35KV变电所一次部分设计 毕业设计说明书.doc
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1、 本科毕业设计说明书35KV变电所一次部分设计THE PRIMARY DESIGN OF 35KV SUBSTATION 学院(部): 电气与信息工程学院 专业班级: 电气工程# 学生姓名: # 指导教师: # 2013年 5月 31日3635KV变电所一次部分设计摘要设计内容主要包括主变设计、变压器容量和台数选择、短路电流计算、电气设备选择、配电装置、无功补偿等。设计以实际负荷为依据,以变电所的最佳运行为基础,按照有关规定和规范,完成了满足该企业供电要求的35kV变电所一次部分设计。设计中先对负荷进行了统计与计算,选出了所需的主变型号,然后根据负荷性质和容量及对供电可靠性要求拟定主接线方案。
2、考虑到短路对系统设备型号选择和整定的影响,设计中进行了短路电流计算。设计中对主要高压电器设备进行了选择与校验,如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。还进行了变电所的配电装置设计,并对低压侧进行无功补偿,提高了整个变电所效率。关键词:35kV变电站,一次部分设计,电气主接线,配电装置 THE PRIMARY DESIGN OF 35KV SUBSTATIONABSTRACTDesign specification content is divided into, including the design of main transformer transformer capacity a
3、nd the Numbers short circuit current calculation of electrical equipment selection reactive power compensation for distribution equipment etc. This design was based on the actual load, on the basis of the optimal operation of the substation, shall, in accordance with the relevant regulations and spe
4、cification, and completed the 35 kv substation that could satisfy the requirement of the enterprise power supply primary design.Design has carried on the statistics and computation to load first, choose the needed for the main transformer model, then according to the nature of the load and the power
5、 supply reliability requirements drawn up the main wiring design, considering the serious effect of short circuit on the system, also in the design of short circuit calculation was carried out in the design of the main high voltage electrical equipment selection and calculation, such as disconnectin
6、g switch current transformer voltage transformer and the power distribution and reactive power compensation, and improve the efficiency of the whole substation. KEYWORDS:35 kv substation,a part of the design,main electrical connection , power distribution unit目录摘要IABSTRACTII1主变设计11.1变压器容量和台数选择11.2负荷
7、计算11.3主变压器型号选择11.4主接线设计21.4.1主接线设计原则和要求21.4.2主设计接线的方案选择42短路电流62.1计算短路电流目的62.2短路电流计算条件62.3短路电流危害62.4短路电流防范措施62.5短路电流计算73导体和电气设备的选择103.1变电所电气设备103.1.1电器开关开端电路时的电弧103.1.2高压断路器103.1.3隔离开关113.1.4仪用互感器133.2电气设备选择的一般条件133.3导线截面的选择153.3.1导线截面选择的条件153.3.2导线型号选择163.3.3高压断路器和隔离开关的选择173.3.4电流、电压互感器选择214配电装置254.
8、1概述254.2屋内配电装置254.2.1屋内配电装置分类254.2.2屋内配电装置一般要求及防火、蓄油措施254.2.3屋内配电装置特点264.3屋外配电装置264.3.1屋外配电装置分类264.3.2屋外配电装置的特点274.4屋内配电装置配置图275无功补偿285.1无功补偿基本原理285.2无功功率对电网产生的作用和不利影响285.3无功补偿的具体实现方式和意义285.4电网中常用的无功补偿及注意问题295.5配电网无功补偿的主要方式295.6 10KV母线侧无功补偿容量计算31结论32参考文献33致谢351主变设计1.1变压器容量和台数选择 变压器的容量,台数直接影响主接线的形式和配
9、电装置的结构。他的确定除依据传递容量基本原始资料外,还应根据电力系统510年发展计划,输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的精密程度等因素,进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大,台数过多,不仅增加投资,增大占地面积,而且也增加了运行电能损耗,设备未能充分发挥效益;若容量选择过小,将可能封锁发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要。这在技术上是不合理的,因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资、为此,在选择发电厂主变压器时要充分考虑。 为保证供电可靠性,接于母线上的主变压器不应少于2台,需考虑不少于5年负荷的逐年发展。1.2负荷计算(1)负荷计算的目的 在变
10、电所设计中,通过广泛的负荷调查,掌握了该变电所供电范围内的全部用电设备的额定容量,那么这些设备容量的总和是否就等于计算负荷呢?显然不是!这是因为用电设备不可能全部运行,其中一定有些设备处于检修状态,有些停止工作,有些处于空载或轻载运行等等,况且每台设备也不可能全部满负荷,各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因而,计算负荷的确定是否合理,直接影响到电气设备选择的合理性、经济性。如果计算负荷确定的过大,将使电气设备选的过大,造成投资和有色金属的浪费;而计算负荷确定的过小,则电气设备运行时电能损耗增加,并产生过热,使其绝缘老化,甚至烧毁,造成经济损失。因此,考虑以上种种因素,可知在工程设计中计算
11、负荷通常比设备容量总和要小些,并应根据不同的情况,选择正确的计算方法来确定计算负荷,之后根据计算负荷选择变压器的容量及有关电气设备 由给出的原始资料知:其总负荷为:+=4750KVA 考虑同时率:4750=4512.5KVA1.3主变压器型号选择 综合考虑,选择2个主变压器,其型号都为s9-2500/35型号的变压器。其 =6.5表1-1 s9-2500/35型号的变压器具体参数型号额定容量(KVA)额定电压(kV)损耗(w)连接组别空载电流(%)阻抗电压(%)高压低压空载短路S9-2500/35 250010.5310021500Yd110.756.5资料来源: 熊信银.发电厂电气部分M.北
12、京:中国电力出版社,2009.1.4主接线设计1.4.1主接线设计原则和要求电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统,电厂动能参数、本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关,并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此,主接线设计,必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况,全面分析有关影响因素,正确处理它们之间的关系,经过技术、经济比较,合理地选择主接线方案。电气主接线设计的基本原则是以设计书为依据,以国家经济建设的方针,政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽
