电气工程及其自动化-110Kv变电站及其配电系统设计-.docx
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1、110KV 变电站及其配电设计摘 要:工业时代的发展一方面快速推进人类社会的发展,一边对高质量的电能的需求越来越大,供电设计的优越与落后,系统的完善与否和技术状况与电能质量及其各项指标息息相关。变电站是供电系统的核心,变电站从电网获得电能,通过其变压的功能,把统一电压的等级的电能变换成不同电压等级的电压,把电能分配到不同电压等级的输电线路,供给不同的用电设备。总的负荷进行计算和分析来确定主变压器的台数和容量,重点在于总负荷的计算,以此为依据来却定选择的变压器投入的数量,也可根据总负荷的多少来决定主变的容量。除此之外对短路电流进行计算和分析,并以此数据作为电气设备和电缆的选型作为依据,在此之前还
2、要结合实际具体分析确定主接线,主接线是整个设计的框架,对于建设的开始十分重要,在设计的末尾,还要考虑到各种的保护和和愿景的发展。这就要求在做变电站设计的时候一定要发展的眼光。关键词:变电站 电力系统 变换电能 输送电能AbstractAbstract: On the one hand, the evolution of the industrial era has rapidly developed human society; and on the other hand, the demand for high-quality electric energy is increasing, a
3、nd the design of power supply is superior and The power quality and its index are closely related to the system quality. The sub power plant is the core of the power system.The substation obtains power from the power grid. Through its function of voltage transformation, it transforms the power energ
4、y of the unified voltage level into the voltage of different voltage levels, and distributes the power energy to the transmission lines of different voltage levels, to supply different kinds of electricity. For the design of substations,.before that, it is necessary to determine the main wiring, whi
5、ch is the framework of the whole design and is very imporntant for the beginning of the construction. At the end of the design, it is necessary to take into account all kinds of protection and the development of the vision. This requires the development of vision in the design of substations.Keyword
6、s: Substation Electric Power System transform electric energy transmit electric ener目录Abstract4第一章 现况资料11.1现况资料11.2拟建变电站概况11.2.1各回路出线及位置11.2.2变电站负荷情况及概况1第二章 负荷分析32.1 负荷计算的目的32.2变电站负荷计算32.1.1 站用负荷计算42.1.2 10kV负荷计算42.1.3 35kV负荷计算42.1.4总负荷计算4第三章 电流计算53.1最大持续工作电流53.1.1各侧最大持续工作电流计算结果53.2 短路电流短路点的确定、计算结果5
7、第四章 主变压器的选择104.1 主变台数、容量和型式的确定104.1.1台数的确定104.1.2容量的确定104.1.3型式的选择114.2 站用变台数、容量和型式的确定114.2.1站用变台数的确定114.2.2站用变容量的确定124.2.3 站用变型式的选择12第五章 电气设备选择125.1电气设备选择的一般原则135.2电气设备选择的技术原则135.3. 高压断路器的选择145.3.1选择断路器基本要求145.3.2所选断路器155.4隔离开关的选择165.4.1选择隔离开关时基本要求165.4.3所选隔离开关175.5 母线的选择185.5.1考虑因素195.5.2各侧所选母线195
