长沙理工大学《发电厂电气部分》课程设计.docx
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长沙理工大学《发电厂电气部分》课程设计
摘要..............................................................................................
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引言..............................................................................................
-4-
第一篇设计说明书..................................................................
-5-
第一节变电站主接线选定方案................................................
-5-
第二节
变压器选定方案.........................................................
-7-
第三节
断路器与隔离开关选定方案....................................
-7-
第四节
母线选定方案.............................................................
-9-
第二篇
设计计算书..............................................................
-9-
第一节电气主接线..................................................................
-9-
第二节主变压器选择.............................................................
-19-
第三节设备型号选择.............................................................
-21-
断路器与隔离开关的选择.................................................
-24-
母线的选择........................................................................
-29-
设计心得体会...........................................................................
-32-
1
摘要
由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。
它的
功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及
配电系统将电能供应到各负荷中心。
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的
首要部分，也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及发电
厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。
并且对电气设备选
择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。
电能的使用已经
渗透到社会、经济、生活的各个领域，在国民经济中的地位越来越高。
本文是对
220KV电压等级变电所一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。
包
括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压
器容量计算，台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验。
关键词：
变电所；电气部分；变压器；主接线设计；电气设备
Keywords
课程设计用纸
ABSTRACT
教师批阅
Bypowergeneration,thesubstation,transmissionanddistributionand
powerconsumptionoflinkssuchaselectricpowerproductionandconsumption
system.It's
thefunctionofthenatureaenergythroughthepowergeneration
powerdeviceintoelectricalenergy,thenafterlosingpowerdistributionsystem
anddistributionsystem,electricpowersupplyto
theloadcenter.
The
main
electricalwiringispowerplants,substationelectricaldesign'sfirstpart,alsobe
constitutetheimportantlinkofthepower
system.
The
determination
ofthe
wiringinpowersystemandpowerplants,wholesubstationofthereliabilityof
theoperationitself,flexibility
andeconomy
closelyrelated.Andforelectrical
equipment
selection,
power
distribution
equipment
configuration,
relay
protectionandcontroloftherecommendedwaytohaveamajorinfluence.The
useofelectricityhaspenetratedintosociety,economy,lifeinallareas,inthe
positionofthenationaleconomyisgettinghigherandhigher.Thispaperisto
220KVsubstationvoltagelevel
isapartofthepreliminarydesign,
themain
finishedthedesignof
themainelectricalwiring.Includingthe
mainelectrical
wiringform
ofcomparison,
choice;The
main
transformer,
start/standby
transformersandhighpressurefactorywiththetransformercapacitycalculation,theNumbersandtypesofchoice;Shortcircuitcurrentcalculationandthehighvoltageelectricalequipmentchoiceandcalibration.
:
convertingstation，Electricalpart，transformer，TheLordwiring
design，Electricalequipment
-3-
课程设计用纸
教师批阅
引言
在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全
面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水
平的提高。
一、设计在工程建设中的作用
设计工作是工程建设的关键环节。
做好设计工作对工程建设的工期、质量、
投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性作
用。
设计是工程建设的灵魂。
设计的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本
建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全实用、技术先进、综合效益好的
设计，有效的为电力建设服务。
二、设计工作应遵循的主要原则
-4-
课程设计用纸
1．遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本
教师批阅
建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。
2．要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农
业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的
关系。
3．要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、要求，从实际
情况出发，合理确定设计标准。
4．要实行资源的综合利用，节约能源、水源，保护环境，节约用地等。
三、设计的基本程序
设计要执行国家规定的基本建设程序。
工程进入施工阶段后，设计工作还要
配合施工、参加工程管理、试运行和验收，最后进行总结，从而完成设计工作的
全过程。
第一篇设计说明书
第一节变电站主接线选定方案
变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路与电力系统相连接的形
式，从而完成输配电任务。
变电站的主接线是电力系统接线组成中的重要组成部
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课程设计用纸
分。
主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电站
教师批阅
电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。
根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出。
进而，以优化组合的方式，组成最佳可比方案。
电压等级
主接线形式
断路器型号
母线型号
隔离开关型号
220KV
双母线带旁
LW2-220
LW-2
GW6-220D/1000-50
路
110KV
双母线带旁
SW3-110G/1200
GW4-110/1250
路
10KV
双母线分段
ZN12-10/2500
GN2-10/3000
-6-
课程设计用纸
教师批阅
第二节变压器选定方案
主变压器：
两台220KV无励磁调压三绕组变压器
站用变压器：
两台80KW的双绕组变压器供给站用变
变压器技术参数
连接
空载
序
额定容量
容量
额定
空载损
阻抗
型号
组标
电流
号
（kvA）
比
电压（kv）
