501200/550(3S)100500KV 侧15电流互感器选择的原理是，按照电压和正常工作电流选择，即 U ,选择完毕之后，再用短路电流进行动热稳定校验。根据这个原则，依据上一节对正常工作电流的计算，查电力设备手册 上册，对110kv 220kv和500kv侧的电流互感器进行如下选
18、择：3.3.4 电压互感器选择电流互感器选择的原理是，按照电压选择，即 U ，选择完毕之后，无需进行动热稳定校验。根据这个原则，查电力设备手册 上册，对110kv 220kv和500kv侧的电压互感器进行如下选择：电压互感器型号额定电压/kv变比/A安装位置 台数TYD-110/-0.001110110/-0.10/-0.1110KV侧11TYD-220/-0.005220220/-0.10/-0.1220KV侧13TYD-500/-0.005500-500/-0.10/-0.1500KV 侧113.3.4 母线选择 母线选择的原理是，按照电压和正常工作电流选择，即 U ,选择完毕之后，再用短
19、路电流进行动热稳定校验。关于母线的选择，在第五章进行具体的说明。第四章 短路电流计算在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中，以便都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。4.1 短路电流方法4.11.短路电流计算一般规定： （1）计算在如下条件下进行：电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；短路发生在短路断流为最大值的瞬间；所有电源的电动势相位角相同；应考虑对短路电流有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。 （2）计算
20、短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式）。 （3）应按工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般取工程建成后的5-10年。 （4）短路计算中一般按三相短路计算。在正常接线方式时，以通过设备的短路电流为最大的地点为短路计算点。在工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法，即是在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程去求解短路电流的完整表达式。4.12.计算步骤本节介绍了适用于工程实用计算的运算曲线法，其计算步骤如下：（1）选择计算短路点。（2）绘出等值网络（次暂态网络图），并将各元件电抗统一编号。（3）化简等值网络：将等值
21、网络化简为以短路点为中心的辐射形式等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗X。（4）求计算电抗Xc。（5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值。（6）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。（7）计算短路电流冲击值。（8）绘制短路电流计算结果表。4.2短路电流计算过程及其结果4.2.1系统阻抗网络形成系统有三个母线，所以有三个节点，三个电压等级之间有4台3绕组变压器相连，故短路计算阻抗有变压器等效的阻抗和电力系统等效阻抗。把计算使用的母线电压基准值取为各母线的额定电压，把计算使用的容量基准值取为360MVA,即S= 360 MVA变压器T1 T2T3T4短路阻抗百分比归
22、算：%=0.5(%+%-%)=0.5*(10+26-40)=-2%=0.5(%+%-%)=0.5*(10+40-26)=12%=0.5(%+%-%)=0.5*(26+40-10)=28各绕组阻抗的标幺值 图3 变压器等效阻抗网络 系统等效阻抗标幺值：X= X=0.011*4台变压器高压绕组、中压绕组和低压绕组等效阻抗标幺值： 阻抗网络如下图：图4 短路计算阻抗网络图4.2.2短路电流计算 (1) 110K V侧短路计算:(2) 220KV侧短路计算:(3) 500KV侧短路计算:短路计算表格形式如下:短路点基准电压(KV)短路电流(KA)冲击电流(KA)110KV11014.737.5220K
23、V22014.536.9500KV50010.426.5第五章 校验动热稳定5.1 110kv侧电器动热稳定校验5.1.1断路器校验110kv侧使用一个型号的断路器，断路器的数据如下表格，断路器的动热稳定电流选取110kv侧，使用三相短路最大的电流进行校验：表4 断路器参数断路器型号额定电压/kv额定电流/kA热稳定电流/kA动稳定电流/KA开断电流/kA关合电流/kA额定开断时间/s安装位置 台数LW11-1101253.15050(3S)100501000.06110kv侧13短路计算时间：热稳定校验：动稳定校验：开断电流校验：关合电流校验：综上，断路器满足动热稳定校验的条件5.1.2隔离
