电气工程基础课程设计

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1、电气工程基础课程设计电气工程基础课程设计题目题目：110kV 降压变电站电气系统初步设计降压变电站电气系统初步设计学生姓名：学生姓名：林俊杰林俊杰专业专业：电气工程及其自动化：电气工程及其自动化班级：电气班级：电气 0906 班班学号：学号：200911914指导教师：指导教师：罗毅罗毅目录目录变电站电气系统课程设计说明书变电站电气系统课程设计说明书一、一、 概述概述1、设计目的设计目的 2、设计内容设计内容 3、设计要求设计要求二、二、 设计基础资料设计基础资料1、待建变电站的建设规模待建变电站的建设规模 2、电力系统与待建变电站的连接情况电力系统与待建变电站的连接情况 3、待建变电站负荷待

2、建变电站负荷三、三、 主变压器与主接线设计主变压器与主接线设计1、各电压等级的合计负载及类型各电压等级的合计负载及类型 2、主变压器的选择主变压器的选择四、四、 短路电流计算短路电流计算1、基准值的选择基准值的选择 2、各元件参数标幺值的计算各元件参数标幺值的计算 3、用于设备选择的短路电流计算用于设备选择的短路电流计算 五、五、电气设备的选择电气设备的选择 1、电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件 2、各回路的工作电流计算各回路的工作电流计算 3、断路器和隔离开关选择断路器和隔离开关选择 4、导线的选择导线的选择 5、限流电抗器的选择限流电抗器的选择 6、电压互感器的选择电压互感器的

3、选择 7、电流互感器的选择电流互感器的选择 8、电压熔断器的选择电压熔断器的选择 9、支持绝缘子和穿墙套管的选择支持绝缘子和穿墙套管的选择 10、消弧线圈的选择消弧线圈的选择 11、避雷器的选择避雷器的选择一、一、 概述概述1、设计目的设计目的 （1） 复习和巩固复习和巩固电气工程基础电气工程基础课程所学知识。课程所学知识。 （2） 培养和分析解决电力系统问题的能力。培养和分析解决电力系统问题的能力。 （3） 学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法。学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法。2、设计内容设计内容本课程设计只作电气系统的初步设计，不作施工设计和土建设计。本课程设

4、计只作电气系统的初步设计，不作施工设计和土建设计。（1） 主变压器选择：根据负荷主变压器的容量、型式、电压等级等。主变压器选择：根据负荷主变压器的容量、型式、电压等级等。 （2） 电气主接线设计：可靠性、经济性和灵活性。电气主接线设计：可靠性、经济性和灵活性。 （3） 短路电流计算：电力系统侧按无限大容量系统供电处理；短路电流计算：电力系统侧按无限大容量系统供电处理； 用于设备选择时，按变电所最终规模考虑；用于保护整定计算时，按本期工程用于设备选择时，按变电所最终规模考虑；用于保护整定计算时，按本期工程 考虑；举例列出某点短路电流的详细计算过程，列表给出各点的短路电流计算考虑；举例列出某点短路

5、电流的详细计算过程，列表给出各点的短路电流计算 结果结果 Sk、I”、I、Ish、Teq（其余点的详细计算过程在附录中列出）（其余点的详细计算过程在附录中列出） 。 （4）选择主要电气设备：断路器、隔离开关、母线及支撑绝缘子、限流电抗器、）选择主要电气设备：断路器、隔离开关、母线及支撑绝缘子、限流电抗器、 电流互感器、电压互感器、高压熔断器、消弧线圈。电流互感器、电压互感器、高压熔断器、消弧线圈。每类设备举例列出一种设备的每类设备举例列出一种设备的 详细选择过程，列表对比给出选出的所有设备的参数及使用条件。详细选择过程，列表对比给出选出的所有设备的参数及使用条件。 （5）编写）编写“变电所电气

6、部分设计变电所电气部分设计”说明书，绘制电气主接线图（说明书，绘制电气主接线图（2 图纸）图纸）3、设计要求设计要求（1）通过经济技术比较，确定电气主接线；通过经济技术比较，确定电气主接线； （2）短路电流计算；短路电流计算； （3）主变压器选择；主变压器选择； （4）断路器和隔离开关选择；断路器和隔离开关选择； （5）导线（母线及出线）选择；导线（母线及出线）选择； （6）限流电抗器的选择（必要时）限流电抗器的选择（必要时） 。 （7）完成上述设计的最低要求；完成上述设计的最低要求； （8）选择电压互感器；选择电压互感器； （9）选择电流互感器；选择电流互感器； （10） 选择高压熔断器（必

7、要时）选择高压熔断器（必要时） ； （11） 选择支持绝缘子和穿墙套管；选择支持绝缘子和穿墙套管； （12） 选择消弧线圈（必要时）选择消弧线圈（必要时） ； （13） 选择避雷器。选择避雷器。二、二、 设计基础资料设计基础资料1、待建变电站的建设规模、待建变电站的建设规模 变电站类型：变电站类型： 110 kV 降压变电站降压变电站 三个电压等级：三个电压等级： 110 kV、 35 kV、 10 kV 110 kV：近期线路：近期线路 2 回；远期线路回；远期线路 3 回回35 kV：近期线路近期线路 2 回；回； 远期线路远期线路 4 回回10 kV：近期线路近期线路 4 回；远期线路回

8、；远期线路 8 回回2、电力系统与待建变电站的连接情况、电力系统与待建变电站的连接情况 变电站在系统中地位：变电站在系统中地位：地区地区 变电站变电站 变电站仅采用变电站仅采用 110 kV 的电压与电力系统相连，为变电站的电源的电压与电力系统相连，为变电站的电源 电力系统至本变电站高压母线的标么电抗（电力系统至本变电站高压母线的标么电抗（Sd=100MVA）为：）为： 最大运行方式时最大运行方式时0.28 ； 最小运行方式时最小运行方式时0.35； 主运行方式时主运行方式时0.30; 上级变电站后备保护动作时间为上级变电站后备保护动作时间为 2.5s 3、待建变电站负荷、待建变电站负荷 11

