变电所毕业设计.doc
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1、沈阳工程学院毕业设计(论文)永镇60/10kv变电所电气部分设计学 院:电气工程学院专 业: 电气工程及其自动化班 级:继电092班学 号:姓 名:指 导教 师:袁 小 华2011年10 月10日摘 要本设计题目是永镇60kv变电所电气工程设计,此变电所为该地区公用变电所,电压等级为60/10kv,所用用户10kv线路入口处的电压偏移为5%,线路电压损耗不超过5%。本设计除了摘要、计算书之外,还详细的说明了各种设备选择的基本要求和原则依据。变压器的选择包括:主变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定;电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线
2、的比较选择,并确定了适合本所要求的主接线方式;短路电流计算是最重要的环节之一,在设计说明书中详细介绍了短路电流计算的目的、一般规定、元件参数的计算、网络变换以及各种短路点的计算等知识;高压电气设备包括:汇流母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器的选择原则和要求,并对这些设备进行校验和产品相关介绍。而根据本所设计介绍的高压配电装置的设计原则、要求和10kv侧的配电装置,决定此次设计对本所采用普通中型布置。变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外,在论文适当的位置还附加了图纸(主接线、平面图、断面图等)及表格以方便阅读、理解和应用。 关键词:变电所设计 高压电气设备 短路计
3、算 防雷保护目 录摘 要I目 录II引 言1第一篇 说明书2第一章 设计总则2第二章 主变压器的选择32.1变压器的确定32.2 主变压器台数的确定32.3 主变压器形式的选择32.4 主变压器容量的确定42.5本次设计所选变压器4第三章 补偿电容器的选择5第四章 电气主接线的选择74.1 主接线的设计原则74.2 主接线设计的基本要求84.3 本变电所的设计方案8第五章 短路电流计算125.1 短路计算的条件和原则125.2 短路计算的一般规定125.3 对有变电所的几点特殊说明125.4 短路点的选取135.5 参数计算135.6 冲击电流的计算13第六章 电气设备的选择146.1 电气设
4、备选择的一般问题146.2 60KV侧高压电气设备的选择146.2.1 高压断路器的选择146.2.2 隔离开关的选择166.2.3 电压互感器的选择176.2.4 电流互感器的选择176.3 10KV侧高压开关柜的选择186.3.1 KYW10Z型高压开关柜用途196.3.2 KYW10Z型高压开关柜结构特点196.3.3 KYN10Z型高压开关柜工作条件206.3.4 本次设计所选开关柜206.4 母线的选择216.4.1 母线材料、截面形状和布置方式选择216.4.2 母线截面尺寸选择226.4.3 电晕电压校验226.4.4 热稳定校验226.4.5 动稳定校验23第七章 防雷保护的设
5、计247.1 装设避雷针的原则247.2 装设避雷器的原则247.3 变电所的保护对象257.3.1 电工装置的防雷保护257.3.2 雷电过电压保护对象257.4 防雷保护措施267.5 避雷针的选择267.6 本次设计所选避雷器27第八章 高压配电装置298.1 高压配电装置和设计原则及要求298.2 电流互感器的配置308.3 接地刀闸的配置318.4 避雷器的配置318.5 配电装置的选择31第九章 置和备用电源装置339.1电力系统自动装置的设计339.2 自动重合闸的装设339.3 备用电源和备用设备自动投入34第十章 变电所器继电保护设计3510.1 继电保护的一般原则3510.
