毕业设计(论文)110KV降压变电站电气部分的设计.doc
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1、摘 要变电站是电力系统的一个重要组成部分,由电气设备及输电网络按一定的方式所组成,他从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。本次设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度。首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,经济及可靠性方面考虑,确定了110kV,35kV,10kV以及站用电的主接线形式,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数,容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号,最后
2、,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,做出线路保护,变压器保护,母线保护,防雷保护。关键词:110KV变电站;输电系统;短路电流;继电保护ABSTRACTThe substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments ,Transmission ,protection and the Distribution. It obtains the electric power from the electric pow
3、er system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. Design of this time is aim at intensity of mastering of every subject knowledge of this speciality reflecting. first, analyze the trend o
4、f load department according to all parameter of load about system and circuit on task book. It expounds the necessity to this situation from the aspect of increasing load. Then through to the generalization of planning to build the transformer substation and the analysis of the load materials, econo
5、my and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 110kV, 35kV, 10kV. Calculated and supplied power in the range and confirmed substations number of the main voltage transformer through load finally, capacity and type, capacity and type of using the voltage transformer stan
6、d surely at the same time, finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit protection, the voltage transformer protection, the bus bar protection and prevent the thunder from protecting. Key words:110KV s
7、ubstation;Transmission system;Short out in the electric current;Relay protection目录摘 要IABSTRACTII第1章 引 言11.1概述11.2 我国变电站设计现状11.3 设计方法、目的和意义21.3.1设计方法21.3.2设计目的和意义2第2章 电气主接线设计32.1 110kV电气主接线侧32.2 35kV电气主接线侧42.3 10kV电气主接线侧42.4 站用电接线侧52.5主变压器的选型62.5.1主变压器容量的确定62.6主变压器中性点的运行方式9第3章 无功功率补偿123.1 无功补偿的概念及重要性
8、123.2 无功补偿装置类型的选择123.2.1无功补偿装置的类型123.2.2常用的三种补偿装置的比较及选择123.3电力电容器的容量计算13第4章 配电装置及避雷器的规划154.1 10kv配电装置的规划154.2 35kv配电装置的规划154.3 110kv配电装置的规划154.4避雷器的规划15第5章 短路电流计算175.1参数分析175.2最大运行方式短路电流计算205.3最小运行方式短路电流计算23第6章 主要电气设备的选择276.1断路器和隔离开关的选择及校验276.2电流互感器的选择及校验346.3电压互感器的选择406.4 母线的选择426.5支持绝缘子和穿墙套管的选择466
9、.5.1型式选择466.5.2额定电压选择466.5.3穿墙套管的额定电压选择476.5.4动热稳定效验47第7章 配置继电保护及自动装置497.1线路保护497.2主、所用变压器保护497.3电容器保护507.4自动装置的要求507.5对35KV侧架空线进行继电保护计算507.5.1过电流保护507.5.2整定计算方案51第8章 结束语53致谢54参考文献:55附图:电气主接线图57第1章 引 言1.1概述通过网络及杂志我们可以发现,近年来一些发达国家的能源不是很丰富,进而导致电力资源不是充足。为了满足国内的需求,减少在网路中的损耗,这些发达国家已经形成了完善的变电设计理论。比较完善的变电站
10、设计理论,是真正的做到了节约型,集约型,高效型。发达国家通过改善优化变电站结构,降低变电站的功率损耗,尽可能地提高变电站的可靠性,尽可能地使变电站的灵活性提高,尽可能地提高经济性。然而在国内,变电站的设计中仍然存在很多问题,比如可靠性还欠提高。我国经济的发展给电力行业带来两个问题:一是电力能源的需求持续增长,城市和农村用电量和密度越来越来高,需要更多的深入市区农村的变电站,以减少线路的功率损耗,提高电力系统的稳定性等,然而这些变电站占地面积大;二是城区地价昂贵,环境要求严格,在稠密的市区选择变电站址相当困难。此外变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统,已成为当前电力系统发展的趋势。我国变
11、电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受,并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用15。1.2 我国变电站设计现状我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高,现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度,所有电力企业都在努力增产节约,降低成本,确保安全远行。随着我国国民经济的发展,电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电所是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电所的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展
