《发电厂电气设备》课程设计500kV变电站电气部分学院：交通学院专业：能源与动力工程班级：学号：姓名：********日期: 2015年12月课程设计任务书一、课程设计的内容本课程设计是《发电厂电气设备》课程后的一门设计性实践课程。
其目的是使学生掌握火力发电厂及变电站电气一次部分设计的基本方法；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度；培养学生独立解决问题的能力。
具体内容如下:1. 对发电厂及变电站在系统中的地位和作用及所供用户的分析；2. 选择发电厂及变电站主变压器的台数、容量、型式；3. 分析确定各电压侧主接线形式及采用配电装置型式；4. 分析确定厂（站）用电接线形式；5. 进行选择设备和导体所必须的短路电流计算；6. 选择变压器高、中、低压侧的断路器、隔离开关；7. 选择10kV硬母线；8. 选择配电装置型式及设计；9. 用AutoCAD绘制发电厂及变电站电气主接线图。
二、课程设计的要求与数据1、根据电力系统的发展规划，拟在某地区新建一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台100MW机组，发电机端电压为10.5kV。
电厂建成后以10kV电压供给本地区负荷,其中有钢厂、毛纺厂等，最大负荷为68MW，最小负荷为34MW，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3～6km。
并以35kV电压供给附近的水泥厂用电，其最大负荷为58MW，最小负荷为32MW，最大负荷利用小时数为4500小时。
负荷中I类负荷比例为30%，II类负荷为40%，III类负荷为30%。
2、计划安装两台100MW的汽轮发电机组，功率因数为0.85，厂用电率为6%，机组年利用小时Tmax=5800小时。
3、按负荷供电可靠性要求及线路传输能力已确定各级电压出线列于下表：5、气象条件：绝对最高温度为35℃；最高月平均温度为25℃；年平均温度为12.7℃；风向以西北风为主.6、以100MVA为基准值，母线上阻抗为1.95，Q=165kA2s，未知系数0.8-1.2.，k三相短路电流=4.5kA，短路电压=6KV，Sj=100MV.A,Uj=10.5kv.三、课程设计应完成的工作1、设计说明书、计算书一份；2、主接线图一张；四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献1、姚春球.发电厂电气部分. 中国电力出版社3、郭琳主编.发电厂电气部分课程设计.中国电力出版社.前言 (1)1. 变压器的设计 (2)1.1主变压器的选择 (2)1.2 所用变压器的选择 (3)1.2.1所用变压器的选择 (4)1.2.2 所用变压器低压侧接线 (5)2. 电气主接线的设计 (5)2.1电气主接线的设计要求 (5)2.2电气主接线方案的确定 (5)2.2.1 10KV侧2种接线方案的比较 (5)2.2.2 10KV侧电气主接线的选择 (6)2.2.3 35KV侧3种接线方案的比较 (7)2.2.4 35KV侧电气主接线的选择 (8)2.3 500kV侧电气主接线的选择 (9)2.3.1 500kV侧3种接线方案的比较 (9)2.3.2 500kV侧电气主接线的选择 (10)3. 短路电流计算 (11)3.1短路电流计算的目的 (11)3.2短路电流计算的一般规定 (11)3.3短路电流计算条件 (11)3.4短路电流计算方法与步骤 (12)3.4.1方法 (12)3.4.2短路电流计算的步骤 (12)3.5 短路电流的计算 (12)4.电气设备选择 (14)4.1 电气设备选择的原则 (14)4.2电气设备选择的一般要求 (15)4.3电气设备选择的技术条件 (15)4.4 主要电气设备的选择 (16)4.4.1 500kV 侧断路器和隔离开关的选择 (16)4.4.2 10KV侧断路器和隔离开关的选择 (18)4.4.3 35kV侧断路器和隔离开关的选择 (19)5.电气主接线图（附录图纸) (22)总结 (23)参考文献： (24)电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的位置，是时间国家现代化的战略重点。
电能是一种无形的、不能大量储存的二次能源。
电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。
要满足国民经济发展的要求就必须加强电网建设，而变电站建设就是电网建设中的重要一环。
在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作，就达到以下基本要求：安全在变电过程中，不发生人身事故和设备事故。
可靠所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求。
优质所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
经济变电站的投资要少，输送费用要低，并尽可能地节约电能、减少有色金属的消耗量和尽可能地节约用地面积。
110kV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。
同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。
选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。
本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。
随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。
