35kV变电站一次初步设计 毕业设计.doc
《35kV变电站一次初步设计 毕业设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《35kV变电站一次初步设计 毕业设计.doc(50页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、I 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。 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。本设计根据某地方的电 力负荷资料,作出了该区地面 35kV 变电站的一次初步设计。设计说明书内容包括负荷计 算、主变压器选择与主接线的设计、高压电器的选择、无功补偿、变电站的防雷、继电 保护等。本设计以实际负荷为依据,以变电站的最佳运行为基础,按照有关规定和规范, 完成了满足该区供电要求的 35kV 变电站一次初步设计。 设计中先对负荷进行了统计,选出了所需的主变型号,然后根据负荷性质及对供电 可靠性要求拟定主接线设计,考虑到短路对系统的严重影响,设计
2、中进行了短路电流计 算,在设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算,如断路器、隔离开关、电压互 感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计,提高了整个变电站的安全。 关键词:35kv,负荷,变电站,设计 II 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 原始资料分析 1 1.1.1 变电站的建设规模 1 1.1.2 电力系统与本站的连接情况 1 1.1.3 电力负荷水平 1 1.1.4 环境条件 1 1.2 设计原则和基本要求 1 1.3 设计内容 2 第二章 主变压器的选择 .3 2.1 负荷计算 3 2.2 主变台数的确定 3 2.3 主变容量的确定 4 2.3.1 主变压器绕组数的确定 5
3、 2.3.2 主变压器相数的确定 5 2.3.3 主变压器绕组连接组别的确定 5 2.3.4 主变压器冷却方式的选择 5 2.4 本变电站站用变压器的选择 6 2.4.1 站用变台数的确定 6 2.4.2 站用变容量的确定 6 2.5 补偿装置 7 第三章 电气主接线的选择 .8 3.1 主接线的基本概述 .8 3.1.1 主接线的定义 8 3.1.2 主接线的基本要求 8 3.1.3 主接线的基本形式和特点 10 3.2 变电站的各侧主接线方案的拟定 .10 3.2.1 35KV 侧主接线方案 .10 3.2.2 10KV 侧主接线方案 .12 第四章 短路电流计算 .13 4.1 概述 .
4、13 III 4.2 短路电流的计算条件 .13 4.2.1 短路电流计算的目的 .13 4.2.2 短路电流计算的基本假定 .13 4.2.3 短路电流计算的一般规定 .14 4.3 三相短路电流计算方法 .14 4.3.1 三相短路的有关物理量 .14 4.3.2 无穷大容量电源系统三相短路电流计算 .15 4.4 短路电流计算及计算结果 .15 第五章 导体和电气设备的选择 .18 5.1 电气设备选择的一般原则 .18 5.1.1 按正常工作条件选择设备 .18 5.1.2 按短路情况进行校验 .18 5.2 断路器和隔离开关的选择 .19 5.2.1 主变一次侧的断路器选择参数 .1
5、9 5.2.2 主变一次侧隔离开关选择参数 .20 5.2.3 10 侧断路器选择 21kV 5.2.4 10 侧隔离开关 21 5.2.5 选择校验结果列表 .22 5.3 互感器的选择与配置 .23 5.3.1 电流互感器的选择 .23 5.3.2 电压互感器的选择 .24 5.3.3 互感器的配置 .24 5.3.4 通常的配置要求 .24 5.4 进线与出线的选择与校验 .26 5.4.1 母线及电缆的选择原则 .26 5.4.2 母线及电缆的选型 .26 5.4.3 母线及电缆截面的选择 .27 5.5 高压熔断器的选择及校验 .28 5.5.1 参数的选择 .28 5.5.2 熔体
6、的选择 .28 5.5.3 高压熔断器选择结果 .29 5.5.4 高压熔断器的校验及结果表 .29 第六章 变电站防雷的设计 .31 6.1 防雷保护的必要 .31 6.2 变电站中可能出现大气过电压的种类和防雷接线的基本方式 .31 IV 6.2.1 直击雷产生的过电压 .31 6.2.2 雷电感应产生的过电压 .31 6.2.3 变电所防雷接线的基本方式 .31 6.3 变电站的直击雷保护 .32 6.3.1 避雷针装设的基本原则 .32 6.4 变电站入侵波的保护 .32 6.4.1 对避雷器的基本要求 .32 6.4.2 为了使避雷器可靠地保护设备必须满足的条件 .33 6.4.3
