1、長沙理工大學課程設計說明書高壓成套開關柜選型及設備布置(方案B)學 院： 能源與動力工程學院 專 業： 新能源科學與工程 姓 名： 鄧湘波 學 號： 201449060119 指導老師： 石陽春 課 程： 風電場電氣系統課程設計 時 間： 2017.6.5-2017.6.18 目 錄1.課程設計的目的及要求························&#

2、183;···················4 1.1 課程設計的目的····························&

3、#183;··············4 1.2 課程設計的要求·································

4、················41.3課程設計組內任務································

5、·············42.風電場電氣主接線···································&

6、#183;··················· 53.高壓成套開關柜簡介····························

7、························· 6 3.1 高壓成套開關定義······················

8、83;······················ 6 3.2 高壓成套開關柜的功能························

9、3;·················6 3.3 高壓成套開關柜的基本結構·····························

10、3;····· 6 3.4 高壓成套開關柜的主要組成部分·······························73.5 高壓成套開關柜的技術參數·······&#

11、183;··························· 7 3.6高壓成套開關柜的使用條件···················73

12、.7 高壓成套開關柜的產品特點······················83.8高壓成開套關柜的五防·······················&

13、#183;···········84、高壓成套開關柜的選型····································

14、··········84.1已知技術條件與參數····································84.2高壓成套開關柜

15、的選型····································95、KYN60-40.5（S）型金屬鎧裝移開式開關柜概述········

16、3;····················10 5.1、KYN60-40.5（S）金屬鎧裝移開式開關柜的概述·················10 5.2 KYN60-40.5（S）型開關柜型號及含義··&#

17、183;················11 5.3 KYN60-40.5（S）型開關柜正常使用條件··························115.4 KYN60-40

18、.5（S）型開關柜主要電器技術數據··············11 5.5 KYN60-40.5（S）型開關柜技術參數··················135.6KYN60-40.5（S）型開關柜主要部件技術參數·····

19、83;············135.7 KYN60-40.5（S）型開關柜一次線路方案選擇··············166、高壓成套開關柜布置················&

20、#183;································187.個人小結················

21、;···············································208.參考文獻·

22、83;·················································

23、83;·······219.附件·········································

24、83;·················221、課程設計的目的及要求1.1課程設計的目的 風電場電氣工程是風動專業一門非常重要的專業課，有著新概念多、內容抽象、實踐性強、內容多等特點。課程設計是對學生所學課程內容掌握情況的一次自我驗證，有著極其重要的意義。通過課程設計能提高學生對所學知識的綜合應用能力，能全面檢查并掌握所學內容。通過本課程的課程設計，使學生鞏固風電場電氣工程的基礎理論知識和基本計算方法，了解電力工業的內在關系和

25、電氣系統設計原理，熟悉電力行業規范和標準，具備應用理論知識分析和解決實際問題的能力和工程意識，為將來從事工程設計、設備安裝、系統調試、維護保養等工作打下良好的基礎。1.2課程設計的要求(1) 掌握風電場電氣主接線設計的基本要求.(2) 掌握發電廠電氣主接線的幾種常用接線方式并能分析各接線方式的特點。 (3) 熟悉各種電氣主接線方案的經濟性能比較方法。(4) 握幾種主要電氣設備的選型計算方法。(5) 掌握配電裝置布置的基本要求，并能畫出簡單的配電裝置布置圖。1.3 課程設計組內任務低壓成套開關柜選型及設備布置（方案B）2、電氣主接線設計 1、可靠性,供電可靠性是電力生產的基本要求: （1）任一斷

26、路器檢修時，盡量不會影響其所在回路供電； （2）斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少停運回路數和停運時間，并保證對一級負荷及全部二級負荷或大部分二級負荷的供電； （3）盡量減小發電廠、變電所全部停電的可能性。2 、靈活性,發電廠主接線應該滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性: （1）調度時，應可以靈活地投入和切除發電機、變壓器和線路，靈活調配電源和負荷，滿足系統在事故、檢修以及特殊運行方式下的系統調度要求； （2）檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修不至影響電力系統的運行和對用戶的供電； （3）擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。3、經濟性,還應盡量做到經濟合

