毕业设计(论文)-10kv中心变电所设计.doc
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1、湖南科技大学本科生毕业设计(论文) 摘摘 要要 变电所是电力系统的重要组成部分,它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。 这次设计以 10KV 降压变电所为主要设计对象,分析变电站的原始资料确 定变电所的主接线;通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路 计算的结果,对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成配电装置的布 置、防雷保护及接地装置方案的设计。 关键词: : 变电所电气主接线;短路电流计算;一次设备;防雷保护 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) - 2 - 目 录 第第 1 章章 引引 言言 .错误!未定义书签。
2、1.11.1 概述概述 错误!未定义书签。 1.21.2 原始资料分析原始资料分析 错误!未定义书签。 1.2.1 本所设计电压等级 .错误!未定义书签。错误!未定义书签。 1.2.2 电源负荷地理位置情况 .错误!未定义书签。错误!未定义书签。 1.2.3 设计任务书 .错误!未定义书签。错误!未定义书签。 第第 2 章章 电气主接线设计电气主接线设计- 5 - 2.12.1 主接线接线方式主接线接线方式 - - 5 5 - - 2.1.1 单母线接线 - 5 - 2.1.2 单母线分段接线 - 5 - 2.2.3 单母分段带旁路母线 - 5 - 2.2.4 桥型接线 - 5 - 2.2.5
3、 双母线接线 - 6 - 2.2.6 双母线分段接线 - 6 - 2.32.3 电气主接线的选择电气主接线的选择 - - 7 7 - - 2.3.1 10kV 电气主接线- 7 - 2.3.2 35kV 电气主接线- 8 - 2.3.3 110kV 电气主接线.- 9 - 第第 3 章章 主变压器的选择主变压器的选择- 11 - 3.13.1 负荷计算负荷计算- 11 - 3.23.2 主变压器型式的选择主变压器型式的选择 - - 1111 - - 3.2.1 主变台数的选择- 11 - 3.2.2 主变压器容量的选择 .- 12 - 3.2.3 主变相数的选择 .- 12 - 3.2.4 绕
4、组数的选择- 12 - 3.2.5 主变调压方式的选择 .- 13 - 3.2.6 连接组别的选择 .- 13 - 3.2.7 容量比以及冷却方式的选择 .- 13 - 第第 4 章章 所用电的设计所用电的设计 .- 15 - 4.14.1 所用电接线一般原则所用电接线一般原则 - 15 - 4.24.2 所用变容量型式的确定所用变容量型式的确定 - 15 - 4.34.3 所用电接线方式确定所用电接线方式确定 - 15 - 4.44.4 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置 - 16 - 4.4.1 备用电源自动投入装置作用- 16 - 4.4.2 适用情况以及优点 .- 16 - 湖南
5、科技大学本科生毕业设计(论文) - 3 - 4.4.3 BZT 的工作过程及要求2- 16 - 第第 5 章章 短路电流计算短路电流计算.- 18 - 5.15.1 短路计算的目的短路计算的目的 - - 1818 - - 5.25.2 短路计算过程短路计算过程 - - 1818 - - 5.2.1 110KV 短路电流计算- 18 - 5.2.2 35KV 侧短路计算.- 23 - 5.2.3 10KV 侧短路计算.- 25 - 第第 6 章章 设备选择设备选择.- 27 - 6.16.1 选择设备的一般原则和基本要求选择设备的一般原则和基本要求3 3 .- - 2727 - - 6.26.2
6、 高压断路器的选择高压断路器的选择 - - 2828 - - 6.2.1 断路器选择的具体技术条件1.- 28 - 6.2.2 断路器选择及校验 - 29 - 6.36.3 隔离开关的选择隔离开关的选择 - - 3333 - - 6.3.1 隔离开关选择的具体技术条件 .- 33 - 6.3.2 隔离开关选择计算 .- 34 - 6.46.4 电流互感器选择电流互感器选择 - - 3838 - - 6.4.1 电流互感器的选择技术条件2.- 38 - 6.4.2 电流互感器选择及校验 .- 39 - 6.56.5 电压互感器选择计算电压互感器选择计算 - - 4242 - - 6.5.1 电压
7、互感器选择技术条件1.- 42 - 6.5.2 电压互感器选择 .- 43 - 6.66.6 各级电压母线的选择各级电压母线的选择 - - 4444 - - 6.6.1 裸导体选择的具体技术条件- 44 - 6.6.2 母线的选择计算 .- 45 - 6.6.3 引接线的选择计算 - 48 - 第第 7 章章 继电保护配置继电保护配置.- 51 - 7.17.1 变电所母线保护配置变电所母线保护配置 - - 5151 - - 7.2.1 主变压器的主保护 .- 51 - 7.2.2 主变压器的后备保护 .- 51 - 第第 8 章章 防雷接地防雷接地.- 53 - 8.18.1 避雷器的选择避
8、雷器的选择 - - 5353 - - 8.1.1 避雷器的配置原则 .- 53 - 8.1.2 避雷器选择技术条件5.- 53 - 8.1.3 避雷器的选择和校验 .- 55 - 8.2 变电所的进线段保护8- 57 - 8.38.3 避雷针的配置避雷针的配置 - - 5858 - - 8.3.1 避雷针位置的确定 .- 58 - 8.48.4 接地装置的设计接地装置的设计.- - 6060 - - 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) - 4 - 8.4.1 设计原则1- 60 - 8.4.28.4.2 接地网型式选择及优劣分析接地网型式选择及优劣分析 - 60 - 8.4.3 降低接地网电阻
9、的措施 .- 61 - 8.4.4 接地刀闸的选择与校验 .- 61 - 第第 9 章章 无功补偿装置的选择无功补偿装置的选择- 64 - 9.19.1 概述概述.- 64 - 9.29.2 补偿装置的确定补偿装置的确定 - 64 - 9.39.3 补偿装置容量的选择补偿装置容量的选择 - 65 - 第第 10 章章 电气总平面布置及配电装置的选择电气总平面布置及配电装置的选择 - 66 - 10.110.1 配电装置应满足以下基本要求配电装置应满足以下基本要求1 1 .- - 6666 - - 10.210.2 配电装置特点配电装置特点 .- - 6666 - - 10.310.3 屋外配电
