35kV降压变电所电气设计-论文.doc
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1、目 录中文摘要1英文摘要21 引言31.1 设计的原始资料31.2 设计的根本原则:31.3 本设计的主要容42主接线的设计52.1 电气主接线的概述52.2 电气主接线根本要求52.3 电气主接线设计的原则52.4 主接线的根本接线形式62.5 主接线的设计62.6 电气主接线方案的比拟63 负荷计算83.1 负荷的分类83.2 10kV侧负荷的计算84 变压器的选择104.1 主变压器的选择104.1.1 变压器容量和台数确实定104.1.2 变压器型式和构造的选择104.2 所用变压器的选择115 无功补偿125.1 无功补偿概述125.2 无功补偿计算135.3 无功补偿装置135.4
2、 并联电容器装置的分组145.5 并联电容器的接线146 短路电流的计算156.1 产生短路的原因和短路的定义156.2 电力系统的短路故障类型156.3 短路电流计算的一般原则156.4 短路电流计算的目的166.5 短路电流计算方法166.6 短路电流的计算177 高压电器的选择197.1 电器选择的一般原则197.2 高压电器的根本技术参数的选择207.3 高压电器的校验207.4 断路器的选择选择217.5 隔离开关的选择247.6 电流互感器的选择267.7 电压互感器的选择287.8 母线的选择297.9 熔断器的选择308 继电保护和主变保护的规划318.1 继电保护的规划318
3、.1.1 继电保护的根本作用318.1.2 继电保护的根本任务318.1.3 继电保护装置的构成318.1.4 对继电保护的根本要求318.1.5 本设计继电保护的规划328.2 变压器保护的规划338.2.1 变压器的故障类型和不正常工作状态338.2.2 变压器保护的配置348.2.3 本设计变压器保护的整定349 变电所的防雷保护369.1 变电所防雷概述369.2 避雷针的选择379.3 避雷器的选择38结论与展望40致41参考文献4235kV降压变电所电气设计摘要: 本文详细介绍了*工业园区35kV降压变电所的设计。文中对主接线的选择、高压设备的选择、负荷计算、短路电流计算,继电保护
4、选择和整定计算皆有详细的说明。特别对主接线的选择,变压器的选择,还有一些电气设备如断路器、电流互感器、电压互感器等的选择校验作了详细的说明和分析。其中还对变电所的主接线,平面布置等通过CAD制图直观的展现出来。本次设计的容严密结合实际,通过查找大量相关资料,设计出了符合当前要求的变电所。在设计的过程中,得到了学校教师、同学的耐心指导和大量帮助,在此对他们表示衷心的感和崇高的敬意。关键词:电气主接线、短路电流计算、高压电气设备、继电保护Design of 35kV Step-down SubstationAbstract: This paper mainly introduces the des
5、ign of 35kV substation in a industrial park. It also discusses the choice of main wiring, high pressure equipment and all kinds of the protection of relay, the calculation of load, short current and so on in detail, especially, the choice of main wiring, transformer and some electric equipment such
6、as circuit breaker, current and Voltage sensor. It shows main wiring of substation, the distribution of plane and some protection equipment of high and low Voltage by the graphics of CAD.This design is closely related to reality in order to design the suitable substation by studying a lot of materia
7、ls. In the design process, the school teachers and students give me a lot of help. In this, I e*press my heartfelt thanks and high tribute to them. Key words:main electrical connection table, the calculation of short current,theprotection of relay, High-voltage electrical equipment。1 引言1.1 设计的原始资料为改
8、善供电质量,提高供电可靠性,在*工业园区建立一座35kV变电所,该变电所的设计规模为:135kV进线两回,一回由110kV甲站引入,一回由110kV乙站引入进线阻抗忽略,出线两回,最终出线四回。210kV出线8回,负荷的类型及大小如下表1.1。表1.1 用电负荷负 荷 名 称额 定 容 量kV额 定 电 压kV负 荷 特 性Cos供电线路长度(m)1* 出线860100.82001* 出线400100.822501* 出线760100.751001* 出线1600100.880水源变电所1200100.85200生活区变电所2000100.890锅炉变电所1100100.8100污水处理源12