6、2 主变压器继电保护设计3510.3 母线保护3610.4 线路保护3710.5 过电压保护38第二篇 计算书40第一章 变压器的选择401.1 负荷计算40第二章 补偿电容器的选择42第三章 短路电流的计算443.1 参数计算443.2网络简化463.3 K1点高压侧短路电流计算483.4 K2点低压侧短路计算503.5 短路计算结果一览表52第四章 电气设备的选择534.1 断路器的选择(60KV侧)534.2 隔离开关的选择(60KV侧)534.3 电压互感器的选择(60KV侧)544.4电流互感器的选择(60KV侧)544.5 母线的选择(60KV侧)554.6 母线的选择(10KV侧
7、564.7 高压开关柜的选择(10KV侧)57第五章 避雷针的选择605.1 避雷针高度的确定605.2保护范围的计算60设计总结62致 谢63参考文献64附录 A1.165附录 A1.266附录 A1.36767 引 言电力是发展国民经济不可缺少的一种宝贵能源,它在各个领域中已获得了广泛的应用,离开了电力,要想实现人类社会的物质文明和精神文明是根本不可能的,要实现国家的现代化也是办不到的。因此电力统的安全运行,及合理建设方式,涉及到国家经济和文化的发展。毕业设计也是大学的最后一个教学环节,通过设计可以巩固所学到的专业理论知识,包括设计原则,设计步骤,和设计方法。由于本人将要到电力系统工作,
8、为更好的熟悉设备及掌握电气接线原则,因此毕业设计选择方向为二次降压变电所。经过三年的全日制学习,使我自己在专业知识上面的积累和设备的了解有了大大地的加深.合理有效地的分配电能,为自己的日后工作有了很大的帮助,在短短的几个月的实际中,我完成了很多项目的设计,由主变压器的选择到设备的计算,在到配电装置的规划,以及最后到电气主接线的上机画图.层层推进,逐一细化. 待设计变电所是60/10KV地区一般性变电所,分别有近期负荷和远期负荷两种负荷方案。其10KV侧供电负荷出线共有12回,重要负荷占65%,为了保证供电的可靠性和一次满足远期负荷的要求,本设计将按照远期负荷规划进行设计建设,从而保证该变电所能
9、够长期可靠供电。本设计是我们在校期间进行的一次比较系统,具体,完整的颇为重要的设计,它是我们将在学校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合,在我们的大学生活中占有极其重要的作用,是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节,是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能,对实际问题进行设计(或研究)的综合性训练。也是我们将来走向工作岗位为奠定良好基石的实践。通过毕业设计,可以培养我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新能力,增强工程观念,以便更好地适应工作的需要。第一篇 说明书第一章 设计总则1、变电所的设计必须贯彻执行党中央的有关方针政策,设计中应不断结合实践经验,在保证安全进行、经济
10、合理的条件下,力求接线简单、布置紧凑。同时逐步提高自动化水平并积极慎重运用采用新技术。2、变电所的所内建筑物、构造物的布置应紧凑合理,充分利用地形并应考虑方便以后扩建。为了减少变电所占地面积或当地区面积受到限制时,配电装置应尽量减少或在布置上采用方型或半方型方式等。3、 变电所区域的竖向布置所符合的要求: 尽量利用原有自然地形、减少土石方量。 建筑物的标高、基础埋深路基和管线埋深应互相配合。建筑物的屋内地面一般高出屋外地面150-300mm并根据地质条件考虑沿降量。4、变电所所址应符合的条件: 不接近负荷中心 不占或少占农田 便于各级电压线路的引入和引出,架空线路走廊应与所址同时确定。 交通运
11、输便利 具有适宜的地址条件,如所址选在有矿藏的地区应征得有关部门的同意。第二章 主变压器的选择2.1变压器的确定根据变电所设计中的有关规定:变电所一般装设两台主变压器,其中一台因事故停运后,其余主变的容量应保证该所全部负荷的70,在设计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级负荷和二级负荷正常运行。若变电所有其他能源可供保证在主变停运后用户的一级负荷则可装设一台主变压器。2、 与电力系统连接的220330KV变压器若不受运输条件限制,应选用三相变压器。2.2 主变压器台数的确定1、选定原则:为了保证供电可靠性,变电所一般应装设两台以上主变压器,当变电所装设两台以上变压器时,每台容量的选择应
12、按照其中一台停运时,其余容量至少能保证一级负荷为变电所全部负荷的60-70。通常一次变电所采用75,二次变电所采用60。2、 据要求选两台主变压器。2.3 主变压器形式的选择1、主变采用三相变压器若因制造和运输条件的限制,在220KV的变电所中,可采用单相变压器组,当装设一组单相变压器组时,应考虑备用相,当变压器超过一组,且各组的容量满足全所负荷的75%时,可装备用相。2、当系统有调压要求时,应采用有载调压变压器。对新建的变电所,从网络经济运行的观点考虑,应该注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价,通常在短期内是可以回收的。3、与两个中性点直接接地系统的变压器,除低压负荷较大或与高中压间的
13、潮流不定的情况外,一般采用自耦变压器,但仍需做技术经济比较。4、具有三种电压等级的变电所。例如220KV,110KV,35KV,一般采用三绕组变压器。2.4 主变压器容量的确定根据发电厂变电所电气接线和布置中规定:主变压器的容量应满足电气系统510年内的近期规划。变电所的变压器额定容量按S=0.7Pm 选择。按负荷确定单台容量:由原始数据可知:负荷同时系数K=0.9;有功负荷率=0.75;=0.80根据负荷表求出:PMAX=18600KW QMAX=12210Kvar由于线路中有损耗,所以提高5%PMAX = 17577(KW) QMAX = 11538 (kvar) SMAX =21026(
