35KV变电站的电气部分初步设计计算书需要全套毕业设计的请联系q729801578).doc
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1、太原理工大学毕业设计(论文)设计说明书设计(论文)题目:跃进35KV变电所的设计学 生: 孟 刚专 业: 自动化班 级: 04-1班指导教师: 石栋华设计日期:2008年6月1日太原理工大学毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目:毕业设计(论文)要求及原始数据(资料):第1页毕业设计(论文)主要内容:第2页学生应交出的设计文件(论文):第3页主要参考文献(资料):专业班级自动化2004级04-1班学生孟刚要求设计(论文)工作起止日期2008年2月9日2008年6月18日指导教师签字日期教研室主任审查签字日期系主任批准签字日期第4页太原理工大学毕业设计(论文)摘 要随着工业时代的不断发展,人
2、们对电力供应的要求越来越高,特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑,本论文设计了一个降压变电站,此变电站有三个电压等级:高压侧电压为35kV,有二回线路;中压侧电压为6kV,有五回出线;其中有四回出线是双回路供电,一回出线是单回路供电。低压侧电压为0.38/0.22kV。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器,其他设备如站用变,断路器,隔离开关,电流互感器,高压熔断器,电压互感器,无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具
3、体要求进行选型、设计和配置,力求做到运行可靠,操作简单、方便,经济合理,具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际,更具现实意义。关键词:35kV 变电站 设计AbstractKey words: - II -目 录摘 要I前 言1第一章 地面变电站接线方式的确定21.1 变电所常用主接线21.1.1 线路一变压器组接线21.1.2 单母线分段接线:31.1.3 桥式接线41.2 供电系统6第二章 补偿电容及主变压器的选择计算72.1 补偿电容的计算72.1.1 补偿前的计算负荷和功率因数:72.1.2 确定补偿容量82.1.3 补偿后的计算负荷和功率因数:92.2 主变压器的
4、选择:10第三章 变电站进出线的选择113.1 按经济电流密度初选导线截面:113.2 按时长允许电流校验:123.3 按允许电压损失校验:123.4 按机械强度进行校验:13第四章 短路电流的计算134.1 最大运行方式下的短路电流144.2 最小运行方式下的短路电流16第五章 变电所高压设备的选择与计算205.1 概述205.2 35KV高压设备的选择计算215.2.1 各柜选择及其校验225.2.2电流互感器LCZ-35的校验245.3 6KV高压设备的选择计算30第六章 继电保护设置366.1 继电保护的任务366.2 继电保护的基本工作原理376.3 电力变压器保护386.3.1 瓦
5、斯保护386.3.2 过电流保护386.3.3 电流速断保护396.3.4 过负荷保护416.3.5 变压器的差动保护416.4 6kV出线保护476.4.1 线路保护装置的配置要求476.4.2 过电流保护476.4.3 单相接地保护496.5 电容器柜的过电压和过电流保护506.5.1 并联电容器保护装置的配置要求506.5.2 电容器组过电流保护的整定计算506.5.3 电容器保护用熔断器的熔体电流选择51第七章 变电所的防雷和接地517.1 防雷措施517.2 接地52结 论54参考文献55设计总结56致 谢57附录1:主要英文参考资料及译文58- ii -前 言第一章 地面变电站接线
6、方式的确定为了保证对一二级负荷进行可靠供电,在企业变电所中广泛采用两回电源线路受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为内桥,外桥和全桥三种.变电所主接线的要求:变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线,在变电所主接线图中将导线或电缆、电力变压器、母线、各种开关、避雷器、电容器等电气设备有序地连接起来,只表示相对电气连接关系而不表示实际位置。通常以单线来表示三相系统。对变电所主接线主要有以下几个基本要求:(1) 安全 主接线的设计应符合国家标准有关技术规范的要求,能充分保证人身和设备的安全;(2) 可靠 应满足用电单位对供电可靠性的要求;(3) 灵活 能适应各种不同的运行方式,操作