变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。
1. 变压器的设计1.1主变压器的选择（1）主变压器台数的选择根据资料分析以及线路来看，为保障Ⅰ、Ⅱ类负荷的需要，以及扩建的可能性，至少需要安装两台主变压器以保证供电的可靠性，以便当其中一台安装主编电器故障或检修时，另一台能继续供电约为1.2倍最大负荷的容量。
（2）主变压器的容量选择 最小负荷：MW P m 66=∑ 最大负荷：MW P m 126=∑ 用电负荷的总视在功率为m S ∑MW P S m m 24.14885.0/126cos /==∑=∑ϕ主变压器的总容量应满足：MVA MVA 2001002=⨯ MVA S S k S m n 14095.0/24.1489.0/=⨯=∑≥ (k 为同视率，根据资料取0.9，线损5%） 满载运行且留裕10%后的容量： MVA S S n 64.63%)101(2/=+⨯=变电所有两台主变压器，考虑到任意一台主变压器停运或检修时，另一台都要满足容量：MVA S n 98%70140=⨯≥ 所以选每台主变压器容量：MVA S n 98=为了满足系统要求，以及通过查表，确定每台主变压器的装机容量为：100MVA 总装机容量为：考虑周围环境温度的影响：85.18)7.1225(2/)(min max =+=+=θθθp ℃123.11100/)7.1225(=+-=θK根据 MVA K S k S m n 28.71123.1/24.1489.06.0/6.0=⨯⨯=∑≥θ 即 MVA MVA S n 28.71100>=满足要求。
（3）主变压器形式的选择 相数的选择：电力系统中大多数为三相变压器，三相变压器较之于同容量的单相变压器组，其金属材料少20~25%。
运行电能损耗少12~15%，并且占地面积少，因此考虑优先采用。
本变电所在地势平坦处，不受运输条件限制，所以采用三相变压器。
绕组的确定：自耦变压器一般用在220kV以上的变电所中，所以这里选择自耦变压器绕组接线方式的选择：变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致，否则不能进行并联运行。
我国110kV及以上变压器绕组都选用Y连接，35KV及以下电压绕组都选择△连接方式，所以该变电所的两台主变压器，高压侧（500kV）采用Y连接，低压侧（10kV）采用△连接方式。
根据500kV变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选型号为：ODFPS2-250000/500的主变压器，技术参数如下：1.2 所用变压器的选择1.2.1所用变压器的选择根据《500kV及以上变电所设计规范》规定，在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器，分别接到母线的不同分段上。
变电所的所用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。
变电所的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。
这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压只需0.4kV一级，采用动力与照明混合供电方式。
380V所用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。
本变电所所用容量为100kVA，选用两台型号为S9-100/10的三相油浸自冷式铜线变压器，接入低压侧,互为暗备用。
参数如下表：表2 站用电变压器参数表1.2.2所用变压器低压侧接线所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源，所用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。
380V所用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段。
2.电气主接线的设计2.1电气主接线的设计要求变电所主接线须满足以下基本要求：（1）运行可靠性断路器检修时是否影响供电，设备和线路故障检修时，需要停电的用户数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。
（2）具有灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的退出设备，切出故障、停电时间最短，影响范围最小，并且在检修时可以保证检修人员的安全。
（3）操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰，操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。
复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的失误而造成事故。
但接线方式过于简单，可能会不满足运行方式的需求，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
（4）经济上合理主接线在保证安全可靠，操作灵活方便的基础上，还应该使投资和年运行费用减少，占地面积最小，使其尽可能发挥最好的经济效益。
（5）应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此在选择主接线时还需要考虑到具有扩建的可能性。
变电所电气主接线的选择，主要决定于变电所在电力系统中的地位、环境、负荷的性质，出线数目的多少，电网的结构等。
2.2电气主接线方案的确定由于Ⅰ类、Ⅱ类负荷居多（将近60%），为了安全可靠起见，保留3种方案。