历城60KV降压变电所电气部分毕业设计.doc
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1、历城 60KV 降压变电所电气部分 摘摘 要要 历城变电所电气部分初步设计主要包括主接线的比较,短路计算,电气设备的选择, 配电装置的布置以及防雷保护等。其中电气主接线是电气设计中最为重要的一环,文中 通过对两种主接线的经济性、可靠性以及优缺点的比较,得出最适合本所要求的主接线; 短路计算是设备选择的基础,网络变换,短路点的选择,以及元件参数的计算,根据这 些选择适合本设计的电器设备。电气设备主要是针对高压电气设备而言, (包括母线、高 压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、补偿电容器等) ,文中详细介 绍了各种电气设备的选择方法和校验方式;配电装置的布置和防雷保护是息息相关的,
2、 根据配电装置的设计原则和本所的具体情况,本次设计采用的是普通中型布置;而根据 这种配电布置方式和面积,对于防雷保护的设计决定采用避雷针和避雷器来构成。当然 文中也涉及了自动装置和继电保护的配置,并在适当位置附加了图纸(主接线图、平面 图、断面图、防雷保护图等)以及表格、插图等方便阅读、理解。 关键字 电力系统, 短路计算, 设备选择, 校验 沈阳工程学院毕业设计 Abstract The graduation thesis is about initial designing of electrical part for the substation in Anjiang. It mainl
3、y includes the comparison of chief wiring, the calculating for shorting-current, the choice for the electrical equipment, the arrangement for the distribution device and etc. The electrical chief wiring is one of the most important links in the electrical designing. In the text, by comparing the eco
4、nomic, reliability, advantage (disadvantage) for the two kinds of chief wirings, in order to get the most being required; Network transformation, the choice for the point of short-circuit, the calculating for the parameter of device and etc, in these steps, each one needs to be cautious, otherwise i
5、t will bring tremendous effect to the choice of equipment; Electrical equipment (high voltage) includes bus, high voltage breaker, CT, PT, lightning arrester and compensate-capacitor. In this text all kinds of equipments choosing and proofreading methods are introduced detailedly; The arrangement fo
6、r the distribution device is integrate with the protection for defending thunder and lightning, so according to the principle of plan and the concrete situation of this substation, I choose a arrangement plan of ordinary and medium-sized, while adopt lightning rod and lightning arrester to constitut
7、e the protection for defending thunder and lightning. Of course, this article also simply introduces the designing for the automatic device and the relays protection, meanwhile it adds up some design drawing (chief wirings drawing, plane figure, section diagram, the drawing of protection for defendi
8、ng thunder and lightning and etc) table and illustration in order to read and understand more easily. Key words Power System, Short circuit calculation, Equipments, Proofreading 历城 60KV 降压变电所电气部分 目录 摘 要I ABSTRACTII 引 言III 目录.IV 第一篇 说明书1 1 主变压器的选择.1 1.1 变电所主变压器的容量和台数 1 1.2 主变压器型式的选择 1 2 电气主接线的选择3 2.1
9、 主接线的设计原则及基本要求 3 3 短路电流计算7 3.1 计算短路电流的目的 7 3.2 计算条件 7 3.3 短路电流的计算方法 8 3.4 短路电流的计算(详细计算步骤见计算书) 9 4 变电所设备的选择与校验10 4.1 电器设备选择的原则和要求 10 4.2 60KV 侧高压电器的选择 .13 4.3 10KV 侧主要电气设备选择 .17 4.4 母线的选择 20 4.5 主要设备表 22 5 高压配电装置23 5.1 设计要求 23 6 继电保护和自动装置的规划和设计25 6.1 继电保护及自动装置配置总则 25 6.2 一般规定 25 6.3 主变压器的保护 26 6.4 60