27、理： （1）投資省：主接線力求簡單，繼電保護和二次回路不過于復雜，采取限制短路電流的措施； （2）占地面積小：主接線設計要為配電裝置布置創造條件，盡量使占地面積小； （3）電能損失少：經濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數量，并盡量避免因兩次變壓而增加的電能損失。4、接線圖如下：3、高壓成套開關柜簡介 3.1高壓成套開關柜定義高壓開關柜是指用于電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用，高壓開關柜按作電壓等級在3.6kV550kV的電器產品。 3.2高壓成套開關柜的功能（1）它是變電站35KV主要的電力控制設備（2）當系統正常運行時，能切斷和接通線路及各種電氣設備的空載

28、和負載電流 （3）當系統發生故障時，它能和繼電保護配合迅速切除故障電流，以防止擴大事故范圍。 3.3高壓成套開關柜的基本結構開關柜應滿足“交流金屬封閉開關設備標準”的有關要求，由柜體和斷路器二大部分組成，柜體由殼體、電器元件(包括絕緣件)、各種機構、二次端子及連線等組成。3.4高壓成套開關柜的基本組成部分 整體是由柜體和中置式可抽出部分（即手車）兩大部分組成。開關柜的主要電氣元件都有其獨立的隔室，即：手車室、母線室、電纜室、儀表室。具有架空進出線、電纜進出線及其他功能方案，經排列、組合后能滿足各種方案形式的配電裝置的需求。3.5高壓成套開關柜的技術參數（1）額定電壓40.5KV（2）額定頻率

29、50Hz（3）主母線額定電流 1250A、1600A、2000A（4）分支母線額定電流 630A、1250A、1600A（5）額定絕緣水平（1min工頻耐壓：相間、相對的95KV，一次隔離斷口115KV。雷電沖擊耐受電壓：相間、相對的185KV，一次隔離斷口215KV。輔助控制回路1min工頻耐壓：2KV）（6）外型尺寸（寬*深*高） 1400*2800（3000）*28003.6高壓成套開關柜的使用條件 （1）周圍空氣溫度上限+40 下限-10（2）海拔高度：不超過1000m（3）濕度相對濕度：日平均值不大于95%，月平均不大于90%飽和蒸氣壓：日平均值不在于2.2×10 Mpa,

30、月平均不大于1.8×10 Mpa；（4）地震烈度不超過8度；（5）周圍空氣應不受腐蝕性、可燃氣體、水蒸氣等明顯污染；（6）無經常性的劇烈震動。當開關柜使用條件超出以上規定，由用戶與制造廠協商確定。3.7高壓成套開關柜的產品特點 （1）設計合理：根據逃口、圖產等各種開關電氣的特點進行單元化設計，組合成功能單元 （2）結構通用，組裝靈活：C型型材滿足各種結構形式。I覽護等級及使用環繞條件的要求 （3）際準模塊，可以分別組成保護、操作、轉換、控制等標準單元模塊結構任意選用組輩隔 （4）安全防護：采用區域之間的隔離以及功能單元進線和出線之間的相互隔離有效的加強安全防護性能 （5）技術參數：主

31、要技術參數領先世界3.8高壓成開套關柜的五防 1、高壓開關柜內的真空斷路器小車在試驗位置合閘后，小車斷路器無法進入工作位置。（防止帶負荷合閘）2、高壓開關柜內的接地刀在合位時，小車斷路器無法進合閘。（防止帶接地線合閘）3、高壓開關柜內的真空斷路器在合閘工作時，盤柜后門用接地刀上的機械與柜門閉鎖。（防止誤入帶電間隔）.4、高壓開關柜內的真空斷路器在工作時合閘，合接地刀無法投入。（防止帶電合接地線）5、高壓開關柜內的真空斷路器在工作合閘運行時，無法退出小車斷路器的工作位置。（防止帶負荷拉刀閘）4、高壓成套開關柜的選型4.1已知技術條件與參數某風電場安裝2.0 MW風電機組61臺，每6臺集成一路接入