9、00100.8803 甲站35kV母线最大短路容量300MVA,乙站35kV母线最大短路容量300MVA。4本地区海拔1010M,雷电活动33天/年,历史最高温度35,最低温度-5,最大风速4M/S1.2 设计的根本原则: 工业园区变电所直接为生产提供电源,是电力系统的一个重要环节,此类变电所能否正确运行关系到整个工业园区生产的稳定和平安问题,因此设计一个优质、平安、可靠、灵活的变电所至关重要。设计原则有以下几点: 1变电所的设计应根据工程的510年开展规划进展,与城建局部的城市规划相结合,做到远、近期的结合,以近期为主,正确处理近期建立与远期开展的关系,适当考虑扩建的可能。2变电所的设计,必
10、须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,结合本地情况合理地确定设计方案,做到因地制宜,兼顾变电所经济、平安、可靠、灵活的特点。3对变电所的选址有以下几点要求:一是靠近负荷中心;二是要节约用地,不占或不占耕地及经济效益高的土地;三是与城区或企业规划相协调,便于架空和电缆线路的引入和引出;四是交通运输方便;五是具有适宜的地质,并且周围环境无明显污秽。1.3 本设计的主要容本次设计完成了*工业园区35kV降压变电所设计的总过程,设计过程中遵循国家的法律、法规,按照国家标准及规,明确设计的目的,逐步完成了电气主接线的选择、负荷的计算和无功补偿、主变的选择、短路电流的计算
11、、高压设备的选择、继电保护选择及整定、防雷保护规划、图纸绘制等工作,特别是对电气主接线的选择、变压器的选择和高压电气设备如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线等的选择及校验作了详细的说明和分析,形成了较为完整的论文。2主接线的设计2.1 电气主接线的概述电气主接线是由电气设备通过连接线,按其功能要求组成承受和分配电能的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。电气主接线代表了发电厂或变电站电气局部的主体构造,是电力系统网络构造的重要组成局部,直接影响运行的可靠性、灵活性,并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。2.2 电
12、气主接线根本要求1可靠性:平安可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电气主接线最根本的要求。停电会给国民经济各部门带来严重的损失,在经济兴旺地区,故障停电的经济损失是难以保量的,甚于会导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等。电气主接线的可靠性不是绝对的,在分析电气主接线的可靠性时,要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经历等诸多因素。2灵活性:电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活地进展运行方式的转换。灵活性应该满足以下几个方面,一是操作的方便性;二是高度的方便性;三是扩建的方便性。3经济性:在设计主接线时,主要矛盾往往发生在可靠性与经
13、济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑,一是节省一次投资;二是占地面积少;三是电能损耗少。2.3 电气主接线设计的原则电气主接线的设计是变电站电气设计的主体,其设计必须结合电力系统和变电站的具体情况,全面分析有关影响因素,正确处理它们之间的,经过技术、经济比拟、合理地选择主接线方案。电气主接线设计的根本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建立的方针、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、调试灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽可能地节省投资,就近取材同,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先
14、进、适用、经济的原则。2.4 主接线的根本接线形式1有汇流母线:单母线接线及单母线分段接线;双母线接线及双母线分段接线;带旁路母线的单母线和双母线接线。2无汇流母线:桥形接线;角形接线;单元接线。2.5 主接线的设计1 35kV侧主接线的设计:由原始资料知,35kV侧设计规模为进线2回,出线2回,最终出线四回。由电力工程电气设计手册可知:当3563kV配电装置出线回路数为48回,采用单母分段连接。故35kV可采用单母分段连接方式。2 10kV侧主接线的设计:由原始资料知,10kV侧设计规模为进线2回,出线8回。由电力工程电气设计手册可知:当6-10kV配电装置出线回路数为6回及以上时,采用单母
15、分段连接;当负荷较大、短路电流较大、出线需要带电抗器时可采用双母线接线。故10kV可采用单母分段连接方式,也可采用双母线连接方式。2.6 电气主接线方案的比拟方案一:35kV和10kV侧均采用单母分段接线方式;方案二:35kV侧采用单母分段接线方式,10kV侧采用双母线接线方式。方案一的优点:接线简单,供电可靠,高度灵活,操作方便,设备少,经济性好,并且母线便于向两端延伸,便于扩建,对于重要的用户可以从不同的段引出两个回路,当一段线路发生故障时,分段断路器可以自动将故障切除,保证正常母线的供电。该方案兼顾了可靠性,经济性和灵活性的要求。方案二与方案一相比拟,虽然供电更加可靠,高度更灵活,但是设
