变电站毕业设计开题报告.docx

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变电站毕业设计开题报告

华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告（参考）

2012年3月5日

学生姓名

胡金龙

学号

200807522

专业

电气工程及其自动化

题目名称

12062变电站电气部分初步设计

课题来源

模拟

主

要

内

容

一、待设计变电站电气部分原始资料

该变电站所处位置地势平坦，交通便利，电厂的年平均气温为

℃，年最高气温为36℃，年最低气温为-0.7℃。

主要技术指标或主要设计参数

1、发电机参数：

水电厂3×3.5MW+2×2.5MW=15.5MW

3×3.5MW：

UGN=6.3KV,cos

=0.8，X

=0.183

2×2.5MW：

UGN=6.3KV,cos

=0.8，X

=0.122

2、发电厂年最大负荷利用小时数：

Tmax=5600小时/年；

3、电厂的运行方式：

担任系统调峰和事故备用任务，七至十月份电厂在基荷运行，十二月至三月担任系统峰荷，其他月份担任系统腰荷。

4、系统负荷特性：

以工业用电为主，主要是冶金、建材、化工工业等，用电负荷约占系统总负荷的

。

5、电站近区负荷情况：

无近区负荷。

6、升高电压等级、出线回路数及线路负荷：

110KV共2回出线，其中1回送往系统，1回留做备用。

负荷资料为：

线路1（至系统）P

=14（MW），L=140（km）

线路2（留做备用）

厂用电情况：

厂用变压器的容量按电厂总装机容量的1%选定，厂用电电压有

和

两个等级。

二、主要设计内容

1、电气主接线设计；

2、厂用电设计；

3、短路电流计算（三相短路电流及不对称电流的计算）；

4、导体与电气设备选择；

5、电气设备布置；

6、初步规划二次回路方案。

三、重点研究问题

1、电气主接线方案的比较和确定；

2、三相短路电流计算；

3、各级电压导体与电气设备选择。

采取的主要技术路线或方法

一、设计工作中应遵循的主要原则：

以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、运行灵活、维护方便等基本要求下，力争节约投资，降低造价，并尽可能采用先进技术，坚持供电可靠、技术先进、安全使用、经济美观的原则。

二、电气主接线设计

电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分。

水电厂电气主接线是水电厂电气设计的主体和依据，它与电网特性、电厂规模、水能参数、枢纽条件以及电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定有较大的影响。

电气主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。

可靠性水电厂是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应。

灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，应能保证操作的方便性、调度的灵敏性、扩建的方便性。

经济性设计应在满足可靠性、灵活性的前提下做到经济合理，主要从节省一次投资、占地面积少、电能损耗少等方面考虑。

因此设计时应遵循以下几点要求：

1．根据电力系统和用户的要求，应保证供电的可靠性和电能质量。

2．接线应简单、清晰，运行灵活，操作方便。

3．维护及检修方便。

4．经济上合理，运行费用低。

5．便于电站机组分期过度。

主接线方案的拟定与选择：

根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可以拟定出若干个主接线方案。

根据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2～3个技术上可行且满足任务书要求的方案，然后进行经济比较最终确定本次设计的电气主接线形式。

三、厂用电设计

厂用电接线设计的基本要求:

1、保证机组在启动、运行、检修、事故等各种情况下的供电要求；

2、厂用电系统设计要满足各机组供电系统相对独立原则；

3、对于大机组必须要设置事故保安供电电源；

考虑厂用电系统到过渡，应尽可能少的更改接线，变更设备。

厂用电设计应遵循的原则：

各机组的厂用电系统是相互独立的，并且是相互备用，为保证在厂用电源故障，机组起停或停运过程中必需的厂用供电，应设置备用或起动电源；在满足机组安全运行的前提下，设置数量最少的厂用变压器；从厂用电电源的可靠性与独立性考虑，提高厂用电系统的安全水平。

四、短路电流计算

为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时都要用可能流经该设备的最大的短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能经受住突发的发热和电动力的冲击。