10、KV 侧保护 .27 6.5 10KV 侧保护 .27 6.6 安全自动装置 27 沈阳工程学院毕业设计 7 防雷保护29 7.1 直击雷的保护范围和保护措施 29 7.2 避雷针、避雷线的装设原则及接地装置的要求 29 7.3 避雷针保护范围计算 30 第二部分 计算书31 1 变电所负荷情况31 1.1 变电所的负荷情况 31 1.2 其他条件.31 2 主变压器电容器容量和台数的确定32 2.1 变压器的选择 32 2.2 补偿容量的确定 32 3 电气主接线的选择35 4 短路电流计算36 4.1 求各元件电抗值 36 4.2 短路计算过程 .37 5 主要设备的选择42 5.1 60
11、KV 母线选择 .42 5.2 60KV 侧断路器的选择(通过最大长期工作电流选取) .42 5.3 60KV 侧隔离开关的选择 .44 5.4 60KV 电流互感器的选择 .45 5.5 60KV 电压互感器的选择 .45 5.6 10KV 开关柜的选择 .46 6 避雷装置的选择50 6.1 避雷针 50 总 结52 致 谢53 参考文献54 附 录55 附录 A1.1 变电所电气主接线图55 附录 A1.2 变电所平面图55 附录 A1.3 变电所断面图55 附录 A1.4 变电所防雷保护图55 历城 60KV 降压变电所电气部分 引 言 电能是社会主义建设和人民生活不可缺少的重要的能源
12、,电力工业在国民经济中占 有十分重要的地位,电能是由发电厂供给,因为考虑经济原因,发电厂大多建在动力资 源比较丰富的地方,而这些地方又常远离大中性城市和工厂企业,这样需要远距离输送, 经过升、降压变电所进行转接,在进一步的将电能分配到用户和生产企业。 本毕业设计论文为历城 60KV 降压变电所电气部分设计,要求所设计的变电所能长期 可靠为其负荷供电。设计过程中遵循国家的法律、法规,贯彻执行国家经济建设的方针、 政策和基本建设程序,运用系统工程的方法从全局出发,正确处理生产与生活、安全与 经济等方面的关系,实行资源的综合利用,节约能源和用地,对生产工艺、主要设备和 主体工程要做到可靠、适用、先进
13、。 在上述原则基础上,明确设计的目的,逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、 短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划设 计、防雷保护规划、绘制图纸等主要工作,形成较为完整的论文。 设计工作是工程建设的关键环节,做好设计工作,对工程建设的工期、质量、投资 费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益,起着决定性的作用。在设 计过程中,通过参考一系列相关书籍,并在指导教师的耐心帮助下圆满完成设计任务, 在此表示衷心的感谢。 沈阳工程学院毕业设计 第一篇 说明书 1 主变压器的选择 1.1 变电所主变压器的容量和台数 1.1.1 变压器容量的确定 在各级电
14、压等级的变电所中,变压器是主要电气设备之一,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供电和网络经济运 行的保证。 对于一般性的地区变电所,一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择,并要适 当考虑到远期 1020 年负荷发展。在原始材料中给出了 10KV 侧远期负荷表、变电所的 平均功率因数,线损率为 5%。由此已知条件可得出远期最大总负荷: cos %05 . 1 P 式中 总负荷。P 对于该变电所,当一台主变压器停运时,另一台变压器应能保证全部负荷的 70%80%,所以总负荷乘以 70%,得出得结果为一台变压器所要保证的负荷容量,根据 该容量确定
15、变压器的容量。 1.1.2 主变压器的台数的确定 发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联 系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所,在这种电压等 级下,主变压器应不少于 2 台;而对弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为 610kv 的 变电所或与系统联系只是备用性质时,可只装 1 台主变压器;对地区性孤立的一次变电 所或大型工业专用变电所,可设 3 台主变压器。由于该变电所为一般的终端变电所,所 以装设两台主变压器为宜。 1.2 主变压器型式的选择 1.2.1 相数的选择 根据主变压器相数选择原则可知:当不受运输条件限制时,330KV 及以
16、下(待设变 电所为 60/10KV)的变电所,均应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地 多,运行损耗也较大,同时配电装置结构复杂,也增加了维修的工作量。所以,最终确 定选择三相双绕组电力变压器。 1.2.2 主变压器绕组的数量 待设变电所深入引进至负荷中心,是具有直接从高压降为低压供电条的变电所,所 以为简化电压等级或减少重复降压容量,可采用双绕组变压器。 历城 60KV 降压变电所电气部分 1.2.3 绕组连接方式 我国 35KV 以上采用 Y 连接,其中中性点通过消弧线圈接地。35KV 以下采用 连 接;变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则,不能并列运行。电力
17、系统采用的绕组连接方式有星形和三角形两种。因此,变压器三相绕组的连接方“ “Y“ “d 式应根据具体工程来确定;在发电厂和变电所中,一般考虑系统和机组的同步并列要求 以及限制 3 次谐波对店员的影响等因素,根据以上变压器绕组连接方式的原则,主变压 器接线组别一般都选用 YN,d11 常规接线。 综上所述,该变电所主变压器选用 SF7-20000/60 SF7-20000/60 概述:该电力变压器用于额定频率 50Hz,电压等级为 60KV,容量为 20000KVA 的输变电线或变电所中,作传输电能和改变电压用,可在户外连续工作。油浸 式变压器的基本组成有铁心、线圈、器身、油箱、调压装置、冷却装