8、.6电流互感器的配置和选择195.6.1型式选择195.7 电压互感器的配置和选择205.7.1参数选择205.7.2型式选择205.8主要电气设备选择一览表22第六章 电气主接线236.1电气主接线的设计原则236.2 110kV电气主接线236.3 35kV电气主接线256.4 10kV电气主接线266.5 站用变接线27参考文献30致谢31附录1 10kV配电装置图32第一章 现况资料 1.1现况资料本地区为城乡结合部,人口基数庞大,尤其近几年外来务工人员大量涌入,导致人口激增,加上本地区有工业产业园,而当前工业园也在不断的扩建当中,所以导致原有的供电系统不堪重负,原有的电力供应已经不足
9、以满足本地区居民和工业的用电需求,常发生停电故障,致使众多企业遭受巨大的经济损失,鉴于此情况,拟兴建一变电站,借此接入新的供电网络,以此解决当地用电慌的难题。 1.2拟建变电站概况1.2.1各回路出线及位置(1)110kV侧,一共有四路出线,其中两路作为现使用的输电线路,剩余两路作为备用线路 (2)35kV侧,一共有八路出线,其中六路作为现使用的输电线路,剩余两路作为备用线路 (3)10kV侧,一共有十二路线路,其中十路作为现使用的输电线路,剩余两路作为备用线路。(4)图1.1为拟建变电站的位置示意图,如图1.1所示。图1.1变电站位置图1.2.2变电站负荷情况及概况(1) 电压等级分别有11
10、0kv、35kv、10kv(含降压后的0.4kv,10kv侧的负荷包含0.4kv侧的负荷)三个电压等级。(2) 供电系统数量及其容量:2供电系统,容量都为800MVA,一容抗取0.45,另一取0.83(3) 供电线路长度:110侧为20千米、35侧为25千米、10侧为30千米。(4) 35kv侧负荷:厂1为6MV,厂2为6MV,居民楼3为3MVA,居民楼4为5MV。10kv侧负荷:小区1为4MV,小区2 3MV,小区33.5MV,小区4 3.2MV,小区5 3.4MV,小区6为5.6MV,小区7为7.8MV。(5)站用负荷:45kw照明负荷,46.5kw其他负荷本论文主要针对上述的原始资料,进
11、行相关的计算,根据计算的结果和相关的原则、规程对电气设备进行选型,再把筛选后的电气设备根据主接线图根据相关的规定进行实地建设之前在相关软件完成电气原理图的绘制。第二章 负荷分析2.1 负荷计算的目的负荷的分析对于变电站的建设十分的重要,正确的负荷分析之后得到准确的负荷数据,能够为变压台数和容量进行选择,为电气设备选择时提供依据,熔断器、隔离开关、继电保护装置都可由负荷去计算其相关的参数,变电站的供电设计,是基于是负荷计算之上的,各部分的设备选型都是依据计算负荷的大小,或者是其他可由计算负荷计算得出的相关参数,例如额定电流等等。如果不能正确的地计算出负荷,导致接下来的电气设备选型出现错误的话,会
12、导致重大的技术错误,造成重大的安全事故和经济损失:计算负荷偏小,选的设备和导线相关能力过小,容易烧毁,反之,选得过大,造成铺张浪费。计算时不仅要满足当时的需要,还应考虑未来的负荷增长。鉴于其结果的重要性。所以我们在进行相关的计算的时候必须慎之又慎。2.2变电站负荷计算计算负荷一般有两大方法。分别是经验公式法和用电指标法,这两大计算方法又可独立细分为几个具体的计算方法,在本设计中考虑到目前已知到用电负荷,加上需要系数法计算方便,所以本设计决定使用经验公式法下的需要系数法,其主要计算规则如下:计算公式 : (2-1)式中 : 某电压等级的计算负荷Kt :同时系数%:线损率,一般取5%P:用电负荷c
13、os:功率因数,一般取0.85同时系数取值如下表2-1表2-1同时系数各侧取值35kV10kV35kV各负荷与10kV各负荷之间0.90.850.92.1.1 站用负荷计算根据公式算出站用负荷Sg站=0.85(91.5/0.85)(1+5%) (2-1)=96.075KVA0.096MVA2.1.2 10kV负荷计算根据公式计算出10kv侧的负荷Sg10=0.85(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)0.85+3/94 (2-1) (1+5%) =38.675MVA2.1.3 35kV负荷计算根据公式计算35kv侧的负荷Sg35=0.9(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)
14、/0.85(1+5%) (2-1) =27.448MVA2.1.4总负荷计算根据公式计算计算出总负荷Sg110 = Sg35+ Sg10+ Sg站 =27.448+38.675+0.09666.219 (MVA)第三章 电流计算3.1最大持续工作电流根据公式 = (3-1) 式中 - 所统计各电压侧负荷容量 - 各电压等级额定电压 - 最大持续工作电流 = (3-2) =/ (3-3)3.1.1各侧最大持续工作电流计算结果(1)10kV 侧:=38.675MVA/10KV (3-3) =2.232KA(2)35kV 侧: =27.448 MVA/35KV (3-3) =1.58KA(3)110