32、升壓變電站（其中一組為7臺），經兩條架空線路（110 Kv，距離分別為20 km和30 km）與系統連接，并向距風電場6km處有一容量約為800KW的集中II類負荷供電（額定功率因數為0.8滯后），其地理接線圖如下圖所示。據此設計風電場電氣主接線方案B（包括集電系統、主變低壓側系統、主變高壓側系統、廠用電系統及近區負荷供電方案）。近區II類負荷（約800 Kw）6 Km20 Km30 Km風電場系統變電站A系統變電站B與1班3組同學配合，根據3組確定的電氣主接線方案B，對主要電氣設備進行選型計算。系統變電站A向主變高壓側提供的短路電流數據： 三相短路電流周期分量 7.5 KA 短路沖擊電流峰值

33、 20.5 KA 短路沖擊全電流有效值 11.3 KA系統變電站B向主變高壓側提供的短路電流數據： 三相短路電流周期分量 6.8 KA 短路沖擊電流峰值 19.1 KA 短路沖擊全電流有效值 10.2 KA風電機組向主變低壓側提供的短路電流數據： 三相短路電流周期分量 10.5 KA 短路沖擊電流峰值 25.3 KA 短路沖擊全電流有效值 15.2 K4.2高壓成套開關柜的選型（1）選型依據1、接線方式集電系統采用單母線分段接線方式。2、額定電壓母線額定電壓為35kV。3、額定電流 7臺風力機一組： 6臺風力機一組： 4、 其他參數（根據設計任務書和風電場電氣主接線圖中廠用電電氣接線圖可計算得

34、到：由已知給出的參數可得下列參數）1 變比：2 一次側電流：3 二次側電流：4 廠用電電流：（2） 選型結果根據已知技術條件與參數及上述性能分析，本方案最終選擇高壓成套開關柜為 KYN60-40.5（S）鎧裝移開式雙母線交流金屬封閉開關柜5、KYN60-40.5（S）型金屬鎧裝移開式開關柜介紹5.1、KYN60-40.5（S）金屬鎧裝移開式開關柜的概述KYN60-40.5鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備（簡稱開關柜）適用于額定電壓為40.5kV三相交流50Hz戶內電力系統中作為發電廠、變電所及工礦企業的配電室接受分配電能之用。并對電路具有控制、保護和監測等功能。開關柜除廣泛應用于一般的電力系統外

35、，還可使用于具有頻繁操作的電力系統中。本產品符合GB 390691335kV交流金屬封閉開關設備及GB/T 110221999戶內交流高壓開關柜訂貨技術條件的有關要求。本開關柜可配用ZN8540.5（3AV3）真空斷路器及LN240.5 2000型SF6斷路器5.2 KYN60-40.5（S）型開關柜型號及含義5.3 KYN60-40.5（S）型開關柜正常使用條件a) 周圍空氣溫度不超過40C,且在24h內測得的平均值不超過35C。最低周圍空氣溫度-15C。b) 海拔不大于1000m。 c) 周圍空氣沒有明顯地受到塵埃、煙、腐蝕性和/或可燃性氣體、蒸氣或鹽霧的污染。d) 濕度條件如下： 1)

36、24h內測得的相對濕度的平均值不超過95%； 2) 24h內測得的水蒸汽壓力的平均值不超過2.2kPa; 3) 月相對濕度平均值不超過90%； 4) 月水蒸汽壓力平均值不超過1.8kPa。KYN-35型開關柜主要技術數據5.4 KYN60-40.5（S）型開關柜主要電器技術數據本開關柜按90691中的鎧裝式金屬封閉開關設備而設計，整體是由柜體和可抽出部件（即手車）兩大部分組成。柜體分四個單獨的隔室，外殼防護等級為IP4X，各小室間防護等級為IP2X。本開關設備采用熱縮絕緣材料，優化電極形狀，使開關柜體積小巧。開關柜具有壽命長 、占地省、安全可靠、易于安裝調試、維護量小等特點。柜體結構外形見圖1

