毕业设计(论文)地方降压变电站电气一次系统设计.doc
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1、河北科技大学继续教育学院毕 业 论 文学生姓名: 王亚微 学 号: 院 站: 河北科技大学保定函授站专 业: 电气工程及自动化题 目: 地方降压变电站电气一次系统设计指导教师:评阅教师:2012年 10月 25 日110/35/10kV变电所电气一次系统设计摘要本文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,安全,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,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
2、器的容量及型号,最后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对高压熔断器,隔离开关,母线,绝缘子和穿墙套管,电压互感器,电流互感器进行了选型,从而完成了110kV电气一次部分的设计。 本次设计为降压变电所一次设计,采用两台SFSZ7-6300型变压器,电压等级为110/35/10kV,出线回路数为:110kV2回,35kV4回,10kV12回(电缆)。本次设计方案应满足一下要求:1、 所址选择适当;2、 高压配电装置形式不断优化;3、 总体布局紧凑合理,占地指标先进;4、 建筑设计新颖,尽量减少占地面积;5、 积极慎重采用新设备和新工艺;6、 设计全过程加强质量管理;7、 控制好投资。关键
3、词:变电站;电气主接线;主变压器;短路电流;电气设备;屋内外配电装置;防雷及接地;总平面布置目录1.绪论11.1毕业设计原始数据11.2 毕业设计要求11.3 设计成果22初步设计方案32.1 电气主接线初步设计32.1.1 选择6种合理的电气主接线32.1.1.1 对以上主接线进行初步的经济比较62.1.1.2 初步的技术比较72.2主变压器的确定72.2.1主变压器台数的确定72.2.2调压方式的确定72.2.3主变压器容量的确定83.短路电流计算及设备校验93.1 方案1的短路电流计算及设备选择校验93.1.1 短路电流计算的目的93.1.2 短路电流计算93.1.3 设备的选择与校验1
4、43.1.3.1 导线的选择和校验143.1.3.2 断路器的选择和校验193.1.3.3 隔离开关的选择和校验213.1.3.4 互感器的选择及校验233.1.3.5 支柱绝缘子的选择与校验253.1.3.6 熔断器的选择263.1.4 穿墙套管的选择与校验263.1.4.1 穿墙套管的选择263.1.4.2 穿墙套管的校验273.2 方案3的短路电流计算及设备选择校验273.3 最佳方案的确定273.3.1 经济比较273.3.2 技术比较273.4 避雷器的选择及检验283.4.1 灭弧电压293.4.2 工频放电电压293.4.3 选择避雷器如下表293.4.4 灭弧电压校验293.4
5、.5 工频放电电压校验293.4.6 避雷针保护范围计算303.4.6.1 hx=11m的保护范围303.4.6.2 hx=7m的保护范围314.屋内外配电装置设计334.1配电装置的设计要求334.1.1配电装置的选型和布置334.1.2配电装置应满足的基本要求334.1.3配电装置的安全净距334.2施工、运行和检修354.2.1施工要求354.2.2运行要求354.3配电装置的地选型、布置354.3.1屋外配电装置选择354.3.2 10 kV屋内配电装置选择365.防雷及接地系统设计375.1防雷系统375.1.1单只避雷针保护范围计算375.1.2四支等高避雷针保护范围计算375.2
6、防雷措施386.变电所总体布置396.1总体规划396.2总平面布置396.3基本原则406.4所区内建、构筑物的间距包括防火间距与冷却设施的间距,与道路的间距、出线走廊间距等。406.5所内各种道路的设计40结论41致谢42参考文献431.绪论1.1毕业设计原始数据1、电压等级 110kV降压变电站,电压等级110/35/10kV2、出线情况 110kV:2回,35kV:4回,10kV:12回(电缆)3、负荷情况:1)35kV侧:最大负荷30MW,最小负荷20MW,Tmax=5200小时,cos=0.852)10kV侧:最大负荷20MW,最小负荷10MW,Tmax=5000小时,cos=0.
