35kV变电站的设计毕业设计.doc
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1、 本 科 毕 业 设 计(论文) 题目 35kV变电站的设计 院(系部) 电气与信息工程系 专业名称 电气工程及其自动化 年级班级 04级(1)班 摘 要本设计以典型35/10kV变电站为对象全面系统地讲叙了变电站设计方面的方法和步骤。内容包括负荷计算,电气主接线,短路计算,变电站电气设备的选择,还有变电站的防雷与接地及变电站的室外布置等。设计中以生产实际为依据,以变电站的最佳运行为基础,阐明了35kV变电站设计的基本方法和步骤。本设计力求在文字叙述上深入浅出、通俗易懂,紧紧抓住理论联系实际这一原则,满足实际生产的要求,以变电站最佳运行为基础,尽量采用最优方案。多采用列表的形式,清楚明了。关键
2、词:负荷计算 短路计算 电气设备选择 变电站设计ABSTRACT This design system introduction 35kV transformer substation aspect knowledge. This design is the city transformer substation design, in the design is divided seven chapters, comprehensively systematically said take the model 35/10kV transformer substation as the obje
3、ct narrated the transformer substation design aspect method and the process. The content including the load computation, the electrical host wiring, short-circuits the computation, the transformer substation electrical equipment selection, but also has the transformer substation anti-radar and the e
4、arth and the transformer substation outdoor arrangement and so on. In the design take produces actually as the basis, take the transformer substation best run as the foundation, has expounded the 35kV transformer substation design essential method and the process. This design makes every effort in t
5、he writing narration to explain the profound in simple language, to be easy to understand, closely holds apply theory to reality the this principle, satisfies the actual production the requirement, take the transformer substation best run as the foundation, uses the most superior plan as far as poss
6、ible. Uses the form which tabulates, clear was bright.Key words:load computation short-circuits the computation electrical equipment selection substation design目 录 前 言11 概述22 负荷计算33 电气主接线83.1 电气主接线的基本原则83.2 主变压器选择83.3 功率因数补偿与电容器柜选择103.4 功率因数补偿后的计算113.5 设计主接线的基本要求123.6 本变电站电气主接线设计133.7 选择结果汇总154 短路计算
7、164.1 系统短路计算164.1.1 各主要元件的标幺值计算174.1.2 三相短路184.1.3 两相短路204.2 短路参数表215 变电站电气设备选择225.1 35kV电气设备选择225.1.1 高压开关柜的选择225.1.2 35kV避雷器选择265.2 10kV电气设备选择275.2.1 高压开关柜选择275.2.2 10kV避雷器选择305.3 35kV输电线及母线的选择305.3.1 35kV输电线选择305.3.2 35kV母线选择325.4 10kV母线、电缆及架空线的选择335.4.1 10kV母线选择335.4.2 各供电对象进线电缆或架空线选择345.5 母线瓷瓶、
8、穿墙套管的选择365.5.1 35kV母线瓷瓶选择365.5.2 35kV穿墙套管选择375.5.3 10kV母线瓷瓶选择385.5.4 10kV穿墙套管选择385.6 选择结果汇总396 变电站的防雷与接地设计406.1 保护接地网的设置406.1.1 接地电阻的确定406.1.2 接地网的结构确定406.2 变电站的过电压保护427 变电站的室外布置44结 论45致 谢46参考文献47前 言本设计是城区变电站的设计,设计内容共分七章,以典型35/10kV变电站为对象全面系统地讲叙了变电站设计方面的方法和步骤。本设计力求在文字叙述上深入浅出、通俗易懂,紧紧抓住理论联系实际这一原则,满足实际生
9、产的要求,以变电站最佳运行为基础,尽量采用最优方案。多采用列表的形式,清楚明了。为了贯彻和推广国家标准,本设计使用的所有电器符号和文字代号一律采用国家最新标准。在完成设计的过程中,得到张宏伟老师的悉心指导和帮助,从而使得设计能够顺利按时完成。另外,对张宏伟老师严谨的科学态度和谦逊的品德深感佩服,在此表示衷心的感谢。由于本人的学识浅薄,水平有限,设计中错误在所难免,恳请读者不吝指正。1 概述本设计是变电站的初步设计。以一次系统的设计为主。主要涉及了负荷计算,电气主接线,短路计算,设备的选择,防雷和接地,及变电站的布置。本设计中的老城35/10kV变电站是一所城区变电站,主要针对城区的供电而设计的
10、。供电主要对象有解放小区,红旗小区,化肥厂,电务厂,西区,铝合金厂,职业学校。变电站的进线是双回路35kV架空电源线,长度为6.5km。两回上级35kV电源出线断路器过流保护动作时间为2.5S。变电站所在地土质为黑土,风向为西北风,最大风级8级,冻土厚度0.35m。本所的各供电对象负荷情况具体看下表:表1-1 全所负荷统计表 设 备名 称负荷等级电压kV工作设备容量kW需用系数功率因数1解放小区31010000.700.782红旗小区3108000.720.803化肥厂21013000.800.824电务厂3108300.720.755西区2107800.850.856铝合金厂21016000