10、装置类型及应用屋外配电装置类型及应用 .- - 6666 - - 10.410.4 配电装置的确定配电装置的确定 .- - 6767 - - 10.510.5 10KV10KV 高压开关柜选择高压开关柜选择.- - 6767 - - 10.610.6 电气总平面布置电气总平面布置 .- 68 - 第第 11 章章 结束语结束语- 69 - 致致 谢谢- 70 - 参考文献参考文献 .- 71 - 附附 录录.- 72 - 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) 第第 2 2 章章 电气主接线设计电气主接线设计 电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分,也是电力构成的重要环节。 电气主接线设计是依据
11、变电所的最高电压等级和变电所的性质,选择出某种与 变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。 2.12.1 主接线接线方式主接线接线方式 2.1.12.1.1 单母线接线单母线接线 优点:接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置。 缺点:不够灵活可靠,任一元件(母线或母线隔离开关等)故障时检修, 均需使整个配电装置停电,单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时, 全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障 母线的供电。 适用范围:6-10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回;35-63KV 配电装置 出线回路数不超过 3 回;110-220K
12、V 配电装置的出线回路数不超过 2 回。 2.1.22.1.2 单母线分段接线单母线分段接线 优点:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路, 有两个电源供电。当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障切除,保证正 常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在 检修期间内停电。当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需 向两个方向均衡扩建。 适用范围:6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时;35KV 配电装置 出线回路数为 4-8 回时;110-220KV 配电装置出线回路数为 3-4 回时。 2
13、.2.32.2.3 单母分段带旁路母线单母分段带旁路母线 这种接线方式在进出线不多,容量不大的中小型电压等级为 35-110KV 的 变电所较为实用,具有足够的可靠性和灵活性。 2.2.42.2.4 桥型接线桥型接线 1、内桥形接线 优点:高压断器数量少,四个回路只需三台断路器。 缺点:变压器的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,影响一回线路的 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) - 6 - 暂时停运;桥连断路器检修时,两个回路需解列运行;出线断路器检修时,线 路需较长时期停运。 适用范围:适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器不经常切换或线 路较长,故障率较高的情况。 2、外桥形接线 优点
14、:高压断路器数量少,四个回路只需三台断路器。 缺点:线路的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,并有一台变压器暂 时停运。高压侧断路器检修时,变压器较长时期停运。 适用范围:适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器的切换较频繁或 线路较短,故障率较少的情况。 2.2.2.52.5 双母线接线双母线接线 优点: 1)供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断;一组母线故障时, 能迅速恢复供电;检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。 2)调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵 活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 3)扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩
15、建,均不影响两组母线的 电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电。 4)便于试验。当个别回路需要单独进行试验时,可将该回路分开,单独接 至一组母线上。 缺点: 1)增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。 2)当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了 避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围:6-10KV 配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时; 35KV 配电装置,当出线回路数超过 8 回时,或连接的电源较多、负荷较大时; 110-220KV 配电装置,出线回路数为 5 回及以上时,或 110-220KV 配电装置在 系统中
16、占重要地位,出线回路数为 4 回及以上时。 2.2.62.2.6 双母线分段接线双母线分段接线 双母线分段可以分段运行,系统构成方式的自由度大,两个元件可完全分 别接到不同的母线上,对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接 线方式是常用传统技术的一种延伸,因此在继电保护方式和操作运行方面都不 会发生问题,而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响, 断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在 11 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) - 7 - 回及以下时,母线不分段。 2.32.3 电气主接线的选择电气主接线的选择 2.3.12.3.1 10kV1