同时为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择都需要进行短路电流计算。

一般情况下，三相短路电流产生的热效应和电动力较大，本次设计分别计算三相短路电流和不对称短路电流，比较之后选最大者以校验电气设备的可靠性。

手算三相短路电流主要有以下几个计算步骤：

1、根据已选择的主接线方案作出电气接线图；

2、根据规定的电气设备选择任务，确定短路计算点；

3、计算各电气元件的电抗标幺值，画出以标么值等值电路图；

4、对各短路计算点进行网络化简；

5、求出各个电源对短路点的转移阻抗；

6、求出各个电源的计算电抗

，由运算曲线查出各时刻的短路电流标么值，最后求出各短路计算点的三相短路电流有名值：

、

、

。

不对称短路电流的计算方法采用正序增广网络法。

正序增广网络法：

1、根据水电厂主接线图画出电气接线图；

2、根据规定的电气设备选择任务，确定短路计算点；

3、找出短路点f，形成三序网络，计算各序阻抗及开路电压；

4、根据短路类型，计算附加阻抗

；

5、由公式

=

/（

+

），计算正序分量；

6、根据短路类型，查得或计算出故障相短路电流对正序分量的倍数M，得故障相短路电流

=M

。

五、导体与电气设备选择

按原始资料要求，查阅资料和电气设备手册，确定发电机的型号，再由主接线方式等查阅资料，确定变压器的容量、型号等。

1、母线的选择：

母线是各级电压配电装置的中间环节，它的作用是汇集分配和传递电能。

从母线材料，母线截面形状等方面进行对母线的选择。

选择内容：

（1）材料、

（2）截面形状、（3）布置方式、（4）截面积、（5）校验热稳定、（6）校验动稳定。

对110KV以上的母线还应校验是否发生电晕。

2、断路器的选择：

选择内容：

型式，额定电压，额定电流，校验热稳定，校验动稳定，校验切断能力。

3、隔离开关的选择,参见断路器选择（无需校验切断能力）。

4、避雷器的配置：

避雷器的配置是过电压保护设计的内容，在此简要描述它的配置：

（1）110~220kV户外配电装置的每段母线装设避雷器，架空线路不装避雷器；SF6全封闭组合电器的架空线路侧应装设避雷器。

110kV及以上电缆进线段在电缆和架空线路的连接处装设避雷器。

（2）分级绝缘的变压器中性点，可接地或不接地运行，应装设避雷器；非直接接地系统的变压器中性点应装设避雷器。

（3）电力电容器的线端和不接地中性点应装设避雷器。

5、互感器的配置：

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。

互感器将一次系统的高电压、大电流按比例转变为低电压（100、100/√3V）和小电流（5、1A），供测量、监视、控制及继电保护使用。

六、电气设备布置

电气设备布置的基本要求如下：

（1）按照国家有关方针、政策，因地制宜，在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料，降低造价；