11、.750.857职业学校2107500.820.85最热月室外最高气温月平均: =44C最热月室内最高气温月平均:=30C。最热月土壤最高气温月平均: =27C。电费的收取办法是按两步电价制,固定部分按最高负荷收费。本所10kV母线上补偿后功率因数要求值为:本所35kV电源母线上最大运行方式下的系统标幺电抗:本所35kV电源母线上最小运行方式下的系统标幺电抗:2 负荷计算如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电器设备,这是保证对企业进行安全可靠供电的重要前提。进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确地选择企业各级变电站的变压器容量、各种电器设备的型号、规格以及供电网所用导线的型号
12、等提供科学依据。目前,我国设计部门在进行企业供电设计时,经常采用的电力负荷计算方法有:需用系数法、二项系数法、利用系数法、单位电耗法和单位面积功率法等。需要系数法计算简便,对于任何性质的企业负荷均适用,且计算结果基本上符合实际,因此,这种计算方法采用最广泛。尤其对各用电设备相差较小,且用电设备数量较多的用电设备组,这种计算方法最为适宜。从本所负荷统计表可以看出,用电设备小且多,所以本次设计用需要系数法进行电力负荷的计算。用电设备组是由工艺性质相同、需用系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间或一个企业中,可根据具体情况将用电设备分为若干组,再分别计算各用电设备组的计算负。我们这里以每
13、个企业为一组。需要系数法的计算方公式为: (2-1) (2-2) (2-3) (2-4)下面根据负荷统计表进行负荷计算,将计算结果列表如表2-1所示:表2-1 负荷计算统计表序号供 电对 象有功功率,kW无功功率,kvar视在功率,kVA负荷电流,A1解放小区0.80700800106361.42红旗小区0.7557660083248.13化肥厂0.701040910138279.94电务厂0.8859873094454.65西区0.6266348482147.56铝合金厂0.621200992155790.07职业学校0.6261546577144.6根据每个支路负荷大小,给其选定各支路变压
14、器,概括如表2-2所示:表2-2 各支路所用变压器表企 业型 号1解放小区10002红旗小区10003化肥厂16004电务厂10005西区8006铝合金厂16007职业学校800下面将计算出10kV侧的总负荷。因为线路很短,可以忽略线路的损耗。由负荷统计表可以看出各支路负荷都是由成组的低压负荷折算到10kV侧的。当计算10kV侧的总负荷,必需考虑低压侧的变压器损耗,这里我们可用近似公式计算起变压器的损耗:另外,我们知道各企业不是同时工作的,总有些在工作,某些在停产。所以我们还要考虑一个同时系数,同时系数的选择与总的有关。 由于,所以取 (2-5) (2-6) (2-7) (2-8) (2-9)
15、 (2-10) (2-11) (2-12) (2-13)3 电气主接线主接线代表了变电站电气部分主体结构,是电力系统接线的主要组成部分,是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成变电、输配电的任务。它的设计,直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。3.1 电气主接线的基本原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、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、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,
16、尽可能地节省投资,就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。3.2 主变压器选择我国35/10kV电网,一般采用中性点不接地方式,主要是在这类电网中,多为单相接地故障,采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流。所以,变压器的选择,采取Y,d11连接组别。一般35kV变电站都采用两台变压器,两台互为备用。而两台变压器互为备用的方式又分为明备用和暗备用。(1) 明备用:两台变压器,每台均按承担100%负荷来选择,其中一台工作,另一台备用。(2) 暗备用:正常运行时,两台变压器同时投入工作。每台变压器承担50%计算负荷。但每台变压器的容量均按计算负荷的70
17、%80%选择。变压器正常运行时的负荷率为 (3-1)按这种方法选择的变压器一般满足经济要求。下面具体确定其容量。补偿后10kV母线上 (3-2) 考虑到主变压器的损耗,在选择其容量时应乘一个损耗增值系数,当时取1.1,相反取1.08。这里取 (3-3)按暗备用,采用同时分裂运行,这样比较经济灵活,也适合我国的两步电价制。 选用型号为-5000的变压器两台。其参数如表3-1所示: 表3-1 主变压器参数表型 号规 格 电压 (kV)连 接 组 别阻 抗电 压空 载电 流损 耗 (kW)重量,T外 型尺 寸长宽高高压低压空载短路-50003510.5Y,d117.01.16.7536.7113.7
18、3.03.13.3 功率因数补偿与电容器柜选择功率因数的提高有利于电力系统供电能力的提高,降低网络中的功率损耗,减少网络中的电压损失,还可降低电能的成本。所以提高功率因数具有极大的经济利益。现阶段国家除了对功率因数高的企业进行奖励外,主要是在变电站进行一个总的补偿。而功率因数的人工补偿,在变电站主要用到的是并联电容柜补偿。补偿容量的确定根据所要求的功率因数而定。这次设计的变电站要求在10kV侧的功率因数要达到0.95。补偿容量可按下式确定:,(3-4)指一年中最大负荷月份的平均有功负荷,为平均负荷系数,一般取,这里取0.75。则 (3-5)补偿前 补偿后要求 即补偿后 所以有补偿容量: (3-
19、6)初步确定的系统接线是10kV侧采取单母分段。我们进行补偿时是将电容柜平均分配给两段母线。所以电容柜数应该是偶数。还有一方面是,每个电容柜的补偿容量是确定的,总安装的电容柜的补偿容量要接近需要补偿的容量,少了达不到要求,多了不经济。所以这里选择的电容柜为:8台GR-1C-08。另外,还要在每段母线上接一放电柜,这里选择两台GR-1C-03。表3-2 电容柜及放电柜参数表型号规 格电压,kV每柜容量,kvar接 法重 量,T外 型 尺 寸长宽高GR-1C-0810270三角型0.71.01.21.8GR-1C-0310放电柜0.70.81.22.8 折算到计算容量:(3-7)3.4 功率因数补
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