7、检修方便;(4) 经济 在满足以上要求的前提下,主接线设计应简单,投资少,运行管理费用低,一般情况下,应考虑节约电能和有色金属消耗量。单母线分段式接线适应性强,对线路、变压器的操作均方便,运行灵活,所以本所采用单母线分段式结构.1.1 变电所常用主接线供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路一变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。1.1.1 线路一变压器组接线当只有一路电源供电线路和一台变压器时,可采用线路一变压器组接线,如图1-1所示。根据变压器高压侧情况的不同,可以选择如图1-1所示4种开关电器。当电源侧继电保护装置能保护变压器且灵敏度满足要求时,变压器高压侧可只装设隔离开关;当变
8、压器高压侧短路容量不超过高压熔断器断流容量,而又允许采用高压熔断器保护变压器时,变压器高压侧可装设跌落式熔断器或负荷开关-熔断器;一般情况下,在变压器高压侧装设隔离开关和断路器。当高压侧装断路开关时,变压器容量不大与1250KVA;高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时,变压器容量一般不大于630KVA。优点:接线简单,所用电器设备少,配电装置简单,节约投资。 缺点:该单元中任一设备发生故障或检修时,变电所全部停电,可靠性不高。适用范围:适用于小容量三级负荷、小型企业或非生产性用户。1.1.2 单母线分段接线:当有双电源供电时,常采用单母线分段接线,可采用隔离开关或断路器分段,隔离开关分断因操作不
9、便,目前已不采用。单母线分段接线可以分段单独运行,也可以并列同时运行。采用分段单独运行时,各段相当于单母线不分段接线的运行状态,各段母线的电气系统互相影响。当任一段母线发生故障或检修时,仅停止对该母线所带负荷的供电。当任一电源线路故障或检修时,如另一电源能负担全部引出线的负荷时,则可经倒闸操作恢复该段母线所带负荷的供电,否则由该电源所带的负荷仍应停止运行或部分停止运行。倒闸操作的原则:接通电路时先闭合隔离开关,后闭合断路器;切断电路时先断开断路器,后断开隔离开关。这是因为带负荷操作过程中要产生电弧,而隔离开关没有灭弧功能,所以隔离开关不能带负荷操作。采用并列运行时,若遇电源检修,无需母线停电,
10、只需断开电源的断路器及其隔离开关,调整另外电源的负荷就行。但是当母线故障或检修时,就会引起正常母线的短时停电。隔离开关分段因倒闸操作不便,现已不再采用,通常采用断路器分段的单母线接线。当某段母线发生故障时,分段断路器与电源进线断路器将同时切断故障,非故障部分继续供电。当对某段母线检修时,操作分段断路器和相应的电源进线断路器、隔离开关,而不影响另段母线的正常运行。图1-2 单母线接线图优点:供电可靠性较高,操作灵活,除母线故障或检修外,可对用户连续供电。缺点:母线故障或检修时,仍有50%左右的用户停电。适用范围:在具有两路电源进线时,采用单母线分段接线,可对一、二级负荷供电,特别是装设了备用电源
11、自动投入装置后,更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。1.1.3 桥式接线所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器,犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧,靠近变压器,称为内桥式接线,如图1-3(a)所示。若断路器跨在进线断路器的外侧,靠近电源侧,称为外桥式接线,如图1-3(b)所示。 桥式接线的特点是:1、接线简单 高压侧无母线,没有多余设备;2、经济 由于不需设母线,4个回路只用了3只断路器,省去了1-2台断路器,节约了投资。3、可靠性高 无论哪条回路故障或检修,均可通过倒闸操作迅速切除该回路,不至使二次侧母线长时间停电;4、安全 每台断路器两侧均装有隔离开关,可形成明显的
12、断开点,以保证设备安全检修。5、灵活 操作灵活,能适应多种运行方式。 适用范围:对35KV及以上总降压变电所,有两路电源供电及两台变压器时,一般采用桥式接线。1.2 供电系统变电所受电于两回35kv架空线路,35kv侧为具有两位主变压器的单母线分段式结构,所内35kv母线由断路器分段,电源进线处设置有两台35/0.4kv小容量所用变压器,供变电所直流操作电源等用. 为了防止雷电入侵波的危害和提供测量信号,在两段35kv母线上分别设置有避雷器和电压互感器,并在各35kv断路器上设置有带接地刀闸的隔离开关,以满足停电检修的安全作业的要求. 主变压器二次侧6kv采用单母线分段,当某回路受电线路或变压
