某工厂60KV总降压变电站设计曾辉其.doc
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1、编号XXXX XXXXXX毕 业 论 文 ( 20 届本科)题 目: 某工厂60KV总降压变电站设计 系(部) 院: 机电工程系 专 业: 电气工程及其自动化 作 者 姓 名: XXX 指 导 教 师: X X X 职 称: 完 成 日 期: 20 年 月 日二 年 月- 37 -XXXXX本科生毕业论文(设计)诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本
2、声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文(设计)作者签名:(亲笔签名) 二 年 月 日(打印)毕业论文(设计)目录XXXXX本科生毕业论文(设计)诚信声明 毕业论文(设计)目录XXXXX本科生毕业论文(设计)任务书XXXXX本科毕业论文(设计)开题报告摘 要IAbstractII第一章 绪 论- 1 -第二章 全厂负荷计算及系统主接线的选择- 3 -一、供电电压等级选择- 3 -二、全厂负荷计算- 3 -1 用电设备的负荷计算- 3 -2 变压器损耗估算- 4 -3 无功功率补偿计算- 4 -4 变压器选择- 5 -三、系统主接线方案的选择- 5 -1 主接线的设计原则- 5 -2 主接线的基
3、本要求- 5 -3 主接线方案- 6 -4 主接线方案的确定- 8 -四、主变台数和容量的选择- 8 -1 主变台数的选择- 9 -2 主变容量的确定- 9 -3 主变压器形式的选择- 9 -第三章 短路电流计算及设备的选择- 11 -一、常见的短路类型- 11 -二、造成电路短路的原因及危害- 11 -三、计算短路电流的目的- 11 -四、短路电流计算- 11 -1 确定计算电路及计算电抗- 12 -2 最大运行方式下的短路点计算- 13 -3 最小运行方式下的短路点计算- 14 -五、高压电气设备的选择- 15 -1 架空线路- 15 -2 10kV母线的选择- 16 -3 高压断路器的选
4、择- 17 -4 高压隔离开关的选择- 20 -5 电流互感器的选择- 21 -6 电压互感器的选择- 23 -7 10kV高压柜的选择- 25 -第四章 变电站综合自动化- 26 -一、变电站综合自动化概述及其特点- 26 -1 功能综合化- 26 -2 结构电脑化- 26 -3 操作监视屏幕化- 26 -4 运行管理智能化- 26 -二、变电站综合自动化的结构形式- 26 -三、变电站综合自动化系统的主要功能- 28 -1 监控系统功能- 28 -2 计算机保护功能- 29 -3 电压和无功综合控制- 29 -4 远动功能- 29 -四、变电所微机保护- 29 -1 微机保护概述- 29
5、-2 变压器保护- 30 -第五章 防雷与接地- 32 -一、防雷设备- 32 -二、防雷措施- 32 -1 架空线路的防雷措施- 32 -2 变配电所的防雷措施- 32 -三、接地- 33 -1 接地与接地装置- 33 -2 接地措施- 33 -总 结- 34 -致 谢- 35 -参 考 文 献- 36 -附 录XXXXX本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目某工厂60KV总降压变电所设计作 者 姓 名XXX所属系、专业、年级 XXXXX指导教师姓名、职称预计字数2000开题日期 一、选题的根据: 电能与其它形式的能源相比,电能具有明显的优越性,它适宜于大量生产、集中管理、远距离传输和自
6、动控制。故电能在工农业及人类生活中获得广泛的应用。作为与电能生产、输送和应用有关的能量转换机构变电站,在电力工业、工矿企业、交通运输业、国防、科学文化及日常生活等方面都是十分重要的地位。变电站是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。这就要求变电站的一次部分经济合理,二次部分安全可靠,只有这样变电站才能正常的运行工作,为国民经济服务。所以变电站是电力系统中不可缺少的重要环节,对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用,如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主,将无法满足现代电力系统管理模式的需求;同时用于变电站的监视、控制、保护,包括故障录波、紧急控制装置,不能充分利用微机数
7、据处理的大功能和速度,经济上也是一种资源浪费。而且社会经济的发展,依赖高质量和高可靠性的电能供应,建国以来,我国的电力事业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一步提高,变电站自动化就显得极为重要;近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟,发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。变电站在配电网中的地位十分重要,它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务,对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此,变电站自动化既是实现自动化的重要基础之一,也是满足现代化供用电的实时,可靠,安全,经济运行管理的需要,更是电力系统自动化EMS和DMS的
