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1、华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告 2010年3月22日 学生姓名 曹安明 学号 专业 电气工程及其自动化 题目名称 CAM变电站初步设计 课题来源 模拟 主 要 内 容 一，设计的原始资料：1,设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区 负荷。2,确定本变电所的电压等级为 220/110/10KV,220KV是本变电所的电源电 压，110KV和10KV是二次电压。3，待建变电所的主接线中，中压侧 110KV母线，送出2回线路；在低压侧 10KV母线，送出10回线路；在本所220KV母线有三回输出线路送向负荷。该所建在地势平坦，交通方便之地。4,变压器米用两台型号完全
2、相同的变压器，其容量为 240MVA。二，电气主接线设计 1、主变压器配置方案的确定丨 根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况，选定主变压 器的台数、容量以及型号。主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的 有关规疋进行。具体如下：容量的确定：240MVA (2)台数确定：两台 型号选择：SFPS-7型220KV级三相三圈无载调压变压器。2、各电压等级接线方式的确定。方案一：220kV电压等级接线方式选为双母线分段接线，110kV电压等级 接线方式选为单母线接线，10kV电压等级接线方式选为单母线分段接线。方案二：220KV电压等级接线方式选为双母线接线，110kV电压等级接 线方
3、式选为内桥接线，10kV电压等级接线方式选为单母线分段接线。方案三：220KV电压等级接线方式选为双母线接线，110kV电压等级接 线方式选为外桥接线，10kV电压等级接线方式选为双母线接线。三，短路电流计算 在有限容量系统计算中，短路电流的计算采用运算曲线法。其计算步骤如 下：(1)、画出以标幺值电抗表示的等值电路图(取SN=100MVA UN=Uav),原始网络中所有的负荷均认为是断开的。(2)、进行等值电路的网络化简，最终简化成各个电源点与短路点之间都 是只经过一个电抗直接相连。这个直接电抗就称为该电源对短路点的“转移 电抗”。(3)、将各“转移电抗”分别换算成以各自的电源总容量为基准容
4、量的 新标幺值，即为各电源到短路点的“计算电抗”Xjs o(4)、用“计算电抗”Xjs在“运算曲线”上查短路电流周期分量任意时 刻的标幺值。如计算电抗标幺值 Xjs 3,则电源可看成无限大电源。(5)、最后求出各电源供出的短路电流有名值，进行相加，就得到了短 路点总的三相短路电流有名值。四，电气设备选择(一)电气设备选择的一般原则和基本要求 1、基本要求 设备选择包括选型和确定技术参数。设备的选型和技术参数应能保证电 站的安全运行和供电的可靠性，并留有适当的发展裕度，应尽量选用轻型设 备和常用产品。在同一电站中，应尽量减少设备和材料的种类。电气设备要能可靠工作，必须按正常工作条件进行选择，并按
5、短路状态 来校验其短路的热稳定和动稳定。2、最大长期工作电流的确定 主母线及母联回路：取母线上最大一台发电机或变压器的 母线分段回路：I gmax=的Ie)P(1 5%)3U e cos 变压器：I 1.05Se g max 3Ue I gmax；(0.50.8)Iemax(母线上最大一台发电机或变压器 用户线：单回 Igmax 双回线Igmax 0.8P(1 5%)、3U e cos 初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧母线送出回线路在低压相同的变
6、压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接线电压等级接线方式选为内桥接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线3、周围空气温度的确定初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧
7、母线送出回线路在低压相同的变压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接线电压等级接线方式选为内桥接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线室外部分取当地月平均最高温度：室内配电装置(10KV)取通风设计时 采用的最高室温，若缺少设计数据时，按当地月平均最高温度+5C考虑。4、计算时间的确定(1)开断计算时间tk为
8、主保护动作时间tb1和断路器固有分闸时间tgf之 和，即 tk=tb什tgf o(2)热稳定校验时间tr为保护时间tb和断路器的开断时间tkd之和，即tr=tb+tkd。无时限的主保护时间tbi取0.05s。热稳定校验时，对于裸导体取tb为主保 护时间tbi，对于电器取tb为后备保护时间tb2o tkd=tgf+th，tgf查有关手册求取，一般取0.06s；th为燃弧时间，一般取 0.020.04so(二)硬母线及软导体的选择 硬导体包括矩形、槽形和管形等，软导体指钢芯铝绞线。硬母线和软导 线应按长期发热允许电流选择截面和按经济电流密度选择截面。对于年最大 负荷利用小时数较大，距离较长、传输容
9、量也较大的回路(如发电机引出线回 路和变压器引出线回路)，一般按经济电流密度选择截面，其它较短导体(如 汇流母线)一般按长期发热允许电流选择截面。除按上述原则选择载流导体截面外，尚应进行热稳定、动稳定及电晕电 压校验等。1、按长期发热允许电流选择截面(1)首先需求出最大长期工作电流 利用最小截面法校验。满足热稳定要求的最小截面。只要实际截面S Smin,则热稳定满足。上式中，Kt为集肤系数，对于钢芯铝绞线 Kt=1，矩形截面导体的Kf可查 表，C为热稳定系数，其值为C Kln 土 10 4，对于铝，常数K=222 X t2 106W S/cm4)，常数T为245C,ti为导体短路前的工作温度,
10、tl 0(y 0)lgmax/l；0(C)；t2为导体的短时最高允许温度，铝导体 t2=200C，计算中，C可近似取值为90；tdz为等值时间，tdz=tz+tfz，tz=f(tr,B)，tr=tb+tkb,B=I/I J 查有关曲线求得 tz，tfz=0.05B 2。5、按三相短路进行动稳定校验(对于硬母线)一般情况下三相短路时导体产生的机械应力最大，故按三相短路电流来 校验硬导体的动稳定。这里只介绍每相单条矩形母线情况。采用三相母线垂直布置，母线竖 放，绝缘子Igmax；70 0.70 25 初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负
