風(fēng)電場電氣工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-專業(yè)風(fēng)電場電氣系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目名稱： 45MW（35/66KV 升壓站）風(fēng)電場 電氣一次系統(tǒng)初步設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師：學(xué)生姓名：班 級(jí)：設(shè)計(jì)日期：2013061720130621 能源動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績考核表學(xué)生姓名班級(jí)成績?cè)u(píng)定項(xiàng) 目權(quán)重成績1、平時(shí)工作態(tài)度及出勤情況0.12、設(shè)計(jì)報(bào)告及圖紙質(zhì)量0.43、獨(dú)立完成設(shè)計(jì)情況0.14、答辯情況0.4合計(jì)總 成 績指導(dǎo)教師評(píng)語： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目錄1 課程設(shè)計(jì)介紹21.1課程設(shè)計(jì)題目21.2課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求22 設(shè)計(jì)過程32.1 方案論證32.2 設(shè)計(jì)原理33 設(shè)計(jì)內(nèi)容33.1 風(fēng)機(jī)與箱式變電站接線方案及相關(guān)設(shè)備選擇33.2 風(fēng)電

2、場集電線路接線方案，選擇35KV側(cè)的架空線路103.3 66KV變電所電氣主接線選擇124 課程設(shè)計(jì)總結(jié)17參考文獻(xiàn)17附錄一：風(fēng)電機(jī)組與升壓變壓器電氣主接線圖18附錄二：風(fēng)電機(jī)組集電回路示意圖19附錄三：升壓變電站電氣主接線圖20附錄四：設(shè)備材料清單211 課程設(shè)計(jì)介紹1.1 課程設(shè)計(jì)題目45MW（35/66KV 升壓站）風(fēng)電場電氣一次系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)本期工程裝機(jī)規(guī)模45MW，計(jì)劃安裝30臺(tái)1500kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并建設(shè)一座66kV 升壓變電所。1.2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)與箱式變電站接線方案，選擇下列設(shè)備：（1）35KV側(cè)，斷路器（或負(fù)荷開關(guān)）、熔斷器、電纜、架空線路；（2）69

3、0V側(cè)，斷路器、電纜要求：（1）完成風(fēng)機(jī)與箱式變電站電氣接線圖，圖面包含主要電氣設(shè)備表；（2）完成設(shè)備選擇說明或計(jì)算。2、設(shè)計(jì)風(fēng)電場集電線路接線方案，選擇35KV架空線路說明：風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電壓為690V，經(jīng)箱式變升壓至35KV，通過35KV 集電線路（架空線路），接入風(fēng)電場66KV變電所35KV開關(guān)柜上，再經(jīng)主變二次升壓至66KV接入電力系統(tǒng)。要求：（1）畫出風(fēng)電場35KV 集電線路示意圖；（2）完成35KV 集電線路（架空線路）選擇。3、設(shè)計(jì)66KV變電所電氣主接線（含二期工程部分及所用電部分）選擇：（1）66KV主變壓器；（2）所用變壓器；（3）66KV斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓

4、互感器、避雷器；（4）35KV斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器；要求：（1）完成電氣主接線設(shè)計(jì)，圖面包含主要電氣設(shè)備表；（2）完成設(shè)備選擇說明或計(jì)算。2 設(shè)計(jì)過程2.1 方案論證本次設(shè)計(jì)的方案，主要是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的內(nèi)容，依次展開。借助圖書館和互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)電力設(shè)備手冊(cè)及相關(guān)資料，并且和同學(xué)相互探討，請(qǐng)教老師的方式而逐漸深入該設(shè)計(jì)。2.2 設(shè)計(jì)原理根據(jù)電力設(shè)備手冊(cè)等相關(guān)資料上的選擇方法，進(jìn)行計(jì)算選擇，并通過查找相關(guān)類型表，選擇合適的電力設(shè)備，原則上還需要校核檢驗(yàn)。3設(shè)計(jì)內(nèi)容正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，在保證

5、安全、可靠的前提下，積極而準(zhǔn)確的采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。應(yīng)滿足正常運(yùn)行、維修。短路和過電壓情況下的要求，并考慮長期的發(fā)展。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件檢驗(yàn)核對(duì)。應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格，在特殊情況下，用未經(jīng)正式鑒定的心產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。選擇的高電壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓和過電流的情況下保持正常運(yùn)行。3.1 風(fēng)機(jī)與箱式變電站接線方案及相關(guān)設(shè)備選擇3.1.1 35KV側(cè)斷路器的選擇 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 =額定電壓選擇 35kV額定電流選擇 經(jīng)查表比較

