高压成套开关柜选型及设备布置

第1页共24页课程设计说明书高压成套开关柜选型及设备布置(方案B)学院：能源与动力工程学院专业：新能源科学与工程姓名：邓湘波学号：201449060119指导老师：石阳春课程：风电场电气系统课程设计时间：2017.6.5-2017.6.18长沙理工大学第2页共24页目录1.课程设计的目的及要求············································41.1课程设计的目的···········································41.2课程设计的要求·················································41.3课程设计组内任务·············································42.风电场电气主接线·······················································53.高压成套开关柜简介·····················································63.1高压成套开关定义·············································63.2高压成套开关柜的功能··········································63.3高压成套开关柜的基本结构···································63.4高压成套开关柜的主要组成部分·······························73.5高压成套开关柜的技术参数···································73.6高压成套开关柜的使用条件···················73.7高压成套开关柜的产品特点······················83.8高压成开套关柜的五防···································84、高压成套开关柜的选型··············································84.1已知技术条件与参数····································84.2高压成套开关柜的选型····································95、KYN60-40.5（S）型金属铠装移开式开关柜概述·····························105.1、KYN60-40.5（S）金属铠装移开式开关柜的概述·················105.2KYN60-40.5（S）型开关柜型号及含义···················11长沙理工大学第3页共24页5.3KYN60-40.5（S）型开关柜正常使用条件··························115.4KYN60-40.5（S）型开关柜主要电器技术数据··············115.5KYN60-40.5（S）型开关柜技术参数··················135.6KYN60-40.5（S）型开关柜主要部件技术参数··················135.7KYN60-40.5（S）型开关柜一次线路方案选择··············166、高压成套开关柜布置·················································187.个人小结·······························································208.参考文献···························································219.附件···························································22长沙理工大学第4页共24页1、课程设计的目的及要求1.1课程设计的目的《风电场电气工程》是风动专业一门非常重要的专业课，有着新概念多、内容抽象、实践性强、内容多等特点。课程设计是对学生所学课程内容掌握情况的一次自我验证，有着极其重要的意义。通过课程设计能提高学生对所学知识的综合应用能力，能全面检查并掌握所学内容。通过本课程的课程设计，使学生巩固风电场电气工程的基础理论知识和基本计算方法，了解电力工业的内在关系和电气系统设计原理，熟悉电力行业规范和标准，具备应用理论知识分析和解决实际问题的能力和工程意识，为将来从事工程设计、设备安装、系统调试、维护保养等工作打下良好的基础。1.2课程设计的要求(1)掌握风电场电气主接线设计的基本要求.(2)掌握发电厂电气主接线的几种常用接线方式并能分析各接线方式的特点。(3)熟悉各种电气主接线方案的经济性能比较方法。(4)握几种主要电气设备的选型计算方法。(5)掌握配电装置布置的基本要求，并能画出简单的配电装置布置图。1.3课程设计组内任务低压成套开关柜选型及设备布置（方案B）2、电气主接线设计1、可靠性,供电可靠性是电力生产的基本要求:（1）任一断路器检修时，尽量不会影响其所在回路供电；（2）断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负荷的供电；长沙理工大学第5页共24页（3）尽量减小发电厂、变电所全部停电的可能性。2、灵活性,发电厂主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵活性:（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，灵活调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度要求；（2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修不至影响电力系统的运行和对用户的供电；（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。