27水电站电气一次毕业设计・某水电学院毕业设计[1]

前言毕业是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固本专业理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。本设计根据设计任务书可分为二大部分，第一部分为设计计算书，包括负荷计算、无功功率及补偿计算、短路电流的计算、设备选择及校验计算、配电变压器保护定值计算；第二部分为设计说明书，包括变电所位置和形式选择、变电所主接线设计、变电所主变压器台数和容量、变电所一次设备的选择与校验、变电所高、低压线路设计、变电所二次回路设计及继电保护的整定、防雷和接地装置设计；本设计基于本人掌握的供电知识基础，尚有正确和不完善的地方，敬请老师、同学指正！第一章毕业设计任务书1.1设计题目第1页共20页110KV降压变电所电气设计1.2设计目的毕业设计是完成本专业教学计划的最后一个重要的教学环节，是对各门课程的综合运用和提高。通过毕业设计，巩固和加深学生所学专业理论知识，锻炼学生分析和解决实际工程问题能力。培养和提高学生综合使用技术规范、技术资料，进行有关计算、设计、绘图和编写技术文件的初步技能，为今后参加水电站和变电所电气设计、安装、运行、检修、试验打下基础。通过本毕业设计，初步掌握一个小型水电站工程设计的思想、内容、方法和步骤。1.3有关的原始资料黄坪电站为低水头径流式水电站，座落于茶陵县虎踞镇黄坪村，距茶陵县城25km，装机容量5×1600kw，年利用小时数4833h，发电机的型号为SF1600-60/4850，发电机额定电压为6.3kv。电站取大输送功率为8000kw。根据茶陵县小水电网络规划和业主意向，电站出线等级为35kv，共三回路，一回路送到9km平水变并入茶陵县新组建小水电网，一回路送到近区新建的虎踞镇工业区，一回路备用。其输电导线型号为LGJ-120。1.4设计的总体要求集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭，严禁拷贝现象。第二章电气一次部分设计2.1电气主接线方案的拟定分析设计原始资料，全面考虑所设计电站在系统中所处地位、所供负荷性质、地理位置以及电站本身的总容量和机组台数，拟出二至三个可行的方案，进行一般的技术经济比较，通过论证，确定一个合理的主接线方案。~~~方案一电网工业备用~1356.3~第2页共20页2G~~GG~~GG~35KV6.3KVTIT2电网工业备用方案二G~~G35KV6.3KVTIT2电网工业备用方案四~GG~~GG~~GG~~GG~电网工业备用方案三T1T2T3T4T5第3页共20页335KV6.3KVT2电网工业备用方案五G~....~GTI..~GT3G~..T5..~GT4方案一：发电机电压接线采用单母线不分段，设置一台变压器，其容量为10000KW。35KV线路采用单母线不分段。~~~方案一电网工业备用~1356.3~方案二：发电机电压接线采用单母线不分段，设置2台变压器，其容量为10000KW，35KV线路采用单母线分段。G~~GG~~GG~35KV6.3KVTIT2电网工业备用方案二第4页共20页4（1）供电可靠性方案一供电可靠性较差方案二供电可靠性较好（2）运行上的安全和灵活性方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差。方案二单母线分段接线便于分别对各母线段进行检修，减少了母线检修时的停电范围，提高了运行的灵活性。（3）接线简单、明显维护和检修方便很显然方案一最简单、明显维护和检修方便。（4）经济方面的比较方案一最经济。综合比较：选方案二最合适。2.2变压器容量的确定因为发电机的容量为1600KW，所以变压器的容量应大于等于8000KW。变压器的选择型号额定容量（KVA）额定电压（KV）阻抗电压（%）连接组高压低压SL7-10000/35100003567.5Y/△-112.3电气一次短路电流计算对选定的主接线方案，按电气设备选择、校验的需要进行短路电流的计算。在教师指导下，力求合理选择短路点，以避免过多的重复工作量。按个别变化法，用运算曲线计算短路电流短路电流计算条件为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。（1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后5～10年）：其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。（如切换厂用变压器时的并列）。（2）短路种类一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，即应按最严重的情况验算。（3）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。短路电流的计算第5页共20页5选取基准值:AMVSj100avjUU发电机：有阻尼绕组的水轮发电机21X5.108.0160010010021cos100PSXXjd变压器：KWP800051600经查表选择SFL1-10000/35型号查得5.7%KU75.08.08000101001005.7100%3njKTSSUX线路：35kv选择42.00X28.037100942.0220avjjUSLXX2.3.1当6.3KV母线即k1点发生三相短路时：电网工业备用K2K175.0675.075.1015.1025.1035.1045.105第6页共20页6当K1发生短路时无限大容量655.0375.028.01X5267.1655.0111XX稳态短路电流：)(38.23731005267.1kAIIIj冲击短路电流：)(069.638.255.255.2kAIIim有限大容量：21.0100101.211jNCSSXXst0526.5I)(064.53.6310526.53kAUSIIavNst1563.31I)(265.33.6310563.331kAUSIIavNst2378.32I)(096.33.6310378.332kAUSIIavN28.0jX35kV375.0275.02X6．