8、基础。变电站综合自动化是将变电站二次设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等)利用计算机技术和现代通信技术,经过功能组合和优化设计,对变电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。它是变电站的一种现代化技术装备,是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的 综合应用,它可以收集较齐全的数据和信息。它具有功能综合化、,设备、操作、监视微机化,结构分布分层化,通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。变电站的综合自动化为变电站小型化、智能化、扩大监视范围及变电站的安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代化手段和基础保证。二、主要内容及其主要的研究方法:分以下四步完成: 1.主结
9、线设计:根据设计任务书,分析原始资料与数据,列出技术上可能实现的多个方案,经过概略分析比较,留下2-3个较优方案进行详细计算和分析比较(经济计算分析时,设备价格、使用综合投资指标),确定最优方案。 2.短路电流计算:根据电气设备选择和继电保护的需要,确定短路计算点,计算三相短路电流。 3.主要电气设备选择:主要电气设备的选择,包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及效验。 4.主要设备继电保护设计:包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 5.配电装置设计。 6.防雷、接地设计:包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。三、完成期限和采取的主要措施:1、200
10、9年3月1日至3月13日:熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料,查阅有关资料,阅读设计要求必读的参考资料。2、2009年3月14日至4月5日:撰写开题报告,短路电流及其计算、负荷计算、主要电气设备选择,并且绘制各种工程图纸。3、2010年4月6日至5月2日:书写毕业设计说明书4、2010年5月3日至5月7日:打印整理毕业设计资料11送交文印单位装订成规范的毕业设计文本5、2010年5月8日至5月10日:准备及答辩四、主要参考资料:1付周兴,王清亮,董张卓编著.电力系统自动化M北京:中国电力出版社20062姚锡禄主编.工厂供电(第二版)M.北京:电子工业出版社20073刘学军主编,继电保护原理
11、学习指导M北京:中国电力出版社20064孟祥忠主著现代供电技术M北京:清华大学出版社2006.85西北电力设计院.电力工程电气设计手册M.北京:水利水电出版社,1992。6陈建亚.发变电站电气一次系统M. 北京:中国电力出版社,1999。7边志伟鱼峰水泥厂110KV总降压变电站的研究与设计D长沙中南大学2008.五、指导教师意见: 签 名: 年 月 日 教研室意见负责人签名: 年 月 日系(部) 意 见负责人签名: 年 月日摘 要变电站是电力系统的一个重要组成部分,由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成,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
12、输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽,变电站必须改变传统的设计和控制模式,才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展,为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。60KV变电站属于高压网络,某工厂总降压变电所所涉及方面多,考虑问题多,进行变压器的选择,从而确定变电站的主接线方式,再进行短路电流计算,选择送配电网络及导线,进行短路电流计算,选择变电站高低压电气设备。总降压变电所的初步设计包括了:(1)总体方案的确定;(2)负荷分析;(3)短路电流的计算;(4)高低压配电系统
13、设计;(5)变电站综合自动化及继电保护设计;(6)防雷与接地保护等内容。关键词:总降压 负荷分析 输电系统 配电系统 变电站综合自动化第一章 绪 论电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业1,2,它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业,它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力,其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志3,4,5。由于电能在工业及国民经济的重要性,电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分6。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷,是电能输送的核
14、心部分7,8。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电,进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障,系统保护环节将动作。可能造成停电等事故,给生产生活带来很大不利9。因此,变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要10。变电站是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用11。这就要求变电所的一次部分经济合理,二次部分安全可靠,只有这样变电所才能正常的运行工作,为国民经济服务12。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分,紧靠发电厂13,14。降压变电站通常远离发电厂而靠