7、各种避雷器的主要应用场合 .33 6.4.4 变电站的进线段保护 .33 第七章 继电保护的配置 .34 7.1 概述 .34 7.1.1 设计依据 .34 7.1.2 设计规模 .34 7.1.3 设计原始资料 .34 7.2 变电所继电保护和自动装置规划 .35 7.2.1 系统分析及继电保护要求 .35 7.2.2 本系统故障分析 .35 7.2.3 继电保护 .35 7.2.4 备用电源的自动投入装置 .36 结 论 .38 参考文献 .39 致 谢 .40 附 录 .41 1 第一章 绪论 1.1 原始资料分析 1.1.1 变电站的建设规模 (1)类型:35KV 地方降压变电所。 (
8、2)最终容量:根据电力系统的规划需要安装两台容量为 6300kVA,电压为 35kV/10kV 的主变压器. 1.1.2 电力系统与本站的连接情况 (1)待设计的变电站是一座降压变电站,由于某县市集城镇地方工业、民营企业、 农业及村民用电负荷到 4500kW 以上,为提高电能质量,满足该镇地方经济发展用电的需 要而建. (2)本变电站有 10kV 出线本期 6 回,35kV 采用屋外配电装置,10kV 采用屋内配电装 置。 1.1.3 电力负荷水平 35kV 母线短路容量为 MVA30XKS。 LGJ120 线路的电抗为 0.379/km 计算负荷 S=4500kW 1.1.4 环境条件 年最
9、高温度: C,年最低温度: - C,海拔高度:200m,雷暴日数:31 日/年,0405 土质:粘土、土壤电阻率 250 欧姆米要。 1.2 设计原则和基本要求 设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行,要求对用户供电可靠、保证电能 质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低,并且具有可扩建的 方便性。要求如下: (1)选择主变压器台数、容量和型式; (2)设计变电所电气主接线; 2 (3)短路电流计算; (4)主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定。 1.3 设计内容 本次设计的是一个降压变电站,有二个电压等级 35kV10kV,35kV 和 10kV 主接线 均
10、采用单母线分段接线方式。主变压器容量为 2 6300kVA。该变电所 35kV 电源线路长度 为 15km。10kV 出线本期 6 回。35kV 采用屋外配电装置。10kV 采用屋内配电装置。 3 第二章 主变压器的选择 2.1 负荷计算 目前,负荷计算的常用方法有需要系数法、二项式系数法和利用系数法。根据已给 出的系统负荷资料,现已知待建变电站各个线路侧的最大负荷功率因数以及不同负荷之 间的同时系数,因此,待建变电所的计算负荷应当采用需要系数法:即将各母线用电负 荷的最大负荷相加后,乘以最大负荷同时系数,得变电站各个母线上的计算负荷,其计 算公式如下: 总有功计算负荷为 (2.1)cacaP
11、K总 分 总视在计算负荷为 (2.2)cacaS总 总 /os 、 变电所各个母线上的有功、视在计算负荷;caP总 ca总 各个用电负荷的有功最大负荷综合;分 最大负荷同时系数;K 功率因数。os 本变电站已告知有功负荷为 4500kW =P/S=4500/6300=0.714c 无功负荷为 Q=P* =4500*0.98=4412.683KVARtan 2.2 主变台数的确定 主变压器台数的确定要依据以下原则: (1)为满足负荷对供电可靠性的要求,根据负荷等级确定变压器的台数,对具有大 量一、二级负荷或只有大量二级负荷,宜采用两台及以上变压器,当一台故障或检修时, 另一台仍能正常工作。 (2
12、)负荷容量大而集中时,虽然负荷只为三级负荷,也可采用两台及以上变压器。 (3)对于季节负荷或昼夜负荷变化比较大时,从供电的经济性角度考虑;为了方便、 灵活地投切变压器,也可以选择两台变压器。 同时, 电力工程电气设计手册(一次部分) 所述: 4 (1)对大城市郊区的一次变电所,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电所以装 设两台变压器为宜。 (2)对地区性孤立的一次变电或大型工业专用变电所,在设计时应考虑装设三台主 变压器的可能性。 待设计变电站由 15km 处的系统变电所用 35kV 采用屋外配电装置。10kV 采用屋内配 电装置。由选择原则的第 2 点结合待设计变电站的实际情况,为提高对用户
