某10KV开闭所电气部分设计

1某10KV开闭所电气部分设计第一章绪论本章首先阐述设计的目的和要求，通过毕业设计的依据和任务书，了解本设计的基本原则和目的。第一节设计的目的和要求发电厂及电力系统专业通过毕业设计的实践应达到下列目的：（1）巩固和进一步扩大所学的专业理论知识，并在毕业设计的实践过程中得到灵活应用。（2）学习和掌握发电厂，变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想。（3）培养我们独立分析和解决实际问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。（4）培养我们查阅，使用有关设计手册、规范及其他参考资料的能力。第二节本设计的基本内容一、设计题目10KV开闭所电气部分设计二、设计目的通过本工程设计，使我们了解国家电力建设的方针政策；熟悉国家有关规范，标准与有关规定；树立起科学技术与工程经济相统一的辨证观点；培养我们综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；了解电气工程的建设程序；掌握电气工程设计，计算的方法的步骤；并在进行工程计算，工程制图，文字处理等方面得到初步训练，为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作，打下心要的基础。三、设计依据1、为改善供电质量，提高供电可靠性，在城中某住宅小区内建设一座10KV开闭所。2、10KV开闭所规模为A、10KV进线两回，一回由110KV甲站引入，电缆型号YJU22-10KV-3X240，长度5KM；一回由110KV乙站引入，电缆型号YJU22-10KV-3X240，长度7KM。B、10KV出线8回。2C、该变电站采用微机综合自动化。3、甲站10KV母线最大短路容量130MVA。乙站10KV母线最大短路容量130MVA。4、本地区海拨1010M，雷电活动33天/年，历史最高气温摄氏35°C，最低气温摄氏-5°C，最大风速4M/S。四、设计任务：1、设计和论证变电站的主接线，并作图。2、计算短路电流。3、作电气平面总布置图。4、作10KV配电装置配电图。5、选择并校验电气设备。6、变电站继电保护规划设计，作保护配置图。7、变电站防雷保护规划设计。第二章电气主接线电气主接线是由高压电自通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流。高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂和变电所电气部分。它直接影响运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。第一节电气主接线的基本要求我国《变电所设计的技术规程》规定：变电所的主要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，且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求。1、可靠性：（1）研究可靠性应注意的问题：A、应重视网内外长期运行的实践经验及其可靠性的运行分析。B、应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。C、在很大程度上取决于设备的可靠程度。3D、考虑待设计发电厂，变电所在电力系统中的地位的作用。（2）具体要求：A、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。B、断路器或引线检修及引线故障时，尽量减少停远回路和停远时间，并保证对一级负荷及全部及大部分二级负荷的供电。C、尽量避免变电所全停的可能性。D、大机组，超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机，变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式及特殊运行方式下的系统调度要求。（2）检修时，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而不致影响电力网和对用户的供电。（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。3、经济性：主接线在满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省A、主接线要求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器和电压互感器、避雷器等一次设备。B、要使继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，以便选择价廉的电器设备和轻型电器。D、如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端和分支变电所可用简单接线方式。（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，经济合理地选择各种电气，减少电能损失。（4）具有未来发展和扩建的可能性。第二节主接线的基本4一、主接线的设计依据1、发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用。电力系统中的变电所有：系统枢纽变，地区重要变电所和一般变电所三种类型，一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110KV及110KV及以下。2、发电厂、变电所的分期和最终建设规模。变电所根据5—10年电力系统发展规划进行设计，一般装设两台主变压器，终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。3、负荷大小和重要性（1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。（2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。（3）对于三级负荷，一般只需一个电源供电。4、系统备用容量大小装有两台及以上主变的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变的容量，应保证该变电所70%的全部负荷，在经过过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电，系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。在主接线设计时应充分考虑这一因素。5、系统专业对电气主接线提供的具体资料（1）出线的电压等级、回路数、每回路输送容量和导线截面。（2）主变压器台数，容量和型号；变压器各侧的额定电压，阴抗等。（3）系统的短路容量或归算电抗值。（4）变压器中性点的接地方式及接地点的选择。（5）初期和最终变电所与系统连接方式，变电所的地理位置等。