17、0kV 电气主接线电气主接线 根据资料显示,由于 10KV 的出线为 9 回,其中所用电 2 回,且有一类负荷, 可以初步选择以下两种方案: 1)单母分段带旁母且分段断路器兼作旁路断路器, 610kV 配电装置出线回 路数目为 6 回及以上时,如果有一类负荷可采用单母线分段带旁路接线, 如图 2.1。 图图 2.12.1 单母线分段带旁母接线单母线分段带旁母接线 2)双母接线,一般用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可 靠性和灵活性较高的场合,如图 2.2。 图图 2.22.2 双母线接线双母线接线 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) - 8 - 表表 2.12.1 10KV10KV
18、 主接线方案比较主接线方案比较 方案 项目 方案 单母分段带旁母方案 双母接线 技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修,可以 用利用旁路不会造成停 电 扩建时需向两个方向均 衡扩建 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 占地少设备少 可选择用分段断路器兼作 旁路断路器 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 经过综合比较方案在经济性上比方案好,且调度灵活也可保证供电的 可靠性。在根据此变电站的用途,所以选用方案。 2.3.22.3.2 35kV35kV 电气主接线电气主接线 根据资料显示,由于 35KV 的出线为 4 回,一类负荷较多,可以初步选
19、择以 下两种方案: 1)单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器,电压等级为 35kV60kV,出线为 48 回,可采用单母线分段接线,也可采用双母线接线。 图图 2.32.3 单母线分段带旁母接线单母线分段带旁母接线 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) - 9 - 2)双母接线接线 图图 2.42.4 双母线接线双母线接线 表表 2.22.2 35KV35KV 主接线方案比较主接线方案比较 方案 项目 方案单母分段带旁母方案双母接线 技术 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代 替出线断路器,进行 不停电检修出线断路 器,保证重要用户供 电 扩建时需向两个方
20、向 均衡扩建 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作 旁路断路器节省投资 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 虽然方案可靠性、灵活性不如方案,但其具有良好的经济性。鉴于此 电压等级不高,可选用投资小的方案。 2.3.32.3.3 110kV110kV 电气主接线电气主接线 根据资料显示,由于 110KV 没有出线只有 2 回进线,可以初步选择以下两 种方案: 1)桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) - 10 - 上述两种方案如图 2.5 及图 2.6 所示。 图图 2.52.5 内桥接线内桥接线
21、 2)单母接线。 图图 2.62.6 单母线分段接线单母线分段接线 表表 2.32.3 110KV110KV 主接线方案比较主接线方案比较 经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不 如方案,但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案。 方案内桥接线方案单母分段 技术 接线清晰简单 调度灵活,可靠性不高 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性差 经济占地少 使用的断路器少 设备少、投资小 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) 第第 3 3 章章 主变压器的选择主变压器的选择 变压器是变电所中的主要电器设备之一,它的主要作用是变换电压以利于 功率的传输,电压经升压变压器升
22、压后,可以减少线路损耗,提高了经济效益, 达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使 用电压,以满足用户的需要。 3.13.1 负荷计算负荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量,确定变压器各出线侧的最大持续工 作电流。首先必须要计算各侧的负荷,包括站用电负荷 10kV 负荷、35kV 负荷。 由公式 1 (3.1) C 1 S(1%) cos n t i p K 式中 某电压等级的计算负荷 C S 同时系数(35kV 取 0.9,10kV 取 0.9,35kV 各负荷与 10kV 各负荷之 t K 间取 0.9,站用负荷取 0.9) 。 该电压等级电网的线损率,一般
23、取 5%。% P、 各用户的负荷和功率因数。cos 1、10kV 负荷计算 =0.9(1+1.5+0.5+0.3+1.2+0.4+0.8)/0.85(1+5%)+0.06 10KV P =6.337MVA+0.06MVA=6.397 MVA 2、35kV 负荷计算 =0.9(3.5+4.3+1.8+7)/0.85(1+5%) 35KV P =18.455MVA =+=6.337+18.455+0.06=24.842MVAP总 10KV P 35KV PP站 3、考虑变电所未来 510 年的远期负荷 (5 5%)(5 5%) 24.842 2.718431.898 N SSeMVA 总 湖南科技
24、大学本科生毕业设计(论文) - 12 - 3.23.2 主变压器型式的选择主变压器型式的选择 3.2.13.2.1 主变台数的选择主变台数的选择 由原始资料可知,我们本次设计的变电站是一个位于城镇边的 110KV 降压 变电所,主要是接受 110KV 和 35KV 的功率,通过主变向 35KV 和 10KV 线路 输送,是一个一般的地区变电站。由于出线中有多回类负荷,停电会对生产 造成重大的影响。因此选择主变台数时,要确保供电的可靠性。 为了提高供电的可靠性,防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的 供电,变电站中一般装设两台主变压器,互为备用,可以避免因主变检修或故 障而造成对用户的停电。
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