电气工程及其自动化毕业设计论文110KV变电站一次部分初步设计.doc
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1、电气工程及其自动化 110KV变电站一次部分初步设计中 文 摘 要变电站作为电力系统中的重要组成部分,直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文设计的郊区中间变电站,将郊区水电厂的电量配送给周围负荷用户,剩余部分输送到附近电力系统。该变电站的建成,不仅增强了当地电网的网络结构,而且为当地的工农业生产提供了足够的电能,从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。本论文揭西县110KV城北变电站一次部分初步设计,首先通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器,同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求,选择了两种待选主接线方案进行了技术经济比较,淘汰较差的方案,确定了变电站电气主接
2、线方案。其次进行短路电流计算,从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时,其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验(包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等)。最后,并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、防雷保护配置图等相关设计图纸。关键词:电气主接线设计;短路电流计算;电气设备选择;设计图纸 Abstract Power system substation as an important part of the entire power system directly affects the safety
3、and economic operation. In this thesis, the outskirts of the middle of substation, the electricity distribution to rural hydropower plants around the load to the user, the remainder transported to the nearby power system. The completion of the substation will not only strengthen the local power grid
4、 network structure, but also for the local industrial and agricultural production provides enough power, so that the regional power grid so as to achieve safe, reliable and economic operation purposes.The paper "JieXi 110KV substation north of the city a part of the preliminary design", fi
5、rst through the analysis of raw data and selected based on total load of the substation main transformer, the main wiring under both economical and reliable, flexible operation requirements, two to be selected Main Connection program was selected technical and economic comparison, out of poor progra
6、m to determine the main electrical substation connection program.Second, the short-circuit current calculation, obtained from the three-phase short circuit calculation occurs when short-circuit the voltage level of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. Acco
7、rding to the results and the voltage level of voltage and maximum continuous operating current of the main electrical equipment selection and validation (including circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, etc.). Finally, the main draw of the electrical wiring
8、diagram, electrical general layout map, lightning protection and other related design layout plan drawings.Key words:Electrical main wiring design; short-circuit current calculation; electrical equipment selection; design drawings 1 电气工程及其自动化 110KV变电站一次部分初步设计目 录中 文 摘 要 “1 Abstract 1 1绪论 31.1电网电压及电网结
9、构31.2变电站现状与发展31.3 变电站所址选择原则41.4变电站的设计原则与规范51.5配电电源5 2变电站主变压器的选择及主接线的设计62.1变电站主变压器台数、容量及型式的选择62.2变电站主接线的设计原则72.3 变电站主接线初步方案7 3变电站自用电接线设计123.1站用变压器的选择“123.2站用电的接线形式123.3负荷供电回路12 4短路电流计算及主要设备的选择144.1短路电流计算144.2主要电气设备的选择18 5无功功率补偿305.1补偿无功功率的必要性305.2提高功率因数的补偿方法305.3电容器的补偿方式30 6变电站的防雷保护及接地网设计326.1 避雷针的布置
10、和保护范围326.2避雷器的选择和校验336.3接地装置“36 7 变电站电气总平面布置38 结 论39 参考文献40 致谢41 附录附图1电气主接线图附图2站用电接线图附图3110KV配电装置剖面图附图4电气总平面布置图附图5防雷与接地图 2 电气工程及其自动化 110KV变电站一次部分初步设计1绪 论众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力,是实现生产自动化的主要物质基础。电能从区域变电站进入工厂后,首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。在工厂,担负这一任务的是供电系统,供电系统的核心部分就是变电站。一旦变电站出了事故而造成停电,则整个工厂的生产过程都要停止进行,