6、選擇LW835A型L:六氟化硫斷路器 W：戶外式LW835A參數(shù)名稱數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)額定電壓（KV） 35額定關(guān)合電流 （KA） 63最高工作電壓（KV） 40.5額定動(dòng)穩(wěn)定電流 （KA）63額定電流 （A）1600額定熱穩(wěn)定電流 （KA） 25額定短路開斷電流 （ KA ） 25熔斷器的選擇 額定電壓選擇 35kV最大持續(xù)工作電流 =額定電流選擇 當(dāng)短路容量較大時(shí)，可考慮在熔斷器前串聯(lián)限流電阻。選擇RN135/40型跌開式熔斷器，額定電壓35kV，滿足要求，斷流容量200MVA，最大開斷電流3.5kA。R：熔斷器 N：戶內(nèi)型 RN135/40的相關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電 壓額定電流開斷容量不小于（MVA

7、）最大開斷電流（KA）熔管數(shù)質(zhì)量/kg熔斷器熔管RN135/4035402003.5228.610電纜的選擇。1） 纜芯材料選擇：電力電纜一般選用鋁芯。2） 絕緣及內(nèi)護(hù)層選擇：V:聚氯乙烯 L：鋁導(dǎo)線. 3） 鎧裝及外被層選擇：直埋電纜，用聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。4） 電壓及芯數(shù)選擇：電纜的額定電壓應(yīng)等于或大于所在網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，電纜的最高工作電壓不得超過其額定電壓的15%，35KV鋁芯電纜選擇 VLV22.5） 電纜選型計(jì)算先計(jì)算每相最大工作電流I（機(jī)組的功率因數(shù)：cos=1, P=UI cos）I=1600/（*35* cos）=27A6） 選型設(shè)計(jì)初步選擇導(dǎo)體截面為240

8、mm。 額定允許載流量：240mm為784A是FDZ-YEYH 1500V電纜在30C的環(huán)境溫度、間隙大于一根電纜直徑時(shí)空氣中的額定載流量。見附表：8.）因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組到箱變的電纜是埋在地下的所以還要考慮溫度系數(shù)的影響，溫度修正系數(shù)和排列系數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)選取，如下表：根據(jù)上述所述該電纜的最大載流量應(yīng)該為：I=784*0.526=412.49.） 選型結(jié)論：建議每相用3根FDZ-YEYH 1*240的電纜3.1.2 690V側(cè)相關(guān)設(shè)備的選擇斷路器的選擇1.斷路器允許額定電壓： U=690V 2.最大持續(xù)工作電流： I=1.05 S/（U）=1406A經(jīng)查表比較選擇得下表參數(shù)，690v側(cè)的真空斷路器

9、(電氣工程設(shè)備手冊(cè)一次部分p650)型號(hào)額定電壓kv最高工作電壓kv額定電流A額定頻率Hz額定開端電流峰值KA動(dòng)穩(wěn)定電流峰值KA4s熱穩(wěn)定電流峰值KA額定電容器組開斷關(guān)合電流A合閘時(shí)間小于S固有分閘時(shí)間小于S燃弧時(shí)間S額定關(guān)合電流KAZN-101600-31.51011.516005031.58031.50.10.060.3803. 選型結(jié)論:斷路器選擇型號(hào)ZN/1600-31.5Z: 真空斷路器 N: 戶內(nèi)型電纜的選擇1） 纜芯材料選擇：電力電纜一般選用鋁芯。2） 絕緣及內(nèi)護(hù)層選擇：低壓電力電纜一般選用聚氯乙烯或絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜（VLV）V:聚氯乙烯 L：鋁導(dǎo)線.7） 鎧裝及外被層選擇：

10、直埋電纜，用聚乙烯或聚氯乙烯護(hù)套的內(nèi)鎧裝電纜。8） 電壓及芯數(shù)選擇：電纜的額定電壓應(yīng)等于或大于所在網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，電纜的最高工作電壓不得超過其額定電壓的15%，1KV鋁芯電纜選擇 VLV22.9） 已知參數(shù)：發(fā)電機(jī)計(jì)算參數(shù)發(fā)電機(jī)額定功率：1.5MW 發(fā)電機(jī)額定電壓：690V（帶電容器）發(fā)電機(jī)繞組接線方式：星接發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)：110） 電纜選型計(jì)算先計(jì)算每相最大工作電流I（機(jī)組的功率因數(shù)：cos=1, P=UI cos）I=1500/（*0.69* cos=1300A）11） 選型設(shè)計(jì)導(dǎo)體截面選擇：電壓等級(jí)選擇1.5KV,因?yàn)榛贗GBT脈沖整流的AC-AC變流器方案存在電流影響，其范圍是0

