[毕业设计精品]新北区希望化工厂 35 kV 总降变电所.doc
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1、第1章 绪论目前,我国的城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造,与此相应, 城乡变电所也必须进行更新换代,我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在,小型变电所、微机监测变电所、综合自动化变电所相继出现,并取得了迅猛的发展。本次设计为*新北区希望化工厂 35 kV 总降变电所。 变电站设计原始资料所址:*新北区希望化工厂供电电源:由区域变电所二路35kV架空线(1#、2#线)至变电站后转为电缆线供给本站,线长3 Km。变电站35kV母线最大运行三相短路容量 S=800MVA,S=600MVA。操作电源:直流220V电能计量:采用高供高计,两路35kV进线各设置计量专用的电流、电压互感器及计量屏
2、。随着改革的不断深化,经济的迅速发展。各电力部门对变电所设计水平的要求将越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后,结构不合理,占地多,投资大,损耗高,效率低,尤其是在一次开关和二次设备造型问题上,基本停留在5060年代0的水平上,从发展的观点来看,将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。国民经济不断发展,对电力能源需求也不断增大,致使变电所数量增加,电压等级提高,供电范围扩大及输配电容量增大,采用传统的变电站一次及二次设备已越来越难以满足变电站安全及经济运行,少人值班或者无人值班的要求。现在已经大多采用了微机保护。分级保护和常规保护相比,增加了人机对话功能,自控功能,通信功能和实
3、时时钟等功能,因此如果通过电力监控综合自动化系统,可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况,直接对设备进行操作,及时了解故障情况,并迅速进行处理,达到供电系统的管理科学化、规范化、并且还可以做到与其他自动化系统互换数据,充分发挥整体优势,进行全系统的信息综合管理。第2章 负荷计算第2.1节 负荷计算的意义 计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。 负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等
4、。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热危险,轻者使线路和配电设备寿命降低,重者影响供电系统的安全运行.负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。第2.2节 负荷计算方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时,应将性质相同的用电设备划作一组,并根据该组用电设备的类别,查出相应的需用系数,然后按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷
5、。第2.3节 负荷计算过程按照原始负荷资料如下:负荷(35KV):同时系数Km =0.9 表2-1负 荷 名 称额 定 容 量(KW)额 定 电 压(KV)负 荷 特 性Cos供电线路长度(m)1# 出线86060.82002# 出线40060.822503# 出线76060.751004# 出线160060.880水源变电所120060.85200生活区变电所200060.890锅炉变电所110060.8100污水处理电源120060.880计算过程如下:1#出线:,2#出线:, 3#出线:, 4#出线:, 水源变电所:, 生活区变电所: , 锅炉变电所:, 污水处理电源:, 备用线路1#:
6、, 备用线路2#:,负荷计算结果如下表2-2:负荷名称额 定容 量(KW)额定电压(KV)负 荷特 性costan供电线路长度(m)P30(KW)Q30(KVar)1# 出线86060.80.75200774580.52# 出线40060.820.702503602523# 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120060.80.75801080
7、810备用200060.80.7520018001350备用200060.80.7520018001350第3章 变压器的选择第3.1节 主变压器台数的确定为保证供电的可靠性,避免一台主变故障或检修时影响供电,变电所一般装设两台主变压器,但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时,可装设一台主变压器。对于大型超高压枢纽变电所,装设两台大型变压器,当一台发生故障时,要切断大量负荷是很困难的,因此,对大型枢纽变电所,根具工程具体情况,应安装台主变压器。这种装设方法可以提高变电所的供电可靠性,变压器的单台容量以及安装的总容量皆可有所节约,且可根据负荷的实际增长的进
8、程,分别逐台装设变压器,而不致积压资金。当变电所装设两台以及以上的主变时,每台容量的选择应按照其中任一台停运时,其余变压器容量至少能保证所供的一级负荷或为变电所全部负荷的60%75%。通常一次变电所采用75%,二次变电所采用60%。第3.2节 主变压器容量的确定 本次设计的是线变阻,选择暗备用,每台按变压器的最大负荷选择。正常情况下两台变压器都参加工作,这时,每台变压器均承受50%最大负荷,这种备用及能满足正常工作时经济运行的要求,又能在故障情况下承担全部负荷,是比较合理的备用方式。 所以 根据数据选SFL7-12500/35型变压器。 (3-1)而,而 因此校验合格。实际功率因数:第3.3节
9、 补偿电容器的选择变电所对功率因数有这样高的要求,仅仅依靠提高自然功率因数的办法,一般不能满足要求。因此,变电所需装设无功补偿装置,对功率因数进行人工补偿。计算过程如下: 并联前: 并联后: , 所以: 因此选补偿电容器的型号为:BWF6.3-80-1W 所以电容器的个数选33只。第4章 电气主接线的设计第4.1节 电气主接线的概述变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径。它由各种电力设备(隔离开关、避雷器、断路器、互感器、变压器等)及其连接线组成。通常用单线图表示。主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切
10、关系.它是供电设计中的重要环节. 在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示,按它们的正常状态画出。所谓正常状态,就是电器所处的电路中既无电压,也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关,是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表,一般在主接线路图上只标出设备的图形符号,在主接线的施工图上,除画出代表设备的图形符号外,还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等,因此,主接线图是变电所的最主要的图纸之一。第4.2节 电气主接线的设计原则和要求4.2.1 电气主接线的设计原则(1)
11、 考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所,由于它们在电力系统中的地位和作用不同,对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2) 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布,并分析各种可能的运行方式,来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。(3) 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷,必须有两个独立电源供电,且当一个电源失去后,应保证全部一级用电负荷不间断供电;
