60KV变电站毕业设计论文.doc
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1、摘 要本次60kV变电站电气部分设计,首先对变电站变压器的负荷计算和无功补偿进行了系统的计算,其中通过对变电所的负荷状态和自然条件来对负荷计算进行系统的计算分析,而电容器组总容量的确定是对补偿电容器进行计算的前提条件。其次确定了主变压器的台数、型式和容量。对电气主接线的选择,通过计算分析,确定了接线方式。短路计算是本次电气设计重要的环节,因为它对电气主接线、电气设备、继电保护、接地方式的选择都起到了至关重要的作用。电气设备要从母线、断路器、隔离开关、互感器等几个方面选择出最佳方案。继电保护主要分为变压器差动保护、瓦斯保护、过电压保护、过电流保护,通过比较计算选择最好的保护方式。防雷保护是通过分
2、析计算来确定避雷针高度以及它的保护范围。最后确定变电站的配电装置和电气平面的总布置。关键词:变压器;短路计算;继电保护;防雷保护Abstract The design of 60kv electric substation and transformer substation caculated the load calculation and reactive power compasition in the first place. Whats more, though the caculation of the substations load state and natural con
3、ditions,we can make a load caculation of the system. While,the determination of the total capacity of capacitors is the pre-condition to caculate the compensation capacity. In the second place, it makes sure of the number,tape and capacity of the main transform substation. The choice of main electri
4、cal wiring is through the caculation analysis to determine the connection mode. Short circuit caculation is the crucial link of the electrical design. Because it plays an important role in making thd choice of the way of grouding, electrical wring,electrical equipment and relay protection. The elect
5、ric equipment must choose from the aspects of bus,breakers,isolating switch transformer as the best method. The relay protection is mainly devided into transformer differental protection,gas protection,overvoltage protection and over current protection. We must choose the best way of protection by c
6、aculating comparantly. The lighting protection is to make sure of the range and the height of the lighting by analysising and caculating.Last but not least, we must make sure that the sustations electric and the distribution of electric plain.Key words:substation;short circuit computing;relay protec
7、tion; lightning protection目 录第1章 绪 论1第2章 负荷分析及计算22.1 对原始资料的分析22.2 负荷计算2第3章 无功补偿43.1 功率因数的补偿及电容器的选择43.2 无功补偿的计算5第4章 主变压器的选择74.1 变压器的确定原则74.2 本变电所主变压器的选择74.2.1 主变压器数量的选择74.2.2 主变压器容量的选择8第5章 电气主接线方案的设计95.1 电气主接线的一般问题95.2 变电所电气主接线的设计9第6章 短路电流计算126.1 短路计算的一般要求126.2 短路计算过程13第7章 电气设备的选择与校验197.1 电气设备选择的基本要求
8、197.2 各种设备的选择207.2.1 母线的选择207.2.2 断路器选择247.2.3 隔离开关选择277.2.4 电流互感器选择297.2.5 10kV 侧高压开关柜的选择30第8章 变压器继电保护的设计348.1 继电保护配置的一般问题348.2 变压器保护358.2.1 瓦斯保护358.2.2 变压器的纵联差动保护整定计算358.2.3 主变压器后备保护38第9章 防雷保护设计409.1 避雷器的选择409.2 避雷针的选择43第10章 结 论46参考文献47致 谢48附 录 49附 录 54第1章 绪 论随着各国电力工业的发展,电网的规模的迅速扩大,电压等级和自动化水平的不断提高
9、,供电部门为适应市场机制,加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的重点问题。为了解决这一问题,我国于2002年首先推出了以打破垄断,引入竞争为首的体制改革方案。预期将对发输供电效率的提升产生积极作用.当然,其他国家也都采取了相应的对策,有近50%的国家正在酝酿改革方案。为了促进电力工业的可持续发展,保证西电东送工程的成功建设,满足各地区供电负荷的要求,实现安全供电,保证供电可靠性,地区变电所的建设将具有十分重要的意义。此外,由于各个地区区域环境的不同,并考虑到经济性和技术性的要求,以及各地区电压等级的不同,60/10kV变电所的建设也将具有不可忽视的作用。待设计变电所是60/10kV
10、地区一般性变电所,分别有近期负荷和远期负荷两种负荷方案。其10kV侧供电负荷出线共有7回,重要负荷占总负荷的55%,为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求,本设计将按照远期负荷规划进行设计建设,从而保证该变电所能够长期可靠供电。本设计是我们在校期间进行的一次比较系统,具体,完整的颇为重要的设计,它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合,在我们的大学生活中占有极其重要的作用,是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节,是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能,对实际问题进行设计(或研究)的综合性训练。也是我们将来走向工作岗为奠定良好基石的实践。通过毕业设计,可以