耗（kw）
电压
（%
号
（%）
）
SFPS7-1
100/1
220/121/
Yn,d1
14/2
1
50000/22
150000
178
00/50
11
1,yn0
0.7
0
3/7
2
S9-80/10
80
---
10
Y,yn
0.25
2.44
第三节断路器与隔离开关选定方案
220KV侧
UNS
Imax
I
Itk
Itk/2
计算数据
LW2-220
型断路器GW6-220D/1000-50隔
（SF6型）
离开关
220kV
UN
220kV
U
N
220kV
660.2A
I
N
2500A
I
N
1000A
3.17kA
I
Nbr
31.5kA
2.446kA
I
Ncl
80kA
2.57kA
-7-
ish
Qk
UNS
Imax
I
Itk
Itk/2
ish
Qk
UNS
Imax
I
Itk
Itk/2
ish
课程设计用纸
8.53kA
ies
50kA
ies
50kA
教师批阅
26.00
I
2
t
55.932
2
t
55.932
2
t
2
I
t
2
s
（kA）s
（kA）s
（kA）
110KV侧
计算数据
SW3-110G/1200型断
GW4-110/1250隔离开
路器
（少油型）
关
110kV
UN
110kV
UN
110kV
980.5A
I
N
1200A
IN
1250A
3.28kA
I
Nbr
15.8kA
3.77kA
I
Ncl
41kA
3.46kA
8.81kA
ies
41kA
ies
50kA
15.76
I
2
t
998.56
2
t
2000
2
t
2
I
t
2
s
（kA）s
（kA）s
（kA）
10KV侧
计算数据
ZN12-10/2500型断路
GN2-10/3000隔离开关
器
（真空型）
10kV
U
N
10kV
UN
10kV
1995A
I
N
2500A
IN
3000A
24.58kA
I
Nbr
31.5kA
26.4kA
I
Ncl
80kA
26.56kA
66kA
ies
80kA
ies
100kA
-8-
课程设计用纸
Qk
2785
I
2
t
2976.75
I
2
t
12500
教师批阅
2
t
2
t
2
s
（kA）
s
（kA）s
（kA）
第四节母线选定方案
220KV侧
D/d
mm2
最高温度下
截面系数
惯性系数
惯性距
载流量（A
W（cm3）
（cm）
（cm4）
30/25
216
565
1.37
0.976
2.06
110KV侧
D/d
2
最高温度下
截面系数
惯性系数
惯性距
mm
载流量（A
W（cm3）
（cm）
（cm4）
60/54
539
1072
7.29
2.02
21.9
单条长期存放允许载流
双条长期存放允许载流
三条长期存放允许载流
H*b（mm*mm）
量（A）
量（A）
量（A）
平放
竖放
平放
竖放
平放
竖放
80*8
1249
1358
1858
2020
2355
2560
第二篇设计计算书
第一节电气主接线
一、电气主接线的意义和要求
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重
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课程设计用纸
要环节。
主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、
教师批阅
灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。
因此，必须处理好各方面的关系，全面分析
有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。
电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。
因此设计的主接线必须满足如下要求：
（1）满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求；
（2）接线简单、清晰，操作简便；
（3）必要的运行灵活性和检修方便；
（4）投资少，运行费用低；
（5）具有扩建的可能性。
二、接线方式选择
220KV电压等级主接线选择：
备选方案：
（1）双母线：
双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。
它的特点是：
供电可
靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV
出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以
上时。
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课程设计用纸
教师批阅
（2）母线分段：
用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的
分布在两段工作母线上。
优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。
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课程设计用纸
（3）双母线带专用旁路：
用旁路断路器代替检修中的回路工作，使该回路不教师批阅致停电。
（4）双母线分段带专用旁路断路器：
当110KV出线在6回以上，220KV出线在4回以上，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。
分段带旁路，集合了分段和旁路
的优点。
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课程设计用纸
教师批阅
所以，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，220KV部分的母线接线
方式还是选择双母线接线方式。
110KV电压等级主接线方案选择：
备选方案：
（1）双母线；双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。
它的特点是：
供电可
靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV
出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回
及以上时。
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课程设计用纸
教师批阅
（2）双母线分段；用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回
路均匀的分布在两段工作母线上。
优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。
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课程设计用纸
教师批阅
（3）双母线带专用旁路：
用旁路断路器代替检修中的回路工作，使该回路不致停电。
（4）单母线分段带旁路：
出线较多，采用分段形式，带旁路可以使在检修时用旁路断路器代替出线短路器，使出线工作可靠性提高
-15-
课程设计用纸
教师批阅
由于110KV的出线回路有8回预留2回，共有10回线路，对用电可靠性要
求比较高，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，所以决定采用双母线
带专用旁路接线方式。
10KV电压等级主接线方案选择：
备选方案：
（1）双母线；双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。
它的特点是：
供电
可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV
出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以
上时。
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课程设计用纸
教师批阅
（2）双母线分段接线：
双母线分段较双母线方案运行方式更灵活，在出现较多
时宜采用。
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课程设计用纸
教师批阅
（3）双母线分段带旁路，旁路断路器兼做旁路断路器：
双母线用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。
带旁路可以在故障时用旁路断路器代替出线断路器，提高供电可靠性。
分段短路器兼做旁路断路器可以节省投资。
（4）单母线分段带旁路；单母线分段接线接线适用于：
小容量发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电机容量为12MW左右，每段母线上出线不多于5回；变电站有两台主变压器时的6——10kv配电装置；35——63KV配电装置出线4——8回；110——220KV配电装置出线3——4回。
带旁路后极大提高了供电可靠性。
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课程设计用纸
教师批阅
基于10KV的出线回路有12回预留2回，共有14回线路，出线回路数较多，
对用电可靠性要求比较高，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，所以
决定采用双母线分段接线方式。
第二节主变压器选择
一、主变压器台数的选择
根据原始资料，本变电站为220KV降压变电站，负荷重、出线多，所以考虑
用两台主变压器。
有两台主变压器，可保证供电可靠性，避免一台变压器故障或
检修时影响对用户的供电。
二、主变压器容量的确定
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课程设计用纸
1、选择原则
教师批阅
（1）主变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择，并应考虑变压器正常工作和事故时过负荷能力。
（2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电站；应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内应保证对一、二级负荷的供电。
2、主变容量确定
根据选择原则和已确定选用两台主变压器，主变压器总容量可取最大负荷
PMAX的1.6倍，且计及每台变压器有40%的过负荷能力，当一台变压器单独运行时
能满足70%的负荷的电力需要。
计算所有负荷大小：
根据所给资料得出
110KV侧的负荷
错误！
未找到引用源。
110=（42/0.
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