37、,斷路器手車結構見圖2。1 柜體 KYN6040.5開關柜柜體基本柜架采用鋼板折彎件及角鋼焊接而成。柜內采用金屬隔板焊接隔離成:手車室、繼電儀表室、主母線室、電纜室。每個隔室在頂部都裝有壓力釋放方向朝上的泄壓板，保證在發生內部故障電弧時不會影響相鄰隔室，確保設備與人身安全。主母線室和電纜室為對稱結構，主母線可置于柜后上室，也可置于柜后下室，用戶可以靈活選用。本開關柜架空進（出）線內部布置見圖3，電纜進（出）線內部布置見圖4。 所有額定參數和結構相同的元件或功能單元均能互換。具有高可靠性的機械聯鎖和電氣聯鎖。 手車室左右側框底部裝設有手車導向導軌，手車進柜時安裝于手車左右輪架側面的滾輪在導軌槽中

38、滾動，以確保手車進柜時準確導向。手車室左、右框底部都開有矩形孔以便二次電纜經過此孔順著左、右側框立柱進入繼電器室中。 主母線室內三相主母線經過三只絕緣套管貫通，運行時各柜的主母線室之間是隔開的，可以避免一個間隔發生意外事故時波及其它開關柜的擴展性事故發生。 電纜室內根據主回路的方案的需要，可以安裝接地開關（接地開關的操作位置在柜后），帶電顯示裝置，由于本柜柜型體積較小，因此電纜頭不能在本柜內安裝，只能安裝在電纜溝內，電纜分開后經過電纜固定夾后(電纜需加傘裙,用戶自備)進入電纜室。 繼電器室內有480×1100×560mm³ (深×寬×高)的空間

39、,可安裝各種凸出的繼電器，繼電器室門可安裝各種計量儀表、操作開關、信號裝置、嵌入式繼電器或各類綜合保護裝置。繼電器室頂部是小母線室，小母線室內設有25節固定6mm直徑銅棒小母線或電纜端子。接線時小母線室頂蓋板可供翻轉，便于小母線的安裝。繼電器室底部是端子室，最多可安裝JH5端子150節。2 手車 根據手車上配置的主回路元件的下同，設計有斷路器車、隔離手車、計量手車、電壓互感器手車、避雷器電壓互感器手車。同規格的手保證互換。手車在柜內有試驗位置和工作位置兩個鎖定狀態。手車推進（退出）采用蝸輪蝸桿省力機構，操作輕便、靈活。手車進柜時，需要使用專用附加外軌道。各種手車均有與柜體連接的接地觸頭，以保證

40、手車在工作時可靠接地（從“試驗位置”到“工作位置”，接地觸頭均與柜體接地裝置可靠接觸）。手車向工作位置運動時，手車兩側校正滾輪在裝于柜體兩側的導向軌道中運動，從而保證手車自動對正一次觸頭，并且使手車底輪懸離柜底板34mm，手車處于中置式，這樣使手車在柜內推動輕便、靈活。本型手車還專門設計有備用的第五只車輪，以供手車在柜外轉向或運動時使用，此輪將使手車轉運十分輕便、靈活。3 聯鎖開關柜內裝有安全可靠的聯鎖裝置，完全滿足“五防”的要求圖1 開關柜結構外形5.5 KYN60-40.5（S）型開關柜技術參數表1 開關柜技術參數序號項 目單位數 值1額定電壓kV40.52額定頻率Hz503額定電流A12

41、50、1600、20004額定工頻耐受電壓（對地及相間/隔離斷口）kV95/1155雷電沖擊耐受電壓（對地及相間/隔離斷口）kV185/2156額定短時耐受電流kA25、31.57額定短路持續時間s48額定峰值耐受電流kA63、809額定短路開斷電流kA25、31.510額定短路關合電流（峰值）kA63、8011輔助回路額定工頻耐受電壓V200012防護等級（外殼/隔室）IP4X/ IP2X13外形尺寸（寬×深×高）mm1200×2550×2600（注）5.6KYN60-40.5（S）型開關柜主要部件技術參數表2 ZN8540.5(3AV3)真空斷路器額

