电力系统及其自动化毕业设计资料.docx

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电力系统及其自动化毕业设计资料

《电力系统及其自动化》专业

毕业设计资料

（二）

华北水利水电学院继续教育学院

目录

设计任务书…………………………………………………………1

一、基本资料………………………………………………………………1

二、设计任务………………………………………………………………1

三、设计成果………………………………………………………………2

四、参考资料………………………………………………………………2

设计指导书…………………………………………………………3

一、选择主变压器…………………………………………………………3

二、确定电气主接线………………………………………………………3

三、计算短路电流…………………………………………………………4

四、选择各种电气设备……………………………………………………4

1．高压断路器选择…………………………………………………4

2．隔离开关选择…………………………………………………6

3．电压互感器选择…………………………………………………6

4．电流互感器选择…………………………………………………7

五、母线选择…………………………………………………………11

六、避雷器选择………………………………………………………13

七、选择10KV高压配电装置…………………………………………13

八、初步确定主变压器的二次接线……………………………………13

设计任务书

本设计要求完成35KV变电所初步设计的主要内容。

一、基本资料

1．系统接线图（见附图）。

2．如图所示，本变电所通过一条15KM长的线路，在系统变电所A的35KV母线上与系统连接。

系统变电所A内有两台SFSLZ1—20000/110变压器，其短路电压百分数为Ud%=10.5%。

3．图中系统为无限大容量系统，其电抗按零计。

4．本变电所有8条10KV出线给用户供电，每条线路输送容量为800KW。

10KV母线的功率因数经补偿后为cosφ=0.9。

5．本变电所的最高环境温度为40℃。

二、设计任务

本设计要求完成如下各项任务。

1．根据负荷情况，选择本变电所的主变压器。

按主变压器容量的（0.5-1.0）%，选择所用变压器，并确定所用变压器的连接方式。

2．确定变电所的电气主接线（包括35KV和10KV两部分）。

3．根据选择各种电气设备的要求，计算相应短路点的短路电流。

4．选择35KV和10KV电压等级的断路器，隔离开关，电压互感器和电流互感器。

5．选择10KV的母线。

6．确定10KV高压配电装置的型式。

7．选择35KV和10KV的避雷器。

8．初步确定主变压器的二次接线（包括测量、断路器控制、保护及信号等）。

三、设计成果

要求提供如下成果：

1．变电所电气主接线图一张。

2．主变压器二次接线图一张。

3．10KV高压配电装置配置图一张。

4．设计说明书一份。

5．设计计算书一份。

说明书应书写工整（或打印），突出重点，文字简练；计算书要求引用公式、计算过程及结果准确无误；图中文字符号及设备图形符号应符合标准规定。

四、参考资料

1．教材《发电厂电气部分》；

2．教材《电力系统分析》；

3．教材《继电保护》；

4．电力工程电气设备手册（第一、二册）；

5．10-220KV变电所设计手册；

6．建筑电气安装标准图册。

设计指导书

可按如下顺序和要求完成整个设计任务。

一、选择变电所主变压器

变电所电气主接线的形式与主变压器的台数和容量有关，因此在确定主接线形式之前应先选择主变压器。

由于变电所高低压侧的电压等级在原始资料中已给定，故主变压器的额定电压已无选择余地，只需确定其台数和容量。

本设计中，由于10KV部分的负荷已给出，故变压器的额定容量不难确定。

变压器工作可靠，且检修时间长，故主变压器一般不设置备用变压器。

考虑到当地负荷发展的需要，设计中可预留出一台同等规格主变压器所需的相应场地，以满足将来发展的需要。

为保证变电所照明、二次回路、检修及生活等用电，需设置变电所自用变压器。

为此需要确定自用变压器的台数、规格及接入方式。

最后将所选的主变压器及自用变压器的有关数据列表示出。

二、确定电气主接线

电气主接线是变电所用于传输和分配电能的电路，设计和选择好电气主接线，是电气部分设计的主要任务。

本设计中，主接线的设计可按如下简要步骤进行。

1．在分析原始资料的基础上，根据设计任务书的要求，初步拟定可能的主接线方案，包括35KV和10KV部分的接线。

初步拟定的方案可以较多，要注意不要漏掉较好的方案。

2．对初步拟定的方案进行分析比较。

比较可从供电的可靠性和灵活性、事故和检修时的影响范围以及经济节省等方面进行。

通过分析比较淘汰不合理方案，确定最后采用的主接线方案。

三、计算短路电流

短路电流的计算结果应能满足选择各种电气设备的需要。

为此要注意选择相应的短路点进行计算。

计算短路电流时，可取100MVA为统一的基准容量。

系统容量按无限大电源考虑。

最后将计算结果列表示出。

四、选择各种电气设备

1．高压断路器选择

包括35KV和10KV断路器的选择。

断路器应按额定电压、额定电流和额定开断电流（或断流容量）选择，并校验其短路时的动稳定和热稳定。

此外，还应确定断路器的种类和型式。

（1）按额定电压选择

应满足如下条件：

式中：

断路器的额定电压（千伏）；

安装断路器电路的工作电压（额定电压）（千伏）。

（2）按额定电流选择

应满足如下条件：

式中：

断路器的额定电流（安），因环境温度为40℃，故可不修正；

安装断路器电路的最大长期工作电流（安）。

（3）按额定开断电流（断流容量）选择

应满足如下条件：

或

式中：

、断路器的额定开断电流（千安）、额定断流容量（兆伏安）；

、断路器灭弧触头分开瞬间通过断路器的短路电流有数值（千安）、短路容量（兆伏安）。

为了确定、（），必须确定从短路开始瞬间起到断路器灭弧触头分开瞬间为止的时间，即开断计算时间·包括继电保护动作时间和断路器的固有分闸时间两部分，即可从所选断路器的目录中查到，在设计中可取为0.2秒。