15、近负荷中心。这里所设计得就是某工厂60KV总降压变电站。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置,这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的,因此,在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护,并且,现在的跳闸保护整定时间已经很短,在故障解除后,系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的15,16。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命,降低设备投资,而且提高了供电的可靠性,这对于提高工农业生产效率是十分有效的17。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低,市场竞争力增大,进而可以使企业效益提高
16、,为国民经济的发展做出更大的贡献18。生活用电等领域的供电可靠性,可以提高人民生活质量,改善生活条件等。可见,变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件19。由于某企业经济发展的需要电力供不应求的情况下,为了适应该企业经济的发展,要在该企业建设60kV总降压变电站。 具体要求如下:本电力系统应包括变电,配电以及相应的通信、安全自动、继电保护、调度自动化等设施。在国家发展计划的统筹规划下,合理的开发资源,用最少的资金为国民经济各部门及人民生活提供充足、可靠、合格的电能。本次设计的变电站为60KV总降压变电站,其下级负荷为10KV级、工业车间及其它负荷。这些负荷不仅包括机械加工车间、铸造车
17、间、电修车间等部门,也有工业行政部门用电。他们对供电的要求不同。依照先行的原则,依据远期负荷发展本设计该变电所,本变电站主要任务是把60KV变成10kV电压供周边车间使用。尤其对本地区大用户进行供电,改善提高供电水平,提高了本地供电质量和可靠性。现在,随着大电网系统的建设,输电的电压等级越来越高,这一方面使降低损耗的需要,另一方面也是工业生产等负荷发展的需要20。我国目前广泛采用的输电等级有110KV、220KV等级别21,还有500KV级的输电线路也在迅速发展,所以60KV级的变电站在电力系统中的应用也十分广泛。并且伴随电力系统中所用电气元件产品诸如断路器、继电器、隔离开关等性能指标的提高,
18、变电站的功能也会越来越完善,可靠性也会得到很大的提高。第二章 全厂负荷计算及系统主接线的选择一、供电电压等级选择该企业主电源为厂边某220/60KV区域变电站提供,因此该企业总降压变电所主电源采用60kV电压等级,经过变压后采用10kV输送至各个车间变电房降压至0.4kV直供负荷。同时采用10kV作为保安电源,为锅炉房等一级负荷提供备用电源。二、全厂负荷计算1 用电设备的负荷计算根据设计要求,按照需要系数法及以下计算公式29:得各项数据列表如下(下表数据均为60kV侧):用电设备计 算 负 荷电机修理车间23000.60.713801407.61971.2332.52机械加工车间8800.65
19、0.65572669.24880.3814.52新品试制车间6500.550.6357.5475.48594.889.83原料车间5500.350.65192.5225.23296.284.89备件车间5600.50.7280285.6399.966.6锻造车间1800.60.65108126.36166.232.74锅炉房2600.90.8234175.5292.54.83空压房3020.80.65241.6282.67371.856.13汽车库560.50.72828.56400.66线圈车间3280.550.65180.4211.07277.664.58半成品试验车间7500.650.7
20、5487.5429649.3810.72成品试验车间25640.350.6897.41193.541493.2724.67加压站(10KV转供负荷)2740.550.65150.7176.32231.953.82设备处仓库(10KV转供荷)6540.550.75359.7316.54479.157.91成品试验站内大型集中负荷38740.650.750.882518.12215.933357.2055.39合 计7987.48218.6411501.92189.81有功负荷同时系数取无功负荷同时系数取7588.037927.0810527.37173.662 变压器损耗估算32: 以上公式32
21、得出变压器的有功损耗和无功损耗。3 无功功率补偿计算工厂60kV高压侧进线在最大负荷时,其功率因素不应小于0.9,考虑到变压器的无功功率损耗,远远大于有功功率损耗,因此,在变压器的10kV侧进行无功功率补偿时,其补偿后的功率因素应稍大于0.9,现设cos=0.95,则:10kV侧在补偿前的功率因素为:因此,所需要的补偿容量为:选取60kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算:满足了设计任务书的要求。其计算数据如下:项 目计算机负荷(10KV)侧)10kV侧补偿前0.6577588.037927.0810527.37607.81需要补偿容量-5000变压器损耗105.27526.3760kV侧补偿后0
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