9、0 kV 出线：负荷每回容量出线：负荷每回容量 10000 kVA， cos0.9，Tmax 4000 h 35 kV 负荷每回容量负荷每回容量 5000 kVA， cos0.85，Tmax4000 h； 其中，一类负荷其中，一类负荷 0 回；二类负荷回；二类负荷 2 回回 10kV 负荷每回容量负荷每回容量 1500 kW，cos0.95，Tmax 4200 h； 其中，一类负荷其中，一类负荷 0 回；二类负荷回；二类负荷 2 回回 (4)负荷同时率负荷同时率 0.78 4、环境条件、环境条件 当地年最高气温当地年最高气温 400C，年最低气温，年最低气温-200C，最热月平均最高气温，最热

10、月平均最高气温 350C，年最低气温，年最低气温 -50C。 当地海拔高度：当地海拔高度：600m 雷暴日：雷暴日：15 日日/年年 5、其它、其它 变电站地理位置：变电站地理位置：城郊，距城区约城郊，距城区约 10km 变电站供电范围：变电站供电范围： 110 kV 线路：最长线路：最长 100 km，最短，最短 50 km；35 kV 线路：最长线路：最长 60 km，最短，最短 20 km；10 kV 低压馈线：最长低压馈线：最长 15 km，最短，最短 3 km； 未尽事宜按照设计常规假设。未尽事宜按照设计常规假设。 三、三、主变压器与主接线设计主变压器与主接线设计 1、主变压器的选择

11、主变压器的选择 （1） 变压器台数的选择变压器台数的选择 在大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装在大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装 设两台变压器为宜；对地区性孤立的一次变电站或复合较高的变电站，在设计设两台变压器为宜；对地区性孤立的一次变电站或复合较高的变电站，在设计 时应该考虑装设三台变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，时应该考虑装设三台变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站， 与系统联系紧密，含有交大份额的一、二类负载，故一起工程选择两台主变压与系统联系紧密，含有交大份额的一、二类负载，故一起工程选择两

12、台主变压 器，并列运行且容量相等。考虑到地区经济发展较快，远期增加负荷较多，负器，并列运行且容量相等。考虑到地区经济发展较快，远期增加负荷较多，负 荷密度迅速增大，故而起工程增加一台主变压器。荷密度迅速增大，故而起工程增加一台主变压器。 变压器是变电站主要电气设备之一，其主要功能是升高或降低电压，以利于电变压器是变电站主要电气设备之一，其主要功能是升高或降低电压，以利于电 能的合理输送、分配和使用。从电工学中知道，输电线路中流过的电流越大，能的合理输送、分配和使用。从电工学中知道，输电线路中流过的电流越大， 损失的功率就越大。所以采用高压输电减少线路的功率损耗，故将发电厂发出损失的功率就越大。

13、所以采用高压输电减少线路的功率损耗，故将发电厂发出 的电力经变压器升压后输送，送到供电地区后经降压变压器变换成低电压供用的电力经变压器升压后输送，送到供电地区后经降压变压器变换成低电压供用 户使用。户使用。 （2）变压器容量的选择）变压器容量的选择 设计的变电站中，设计的变电站中，35kV 侧负荷每回容量侧负荷每回容量5000kVA,cos=0.85，Tmax=4000h；10kV 侧负荷每回容量侧负荷每回容量1500KW，cos=0.95，Tmax=4200h。 近期系统负荷总量和类型统计如下：近期系统负荷总量和类型统计如下： 35kV 侧的总负荷侧的总负荷S35=50002kVA=1000

14、0kVA10kV 侧的总负荷侧的总负荷 S10=（15004）/0.95kVA=6316kVA 近期的总负荷近期的总负荷 S =0.78（S35 +S10）=12726kVA远期系统负荷总量和类型统计如下：远期系统负荷总量和类型统计如下： 35kV 侧的总负荷侧的总负荷 S35=50004kVA=20000kVA10kV 侧的总负荷侧的总负荷 S10=（15008）/0.95kVA=12632kVA 远期的总负荷远期的总负荷 S =0.78（S35 +S10）=25453kVA拟选用三台（近期两台、远期增加一台）拟选用三台（近期两台、远期增加一台）SFSL7-10000/110 型三绕组变压器

15、，其型三绕组变压器，其 容量比为：容量比为：100/100/50；电压比为；电压比为 11022.5%/38.522.5%/11kV；接线方；接线方 式为式为 YN,y0,d11，阻抗电压为：，阻抗电压为：Uk12%=10.5%,Uk13%=18%,Uk23%=6.5%。 （2） 校验变压器的负荷校验变压器的负荷 近期工程的主变压器的负荷率：近期工程的主变压器的负荷率：。0063.63kVA2000012726kVA 远期工程的主变压器的负荷率：远期工程的主变压器的负荷率：0084.84kVA3000025453kVA（3）事故情况下变压器过载能力的校验）事故情况下变压器过载能力的校验 三台主变，停一台，应承担全部负荷的三台主变，停一台，应承担全部负荷的 70%80 远期时，三台主变，停一台，应承担全部负荷的远期时，三台主变，停一台，应承担全部负荷的 70%80%。此变电站一台。此变电站一台出现故障时承担全部负荷为出现故障时承担全部负荷为 =20000 25453= 78.6% 三绕组变压器各侧容量选择：三绕组变压器各侧容量选择： 要求：各侧容量均应要求：各侧容量均应15%(远期