3kV1.255.102Xk1第7页共20页7st4234.33I)(964.23.6310234.333kAUSIIavNt=0sI1′=2.38+5.064=7.444（KA）t=1sI2′=2.38+3.265=5.645（KA）t=2sI3′=2.38+3.096=5.476（KA）t=4sI4′=2.38+2.964=5.344（KA）短路冲击电流：)(605.13064.59.122kAIkiimim总的冲击电流：i=13.605+6.069=19.674(KA)2.3.2当35KV母线即k2点发生三相短路时：当2K点发生短路时无限大容量28.0*2X57.328.01*1*2XI稳态短路电流：)(5706.537310057.3*KAIIIj冲击短路电流：)(205.145706.555.255.2KAIIim有限大容量短路电流：28.0*jXKV352KKV3.6375.0*2X1.2*1X第8页共20页82475.010010475.2**475.2375.01.2***3213jNSSXXcXXXt=0s43.4I)(691.03731043.43kAUavSIINt=1s23.31I)(504.03731023.3311kAUavSIINt=2s17.32I)(495.03731017.3322kAUavSIINt=4s12.33I)(487.03731012.3333kAUavSIINt=0sI1′=5.5706+0.691=6.2616（KA）t=1sI2′=5.5706+0.504=6.0746（KA）t=2sI3′=5.5706+0.495=6.0656（KA）t=4sI4′=5.5706+0.487=6.0576（KA）短路冲击电流:)(759.1691.08.122kAIkiimim总的冲击电流：i=14.205+1.759=15.964(KA)1k短路：当s4t时.43.43412964.2096.310064.51210Q2222222Z1tIIIzttZ85.3064.515.0Q22f1IT28.47QQzQfk1第9页共20页92k短路：当时st4.05.1412487.0495.010691.012210Q222222Z2tItIIztz04.0691.008.0Q22f2IT09.1QQzQ21f2k2.3.3短路电流计算成果表短路点分支回路额定容量（MV·A）计算电抗T=0sT=1sT=2sT=4sT=0s冲击短路电流（kA）II1I1I2I2I3I3I6kV母线大电网0.6551.52672.381.52672.381.52672.381.52672.386.069水电站20.215.5265.0643.5633.2653.3783.0963.2342.96413.605合计7.4445.6455.4765.34419.67435kV母线大电网0.283.575.57063.575.57063.575.57063.575.570614.205水电站100.24754.430.6913.230.5043.170.4953.120.4871.759合计6.26166.07466.06566.057615.964第三章高压电气设备的选择3.1、高压电气设备选择的一般条件电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件，按正常工作条件包括：电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。3.1.1额定电压和最高工作电压高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压。一般电气设备允许的最高工作电压可达1.1~1.15UN，而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过1.1UNs因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即UN≥UNs3.1.2额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Iw.max，即IN≥Imax第10页共20页103.2、高压断路器的选择和校验高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等要求选择其种类和型式。由于少油断路器制造简单、价格便宜、维护工作量较少，故在3~220kV系统中应用较广，但近年来，真空断路器在35kV及以下电力系统中得到了广泛应用，有取代油断路器的趋势。SF6断路器也已在向中压10~35kV发展，并在城乡电网建设和改造中获得了应用。高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种型式的操动机构可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直