12、对二级用电负荷,一般要有两个电源供电,且当一个电源失去后,能保证大部分二级用电负荷供电,三级用电负荷一般只需一个电源供电。(4)考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数,对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所,由于其传输容量大,对供电可靠性要求高,因此,其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所,其传输容量小,对主接线的可靠性、灵活性的要求低。(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电,适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同,例如,当断路器或母线检修时,是否
13、允许线路、变压器停运;当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等,都直接影响主接线的形式。4.2.2 电气主接线设计的基本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位,变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。(1)可靠实用所为可靠性是指主接线能可靠的工作,以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验,对以往所采用的主接线经过优选,现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件,包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此,不仅要考虑一
14、次设备对供电可靠性的影响,还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时,可靠性不是绝对的,而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的,而对另一些变电所可能是不可靠的。(2)运行灵活接线运行方式灵活,利用最少的切换操作,达到不同的供电方式。根据用电负荷大小,应作到灵活的投入和切除变压器。检修时,可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备,不影响工厂重要负荷的用电。(3)简单经济在满足供电可靠性的前提下,尽量选用简单的接线。接线简单,既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备,使节点少、事故和检修机率少;又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量,减
15、少二次降压用电,达到减少电能损失之目的。(4) 操作方便主接线操作简便与否,视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则,符合这一原则,不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便,而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。(5) 便于发展设计主接线时,要为布置配电装置提供条件,尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展,有的用户第一期工程往往只上一台变压器,经35年后,需建设第二台主变压器,变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此,选择主接线方案时,应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。第4.3节 电气主接线方案的比较变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济
16、出发。本次设计的*新北区市希望化工厂35KV总降变电所,地位较为重要,应尽量保证供电的可靠性,又由于是总降变电所,从经济性来考虑主接线不宜复杂。(1)只装有一台主变压器的总降变电所主接线通常采用一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线。一次侧采用断路器为主开关。其特点是简单经济,但供电可靠性不高,只适用于三级负荷。(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线 这种主接线的运行灵活性较好,供电可靠性较高,适用于一、二级负荷。这种内桥式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。(3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接线这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长
17、而主变压器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所。(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点,但所用高压开关设备较多,投资较大。可供一、二级负荷,适用于一、二次侧进出线较多的情况。(5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线采用双母线接线较之采用单母线接线,供电可靠性和运行灵活性大大提高,但开关设备也大大提高,从而大大增加了初投资,所以双母线接线在企业中少用,主要用于电力系统中。综合上述的主接线方案的比较,一次侧选用线路变压器组接线方式,即采用两台变压器分列运行,二次侧采用单母分段接线方式。第5章 短路电流计算第5.1
18、节 短路电流计算的一般概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设计和运行中,不仅要考虑到正常工作状态,而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验,破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接,或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接(接地),以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时,短路回路的阻抗很小,于是在短路回路中将流通很大的短路电流(几千甚至几十万安),电源的电压完全降落在短路回路中。5.1.1短路的原因发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下,绝缘的破坏多数是由
19、于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷,以及设计、安装和运行维护不当所,例如:过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等,运行人员的错误操作,如带负荷拉开隔离开关,或者检修后未拆接地线就接通断路器;在长期过负荷元件中,由于电流过大,载流导体的温度升高到不能容许的程度,使绝缘加速老化或破坏;在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态,此时,其它两相对地电压升高倍,造成绝缘损坏;在某些化工厂或沿海地区空气污秽,含有损坏绝缘的气体或固体物质,如不加强绝缘,经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等,都很容易造成短路。此外,在电力系统中,某些事故也可能直接导致短路,如杆塔塌导
20、线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。5.1.2短路的危害短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力,如果导体和它们的支架不够坚固,则可能遭到严重破坏。短路电流越大,通过的时间越长,对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大,即使通过的时间很短,也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热,从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流(超过额定电流许多倍),这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体,必然要产生很大的电动力和热的破坏作用,随着发生短路地点和持续时间的长短,其破坏作用可能局限于一小部分,也可能影响整个系统。5.1.3短路的类型三
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