7、804、系统情况系统经双回线给变电所供电;系统110kV母线短路电流标幺值为25(SB=100MVA);35kV和10kV对端无电源。5、环境条件最高温度40,最低温度-25,年平均温度20;土壤电阻率 400欧米;当地雷暴日 35日/年1.2 毕业设计要求1、根据原始资料选择5种可行的电气主接线;2、进行初步技术经济比较,确定两种较好的方案;3、选择主变压器的容量和型号;4、计算两种主接线的短路电流;5、根据短路电流计算结果选择电气设备;6、通过技术经济比较确定最佳方案;7、防雷及接地系统设计;8、屋内外配电装置设计和总平面布置;1.3 设计成果1、收设计说明书一份;2、计算书一份(短路电流
8、,设备校验,运行费,防雷校验等计算);3、图纸5-7张:电气主接线图,电气总平面布置图,屋外配电装置断面图,接地装置布置图,防雷校验图等。2初步设计方案2.1 电气主接线初步设计变电所电气主接线是指变电所的变压器,输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。电气主接线是变电所电气部分的主体,是由高压电气设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路。它不仅表明了各主要设备的规格、数量而且各设备的作用,连接方式和各回路之间的相互关系,它直接影响着配电装置的布置,继电保护的配置,自动装置和控制方式的选择。它是保证可靠、持续和电能质量的关键环节,对电力系统运行的可靠性、灵活性和经济型起决定的作用。主
9、接线设计是一个综合性问题,必须在满足国家有关技术,经济政策的前提下,力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。2.1.1 选择6种合理的电气主接线方案1:方案2:方案3:方案4:方案5:方案6:2.1.1.1 对以上主接线进行初步的经济比较项目方案主变压器(台)110kV断路器(台)110kV隔离开关(台)35kV断路器(台)35kV隔离开关(台)10kV断路器(台)10kV隔离开关(台)12389181326225109211326325109181326425108221326525169181326627209181326方案1-6的主变压器,35kV断路器,10kV断路器,10kV隔离开关
10、台数一样,方案5和6的110kV隔离开关较多,方案2和4的35kV隔离开关较多,因此方案2,4,5,6投资较大舍去,保留1,3。2.1.1.2 初步的技术比较结合原始资料所提供的数据,权衡各种接线方式的优缺点,将各等级适用的主接线方式列出:方案1:110kV采用内桥接线,35kV采用单母线分段接线,10kV为单母线分段接线。方案2:110kV采用单母线分段接线,35kV采用单母线分段接线,10kV为单母线分段接线。2.2主变压器的确定变压器是变电所的核心部分,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主变压器。它担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠和网
11、络经济运行的保证。主变压器的选择主要是变压器的容量、型号、台数的选择和确定。2.2.1主变压器台数的确定为保证供电可靠性,在一台变压器故障或检修时,仍可保证供电,应选择两台大变压器。从经济角度看,两台变压器其单位面积小,运输安装、维护比较方便,并在用户负荷小时停运一台主变,可减少空载损耗,且有利于今后的发展,故选用两台主变压器。2.2.2调压方式的确定 据设任务明书中:系统110kV母线电压满足调压要求,且为了保证供电质量,电压必须维持在允许范围内,保持电压的稳定,所以选用有载调压变压器。2.2.3主变压器容量的确定 主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择,亦要根据变电所所带负
12、荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对装设两台主变压器的变电所,每台变压器的容量应按下式选择:Sn=0.7PM。因为一般变电所当一台主变压器停运时,其余变压器容量应保证70-80%负荷的供电,考虑变压器的事故过负荷能力40%,可保证对70%负荷的供电。由原始资料知:35kV侧Pmax=30MW,cos=0.85;10 kV侧Pmax=20MW,cos=0.80,所以,在其最大运行方式下:Sn=0.7(55+22)0.85=60.117MVA参考发电厂电气部分选择两台沈阳变压器厂生产的三相三绕组风冷有载调压变压器两台,型号为:SFSZ7-63000型变压器。所选变压器主要技术参数如下表:型号
13、额定电压(kV)空载损耗(kW)空载电流(%)接线组别阻抗电压高-中高-低中-低SFSZ7-6300011081.25%38.521.25%10.584.71.2Yn,yn0,dn10.5186.5表2-1 变压器主要技术参数此变压器能满足要求,故应选用此型号的变压器。3.短路电流计算及设备校验3.1 方案1的短路电流计算及设备选择校验3.1.1 短路电流计算的目的 在选择电气主接线时,为了比较各种接线方式或确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施,需要进行必要的短路电流计算。 在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作,同时有要求节约资金,需要全面的短路电流计算