13、可能的节省投资,就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。1)考虑变电站所在电力系统中的地位和作用 变电所所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所,由于它们在电力系统中地位和作用不同,对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2)考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据5至10年电力系统的发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷的增长速度、以及地区网络情况和潮流分布,并分析各种可能的运行方式,来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。3)考虑负荷的重要性
14、分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级负荷,必须有两个独立电源供电,且当一个电源失去后,应保证全部一级负荷不间断供电;对二级负荷,一般要有两个电源供电,且当一个电源失去后,能保证大部分二级负荷供电;对三级负荷,一般只需一个电源供电。4)考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数,对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所,由于其传输容量大,对供电可靠性要求高,因此,其对主接线的可靠性、灵活性要求也高。二容量小的变电所,其传输容量小,对主接线的可靠性、灵活性要求低。5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电,适应负荷突增、设备检修、故障
15、停运等情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同,例如,当断路器或母线检修时,是否允许线路、变压器停运;当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等,都直接影响主接线的形式。主接线设计的基本要求 对变电所电气主接线的基本要求,概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。1)可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作,以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验,对以往所采用的主接线经过优选,现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件,包括一、二次部分在运行中可靠性的总和。因此,不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响,还要考虑继电
16、保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时,可靠性并不是绝对的,而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的,而对另一些变电所可能是不可靠的。主接线可靠性的具体要求是:a 断路器检修时不影响供电;b 线路、断路器、母线故障和检修时,尽量减少停运线路的回数和停运时间 并保证对一级负荷和全部或大部分二级负荷的供电。c 变电所全部停电的可能性应避免;d 有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性,先进的指标都在99.9%以上。2)灵活性主接线应满足在调度,检修及扩建时的灵活性:a 调度时:可以灵活的投入和切除变压器、线路,调配电源和负荷;能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方
17、式下的调度要求。b 检修时:可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检查,且而不至影响电力网的运行和对用户的供电。c 扩建时:可以容易的从初期过渡到终期接线,使在扩建时,无论一次和二次设备改造量最小。3)经济性 经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。1.4.2主设计接线的方案选择方案一图1-1 35KV母线采用双母线接线方案二:图1-2 35KV母线采用单母线分段接线表1-2接线方案对比单母线分段双母线接线可靠性对重要用户可以从不同分段引出两回馈电线路,由两个电源供电。当一条母线发生故障是能保证另一条母线的正常供电。供电可靠性较高。供电可靠,母线分段使检修任一回路都不用停电。
18、灵活性接线简单清晰,运行操作方便。接线相对复杂,调度灵活经济性少用了断路器、隔离开关,占地面积小,较经济。双母接线占地面积大,土建投资大,所用的隔离开关多。不够经济。资料来源: 熊信银.发电厂电气部分M.北京:中国电力出版社,2009.但对于35KV母线其可靠性一定要高,选择方案一。2短路电流2.1计算短路电流目的短路电流计算的目的主要有以下几方面: 1)选择导体和电气设备,如断路器、互感器、电抗器、母线等; 2)在设计和选择电力系统和电气主接线时,为了比较各种不同的方案的接确定是否采用限制短路电流的措施等,都要进行必要的短路计算; 3)为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数,必
19、须对电网发生的各种短路进行计算和分析; 4)验算接地装置的接触电压和跨步电压; 5)为确定送电线路对附近通信线路电磁危险的影响提供计算资料。2.2短路电流计算条件 1)假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于335KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2)在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3)短路电流计算公式或计算图
20、表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。2.3短路电流危害 电力系统中出现短路故障时,系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降,可能破坏各发电厂并联运行的稳定性,使整个系统解列,这时某些发电机可能过负荷,因此,必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大,持续时间愈长,破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。短路电流的限制措施为保证系统安全可靠地运行,减轻短路造成的影响,除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外,还应尽快地切除短路故障部分,使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。2.4
21、短路电流防范措施1)是做好短路电流的计算,正确选择及校验电气设备,电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。2)是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流,采用速断保护装置,以便发生短路时,能快速切断短路电流,减少短路电流持续时间,减少短路所造成的损失。3)是在变电站安装避雷针,在变压器四周和线路上安装避雷器,减少雷击损害。4)是保证架空线路施工质量,加强线路维护,始终保持线路弧垂一致并符合规定。5)是带电安装和检修电气设备,注重力要集中,防止误接线,误操作,在带电部位距离较近的部位工作,要采取防止短路的措施。6)是加强治理,防止小动物进入配电室,爬上电气设备。7)是及时清除导电粉尘,防止导电
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