13、的供电可靠 性,且考虑今后 10-20 年的发展需要,确定该变电站选用两台相同容量的主电压器。因 现在此市的负荷为 4300KW,所以暂时只用到一台变压器,主变压器两台互为备用。在算 短路电流时,因此市现在的有功负荷只有 4500kw,而一台变压器的额定功率为 6300kw, 因此暂时只用到一台变压器,只计算一台变压器时的短路电流,等负荷变大的时候才会 用上两台主变压器。 2.3 主变容量的确定 变压器的选择要考虑到符合将来可能增加和改造的可能性,必要时最好留有一定的 富余。在负荷系数较低的场合,实际应用中一般都允许变压器超过额定负荷,并以此为 峰值提供电力,而不必为短时的峰值负荷让变压器选择
14、特别大的容量。主变容量的确定, 最主要考虑以下方面: (1)主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择,并适当考虑到远 期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。 (2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负 荷的变电站,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在过负荷能力后的允许时 间内,保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电站,当一台主变压器停运时,其余变 压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。 (3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发,推行系列化、 标准化。 对于待建 35kV 变电
15、所,由于本期工程一起上两台主变。本变电站的用电负荷为 4500KW,两台主变互为备用,所以主变应该满足负荷 100%的要求,根据相关规定查电 力工程电气设备手册选择变压器的型号为:S6 76300/35 表 2-1 变压器技术数据 额定电压 ( kV) 损 耗 (kW) 型 号 额定容量 (kVA) 高压 低压 空载 短路 空载电 流 (%) 连接组 别 阻抗电 压 (%) S67- 6300/35 6300 38.5 5 7400 35000 1 Ynd11 7.5 5 2.3.1 主变压器绕组数的确定 国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以 及低压绕组分裂
16、式等变压器,待设计变电所有 35KV、10KV 两个电压等级且是一座降压变 电所,宜选用双绕组普通式变压器。 2.3.2 主变压器相数的确定 在 330KV 及以下电力系统中,一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来 说投资大、占地多、运行规模也较大,同时配电装置结构复杂,也增加了维修工作量, 待设计变电所谓 35KV 降压变电所,在满足供电可靠性的前提下,为减少投资,故选用三 相变压器。 2.3.3 主变压器绕组连接组别的确定 变压器的连接组别必须和系统电压相位一致,否则,不能并列运行,电力系统采用 的绕组连接方式只有星形和三角形两种,因此对于三相双绕组变压器的高压侧,110KV 及
17、以上电压等级,三相绕组都采用“YN”连接,35KV 及以下采用“Y”连接;对于三相双绕 组变压器的低压侧,三相绕组采用“d”连接,若低电压侧电压等级为 380/220V,则三相 绕组采用“yn”连接,在变电所中,为了限制三次谐波,我们选用“Ynd11”常规连接的 变压器连接组别。 2.3.4 主变压器冷却方式的选择 电力变压器的冷却方式,随其型号和容量不同而异,一般有以下几种类型: (1)自然风冷却:一般适用于 7500KVR 一下小容量变压器,为使热量散发到空气中, 装有片状或管型辐射式冷却器,以增大油箱冷却面积。 (2)强迫油循环水冷却:对于大容量变压器,单方面加强表面冷却还打不到预期的冷
18、 却效果。故采用潜油泵强迫油循环,让水对油管道进行冷却,把变压器中热量带走。在 水源充足的条件下,采用这种冷却方式极为有利散热效率高、节省材料、减少变压器本 体尺寸,但要一套水冷却系统和有关附件且对冷却器的密封性能要求较高。即使只有极 微量的水渗入油中,也会严重地影响油的绝缘性能。故油压应高于水压 0.10.15Mpa, 以免水渗入油中。 (3)油浸自冷式冷却:随着低损耗技术的发展,采用油浸自冷式冷却的容量上限制 在增加,40000KVA 及以下额定容量的变压器可选用油浸自冷式冷却方式。优点是不要辅 助借风扇用的电源,没有风扇所产生的噪声,散热器可直接接在变压器油箱上,也可集 中装在变压器附近
19、,油浸自冷式变压器的维护简单,始终可在额定容量下运行。 6 (4)强迫空气冷却:又简称风冷式。容量大于等于 8000KVA 的变压器,在绝缘允许的 油箱尺寸下,即使有辐射器的散热装置仍达不到要求时,常采用人工风冷。在辐射器管 间加装数台电动风扇,用风吹冷却器,使油迅速冷却,加速热量散出,风扇的启停可以 自动控制,亦可人工操作。 (5)强迫油循环导向风冷却:近年来大型变压器都采用这种冷却方式。它是利用潜油 泵将冷油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油管中,使铁芯和绕组中的热量直接由具有 一定流速的油带走,二变压器上层热油用潜油泵抽出,经过水冷却器冷却后,再由潜油 泵注入变压器油箱底部,构成变压器的油