11、甚至还会引起一些严重的安全事故。因此,设计和建造一个以“安全、可靠、经济、优质”为标准的变电站,对保障工厂生产安全、连续的进行是极为重要的。近年来,随着各种新材料、新技术、新装备不断涌现,电气设备的制造技术、产品质量和性能得到了充分的保证,对变电站设计工作提出了新的要气,1.1 电网电压及电网结构变电站的设计与电网结构是密切相关的,因此有必要首先谈一下电网电压及电网结构。根据国家标准,电网的标准电压为送电电压220KV,高压配电电压110(63,35)KV,中压配电电压10(20)KV,低压配电电压380/220伏。选用电气等级时,应尽量避免重复降压,城网电压力求简化,220KV以下输配电网不
12、超过4级电压。电网结构,输送和分配电能(包括电压变换)的各类电压等级电力线路、变压器和相应的配电装置的连接或接线方式。电网由输电网和配电网组成。电网的结构与电压等级,电源、负荷点的容量和数目,它们之间的地理位置以及可靠性要求等因素有关。电网结构对电力系统运行的安全性、经济性、电能质量以及调度控制的方便性和灵活性等均有很大的影响。1.2 变电站现状与发展国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。尤其是近两、三年来,由于电力负荷增长迅猛,而发电装机容量和输配电能力不足,造成全国近20个省市电力供应紧张,部分省市出现限电拉闸。与此同时,随着电力市场的开放,电力用户对电能质量
13、的要求也在提高;电力生产与供应企业也比以往任何时候都重视电力系统运行的经济性。我国常规城网变电站的主要问题是设备陈旧、占地面积大,与现代化的城市建设不相适应。为了改变这种面貌,城网变电站已向小型化发展,开始采用全封闭组合电器,即GIS成套设备。全封闭组合电器(GIS)就是由于SF6气体的出 3 电气工程及其自动化 110KV变电站一次部分初步设计现而发展的一种新型高压成套设备。它包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管或电缆终端。这些设备按变电站主接线的要求,依次连接组合成一个整体,各个元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳4 电气工程及其自动化 110K
14、V变电站一次部分初步设计7、不应设在厕所、浴室或者其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻。8、不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方,且不宜设在有火灾危险环境的正下方或正上方。当与爆炸或火灾危险环境的建筑物毗邻时,应符合现行国家标准的规定。9、高压配电所应尽量与邻近车间变电站或有大量高压用电设备的房建在一起。1.4变电站的设计原则与规范1.4.1 设计原则1.必须遵守国家有关规程和标准,执行国家有关方针政策,包括节约能源等技术经济政策。2.保证人身与设备的安全、供电可靠性、电能质量合格、技术先进和经济合理,积极慎重的采用新技术、选用新设备。3.根据符合增长情况,做到远近期结合,以近期
15、为主,适当考虑远期扩建的可能性。1.4.2 变电站设计现行标准与规范1.国标GB506092 3110KV高压配电装置设计规范;2.SDJ279 变电站设计技术规程1.5配电电源1.电压:110KV2.电源1:220KV系统变电站,在该变电站高压母线上的短路容量为500MVA,距离待设变电站10KM。3.电源2:10KV水电厂,两台30MW机组,距离待设变电站12KM。4.本所负荷年递增5%,预计10年5 电气工程及其自动化 110KV变电站一次部分初步设计2. 变电站主变压器的选择及主接线的设计 2.1变电站主变压器台数、容量及型式的选择 2.1.1、变压器台数的选择据国际35-110 KV
16、变电站设计规范GB50059-92有关条文规定,为保证供电的可靠性,变电站一般装设两台主变,当只有一个电源的变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时,可装设一台,现时待设变电站有水电厂和220 KV变电站两个电源,故选择2台主变。2.1.2、主变压器容量的选择主变容量应根据5-10年的发展规划进行选择,适当考虑到远期10-20年负荷的发展,对城郊变电站,主变压器容量还应与城市规划相结合。并应考虑主变正常运行和事故时的过负荷能力。对选两台主变的变电站,每台变压器的容量计算公式 Sn=0.7Pm (21)一般按上式(Pm为变电站最大负荷)来选择: 主变压器容量选择按照五年和十年远景计算用户
17、区计算负荷:P2.020.4.23.83.62.42.03.023MVA 按五年远景:Se0.7PM1=0.7KopP(1+5%)5=0.70.823(1+5)516.44MVA 按十年远景:Se0.7PM2=0.7KopP(1+5%)8=0.70.823(1+5)820.98MVA这样当一台主变停用时,可保证对70%负荷供电,考虑变压器的事故过负荷能力40%,而可保证对98%负荷供电,由于一般变电站大约有25%的非重要负荷,因此在一台主变停用时,仍能对一、二级负荷供电。2.1.3主变压器型式的选择变压器有油浸式和干式两种,一般在户外情况下采用三相油浸节能型变压器。具有三种电压的变电站,如通过
18、各侧绕组的功率均达到15%以上时,多采用自耦变压器,以得到较大的经济效益。现待设变电站为郊区中间变电站,且只有110 KV和10 KV两个电压等级,所以待设变电站选择三相双绕组高阻抗有载调压油浸式变压器,查设备手册选择型号为 SFZ7系列110KV级双绕组有载调压变压器,其技术参数列于表2-1 6 电气工程及其自动化 110KV变电站一次部分初步设计2.2变电站主接线的设计原则待设的110KV变电站为市郊中间变电站,是降压变电站具有110KV、10KV两个电压等级。高压侧为电源侧,有二回路,其中连接着110KV水电厂一个和220KV变电站一个的一回110KV线路,距离待设变电站分别为12KM和
19、10KM。两电源之间存在15MW的功率交换,低压侧10KV为负荷侧,负荷性质分别为:I、II、III类。根据负荷性质,应设计20回10KV馈线其中包括四回备用馈线。变电站主接线的设计对电气设备的选择。配电装置的布置、工作的灵活性、继电保护以及运行的可靠性与经济合理性有密切关系,而电气主接线是变电站电气部份的主体,对变电站以及电力系统的安全、可靠、经济运行起重要作用。根据我国变电站设计技术规程规定:变电站的主接线应根据变电站在电力系统中的地位,回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并且应满足运行可靠、简单灵活。操作方便和节省投资等要求。现就主接线应满足的可靠性、灵活性、经济性三项基本要求说明如下
20、:2.2.1、保证供电可靠性(1)、断路器检修时,不影响对用户供电;(2)、设备的母线故障或检修时,应尽量减少停止运行的回数和停运时间并保证对I类和II类负荷的供电;(3)尽量避免全变电站停运的可能性2.2.2、具有一定的灵活性(1)、调度灵活,操作方便,应能灵活地投入或切除某些元件,调配电源负荷,能满足系统在事故检修及运行方式下的调整要求。(2)、检修安全应能方便地运断路器,母线及继电保护设备进行安全检修而不影响电力网的正常运行及用户的供电。(3)扩建方便,应能容易地从初期过渡到最终接线,并在扩建过渡时,一次和二次设备等所需的改造最少。2.2.3、具有合理的经济性(1)投资省,主接线应简单清
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