14、KVA)变电所装设两台主变压器,其中一台事故停运后,其余主变的容量应保证该所全部负荷的70,所以: SB=0.7 SMAX =14718 (KVA) (3.1)2.5本次设计所选变压器查设备书选择变压器的型号为:SF716000/60 具体的参数如下表:表3.1 SF716000/60变压器技术参数型号: SF716000/60 联结组别:YNd.11 分接头:6322.5额定容量额定电压空载损耗 负载损耗空载电流百分值短路电流百分值16000KVA60KVPo=23.5KWP=81.7KWI0 %=0.9%Uk %=9%主变压器铭牌的选定:根据计算容量可选变压器的铭牌为:型 号:SF7160
15、00/60(有载调压变压器)查变压器型号手册可知道变压器符号的规定:S F 7 16000 / 60 额定电压60千伏 额定容量16000千瓦 设计序号 7 风冷 三相第三章 补偿电容器的选择工矿企业的生产用耗电设备多为感性负荷,除电源用有功功率之外,还有大量的无功功率由电源到负荷往返交换,导致功率因数降低,从而造成了下述不利影响。引起线路电流增大,使供电设备的容量不能充分利用,降低了供电能力。电流增大,使设备和线路的功率损耗和电能损耗急剧增加、线路电压损失增大,影响负荷端的电压质量。对发电机而言,无功功率电流增加,使电机的风去磁能力增加,端电压降低,使发电机达不到预定的出力。综上所述,无功功
16、率对电源及工矿企业内部供电系统都有不良影响,从节约电能改变配电设备利用情况和提高电能质量等方面考虑,必须设法减少负荷无功功率带来的不利影响,为此需要安装无功补偿装置。设置补偿装置时,应由系统专业根据电网电压、系统稳定性、有功分配、无功平衡、调相调压、以及限制谐波电压、潜供电流、暂时过电压等因素,提出补偿装置的设置地点、种类、型式、容量和电压等级。电气专业要从安装的自然环境条件、装置的接线方式、布置型式、控制保护方式、设备的技术条件,以及避免或限制补偿装置引起的操作过电压和谐振过电压等角度出发,予以配合。功率因数计算:补偿前计算负荷的自然功率因数为: (4.1)补偿后的计算负荷功率因数为: (4
17、2)静电电容器无功补偿容量为: (4.3) Pca-有功计算负荷Qca-无功计算负荷Qc-无功补偿容量Pc-补偿率-补偿前后的功率因数角所选的补偿电容型号为:BWF111203W型其参数如下表:表 4.1 BWF111203W型电容器技术参数型号额定电压(KV)额定容量(Kvar)额定电容(uF)BWF111203W10.51203.47第四章 电气主接线的选择变电所电气主接线系指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定,对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、
18、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。4.1 主接线的设计原则1、 考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电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的地位和作用不同,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510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷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的电源数和出线回数。3、 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷
19、必须有两个独立的电源供电,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,能保证大部分二级电源供电。三级负荷一般只需要一个电源供电。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,对供电可靠性高,因此,其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所,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,适应负荷的突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要
20、根据备用容量的有无而有所不同,例如,当断路器和母线检修时,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。4.2 主接线设计的基本要求根据我国能源部关于220500kv变电所设计技术规程SDJ 288规定:“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位,变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡和扩建等要求。”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,对以往采用的主接
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