3、经济性,还应尽量做到经济合理：（1）投资省：主接线力求简单，继电保护和二次回路不过于复杂，采取限制短路电流的措施；（2）占地面积小：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积小；（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，并尽量避免因两次变压而增加的电能损失。4、接线图如下：3、高压成套开关柜简介3.1高压成套开关柜定义高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，高压开关柜按作电压等级在3.6kV~550kV的电器产品。3.2高压成套开关柜的功能长沙理工大学第6页共24页（1）它是变电站35KV主要的电力控制设备（2）当系统正常运行时，能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流（3）当系统发生故障时，它能和继电保护配合迅速切除故障电流，以防止扩大事故范围。3.3高压成套开关柜的基本结构开关柜应满足“交流金属封闭开关设备标准”的有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，柜体由壳体、电器元件(包括绝缘件)、各种机构、二次端子及连线等组成。3.4高压成套开关柜的基本组成部分整体是由柜体和中置式可抽出部分（即手车）两大部分组成。开关柜的主要电气元件都有其独立的隔室，即：手车室、母线室、电缆室、仪表室。具有架空进出线、电缆进出线及其他功能方案，经排列、组合后能满足各种方案形式的配电装置的需求。长沙理工大学第7页共24页3.5高压成套开关柜的技术参数（1）额定电压40.5KV（2）额定频率50Hz（3）主母线额定电流1250A、1600A、2000A（4）分支母线额定电流630A、1250A、1600A（5）额定绝缘水平（1min工频耐压：相间、相对的95KV，一次隔离断口115KV。雷电冲击耐受电压：相间、相对的185KV，一次隔离断口215KV。辅助控制回路1min工频耐压：2KV）（6）外型尺寸（宽*深*高）1400*2800（3000）*28003.6高压成套开关柜的使用条件（1）周围空气温度上限+40℃下限-10℃（2）海拔高度：不超过1000m（3）湿度相对湿度：日平均值不大于95%，月平均不大于90%饱和蒸气压：日平均值不在于2.2×10Mpa,月平均不大于1.8×10Mpa；（4）地震烈度不超过8度；长沙理工大学第8页共24页（5）周围空气应不受腐蚀性、可燃气体、水蒸气等明显污染；（6）无经常性的剧烈震动。当开关柜使用条件超出以上规定，由用户与制造厂协商确定。3.7高压成套开关柜的产品特点（1）设计合理：根据逃口、图产等各种开关电气的特点进行单元化设计，组合成功能单元（2）结构通用，组装灵活：C型型材满足各种结构形式。I览护等级及使用环绕条件的要求（3）际准模块，可以分别组成保护、操作、转换、控制等标准单元模块结构任意选用组辈隔（4）安全防护：采用区域之间的隔离以及功能单元进线和出线之间的相互隔离有效的加强安全防护性能（5）技术参数：主要技术参数领先世界3.8高压成开套关柜的五防1、高压开关柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后，小车断路器无法进入工作位置。（防止带负荷合闸）2、高压开关柜内的接地刀在合位时，小车断路器无法进合闸。（防止带接地线合闸）3、高压开关柜内的真空断路器在合闸工作时，盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭锁。（防止误入带电间隔）.4、高压开关柜内的真空断路器在工作时合闸，合接地刀无法投入。（防止带电合接地线）5、高压开关柜内的真空断路器在工作合闸运行时，无法退出小车断路器的工作位置。（防止带负荷拉刀闸）4、高压成套开关柜的选型4.1已知技术条件与参数某风电场安装2.0MW风电机组61台，每6台集成一路接入升压变电站（其中一组为7台），经两条架空线路（110Kv，距离分别为20km和30km）与系统连接，并向距风电场6km处有一容量约为800KW的集中II类负荷供电（额定长沙理工大学第9页共24页功率因数为0.8滞后），其地理接线图如下图所示。据此设计风电场电气主接线方案B（包括集电系统、主变低压侧系统、主变高压侧系统、厂用电系统及近区负荷供电方案）。与1班3组同学配合，根据3组确定的电气主接线方案B，对主要电气设备进行选型计算。系统变电站A向主变高压侧提供的短路电流数据：三相短路电流周期分量7.5KA短路冲击电流峰值20.5KA短路冲击全电流有效值11.3KA系统变电站B向主变高压侧提供的短路电流数据：三相短路电流周期分量6.8KA短路冲击电流峰值19.1KA短路冲击全电流有效值10.2KA风电机组向主变低压侧提供的短路电流数据：三相短路电流周期分量10.5KA短路冲击电流峰值25.3KA短路冲击全电流有效值15.2K4.2高压成套开关柜的选型（1）选型依据1、接线方式——集电系统采用单母线分段接线方式。2、额定电压——母线额定电压为35kV。3、额定电流○17台风力机一组：近区II类负荷（约800Kw）6Km20Km30Km风电场系统变电站A系统变电站B长沙理工大学第10页共24页A68.288103538.01072000U3cosSI33Nn○26台风力机一组：A44.247103538.01062000U3cosSI33Nn4、其他参数（根据设计任务书和风电场电气主接线图中厂用电电气接线图可计算得到：由已知给出的参数可得下列参数）①变比：3.1435110UUK21②一次侧电流：AUPI50.10100011031023611③二次侧电流：99.3210003531023622UPI④厂用电电流：）400V（63.288640099.32100035用电压采用AI（2）选型结果根据已知技术条件与参数及上述性能分析，本方案最终选择高压成套开关柜为KYN60-40.5（S）铠装移开式双母线交流金属封闭开关柜5、KYN60-40.5（S）型金属铠装移开式开关柜介绍5.1、KYN60-40.5（S）金属铠装移开式开关柜的概述KYN60-40.5铠装移开式