11、.69KV1.5KV之間，而本選型方案需要適合我們這次的設(shè)計(jì)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求所給的數(shù)據(jù)，F(xiàn)DZ-YEYH1500-1X240電纜在空氣中的載流量是784A。所以初步選擇導(dǎo)體截面為240mm。 額定允許載流量：240mm為784A是FDZ-YEYH 1500V電纜在30C的環(huán)境溫度、間隙大于一根電纜直徑時(shí)空氣中的額定載流量。見附表：8.）因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組到箱變的電纜是埋在地下的所以還要考慮溫度系數(shù)的影響，溫度修正系數(shù)和排列系數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)選取，如下表：根據(jù)上述所述該電纜的最大載流量應(yīng)該為：I=784*0.526=412.49.） 選型結(jié)論：建議每相用3根FDZ-YEYH 1*240的電纜3.1.3

12、風(fēng)機(jī)與箱式變電站電氣接線圖 見附錄一3.2 風(fēng)電場集電線路接線方案，選擇35KV側(cè)的架空線路3.2.1 集電線路接線方案說明：風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電壓為690V，經(jīng)箱式變壓器升至35KV，通過35KV集點(diǎn)線路（架空線路），接入風(fēng)電場66KV變電所35KV開關(guān)柜上，再經(jīng)主變二次升壓至66KV接入電力系統(tǒng)。1） 架空線路選型計(jì)算：箱變的額定容量：1600KVA箱變高壓側(cè)的電壓：35KV先計(jì)算每相最大工作電流I（機(jī)組的功率因數(shù)：cos=1, P=UI cos）I=1600/（*35* cos）=27A2） 架空線維護(hù)要求如下:(1) 架導(dǎo)線的設(shè)計(jì)安全系數(shù)不得小于2.5.避雷線的安全系數(shù)應(yīng)大于導(dǎo)線的安全系數(shù)

13、。(2) 線路上鋼芯鋁絞線的平均運(yùn)行應(yīng)力上限達(dá)到破壞應(yīng)力的22%時(shí)，在線夾處應(yīng)加裝護(hù)線條；當(dāng)達(dá)到破壞應(yīng)力的25%時(shí)，應(yīng)再加裝防震錘。(3) 架線時(shí)最好采用張力放線，并采取措施防止導(dǎo)線磨傷和擦傷。(4) 同一檔距內(nèi)的導(dǎo)線弧垂應(yīng)力求相同。接線后應(yīng)立即進(jìn)行附件安裝，以免損傷導(dǎo)線。3） 選型設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求所給的數(shù)據(jù)，F(xiàn)DZ-YEYH1500-1X240電纜在空氣中的載流量是784A。所以初步選擇導(dǎo)體截面為240mm。 額定允許載流量：240mm為784A是FDZ-YEYH 1500V電纜在30C的環(huán)境溫度、間隙大于一根電纜直徑時(shí)空氣中的額定載流量。見附表：4）.因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組箱變到變電所電纜是架空

14、的所以不必考慮溫度系數(shù)的影響。5）.選型結(jié)論：因?yàn)槲覀冞@次設(shè)計(jì)的輸電回路為6回，且每回有1112臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，所以我們把每回的架空線路分為兩部分，第一部分以6臺(tái)機(jī)組為一線路，則其額定電流I1=6*27=162A,所以第一部分選用一根FDZ-YEYH1500-1X240，第二部分為總的一回路，其有最多12臺(tái)機(jī)組，所以其最大額定電流為I2=27*12=324A，也選用一根FDZ-YEYH1500-1X240。6.）額定電壓為35KV及以下銅芯、鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜：本產(chǎn)品適用于固定敷設(shè)在交流50Hz額定電壓35KV及以下的電力輸配電線路上作輸送電能用，系電網(wǎng)建設(shè)和改造用國產(chǎn)線路器材推薦項(xiàng)目。3