18、置、出线装置及测 量保护装置等部分。线圈高压部分采用多层分段连式,低压部分采用螺旋式结构。冷却 装置为三相风冷。联结组标号为 YN, d11 沈阳工程学院毕业设计 2 电气主接线的选择 我国变电所设计技术规程SDJ2-79 规定:“变电所的主接线根据变电所在电力系 统的地位、回路数、设计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、 操作方便和节约投资等要求。 ” 2.1 主接线的设计原则及基本要求 电气主接线是由电器设备通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路, 成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。用规定的电器设备 图形符号和文字符号并按工作顺序排列
19、,详细地表示电器设备或成套装置的全部基本组 成和连接关系的单线接线图,称为主接线电路图。主接线代表了发电厂或变电站电气部 分的主体结构,是电力系统网络结构的重要组成部分,直接影响运行的可靠性、灵活性 并对电器选择、配电装置布置、机电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关 系。因此,主接线的正确、合理设计,必须综合处理各个方面的因素,经过技术、经济 论证比较后方可确定。 2.1.1 主接线应满足的基本要求 (1) 可靠性 供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务。由于电力系统的发电、送电和用电 是同时完成的,并且在任何时候都保持平衡关系,无论哪部分故障,都将影响整个电力 系统的正常运行。
20、电气主接线的可靠性是它的各组成元件,包括一次部分和二次部分综合。因此除了 尽可能选用工作可靠的一次设备和二次设备外,还应设计这些设备的合理连接方式。 可靠性的具体要求:断路器检修时,不宜影响对系统和设备供电;线路、断路器或 母线故障、以及母线或母线隔离开关检修时,尽量减少停运的回路数和停运时间,并保 证对一般负荷及全部或部分二级负荷的供电;尽量避免变电所全部停运的可能性。 (2) 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括 以下几个方面:操作的方便性,电气主接线应该在满足可靠性的条件下,接线简单,操 作方便,尽可能的使操作步骤少,以便于运行人员掌握,不致再
21、操作过程中出错:调度 的方便性,电气主接线在正常运行时,要能根据调度要要求,方便地改变运行方式,并 且在发生事故时,要能尽快地切除故障,使停电时间最短,影响范围最小,不致过多地 影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行;扩建的方便性,对将来要扩建的变电站,其 主接线必须具有扩建的方便性,在设计主接线时应留有发展的余地。设计时不仅要考虑 最终接线的实现,还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案, 使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下,将来可顺利完成过渡方案的 实施,使改造工作量最少。 (3) 经济性 在设计主接线使,主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间.通常设计应在
22、满足可靠 历城 60KV 降压变电所电气部分 性和灵活性的前提下做到经济合理.经济性主要从以下几个方面考虑:一是节省一次投资, 二是占地面积少,三是电能损耗少。 2.2 主接线的选择 本设计为 60/10KV 电压等级的二次变电所,可选择的接线方式有: 方式 有汇流母线的接线。单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路 母线或旁路开关等。 方式 无汇流母线的接线。桥形接线、角形接线,单元接线等。 2.2.1 60KV 侧主接线的选择 (1) 单母线接线 a 主要优点:接线简单清晰、操作方便、设备少、经济性好,母线便于向两端延伸, 扩建方便。 b 主要缺点:可靠性差,母线或母线隔离开关检修
23、或故障时,所有回路都要停止工 作,也就是造成全站长期停电;调度不方便,电源只能并列运行,不能分列运行,并且 线路侧发生短路时,又较大的短路电流。 c 适用范围:一般适用于 6-220KV 系统中只有一台发电机或一台主变的,且出线回 路数又不多的中小型发电厂或变电所。如图 2.1 所示。 图 2.1 单母线接线 图 2.2 单母分段接线 (2) 单母线分段 a 优点 用分段断路器把母线分段后可提高供电可靠性和灵活性,对重要用户可以从不同段 引出两回馈电线路,由两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段 隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。 b 缺点 当一段母线或母线
24、隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间停电; 当出线为双回路时,常使架空线出现交叉跨越;扩建时需向两个方向均衡扩建 c 使用范围: 6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上;2.35-60KV 配电装置出线回路数为 4-8 回。如图 2.2 所示。根据以上比较可知,单母分段形式主接线更能保证供电的可靠性,灵 沈阳工程学院毕业设计 活性,更适合题目要求。所以 60KV 侧选用单母分段主接线形式。 2.2.2 10KV 侧主接线的选择 (1) 单母分段 a 优点 用分段断路器把母线分段后可提高供电可靠性和灵活性,对重要用户可以从不同段 引出两回馈电线路,由两个电源供电;当一段母
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