11、荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧母线送出回线路在低压相同的变压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接线电压等级接线方式选为内桥接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线跨距L=1.2m，相间距离a=0.5m，这里暂不计共振影响，即B=1 冲击电流icj=2.5
12、5l(A)单位长度上的相间电动力fx 173 10 7li2(N)a f L2 最大弯矩 M (N m)10 按弯矩W b(m3)(三相母线垂直布置，母线竖放)6 相间应力 xj M/W(Pa)动稳定校验条件 xj y 69 106(Pa)简化计算：满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩(10W y Lmax J-(m)fx 若实际绝缘子跨距LW Lmax，则动稳定满足。(四)断路器和隔离开关的选择 断路器的型式选择要根据电压等级，安装地点，该断路器对系统稳定运 行的影响等因素决定。断路器和隔离开关的选择校验项目如表 1所示。表1断路器、隔离开关选择校验项目 设备 项目 断路器 隔离开关 按工作电
13、压选择 UeUew U e U ew 初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧母线送出回线路在低压相同的变压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接线电压等级接线方式选为内桥接线电压等
14、级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线 按工作电流选择 I eI gmax IeI gmax 开断能力校验 1 ekdI-关合能力校验 i eg icj-热稳定校验 动稳定校验 I dwi cj 1 dw1 cj 表中：Ue、le设备的额定电压（KV）和额定电流（A）；Uew 电网的额定电压（KV）；Igmax 额定开断电流（KA）；I、I-三相短路次暂态电流（KA）和稳态电流值（KA）;1eq 额疋关合电流（KA）；1cj 三相短路的冲击电流（KA）；lr、idw热稳定电流有效值（KA）和动稳定电流峰值（KA）;t 热稳疋电流lr允许的作用时间（s）;tdz短路电流热效应等值时间（S）
15、。五，防雷保护设计规划 避雷器的配置：配电装置的每组母线上均装避雷器。三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。变压器高低压侧中性点均装设雷器。六，配电装置设计 变电所的配电装置型式选择一般考虑所在地区的地理情况及环境条件，本着节约用地，因地制宜并结合运行检修和安装要求通过技术经济比较予以确定，在确定配电装置型式时必 须满足节约用地、运行安全和操作巡视方便、便于检修和安装、节约材料、降低造价的要 求。在设计方面要满足安全净距要求，施工、运行和检修要求，躁声的允许标准及限制措施 要求，电晕条件无线电干扰的特性和控制要求。根据电站条件及各型配电装置的特点，选定 要求电压等级的配电装置的结构形式（如
16、屋内或屋外式，屋内式采用单、二、三层，屋外式采 用中型、半高型、高型等）。初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧母线送出回线路在低压相同的变压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接
17、线电压等级接线方式选为内桥接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线采取的主要 技术路线或 方法 1,理解老师发下的设计任务书，明确所要设计的内容，理清设计思路，制定 设计方案。2,收集查阅有关设计规范、设计参考书、文献，特别是 220k V变电站线路设 计的参考书、变电站设计技术规程。3,上网查询相关知识，参照有关的设计内容。4,在坚持独立完成设计的同时，遇到困难及时向老师、同学请教、讨论。预期的成果 及形式 毕业设计书一份 1，封面：由学校统一打印。2，任务书：抄录原件有关内容 3，开题报告：由我自己书写 4，摘要：包括设计题目、论文摘要、关键词为 3至5个，英文摘要与中文摘
18、要相符。二Fl A,5，目录 6，说明书 7，计算书 8，参考文献 9，附录：主要包括外文原文翻译，三张附图：变电所电气主接线图，220KV 或110KV高压配电装置平面布置图，继电保护装置规划图。时间安排 1收集资料，消化吸收，写开题报告 1 周 2.完成变电所设计 7 周 3.完善设计成果 2 周 4.编制设计说明书 1 周 5.答辩 1周 6.总计 12周 指导教师意 见 签名：年 月 日 备注 初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧母线送出回线
19、路在低压相同的变压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接线电压等级接线方式选为内桥接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧母线送
20、出回线路在低压相同的变压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接线电压等级接线方式选为内桥接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线(2)温度修正系数 K I y0 v 0(3)Iv0 K Iv0 Igmax则满足长期发热要求。这里，0和0分别为额定 环境温度和实际环境温度；I v 0和Iv0分别为导体额定环境温
21、度和实际环境温 度下的允许电流。2、按经济电流密度选择截面 SJ=lgmax/J(2-15)式中：SJ-经济截面(mm2 3);J-经济电流密度(A/mm2)，查有关手册。按经济电流密度选择截面还必须按长期发热进行校验。3、按电晕电压校验 对110KV及以上电压的母线应校验母线电晕电压。使导线安装处的最高 工作电压Ugmax小于临界电晕电压Ulj。即 Ug max ULJ 4、热稳定校验 初步设计课题来源模拟一设计的原始资料设计变电所在城市近郊向开发区的炼钢厂供电在变电所附近还有地区负荷确定本变电所的电压等级为是本变电所的电源电压和是二次电压待建变电所的主接线中中压侧母线送出回线路在低压相同的变压器其容量为二电气主接线设计主变压器配置方的确定丨根据本电站对负何的供电情况及与电力系统交换功率的情况选定主变压器的台数容量以及型号主变压器选择应根据我国现行电气设计手册的有关规疋进行具体主要内接线方式选为双母线分段接线电压等级接线方式选为单母线接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方二电压等级接线方式选为双母线接线电压等级接线方式选为内桥接线电压等级接线方式选为单母线分段接线方三电压等级接线