15、.2.2 風(fēng)電場35KV集電線路示意圖見附錄二3.3 66KV變電所電氣主接線選擇3.3.1 66kv主變壓器的選擇高壓側(cè)電壓66KV 低壓側(cè)電壓35KV風(fēng)電場全場總裝機(jī)容量為：Pn=30*1500=45000 KW主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇：考慮變壓器檢修，風(fēng)電場中應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。主變壓器容量的選擇：由于風(fēng)電的不連續(xù)特性、風(fēng)電場的利用小時(shí)數(shù)低及主變壓器具有一定的過荷運(yùn)行特性，因此，要求當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)的時(shí)候，另一臺(tái)主變壓器可以依據(jù)其自身過負(fù)荷能力，將風(fēng)電場產(chǎn)生的全部電能送入電網(wǎng)，計(jì)算如下：Sn=Pn/1.0=45000/1.0=45000KVA風(fēng)電機(jī)組發(fā)電時(shí)潮流從風(fēng)電場送到電網(wǎng)；風(fēng)電機(jī)組不發(fā)電

16、時(shí)，潮流從系統(tǒng)倒送站用電，電壓波動(dòng)較大，選用有載調(diào)壓變壓器。由上所用選用SFZ7-50000/66型號(hào)變壓器，其主要參數(shù)如下66KV雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器型號(hào)額定容量KVA電壓組合短路阻抗%空載損耗kw負(fù)載損耗kw空載電流%連接組別高壓/kv高壓分接范圍低壓/kvSFZ7-50000/665000066+8*1.25%35959.70205.00.7YNd113.3.2 所用變壓器所用變壓器的電源有的接在主變的同一母線上，有的接到另外的外來電源上，這樣當(dāng)主變壓器檢修時(shí)就可保證所里繼續(xù)有電源用。容量 Pn= Pn*10%=4500KW 高壓側(cè)電壓66KV 低壓側(cè)電壓35KV查表選用S7-500

17、0/66型變壓器，其參數(shù)如下表：型號(hào)額定容量KVA電壓組合短路阻抗%空載損耗kw負(fù)載損耗kw空載電流%連接組別高壓/kv高壓分接范圍低壓/kvS7-5000/665000066+2*2.5%3599.036.01.3YNd113.3.3 66kv側(cè)設(shè)備的選擇1）斷路器流過斷路器的最大持續(xù)工作電流= 額定電壓選擇 35kV 額定電流選擇 經(jīng)查手冊(cè)，選擇LW30-72.5/3150戶外型六氟化硫斷路器L：六氟化硫斷路器 W：戶外型其相關(guān)參數(shù)如下表：型號(hào)額定電壓/KV額定電流/A額定開斷電流/KA極限通過電流峰值/KA熱穩(wěn)定電流4s固有分閘時(shí)間/s合閘時(shí)間/sLW30-72.5/315072.531

18、5040100400.0330.092）隔離開關(guān) 選擇的隔離開關(guān)需要滿足：=66 KV由上述計(jì)算查電力手冊(cè)選GW4110戶外型隔離開關(guān)選用的斷路器額定電流600A。選用的隔離開關(guān)額定電壓為110kV，系統(tǒng)電壓66kV滿足要求。 G：隔離開關(guān) W：戶外型型號(hào)額定電壓（kv）額定電流（A）動(dòng)穩(wěn)定峰值（KV）熱穩(wěn)定電流（KA）2S4S5SGW4-110w11012508031.53）、電流互感器的選擇4）、電壓互感器的選擇5）避雷器的選擇防直擊雷最常用的措施是裝設(shè)避雷針，它是由金屬制成，比被保護(hù)設(shè)備高并具有良好的接地裝置，其作用是將雷吸引到自己身上并安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)了附近比它矮的設(shè)備、建筑免受雷擊。型號(hào)形式應(yīng)用范圍FZ電站用普通閥型3-22vk發(fā)電廠，變電所的配電裝置3.3.4 35kv側(cè)設(shè)備的選擇 1）、隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)選擇GW435DW型號(hào)隔離開關(guān)選用的隔離開關(guān)額定電壓為35kV，系統(tǒng)電壓35kV滿足要求。選用的斷路器額定電流1250A。型號(hào)額定電壓（kv）額定電流（A）動(dòng)穩(wěn)定峰值（KV）熱穩(wěn)定電流（KA）2S4S5SGW4-35DW3512508031.52）、電流互感器的選擇3）、電壓互感器的選擇3.3.5 電氣主接線設(shè)計(jì)見附錄三4 課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次課