15、kV侧 :=66.219MVA/110KV (3-3) =3.954 KA3.2 短路电流短路点的确定、计算结果短路故障是整个电网设计中的重大技术故障,它的危害性是非常大的,当电路中发生短路的时候,相当于电路当中不存在阻抗,所以会有非常大的电流通过,如果没有相应的短路保护装置进行短路保护,及时地把发生短路故障的部分电路从电网切除出去的话,大电流会在很短的时间内把其通过的用电设备统统毁坏,相应的电缆也会因为载流能力的限制而熔断,危害辐射到整个电网,造成重大人员安全事故和经济损失。故为了供电系统的供电安全可靠,必须进行短路电流的计算,以计算得出的相关数据,筛选出合适的供电电缆和电路保护装置。画出等
16、效电路图3.1 0.4KV K4 10KV 35KV K2 K3 110KV K1 10kv图3.1等效电路图图3.1所表示的四个点:K1、K2、K3、K4分别对应110kv侧母线、35kv侧母线、10kv侧母线、0.4kv侧母线,可能会反生短路的点,所以选择这四个点作为短路电流的计算点选基准: =100MVA =画简化等效电路图如图4.1 0.4KV X15 X9 K4 X12 35KV X4 X5 X12 X1 X2 X11 X13 10KV K2 X3 X6 X14 K3 X7 X8110KV X10 X11 K1 当K1点断路时:X1= X4=1/200(17+10.5-6)100/5
17、0=0.215 X2= X5=1/200(10.5+6-17)100/50=0.125X6= X3=1/200(17+6-10.5)100/50=0Xl=X*L=0.198930/2=2.95= X7 X8X10=0.381102/600=7.7 X11=0.451102/800=6.8X9=4%/100100/0.22=0.18 X12=0.1075X13=0.0625 X14=0X15=7.76.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56 X= X12(X13+ X9)X15=0.09 =1/ X=11.1KA短路次态电流: =11.1*100/(*115)=5.58KA 冲击电流: =2
18、.55=2.25*5.58=12.55KA最大电流有名值: =1.51=1.51*5.58=8.42KA短路容量: =Un=*5.58*115=1111(MV)K2点短路时:X15=7.76.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56 X17= X15(X9+ X13)=0.72X= X12+ X17=0.83=1/ X=1/0.83=1.2短路电流有名值: =1.2*100/(*37.5)=1.85KA冲击电流: =2.55=2.55*1.85=4.165 kA最大电流有效值: =1.51=1.51*1.85=2.718kA短路容量: =Un=*1.85*37.5=120.2(MV) K3点
19、短路时:X18=X14 +X15=6.56X19= X12X18=0.106X= (X19+ X13) X9=0.145=1/ X=1/0.145=6.9短路电流有名值: =6.9*100/(*10.5)=37.98KA冲击电流: =2.55=2.55*37.98=96.84KA最大电流有效值: =1.51=1.51*37.98=57.34KA短路容量: =Un=*37.98*10.5=689.90(MV)K4点短路时:X18=X14 +X15=6.56X19= X12X18=0.106X= (X19+ X13) X9=0.145=1/ X=1/0.145=6.9短路电流有名值: =6.9*1
20、00/(*0.4)=997.10KA冲击电流: =2.25=1.51*997.1=2243.25KA最大电流有效值: =1.51=1.51*997.1=1505KA短路容量: =Un=*997*0.4=689.92(MV)计算结果:K1点短路时: =5.58KA =12.55KA =8.42KA =1111(MV)K2点短路时: =1.85KA =4.165 KA =2.718KA =120.2(MV)当K3点短路时: =37.98KA =96.84KA =57.34KA =689.90(MV)当K4点短路时: =997.10KA =2243.25KA =1505KA =689.92(MV)第
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- 电气工程 及其 自动化 110 Kv 变电站 配电 系统 设计
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