13、器因故障及检修停止运行时,可通过母线分段断路器的联络,保证继续对两段母线上的重要负荷供电. 大型企业的35kv总降压变电所无功补偿常采用高压集中补偿方式,以提高企业电力负荷的功率因数.我国3-10kv电网,一般采用中性点不接地方式,因为在这类电网中,单相接地故障占的比例很大,采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流,从而减轻其危害.(2) 确定供电系统的运行方式 35KV侧电源进线受用双回路架空线从而保障可靠,根据供电部门所签定的供电协议,35KV侧进线不同时运行,正常情况下,一趟运行,一趟备用;变压器的正常运行方式是两台都运行,6KV分段短路器闭合。本所为正常运行时,是供电系统的最大运行方式
14、。本所一台变压器工作或6KV分段短路器断开时,是供电系统的最小运行方式。变电所主接线图如下: 变电所主接线图第二章 补偿电容及主变压器的选择计算功率因数对供配电系统的影响:所有具有电感特性的用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率,从而减低功率因素。功率因素太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。正是由于功率因数在供配电中影响很大,所以要求电力用户功率因数达到一定的值,低于某一定值时就必须进行补偿。为了方便管理,本所采用6KV侧集中补偿, 35kV侧功率因数提高到0.95计算。2.1 补偿电容的计算2.1.1 补偿前的计算负荷和功率因数:6kV侧的有功
15、计算负荷为 =3243.46kV侧的无功计算负荷为 =2439.76kV侧的计算视在功率为=4058.66kV侧的功率因数为 =3243.4/4058.6=0.8变压器的功率损耗为由于变压器上未选出,所以变压器损耗按如下方法估算: = =35kV侧总的计算负荷为 =+=3304.28 =+=2439.7+243.5=2683.2 =4256.535kV侧的功率因数为 =3304.28/4256.5=0.782.1.2 确定补偿容量现要求在35kV侧不低于0.95,而补偿在6kV侧进行,所以我们考虑变压器损耗,可设6kV侧补偿后的功率因数为0.97来计算需补偿的容量。=()=3243.4=162
16、1.7选择GR-1-01高压电力电容器柜,容量为450KVAR,内装BWF10.5-30-1W电力电容器15台。需要的柜数: n=3,取4个,实际补偿容量为 = 4450=1800所选电容器柜及配套互感器柜一次方案和电气设备见表21:表21 项目额定电压(KV)方案编号一次线路方案主要设备柜数电容器柜6.30.1BWF10.5-30-1W15RN1-6/5互感器柜6.30.3JSJB-612.1.3 补偿后的计算负荷和功率因数:6kV侧视在计算负荷为 = = =3305.9此时变压器的功率损耗为 =0.015=0.0153305.9=49.6 =0.06=0.063305.9=198.4 35
17、kV侧总的计算负荷为 =+=3243.4+49.6=3293 =+=(2439.7-1800)+198.4=838.1 =3398 =4256.5-3398=858.5 35kV侧的功率因数为 =0.969 符合要求。无功补偿后的计算负荷 表22项目计算负荷/6侧补偿前负荷0.83243.42439.74058.66侧无功补偿容量18006侧补偿后负荷0.973243.4639.73305.9主变压器功率损耗49.6198.435侧负荷总计0.9693293838.133982.2 主变压器的选择:(1) 总变压器台数的确定:1. 应满足用电负荷对可靠性的要求.在有一、二级负荷的变电所中,选择
18、两台主变压器,当在技术、经济上比较合理时,主变压器选择也可多于两台;2. 对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的边点所,技术经济合理时可选择两台主变压器;3. 三级负荷一般选择一台主变压器,负荷较大时,也可选择两台主变压器。(2) 变压器容量的确定: 装单台变压器时,其额定容量Sn应能满足全部用电设备的计算负荷Sc,考虑负荷发展应留有一定的容量裕度,并考虑变压器的经济运行,即Sn(1.151.4)Sc 装有两台主变压器时,其中任意一台主变压器容量Sn应同时满足下列两个条件:1、 任一台主变压器单独运行时,应满足总计算负荷的60%70%的要求,即 Sn=(0.60.7)Sc2、 任
19、一台主变压器单独运行时,应能满足全部一、二级负荷Sc( )的需要,即 SnSc( )一般来讲,变压器容量和台数的确定是与边电所主接线方案一起确定的,在设计主接线方案时,也要靠到用电单位对变压器台数和容量的要求。本设计采用装设两台主变压器。为保证对一、二级负荷安全可靠供电,采用两台主变压器,一台供电,一台备用。装有两台主变压器时,其中任意一台主变压器容量(0.70.8)5544.2=(3880.944435.36)选S9-5000/35型变压器两台,其主要技术数据如下:表23型号额定容量(kVA)额定电压(kV)损耗(kW)阻抗电压(%)空载电流(%)联结号高低空载负载S9-5000/35500
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