发电厂电气部分课程设计林玉峰.docx
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发电厂电气部分课程设计林玉峰.docx
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发电厂电气部分课程设计林玉峰
中文摘要
发电厂是电气系统的重要组成部分,也直接影响着整个系统的安全与经济运行。
电气主接线是发电厂、变电站电气设计的主要部分,它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量、连接方式及可能的运行方式,从而完成发电、变电、输配电的任务,它的设计,直接关系着全厂电气设备的选择和电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。
本课程设计论文是大成60kV降压变电所电气部分初步设计。
根据任务书的要求,对变压器进行选择包括:
主变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定;电气主接线主要介绍了电气主接先的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择,并制定了适合要求的主接线、高压电气设备、短路电流计算等等。
设计过程中,综合考虑了可靠性、灵活性、经济性和可发展性等多方面内容,在确保可靠性地前提下力争经济性。
设计说明书中所采用的术语、符号也都完全遵循了现行电力工业标准中所规定的术语和符号。
关键词:
变电所短路计算电气设备
引言
本次设计是我们在校期间进行的依次比较系统、具体、完整的颇为重要的设计, 是一次比较综合的训练。
它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合,运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究,提高分析问题和解决问题的能力,在我们的大学生活中占有极其重要的作用,是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节。
在完成此设计过程中,我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法,获得搜集资料、查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等多方面训练,并进一步补充新知识和技能。
第一部分正文
第1章原始资料分析
1.1设计题目
大成60kV降压变电所电气部分设计
1.2变电所概况介绍
a待设计变电所为造纸厂专变电所,电压等级为60/10kv,60kv侧有两回进线,10kv侧有配出线14回。
b所处地区地势平坦,海拔高度为100m,交通方便,周围空气无污染,最高气温40℃,最低气温-25℃,年平均气温10℃。
c出线走廊宽阔,交通方便,线路每公里电抗为0.4欧姆。
10kV用户负荷(重要负荷占总负荷的65%,负荷同时率0.8,线损取5%)如下表1.1
表1.110kV用户负荷
序号
负荷名称
远期最大
负荷(kw)
功率因数
Tmax
重要负荷所占比例
回路数
出线方式
1
污水处理站
5000
0.91
6500
70
2
架空线
2
市政所
3500
0.91
6000
70
2
架空线
3
电瓷厂
3000
0.90
5000
10
2
架空线
4
砂轮厂
2500
0.90
4500
15
2
架空线
5
汽车厂
1500
0.88
7000
50
2
架空线
6
挖掘机厂
1300
0.89
3000
50
1
架空线
7
供电所1
5000
0.89
7000
50
1
架空线
8
供电所2
5000
0.88
7000
50
1
架空线
9
学校
1200
0.85
1500
20
1
架空线
1.3自加其他条件
a线损率取5%;
b负荷的同时系数取1;
c有负荷率取0.75;无功负荷率取0.8;
d要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上;
e所带重要负荷占总负荷的55%;
f系统运行最大负荷时,高压侧电压为58.7kV,最小负荷时,高压侧电压为61.8kV,电压偏移为10%。
第2章主变压器的台数和容量的确定
2.1主变台数、容量的确定
(1)为了保证供电的可靠性,变电所一般装设两台主变压器,如只有一个电源或变电所,可由中、低压侧电力网取得备用电源,可装设一台主变压器。
本次设计的大成变电所是60/10kV降压变电所;
(2)变电所中,主变压器一般采用三相式变压器,其容量应根据电力系统未来发展规划进行选择。
装有两台及以上主变压器的变电所中,当一台断开时,其余主变压器的容量至少能保证所供的全部一级负荷或为变电所全部负荷的60-75%,大成变电所主要是为工厂供电,重要负荷占总负荷的55%,考虑线损5%;
(3)变电所中的主变压器在系统调压有要求时,一般采用有载调压变压器,对于新建的变电所,从网络经济运行的观点考虑,应注意选用无载调压变压器;
(4)变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行,电力系统采用的绕组连接方式只有“Y”型和“△”型,高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定;
(5)根据计算,确定变压器型号为SZ7-31500/63。
主要参数如下。
高压:
低压:
空载损耗:
空载电流:
负载损耗:
阻抗电压:
连接组标号:
Y/△—11
本次设计的大成变电站采用2台主变并列运行的方式。
2.2变压器分接头的选择
为调整电压,一般在双绕组变压器的高压侧和三绕组变压器的高中压侧均设有3或5个分接头供选择使用,通过选择变压器的分接头可在5%的范围内对电压进行调整。
假如:
设在最大负荷时高压测电压Ut1max,,变压器的损耗为ΔUt1max,归算到高压测的低压母线电压为U2max',低压母线要求的实际电压为U2max,那么最大负荷时变压器的变比应选为
(2.2)
从而
(2.3)
与此相似,改变压器最小负荷时应选择的高压绕组分接头电压为
(2.4)
因普遍变压的分接头不能带电切换,故选择的分接头应兼顾最大,最小负荷时的要求,所以变压器的分接头应取其平均值
(2.5)
根据该平均值选择一个分接头,需要用该分接头效验变压器低压侧的实际电压,在运行中是否符合要求,效验结果如满足要求,则选取的变压器分接头合格。
第3章电气主接线的选择
3.1设计原则
(1)变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位,回路数,设备特点及负荷性质等条件确定,并应满足运行可靠,简单灵活,操作方便和节省投资等要求;