20、循环。 (6)强迫油循环风冷却:其原理与强迫油循环水冷相同。 (7)水内冷变压器:变压器绕组用空心导体制成,在运行中将纯水注入空心绕组中, 借助水的不断循环将变压器中热量带走,但水系统比较复杂且变压器价格比较高。 待设计变电所主变的容量为 6300KVA,为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果, 有简单、经济,我们选用油浸自冷式冷却。 2.4 本变电站站用变压器的选择 2.4.1 站用变台数的确定 对大中型变电站,通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要,考虑到该变电站 具有两台主变压器和两段 10kV 母线,为提高站用电的可靠性和灵活性,所以装设两台站 用变压器,并采用暗备用的方式。 2.
21、4.2 站用变容量的确定 站用变压器容量选择的要求:站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有 10%左 右的裕度,以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式,正常情 况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行,当任意一台变压器因故 障被断开后,其站用负荷则由完好的站用变压器承担。 S 站=4500/(1-10%)=5000KVA =P/S=4500/6300=0.714cos 无功功率为 Q=P* =4500*0.98=4412.683KVARtan 本站有许多无功负荷,离发电厂近,为了防止无功倒送也为了保证用户电压,以及 提高系统运行的稳定性、安全性和经济性,应
22、进行的无功补偿。 根据设计规范第 3.7.1 条自然功率应未达到规定标准的变电所,应安装并联电容补 偿装置,电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧,电容器装置宜用中性点 不接地的星型接线。 7 2.5 补偿装置 电力工程电气设计手册规定“对于 35-110KV 变电所,可按主变压器额定容量的 10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量,地区无功或距离电源点接近的变电所, 取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所,取较低者,地区无功缺额较 多或距离电源点较远的变电所取较高者。 按照供电营业规则100KVA 及以上高压供电用户功率因数为 0.9 以上,在本设计 我们假设在补偿
23、后功率因数为 0.95。 并联电容器容量的计算: 考虑在 10kV 母线上利用并联电容器改善功率因数 cfoffc QppQmax212max 1coscos 式中 负荷所需补偿的最大容性无功量,kvarc 母线上的最大有功负荷, kWmaxfp 补偿前的最大功率因数角1 补偿后的最小功率因数角2 由 补偿到 时,每千瓦有功负荷所需补偿的容性无功值, kvar/kWcfoQ1s2cosar2935.87kv10.510.744522c 经计算得并联电容器的最小容量为 2539.872kvar 查电力工程电气设备手册可选择 TBB10.5-3000/25,参数为 额定电压:10.5KV 总标称容
24、量:3000KVAR 8 第三章 电气主接线的选择 3.1 主接线的基本概述 3.1.1 主接线的定义 变电站的电气主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、 母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接收和分 配电能的电路。 主接线可分为有汇流母线的主接线和无汇流母线的主接线两大类。有汇流母线的主 接线又可分为单母线接线和双母线接线;无汇流母线的主接线又可分为单元接线、桥式 接线和多角接线。 主接线图通常用单线表示三相,使图示简单明了。图中各电气元件应采用国家标准 统一规定的图形符号和文字符号表示。 3.1.2 主接线的基本要求 主接线应满足安全性
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 35kV变电站一次初步设计 毕业设计 35 kV 变电站 一次 初步设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-26054.html