由于＞0.2s，又由于系统为无限大容量电源，故可取为相应短路点的（或），即不计非周期电流。

（4）按短路情况校验动稳定

应满足如下条件：

式中：

igf所选断路器的极限通过电流（千安），可从该断路器目录中查得。

ich可能通过断路器的最大短路冲击电流（千安）。

（5）按短路情况校验热稳定

应满足如下条件：

It2t≥I2∞tj

式中：

It断路器的t秒热稳定电流（千安），可从该断路器目录中查到；

I∞通过断路器的稳态短路电流（千安）；

tj短路电流的假想时间（秒）。

假想时间包括周期电流假想时间tjz和非周期电流假想时间tjf，即tj=tjz+tjf。

由于系统为无限大容量电源，故tjz即为短路电流的持续时间t，而t=tb+tf。

tb即为保护动作时间（tb=0.2s）,tf为断路器的分闸时间。

tf又由两部分组成，即tf=tg+th,其中tg即为前述的断路器固有分闸时间，而th为电弧持续时间。

tf可从所选断路器目录中查到。

若无法查到，可取th为0.05s。

非周期分量假想时间可用公式tjf=0.05计算，其中。

本设计中=1。

当t>ls时，可不计非周期电流的发热。

除满足以上条件外，还要确定断路器的种类和形式。

最后将所选断路器参数用表列出。

2．隔离开关选择

选择内容同断路器，但可不按开断电流（断流容量）选择，因隔离开关不允许开断带电流的电路。

隔离开关的选择同样包括35KV和10KV两个电压等级的离开关。

最后将所选隔离开关参数列表示出。

3．电压互感器选择

包括35KV及10KV的电压互感器。

在选择之前，首先应确定需在哪些地方装设电压互感器。

电压互感器的选择内容包括：

根据安装地点及用途，确定其结构类型、型号、接线方式和准确等级；确定其一、二次绕组的额定电压；计算其二次负荷，使其不超过所要求准确级的额定容量，以保证其准确度。

本设计为初步设计，可不计算其二次负荷。

（1）结构类型、型号、接线方式和准确等级的确定

通常，35KV及以上的电压互感器采用户外式的，而35KV以下的则采用户内式的。

35KV及以下的可采用油浸式结构或浇注式结构；而35KV以上的则多选用串级式结构或电容分压式电压互感器。

当需要测量线电压和相电压，还需监视电网绝缘状况时，35KV以下可选用三相五柱式电压互感器，也可选用三只单相电压互感器，互感器需带有附加二次绕组，接成Y0-Y0-△接线。

35KV及以上通常选用三只单相互感器接成Y0-Y0-△接线。

电压互感器的准确等级取决于二次仪表或继电保护的要求。

本设计中应为0.5级。

（2）额定电压的选择

电压互感器一次绕组的额定电压应满足如下条件：

Ule=Ug

式中：

Ule电压互感器一次绕组的额定电压（千伏）；

Ug安装电压互感器电网的额定电压（千伏）。

确定一次绕组额定电压时，应注意其接线方式和结构类型（三相或单相）对一次绕组额定电压的不同要求。

二次绕组的额定电压亦与接线方式和结构类型有关。

例如，接成接线的互感器，如采用三只单相互感器，其额定一、二次电压应为相电压；若采用三相式互感器，则其一、二次绕组的额定电压应为线电压。

附加二次绕组的额定电压与中性点运行方式有关，本设计应取为100/3（伏）。

短路电流不通过电压互感器，故不需校验动稳定和热稳定。

最后要求确定保护互感器的熔断器的型号。

4．电流互感器选择

包括35KV和10KV电流互感器的选择。

同理，在选择之前应先确定哪些地方需装设电流互感器。

进行选择时，首先要根据安装地点，用途等条件确定其结构类型、型号、准确等级以及其额定电压和一次绕组的额定电流；然后根据电流互感器的额定容量和二次负荷，计算其连接导线的截面；最后校验其动稳定和热稳定。

本设计为初步设计，不计算连接导线截面。

（1）结构类型、型号和准确等级的确定

用于35KV以下的电路的电流互感器，通常采用户内式的，这种互感器过去多采用瓷绝缘，现在多采用浇注绝缘。

用于35KV及以上电路的互感器，一般采用户外式或装在变压器和断路器套管上的装入式电流互感器。

电流互感器的准确等级，同样取决于二次负荷要求。

用于连接电力变压器，自用电及出线等电路的电度表及其它用于计算电费的电度表的互感器，其准确等级应为0.5级。

测量仪表与继电保护共用一个互感器时，一般应选用具有两个二次绕组的电流互感器，以分别满足各自的需要。

（2）额定电压选择

电流互感器的额定电压，应满足如下条件：

式中：

电流互感器的额定电压（千伏）；

安装互感器电路的工作电压（额定电压，千伏）。

（3）额定电流选择

电流互感器的一次额定电流应满足以下条件：

式中：

电流互感一次绕组额定电流（安）；

安装互感器电路的最大长期工作电流（安）。

（4）动稳定校验

电流互感器的动稳定应满足以下条件：

式中：

互感器的动稳定倍数，等于其极限通过电流与一次额定电流峰值之比，即，可从目录中查到。

通过电流互感器的最大短路冲击电流（千安）。

（5）热稳定校验

热稳定应满足以下条件：

式中：

互感器1秒热稳定电流与一次额定电流之比值，称为热稳定倍数，可从目录中查到

短路电流的假想时间（秒），其确定方法见