(2)当能满足运行要求时,变电所高压侧应尽量采用断路器较少的接线,如桥形接线等;
(3)60kV和10kV配电装置中,一般采用单母线分段或单母线接线;
(4)当地区电力网或用户不允许停电检修线路断路器时,采用单母线或分段单母线的10千伏配电装置中,可设置旁路母线。
3.2设计的基本要求
(1)可靠性
①应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析;
②主接线的可靠性包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合;
③主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度,采用可靠性高的电气设备可以简化接线;
④要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用。
(2)灵活性
主接线的灵活性有以下几方面的要求
①调度要求,可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷,能够满足系统在事故运行方式下,检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求;
②检修要求,可以方便地停运断路器,母线及其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。
(3)经济性
①投资省
a主接线应力求简单,节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备;
b要能使断电保护和二次回路不过于复杂,以节省二次设备和控制电缆;
c要能限制短路电流,以便于选择价廉的电气设备或轻型电器;
d如能满足系统安全运行及继电保护要求,110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。
②占地面积小
主接线设计要为配电装置创造条件,尽量使占地面积减少。
③电能损失小
经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量,要避免因两次变压而增加电能损失。
3.3一次接线两种方案的比较
表3.1桥型接线优缺点比较
接线方式
优点
缺点
内桥接线
作为横向联系的桥断路器接在靠近变压器侧,另两台断路器分别接在线路侧上,因此线路的断开和投入比较方便:
一般适用于线路较长,变压器不需要频繁操作的场合.
变压器故障或检修时,将影响线路暂时停电
外桥接线
作为横向联系的桥断路器接在靠近线路侧,另两台断路器分别接在变压器侧上,因此变压器的断开和投入比较方便:
一般适用于线路较短,变压器需要频繁操作,以及系统有穿越功率的的场合.
当线路发生故障时,将断开于该线路相连的两台断路器,并使于该线路纵向连接的电源被切除
3.4二次接线两种方案的比较
由于对用户负荷的调查中,由于重要负荷所占比例较多,已按用户要求双回线供电,以保证其可靠性,10千伏系统接线仍拟定单母线分段的接线方式。
对单母线分段与单母线分段带旁路的接线方式进行经济比较如表3.2。
表3.2单母线分段和单母分段带旁路比较
接线方式
断路器
刀闸
CT
PT
避雷器
单母线分段
少
少
少
相同
相同
单母线分段带旁路
多
多
多
相同
相同
根据上述分析比较,本次设计变电所的一次侧采用外桥接线,二次侧的采用单母线分段接线,二次侧采用单母线分段接线虽然比采用单断路器的双母线接线供电可靠性低,但本次设计二次侧可以用备用手车式断路器代用,使线路停电的时间非常短。
另外,大成变电所的所有重要负荷均采用双回路供电。
可见,经过以下措施,完全可以弥补单母线分段接线供电可靠性不高的缺陷,所以本次设计变电所的一次侧采用外桥接线,二次侧的主接线采用单母线分段接线。
第4章短路电流的计算
4.1短路电流计算的目的
(1)电气主接线的选择;
(2)选择导体和电气设备,保证设备在正常运行情况下,都能正常工作,保证安全可靠,而且在发生短路时保证不损坏;
(3)选择断电保护装置。
4.2短路的基本类型
三相系统中短路的基本类型有:
三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路和单相接地短路,其中三相短路是对称短路。
为了检验和选择电气设备和载流导体,以及为了继电保护的整定计算,常用下述短路电流值。
:
短路电流的冲击值,即短路电流最大瞬时值。
:
超瞬变或次暂态短路电流的有效值,即第一周期短路电流周期分量有效值。
:
稳态短路电流有效值。
4.3短路电流计算的基本假定
(1)正常运行时,三相系统对称运行;
(2)所有电源的电动势相位角相;
(3)电力系统中各元件的磁路不饱和,即带铁蕊的电气设备电抗值不随电流大小发生变化;
(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)元件的计算参数取其额定值,不考虑参数的误差和调整范围;
(7)输电线路和电容略去不计。
4.4一般规定
(1)验算导体和电器动稳定、热稳定,以及电器开断电流所用的短路电流,应按本设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划,确定适中电流时,应按可能发生最大短路电流的接线方式。
而不按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式;
(2)选择导体和电器用的短路电流,在电气连接的网络中,应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响;
(3)选择导体的电器时,对不带电抗器的回路的计算短路点,应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点;
(4)导体和电器的动稳定,热稳定,以及电器开断电流,一般按三相短路计算,若发电机出口的两相短路,或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相,两相接地短路较三相短路严重时,则应按严重情况计算。
4.5计算步骤
(1)画等值电抗图。
①首先去掉系统中的所有负荷开关,线路电容,各元件电阻;
②选取基准容量和基准电压;
③计算各元件的电抗标么值。
(2)选择计算短路点。
①求各短路点在系统最大运行方式下的各点短路电流;
②各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量;
③列出短路电流计算数据表。
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