16、备增多,投资大,占地面积大,操作复杂,配电装置布置复杂。应选用方案一,35kV和10kV侧都采用单线分段接线方式。方案一的主接线图如图2.1;方案二的主接线图如图2.2。图2.1 方案一电气主接线图主接线图图2.2 方案二电气主接线图 n 3 负荷计算3.1 负荷的分类根据用户负荷的性质和中断供电在经济、政治上所造成的损失和影响程度,规定将负荷分为三级:1一级负荷:中断供电将造成人身伤亡的负荷;中断供电将在政治、经济上造成重大损失如重大设备损坏,重大产品报废,重要原材料生产的产品大量报废,国民经济中重点企业的连续生产被打乱,需要长时间才能恢复;中断供电影响有重大政治、经济意义的用电单位正常工作
17、。如重要的铁路枢纽,重要的通信枢纽,重要宾馆及经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。这些属于电力系统中的一级负荷。2 二级负荷:中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。如:主要设备的损坏,大量产品报废,连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复,重点企业大量减产等;中断供电将影响重要单位的正常工作者。这些属于电力系统的二级负荷。3 三级负荷:不属于一级和二级负荷者,短时停电不会带来严重后果的负荷。为保证供电的可靠性,一级负荷应由两个独立的电源供电,有特殊要求的一级负荷,两个独立的电源应来自不同的地点,发生故障时两个独立电源互不影响;二级负荷的供电系统,应尽量做到发生故障
18、时不发生中断供电,或中断供电后能迅速恢复,在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回6KV及以上专用线供电;三级负荷对供电电源无特殊要求,当系统发生故障时,如出现电力缺乏的情况,就首先考虑切除三级负荷,以保证一、二级负荷的用电。3.2 10kV侧负荷的计算计算所用的公式:3-13-2 3-3 公式3-2中为同时系数,本设计中取值为0.9. 计算过程如下: 1*出线:,其它线路计算如上,略去计算过程。负荷计算结果如下表3.1。负荷名称额 定容 量kW额定电压kV负 荷特 性tan供电线路长度(m)P(kW)Q(kVar)1* 出线86060.80.75200774580.52* 出线400
19、60.820.702503602523* 出线76060.750.88100684601.94* 出线160060.80.758014401080水源变电所120060.850.622001080669.6生活区变电所200060.80.759018001350锅炉变电所110060.80.75100990742.5污水处理电源120060.80.75801080810表3.1 负荷计算结果功率因数考虑同时系数时的负荷:取每年的负荷增长率为,则考虑五年规划即n5时的计算负荷为:4 变压器的选择4.1 主变压器的选择4.1.1 变压器容量和台数确实定1 变电站主变压器容量,一般应按510年规划负
20、荷来选择,并适当考虑到10-20年的负荷开展,对于城郊变电所,主变压器容量应与城市替代相结合。2 对于有重要负荷的变电站,应考虑当1台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间,应保证对用户的一类及二类负荷的供电;对一般性变电站,当1台主变压器停运时,其余变压器容量应能满足全部负荷的70%80%。同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化、标准化。3对于大城市郊区的一次变电所,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电所以装设两台主变压器为宜。故该变电站单台变压器的容量至少应为:4.1.2 变压器型式和构造的选择1 相数的选择:主变压器是采用三相或是单相,主
21、要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。由电力工程电气设计手册可知,当不受运输条件时,在330kV及以下的发电厂和变电所,均应选用三相变压器。2 绕组数与绕组连接方式的选择:由电力工程电气设计手册可知,对于深入引进至负荷中心、具有直接从高压降为低压供电条件的变电所,为简化电压等级或减少重复降压容量,可采用双绕组变压器;而且35kV电压等级的变压器均采用Y连接,其中性点多通过消弧线圈接地。此降压变电站满足此条件,应选用双绕组Y型连接的变压器;3 调压方式:变压器调压方式有两种,一种是不带电切换,称为无激磁调压,调整围通常在2*2.5%以;另一种是带负荷切换,称为有载调压,调整围可达3
22、0%。35kV电压等级的变压器一般采用有载调压方式。4冷却方法:电力变压器的冷却方式随变压器形式和容量不同而异,一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。对于中、小型变压器,通常采用油浸自冷。由上选择本次设计中主变压器的型号为:SZ9-8000/35,其中S-三相,Z-有载调压,容量8MVA,电压等级35kV。SZ9-16000/35型变压器技术参数如表4.1。表4.1 SZ9-8000/35型变压器的技术参数型号SZ9-8000/35额定容量8000kVA电压组合高压35高压分接围2*2.5%低压10.5联结组标号YN d11空载损耗9.84kW负载
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