（2）在保证运行可靠的前提下，力求整齐清晰，并保证有足够的安全距离；

（3）巡视、操作和检修设备安全方便。

1、发电机电压配电装置配置

采用室内布置的方式：

（1）电压等级为6-10KV，采用高压成套配电装置；

（2）10KV<电压等级<35KV,采用高压装配式配电装置。

2、升高电压配电装置布置

室外布置有中型、半高型、高型，本设计中对配电装置采用中型布置，运行可靠，施工和维修都比较方便。

3、主变压器的布置

主变压器的布置应遵循的原则：

（1）距离发动机应尽可能地近，以缩短发电机电压大电流母线的长度，最大限度减少电能损耗；

（2）尽量减少占地面积，最大限度减少土建工程量；

（3）安装高程应与主厂房的安装场同高程，以便检修时用安装场的桥式吊车对主变压器进行起吊；

（4）主变压器的进线与出线应方便。

根据主变压器的布置原则，通常将主变压器布置在厂房周围，水电厂布置在主厂房下游侧的尾水平台上。

七、初步规划二次回路方案

二次回路作用是对一次设备进行测量、保护、调节控制等。

规划原则：

能够反映并控制一次设备的工作状况；当一次设备发生故障时，能将故障部分迅速退出工作，以保持电力统处于最佳运行状态。

为了保证电气一次部分运行的技术质量，电气二次部分设置测量系统、控制系统、中央信号、继电保护系统、自动装置、直流系统、绝缘监视系统等。

1、测量系统

为了正确反映电力装置的电气运行参数和绝缘状况，满足电力系统安全经济运行和电力商业化运营的需要，在发电厂的电路中应装设电气测量仪表。

需要进行监测的电气参数主要有电流、电压、频率、有功功率、无功功率、有功电能及无功电能。

利用电压或电流互感器，采用间接测量地方法，对电气一次设备或一次系统回路的运行参数进行测量，常用测量表计同时配置在中央控制室的返回屏上和机旁测量屏上，以便于运行人员在中控室或机旁均能了解一次设备的运行状况。

非常用测量表计仅配置在机旁。

2、控制系统

发电厂电气设备的控制，按控制地点可分为就地控制和集中控制。

单机容量100MW及以下的中小型机组，一般采用主控制室的控制方式。

控制回路是对一次设备进行跳、合操作，配手动和自动控制，采用灯光监视的断路器控制回路。

3、中央信号

中央信号由事故信号和预告信号组成，分别用来反映电气设备的事故及异常运行状态。

4、继电保护装置

发电机保护

根据发电机故障类型和不正常运行状态，对发电机应装设下列保护：

（1）发电机定子绕组相间短路的保护

（2）定子绕组单相接地故障保护

（3）发电机外部相间短路故障和发电机主保护拒动时的后备保护

（4）定子绕组对称过负荷保护

（5）励磁回路一点及两点接地保护

变压器保护

根据变压器故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护：

（1）瓦斯保护

（2）纵差动

（2）终差动保护

（3）过电流保护

（4）过负荷保护

5、自动装置

（1）同步发电机电压调节采用可控硅励磁并自动励磁调节装置；

（2）同期断路器合闸采用自动准同期装置；

（3）厂用工作电源与备用电源间的切换采用备用电源自动投入装置；

（4）线路断路器采用三相或单相自动重合闸装置。

6、直流电源

直流电源的作用是供给控制、信号、继电保护、自动装置、事故照明及交流不停电电源等直流负荷用电，是发电厂的重要组成部分。

采用带浮充电的直流蓄电池成套装置。

7、绝缘监视系统

直流供电系统：

采用直流电源绝缘监视装置。

交流供电系统：

采用交流电源绝缘监视装置。

预期的成果及形式

设计成果

1、毕业设计说明书（含计算书）1份（小四号宋字体、A4打印纸打印）。

2、图纸3张：

（1）电气主接线图1张（计算机绘制、A1打印纸打印）；

（2）开关站平面布置图1张（手工绘制、1#图纸幅面）；

（3）变压器保护原理接线图（展开图、手工绘制，1#图纸幅面）。

时间安排

阅读并分析原始资料，参考有关设计资料，结合电气主接线使用的经验提出若干个可行的电气主接线方案。

1周

对若干个可行的电气主接线方案进行技术经济比较（方案技术经济比较结果列表表示），选出最优电气主接线方案。

同步编写设计说明书和计算书。

1.5周

对最优电气主接线方案进行短路电流计算，得出校验导体和设备动稳定及热稳定所需要的短路电流（短路电流计算结果列表表示）。

同步编写设计说明书和计算书。

2周

对最优电气主接线方案进行导体（发电机引出导体及其绝缘子）和电气设备（主变、厂变、断路器、隔离开关、电压互感器及保护熔断器、电流互感器、避雷器、消弧线圈等）选择。

同步编写设计说明书和计算书。

2.5周

绘制电气主接线图（必须符合国家规定的制图规范）2周

初步规划二次回路的基本方案（写出文字说明即可），整理毕业设计成果。

1周

外文翻译，准备毕业答辩1周

毕业答辩1周

指导教师意见

签名：

年月日

备注