14、。 在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。 设计接地装置时,需要短路电流。 在选择继电保护和整地计算时,需以各种短路时的短路电流为依据。3.1.2 短路电流计算已知:(1)系统电压等级为110kV、35kV、10kV,基准容量Sj=100MVA,系统110V母线短路电流标幺值为11,110 kV侧为双回LGJ-185/28km架空线供电;(2)视系统为无限大电流源,故暂态分量等于稳态分量,即I”=I,S”=S;(3)主变为SFSZ7-63000型变电压器,基准容量Sj=100MVA基准电压Uj=1.05Ue=1.05110=115kV基准电流Ij=SjUj=
15、100115=0.502kA基准电抗Xj= UjIj=USj=115100=132.25查电力工程电气设计手册第189页对于LGJ-185线路X=0.395/kmx=111+0.39530132.252=0.1357D1,d2,d3点的等值电抗值计算公司:x=12x=12x=12其中:U变压器高压与中压绕组间短路电压 U变压器高压与低压绕组间短路电压 U变压器中压与低压绕组间短路电压由变压器参数表得知,绕组间短路电压值分别为:U=10.5% U=18% U=6.5%主变额定容量Sn=60MVA所以 x=12(10.5+18-6.5)=11x=12(10.5+6.5-18)=-0.5x=12(6
16、.5+18-10.5)=7标幺值:x= x100SS= xS=1160=0.1833x= -0.560=10.007936x=760=0.1166已知110 kV系统折算到110 kV母线上的等值电抗x=0.1357当d1点短路时图3-1 110kV等值网络图I=1x=10.1357=7.3692I=SU=100115=0.502kAI=I1= I I=7.36920.502=3.6993 kAI=1.8I=1.83.6993=9.4170 kAI=1.52 I=1.523.6993=5.6229 kAS1=UI1=1153.6993=736.8482MVA其中I:短路电流周期分量有效值 I:
17、起始次暂态电流I :t=时稳态电流 S :短路容量图3-2 35 kV等值网络图I=1x=10.21905=4.565I=SU=10037=1.56kAI=I2= I I=4.5651.56=7.122 kAI=1.8I=1.87.122=18.129 kAI=1.52 I=1.527.122=10.825 kAS2=UI2=377.122=456.420MVA当d3点短路时图3-3 10 kV等值网络图I=1x=10.27855=3.59I=SU=10010.5=5.5kAI=I3= I I=5.53.59=19.745 kAI=1.8I=1.819.745=50.263 kAI=1.52
18、I=1.5219.745=30.0124 kAS3=UI3=10.519.745=359.093MVA额定电流计算因IN= IjSNSj(Sn=63MVA, Sj=100MVA, I=0.502 kA, I=1.56 kA, I=5.5 kA)所以IN1=0.50260100=0.3012 kA IN2=1.5660100=0.936 kA IN3=5.560100=3.3 kA短路电流计算结果表短路点基准电压(kV)基准电流(kV)电压等级(kV)计算电抗额定电流(kV)T=0时刻短路电流周期分量稳态短路电流短路电流冲击值(kV)最大电流在效值(kV)短路容量(kV)标幺值有名值(kV)标幺
19、值有名值(kV)公式Uj= UpSjUjIjSN SjII IjII Ij2.55 I1.52 ISujD11150.5021100.13570.3167.36923.69937.36923.69939.4175.6299736.8482371.56350.219050.9834.5657.1224.5657.12218.12910.825456.42010.55.5100.278553.4653.5919.7453.5919.74550.26330.0124359.093表3-1短路电流计算结果表3.1.3 设备的选择与校验1、一般原则1) 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并
20、考虑远景发展的需要;2) 应力求技术先进和经济合理;3) 选择导体时应尽量减少产品;4) 应按当地环境条件校核;5) 扩建工程应尽量使新老电器型号一致;6) 选用新的产品,均应有可靠的试验数据,并应正式鉴定合格;2、环境条件 选用导体和电阻时,应按当地环境条件校验。 原始资料环境条件如下:最高温度40,最低温度-25,年平均温度20;当地雷暴日 35日/年。3.1.3.1 导线的选择和校验1、导线的选择110 kV系统:由于连线与110 kV进线所承受的电流相同,故110 kV所有连线与进线选择型号相同的导线,即LGJ-185型(长期允许载流量553A316A)。35 kV系统:进线(母线):
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