42、定參數項目單位參數額定電壓kV40.5額定短時工頻耐受電壓（有效值）kV95額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）kV185額定頻率Hz50額定電流A1250、1600、2000額定短時耐受電流kA25、31.5額定峰值耐受電流kA63、80額定短路持續時間s4額定短路開斷電流kA25、31.5額定短路關合電流kA63、80額定操作順序O-0.3s-CO-180s-CO開斷時間ms<80額定短路開斷電流開斷次數次20額定電容器組開斷電流A630額定操作電壓V(DC、AC)110、220機械耐久次10000表3 LN240.5 2000型SF6斷路器技術參數項目單位參數額定電壓kV40.5額定短時工

43、頻耐受電壓（有效值）kV95額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）kV185額定頻率Hz50額定電流A 1250、1600額定短時耐受電流kA16 、25額定峰值耐受電流kA40 、63額定短路持續時間s4額定短路開斷電流kA16 、25額定短路關合電流kA40 、63額定操作順序O-0.3s-CO-180s-CO額定短路開斷電流開斷次數次20額定電容器組開斷電流A800SF6額定壓力（20時表壓） MPa0.65額定操作電壓V(DC、AC)110、220機械耐久次10000年漏氣率 1表4 LDJ2B35電流互感器技術參數額定電流比 額定二次負荷（VA）額定短路持續時間/額定短時耐受電流/額定峰值耐受

44、電流(In為額定一次電流)0.2級0.5級10P級5-200/5 10 10 15 2s/100In/250In300/5 10 10 15 4s/25 kA/63 kA400-600/5 10 15 20 4s/31.5 kA/80 kA800-1000/5 15 20 30 4s/40 kA/100 kA1200-2000/5 20 25 40 4s/40 kA/100 kA表5 JDZX935電壓互感器技術參數項 目單 位JDZ935JDZX935額定電壓一次線圈V3500035000/二次線圈100100/零序線圈100/3額定負荷0.2級VA50300.5級120753P500150

45、表6 JN1235接地開關技術參數序號單位項 目 參數1kV額定電壓40.52Hz額定頻率503kA額定短時耐受電流31.5、254kA額定峰值耐受電流80、 635額定短路持續時間s46開距mm3007同期ms38操作力矩N2009機械壽命次2000表7 避雷器技術參數型 號避雷器額 定電 壓系 統額 定電 壓避 雷 器持 續電 壓直流參考電壓U1mA不大于殘壓8/20us5kA不大于方波通流容量2ms18次不 大 于沖擊波通流 容 量不 大 于kV（有效值）kVkV（峰值）AkAHY5WZ51/1345135517513440065HY5WR51/13451355173134400655.

46、7 KYN60-40.5（S）型開關柜一次線路方案選擇1、 一次線路進線根據集電系統電氣主接線設計，本次需要電纜進線柜14臺，其中1)11臺選用06號一次線路電纜進線，所用電器如下2)1臺選用17號電壓測量線路，所用電器如下3)1臺選用20號避雷器線路（加電壓互感器進行電壓測量），所用電器如下14)選用備用電纜進線（未找到型號）選型 實際 2、 一次線路出線根據集電系統電氣主接線設計，本次需要電纜出線柜3臺，其中1)2臺選用06號一次線路電纜出線（需換用大電流互感器）。2)1臺選用09號左右聯絡回路 6、高壓成套開關柜布置 開關柜安裝前，首先應檢查安裝基礎是否符合本說明書提供的基礎槽鋼布置及一

47、次、二次電纜開孔（請參見圖5）及符合GBJ303-88建筑電氣安裝工程質量檢查評定標準的要求。 開關柜安裝基礎選用電纜進出線時參見圖5、開關柜上進（出）線時參見圖6、母線橋安裝參見圖7。 基礎槽鋼的安裝應符合下列要求：表8項目允許偏差mm/mmm/全長不直度15水平度15位置誤差及不平度5圖5 電纜進（出）線基礎示意圖圖7 母線橋安裝示意圖7、課程設計小結兩周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。 風電場電氣工程課程設計是我們新能源科學與工程專業課程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會，從事職業工作前一個必不少的過程.”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義.我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎. 通過這次風電場電氣工程課程設計，本人在多方面都有所提高。通過這次高壓成套開關柜選型及設備布置，綜合運用本專業所學課程的理論和生產實際風電場建設需要進行一次高壓成套開關柜選型及設備布置，我本人受益匪淺，它鞏固與擴充