11、培养我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新能力,增强工程观念,以便更好地适应工作的需要。第2章 负荷分析及计算2.1 对原始资料的分析一、本所为终端变电所以10kV电压等级向不同用户供电,对系统要求较高,同时还应考虑其灵活性和经济性。二、负荷资料1、本所最大综合负荷10kV侧:28822.5kW2、系统情况系统有3台汽轮发电机,4台双绕组变压器。3、负荷情况本所所供负荷主要是对市区及工业用户供电。4、自然条件: 地理位置变电所地势平坦,平均海拔350m,交通运输方便。 气象分析:最高温度35,最低气温26,年平均气温11。周围空气无污染。三、分析资料,画出系统网络图,确定设计思路。该变电所的
12、自然条件良好,因此不必对自然条件及周边环境2.2 负荷计算负荷计算变电所所带总有功负荷: 考虑同时系数后有功负荷为:变电所所带的总无功负荷为: 考虑同时系数后的无功负荷为: 变电所容量: 重要负荷占总负荷的55%0.9无功补偿满足要求。所选的补偿电容型号为:BNM10.52001W型表3.1其参数如下表型号额定电压(KV)标准容量(KVvar)标准电容()频率(HZ)相数BNM10.5-200-1W10.52005.775013.2 无功补偿的计算一 变压器损耗的计算有功损耗: 无功损耗: 二 无功补偿计算变压器高压侧有功为:变压器高压侧无功为:补偿前功率因数: 其中:有功同时率无功同时率待设
13、计变电所要求功率因数:0.750.9无功补偿满足要求第4章 主变压器的选择4.1 变压器的确定原则1、当系统有调压要求时,应采用有载调压变压器。对新建的变电所,从网络经济运行的观点考虑,应该注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价,通常在短期内是可以回收的。2、为了保证供电可靠性,变电所一般应装设两台以上主变压器,当变电所装设两台以上变压器时,每台容量的选择应按照其中一台停运时,其余容量至少能保证一级负荷为变电所全部负荷的60-70。通常一次变电所采用75,二次变电所采用60。4.2 本变电所主变压器的选择4.2.1 主变压器数量的选择1.绕组数量的确定:该变电所为63kV/10kV降压变电
14、所,只有两种电压,可采用双绕组变压器。2.主变压器台数的确定:根据变电所设计中的有关规定:变电所一般装设两台主变压器,其中一台因事故停运后,其余主变的容量应保证该所全部负荷的70,在设计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级负荷和二级负荷正常运行。若变电所有其他能源可供保证在主变停运后用户的一级负荷则可装设一台主变压器根据以上比较结果,为提高供电可靠性并考虑今后对供电可靠性的要求会更高。采用两台容量相同的变压器并联运行。3. 绕组连接方式的确定:63kV侧采用Y形接线,10kV侧采用形接线。4. 主变压器容量的确定:根据发电厂变电所电气接线和布置中规定:主变压器的容量应满足电气系统510
15、年内的近期规划。变电所的变压器额定容量按S=0.7 选择。表4.1 单台变压器与两台变压器比较:技术指标比较单台变压器两台变压器供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量电压损耗略大电压损耗略小供电灵活性灵活性差灵活性好经济指标扩建适用性稍差好综合投资花费少花费多4.2.2 主变压器容量的选择由原始数据可知:负荷同时系数K=0.9;有功负荷率=0.75;=0.80根据负荷表求出: 由于线路中有损耗,所以提高5% 变电所装设两台主变压器,其中一台事故停运后,其余主变的容量应保证该所全部负荷的70,所以:根据运行条件和负荷容量,选择SFZ925000/63型号变压器:S三相变
16、压器 F风冷式Z有载调压 9设计序号表4.2 变压器具体参数如下表:型号额定容量(KVA)额定电压(KV)高压低压SFZ925000/6325000638X1.25%10.5联结组标号损耗(KW)空载电流(%)阻抗电压(%)空载短路YN,d1128.4105.30.79型 号:SFZ925000/63(有载调压变压器)第5章 电气主接线方案的设计5.1 电气主接线的一般问题一 对电气主接线的基本要求电气主接线应根据系统和用户的要求,保证供电的可靠性和电能质量在确定主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内 。二 变电所接线的设计步骤对设计依据和原始材料进行分析;确定主变压器的容量和台数,拟定可
17、能采用的主接线形式;讨论是否需要限制短路电流,并采取响应措施;所用电源的接线;对选用的方案进行技术和经济综合比较,确定最佳方案。5.2 变电所电气主接线的设计第一种方案是一次侧(63kV侧)采用单母接线形式,二次侧(10kV侧)采用单母分段的接线形式;图5.1 单母线接线此方案的特点:优点:接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点:不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关等)故障或检修,均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段,担当一段母线故障时,全部回路仍需要短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段得供电。 第二种方案是一次侧(63kV侧)采
18、用外桥接线形式,二次侧(10kV侧)采用单母线分段的接线形式。图5.2 外桥接线此方案的特点:优点:高压断路器数量少。缺点:线路的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,并有一台变压器暂时停运。一、主接线的确定两种方案进行比较:以上两种方案,主接线的二次侧相同,所以只比较一次就行了从经济性上看,单母线接线简单设备少,可以节省投资,经济性好,但桥形接线比单母线节省了1台断路器,并且没有母线,投资要省的多。从可靠性上看,单母线的设备出现故障时,所有回路都要停止工作,也就是要造成整条回路的停电,而桥形接线在变压器或切除、投入时,要使相应线路短时停电,可靠性要高从灵活性来看,操作时,单母线由于隔离开关和断
19、路器数目之多,操作相当繁琐,过程较复杂,桥形接线操作较灵活,并且它特别容易发展为单母线分段或双母线接线。综上所述,方案二选为此变电所的主接线形式。第6章 短路电流计算6.1 短路计算的一般要求一 短路电流计算的目的(1)电气主接线的选择(2)选择导体和电气设备,保证设备在正常运行情况下,都能正常工作,保证安全可靠,而且在发生短路时保证不损坏。(3)选择断电保护装置。二 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有:三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路,其中三相短路是对称短路。为了检验和选择电气设备和载流导体,以及为了继电保护的整定计算,常用下述短路电流值。Ish:短路电流的冲击值,即短路电流
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