5二、几种主接线方式的介绍由原始资料可知，待设计的变电所为10KV开闭所，为一般变电所，它的修建目的主要是为一住宅小区的居民用户提供可靠优质电能，根据《电力工程设计手册》，我们可基本选定主接线方式为：一）单母线接线方式：单母线接线具有简单清晰，设备小，投资小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有电力装置，在整个检修期间均需停止工作。此外在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。因此，这种接线只适用于6—220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路又不多的中、小型发电厂和变电所，它不能满足Ⅰ、Ⅱ类用户的要求，但若采用成套配电装置，由于可靠性高，也可用于较重要用户的供电。二）单母线分段：单母线分段接线具有简单清晰，设备较少，投资较小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，并可提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路。由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，两段母线同时故障的可能甚小，可以不予考虑。分段的数目，取决于电源数量和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器数量也越多，且配电装配和运行也越复杂，通常以2—3段为宜，这种接线广泛用于中、小容量发电厂的6—10KV接线和6—220KV变电所中。三、主接线的确定61、单母线接线与单母线相比较单母线单母线分段断路器台数12台11台隔离开关台数16台14台占地面积占地面积较大占地面积较小些优点接线简单、清晰、设备小、操作方便、便于扩建、投资较小接线简单、操作方便、便于扩建供电可靠性，灵活性较好缺点供电的可靠性，灵活性较差不能满足Ⅰ、Ⅱ类用户需要投资较大些，占地面积较大适用范围用于6—220KV系统中只有一台发电机或一台主变，且出线不多的中、小型变电所适用于6—10KV电压等级引出线在6回以上的中、小型变电所中2、主接线的确定根据原始资料提供，和电力系统的发展，用户的需求等几方面考虑，从近期及远景的发展规划，所以确定10KV开闭所的主接线方式为：单母线分段。第三章短路电流计算7第一节概述一、产生短路的原因所谓短路是指电力系统正常运行情况以外的某处相与相式相与地之间的“短接”，在电力系统正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的，如果由于某种原因使其绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生了“短路”故障，如过电压、设备直接遭受雷击，绝缘材料陈旧和机械损伤等原因，就常使绝缘损坏。电力系统其它某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等，此外运行人员不遵守操作技术规程和安全规程，造成误操作式小动物跨接裸导体时，都可能造成短路。二、短路电流计算的目的1、校验电气接线的合理性，选择限制短路电流的方式。2、进行电气设备和校验。3、主变压器继电保护的整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。三、短路电流的计算方法由于电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路时，系统母线上的电压变动很小，可以为电压维持不变，即系统容量为无限大。所以我们在这里进行短路电流计算方法，以无限大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤如下：1、对各等值网络按个别计算法进行化简，求出计算电抗。2、分别查运算曲线，系统查带有自动电压调整器的“发电机的平均运算曲线”。3、求出短路电流的标么值。4、归算到各电压等级求出有名值。四、一般规定1、计算的基本情况81）电力系统中所有电源均在额定负荷下进行。2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强励装置）。3）短路发生在短路电流最大值的瞬间。4）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电流。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用在仅切换过程中可能并联运行的接线方式。3、计算容量应按本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。4、短路点的种类一般按三相短路计算，若发电机的两相短路式中性点有接地系统的以及自耦变压器等回路中单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的时候进行计算。第二节短路点位置的选择一、选择原则（1）短路电流的计算，是为了选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。（2）为了保证选择的合理性及经济性，不考虑极其稀有的运行方式。二、短路点的选择分析1、网络计算电路图如图所示：2、10KV开闭所只有一个电压等级，10KV选择10KV侧的断路器及隔离开关时，要考虑当网络在发生短路时流过最大短路电流，因此在10KV母线上设置一个三相短路点D。9三、短路电流计算根据设计任务书的要求，为选10KV配电装置的电器和导线需计算在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，选择一个短路点D。设系统为无穷大容量：Sc=∞Sj=100MVA系统的组合电抗：Xc*=Sj/Se=100MVA/130MVA=0.77已知甲站电缆长5KM，电缆电抗为0.08Ω/KM线路阻抗标么值：Xl*=0.8*5*(100/1005²)=0.36X∑=Xc*+Xl*=0.77+0.36=1.13D点短路电流标么值Id*=1/X∑=1/1.13=0.88三相短路有名值：Id³=Id*³*Ij=0.88*(Sj/√3Up)=0.88*100/(√3*10.5)=4.83KA三相短路冲击电流：Kch=1.8Ich³=√2KchId=√2*1.8*4.83=12.32KA全电流最大有效值Ich=√1+2(Kch-1)²*Id=1.5*4.83=7.24KA三相短路容量Sd³=√3*Up*Id³=√3*10.5*4.83=87.8MVA第四章主要电气设备的选择10第一节概述电气设备的选择是变电站电气设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全。经济运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备，电气设备要可靠地工作必须按正常条件进行选择，并按