12、。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。我选择设计本课题,是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识,学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展,对变电所的设计提出了更高的要求,更需要我们提高知识理解应用水平,认真对待。1.3 设计方法、目的和意义1.3.1设计方法110KV降压变电所电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册,辅助资料和国家有关规程,主要完成该变电站的一次、二次部分设计,参考国内外最新的设
13、计方法、研究成果和新的电气设备,对降压变电所的电气主接线方案,主变压器的选择,电气设备的选择(包括断路器,隔离开关,熔断器等),配电装置的选择以及防雷保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接线和相关一次、二次设备、避雷装置、继电保护装置进行选择。同时,完成变电站主接线图和自动装置的详细设计图16。1.3.2设计目的和意义根据毕业设计任务书所提供的原始数据,结合具体学习的特点,准确的知识资料,通过严密的全面的分析,对变电所的主要电气设备、电气主接线、保护装置及接地网进行初步设计。在最后对所有的电气设备,电气主接线,电气的二次接线,电气设备保护装置等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经
14、济、环保地对用户供电的目的。110kv变电所的设计需要既能保证安全可靠性和灵活性,又要保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在110kv变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而,110kv变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统。第2章 电气主接线设计主接线应该考虑运行的可靠、灵活性、经济合理性、可扩建性等。2.1 110kV电气主接线侧由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧,均为单母线分段接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的35k
15、V110kV系统中,当不允许停电检修断路器时,应设置旁路母线46。根据以上分析、组合,保留下面两种可能接线方案,如图2.1及图2.2所示。图2.1单母线分段接线 图2.2双母线带旁路母线接线对图2.1及图2.2所示方案、综合比较,见表2-1。表2-1 主接线方案比较表项目 方案 方案方案技术简单清晰、操作方便、易于发展可靠性、灵活性较好分段较复杂运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建母联断路器可代替需检修的出线断路器工作倒闸复杂,易误操作经济设备少、投资小母线便于向两端扩建占地大、设备多、投资多母联断路器兼作旁路断路器节省投资 在技术上(可靠性、灵活性)第种方案稍显优势,但综合考虑到经济
16、上则方案优势明显。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性以及经济性。经综合分析,决定选第种方案为设计的最终方案。 2.2 35kV电气主接线侧电压等级为35kV60kV,出线为48回,可采用单母线分段接线,也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电,采用单母线分段接线和双母线接线时,可增设旁路母线。但考虑到经济性及条件限制本设计不设置旁路母线46。据上述分析、组合,筛选出以下两种方案。如图2.3及图2.4所示。 图2.3单母线分段接线 图2.4双母线接线对图2.3及图2.4所示方案、综合比较。见表2-2表2-2 主接线方案比较项目 方案方案单方案双技术简单清晰、操作方便、易
17、于发展可靠性、灵活性好能进行不停电检修出线断路器,保证重要用户供电 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作经济设备少、投资小母线便于向两端扩建设备多、配电装置复杂投资和占地面大经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案,但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高,可选用投资小的方案。2.3 10kV电气主接线侧610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时,可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可靠性和灵活性较高的场合46。上述两种方案如图2.5及图2.6所示。 图2.5单母线分段接线 图2.6双母线接线对图2.5及图
18、2.6所示方案、综合比较,见表2-3表2-3 主接线方案比较项目 方案方案单分方案双技术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修,该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济 占地少设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大经过综合比较方案在经济性上比方案好,且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案。2.4 站用电接线侧一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。上述两种方案如图2.7及图2.8所示。 图2.7单母线分段接线 图2.8单母线接线对图2.7及图2.8所示方案、综合比较,见表2-4。表2-4 主接线方
19、案比较项目 方案方案单分方案单技术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修,该回路必须停止工作扩建时需向两个方向均衡发展简单清晰、操作方便、易于发展可靠性、灵活性差经济占地少设备少设备少、投资小经比较两种方案经济性相差不大,所以选用可靠性和灵活性较高的方案。2.5主变压器的选型2.5.1主变压器容量的确定1、负荷容量计算: (2-1)(式中:K为同时率,为有效功率,为功率因数)110kv侧 35kv侧 10kv侧 (注:式中的5%为线路损耗)2、主变压器容量确定的要求:1)主变压器容量一般按照变电站建成后510年的规划负荷选择,并适当考虑到远期1020年的负荷发展,并且因为负
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