24、开关校验110kv侧使用一个型号的隔离开关器，隔离开关的数据如下表格，隔离开关的动热稳定电流选取110kv侧，使用三相短路最大的电流进行校验：表5 隔离开关参数隔离开关型号额定电压/kv额定电流/kA4s热稳定电流/kA动稳定电流/KA安装位置 台数GW4-110DW1252.050(3S)100110KV侧47短路计算时间：热稳定校验：动稳定校验：综上，隔离开关满足动热稳定校验的条件5.1.3电流互感器校验110kv侧使用一个型号的电流互感器器，电流互感器的数据如下表格，电流互感器的动热稳定电流选取110kv侧，三相短路最大的电流进行校验：表5 电流互感器参数隔离开关型号额定电压/kv变比/
25、A4s热稳定电流/kA动稳定电流/KA安装位置 台数LCWB-110(W)1251200/540(3S)100110KV侧13短路计算时间：热稳定校验：动稳定校验：综上，电流互感器满足动热稳定校验的条件5.14 110kv母线选择和校验110kv母线，年平均使用时间为4500h5000h,按最大允许电流选择（1）母线最大工作电流：查发电厂电气部分附录表1，选取125*10mm的矩形铝导体，K=1.12，竖放最大允许电流为2.177kA，温度修正系数（环境温度设为35摄氏度）K=0.88则有： （2) 热稳定校验：正常工作温度：查表知 C=93（AS）（3）动稳定校验（取档距为1.3m）自振频率
26、：不用考虑共振影响相间距离按最小安全净距A2选择a=A2=1.1m,最大相间应力：截面距：得矩形铝导体可以满足要求动稳定校验要求综上，选择125mm*10mm的矩形铝导体，绝缘子距离选择1.2m5.3 500kv侧电器动热稳定校验5.3.1断路器校验500kv侧使用一个型号的断路器，断路器的数据如下表格，断路器的动热稳定电流选取500kv侧，三相短路最大的电流进行校验：表4 断路器参数断路器型号额定电压/kv额定电流/kA热稳定电流/kA动稳定电流/KA开断电流/kA关合电流/kA全开断时间安装位置 台数SFMT-5005502.0063(3S)160501600.06500KV侧15短路计算
27、时间：热稳定校验：动稳定校验：开断电流校验：关合电流校验：综上，断路器满足动热稳定校验的条件5.3.2隔离开关校验500kv侧使用一个型号的隔离开关器，隔离开关的数据如下表格，隔离开关的动热稳定电流选取500kv侧，三相短路最大的电流进行校验：表5 隔离开关参数隔离开关型号额定电压/kv额定电流/kA4s热稳定电流/kA动稳定电流/KA安装位置 台数GW7-5005503.1550(4S)100500KV 侧36短路计算时间：热稳定校验：动稳定校验：综上，隔离开关满足动热稳定校验的条件5.3.3电流互感器校验500kv侧使用一个型号的电流互感器器，电流互感器的数据如下表格，电流互感器的动热稳定
28、电流选取500kv侧，三相短路最大的电流进行校验：表5 电流互感器参数隔离开关型号额定电压/kv变比/A4s热稳定电流/kA动稳定电流/KA安装位置 台数LB1-5005501200/550(3S)100500KV 侧15短路计算时间：热稳定校验：动稳定校验：综上，电流互感器满足动热稳定校验的条件5.3.4 500kv母线选择和校验500kv母线，年平均使用时间为6500h5000h,按经济密度选择（1）母线最大工作电流：查经济电流密度曲线得 J=0.63（A/mm）则，S=查发电厂电气部分附录表1，选取2条80mm*10mm的矩形铝导体，K=1.30，竖放最大允许电流为2.373kA，温度修
29、正系数（环境温度设为35摄氏度）K=0.88则有： （2) 热稳定校验：正常工作温度：查表知 C=99（AS）（3）动稳定校验（取档距为1.3m）自振频率：不用考虑共振影响相间距离按最小安全净距A2选择a=A2=4.3m,最大相间应力：截面距：母线同相之间应力：查表可得 K=0.48临界的垫片之间的距离：因此，取不同相之间的垫片的距离为0.6m综上，选择两条80*10mm的矩形铝导体竖放，绝缘子之间的距离为1.2m，不同相之间的垫片的距离为0.6m。第六章 总结这次发电厂电气主系统课程设计用了十天的学习时间，自己在这段时间内学到了许多东西。特别是关于理论与实际的结合，细节决定成败与否等。发电厂
30、电气主系统课程设计是发电厂电气主系统的实践性教学环节，是对学习电力系统的综合性训练。在做电路计算的分析，完成这一个课题都要涉及到许多方面的知识。通过上网查询和查阅相关书籍资料，向学习好的同学请教，知道了很多关于设备选择和校验的知识，同时又重新将从前学过的知识看了一遍。做到对各个模块功能和工作原理都很清晰。从而让我更深一步掌握了发电厂和变电所知识，学会了做课程设计的一般步骤。首先，充分研究自己的设计项目；然后，通过翻阅课本和相关资料学习相关知识，并向身边学习好的同学请教，最后在理解了各项注意事项之后进行操作。通过这次课程设计，不仅培养了独立分析和解决实际问题的能力，同时也为以后的发电厂电气主系统
31、课程设计打好了基础。学会了用visio软件画图,通过这次设计，进一步加深了对电力系统的了解。特别是当每一部的计算分析都正确后，心里特别的开心。有时会遇到错误，在细心的检查下，终于找了出来，排除困难后，心里终于舒了一口气。 通过这次课程设计，不仅锻炼了思维能力，还锻炼了动手能力。 使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学以致用，从而提高自己的实际设计分析能力和独立思考的能力。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 最后，感谢各位老师的耐心指导，让我对自己充满信心，完成这次发电厂电气主系统课程设计。
