53kv变电所电气部分初步设计-学位论文.doc
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1、新疆工程学院课程设计飞机制造厂变电所及配电系统电气部分初步设计王立超系 别: 电气与信息工程系 专业班级:电气自动化10-43(3)指导教师: 刘 华 完成日期: 2012年12月27日 电气系课程设计答辩情况记录表答辩人姓名王立超班 级10-43(3)专 业电气自动化设计题目飞机制造厂变电所配电设计指导老师刘华答辩日期2013年 1月 3 日答辩时间11时28分11时34分自述本次设计我参与了整个设计过程,主要负责资料搜集,设计主方案的确定。我首先确定主变压器和主接线方式,然后确定变电所为户外建设。并对电气设备提出了要求,以便选择。在电气设备选择和防雷也做了数据的给定。最终整体修改整理完成了
2、此次设计。回答问题问题1陈述设计的整体思路? 首先根据要求确定变压器台数和容量,然后确定主接线方式,之后进行短路计算,一次设备的选择和变压器的保护及母线的选择。最后完成防雷和接地。问题2主变压器型号是怎么选的?考虑到有比较重要的负荷,采用了两台主变压器。由于变电所性质是农村用电,决定采用户外型变压器,通过技术要求单台变压器满足负荷70%的要求。选择了S9-2500/35/10 型主变压器。问题3变压器的型号的含义? S9代表铜绕线低损耗系列变压器,2500代表变压器容量,35代表高压侧电压,10代表低压侧电压。问题4断路器的型号的的含义? SW3-35 ,S代表少油断路器,W代表户外型,3代表
3、设计序号,35代表额定电压。 小结 答辩中我发现在设计中的部分电气设备仍有考虑不周的地方,我们只考虑了参数上的对应,没能完全考虑设备的特点。对理论知识的学习还不够,以致考虑问题的方面单一。在以后的学习中要不断完善。 答辩教师: 年 月 日新疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计任务书 12 / 13学年 第1学期 2012年 12 月25 日专业自动化班级10-43(3)课程名称供配电设计题目飞机制造厂变电所及配电系统设计指导教师刘华起止时间11.18周数2设计地点设计目的:通过课程设计,培养综合运用所学理论知识和基本技能解决工程实际问题的能力。 巩固和加深对所学知识的理解;培养学生调查研
4、究的习惯和工作能力;培养学生建立正确的设计和计算与绘画的能力。树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。培养正确的设计思想和思维方法,严谨的科学态度和独立的工作能力以及撰写论文的能力。设计任务或主要技术指标:1、 要求根据用电负荷实际情况,并适当考虑发展。2、 按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置与形式,确定变电所主变压器的参数、容量与类型。3、选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置、确定防雷和接地装置,设计图纸设计进度与要求:1)11月18日-12月23日,收集有关资料作为设计参考。 2)11月24日-30日,负荷计算,短路电流、短路
5、容量计算。3)12月1日-7日,选择一次电气主接线方案,对变电所进行电气初步设计。4)12月8日-15日,选择电气设备,无功补偿计算。5)12月16日-18日用AUTOCAD画出电气主接线图和布局图,内容完整。6)12月19日26日对设计初稿进行修改,12月17日定稿,按照标准规格打印装订。7)12月28日答辩。主要参考书及参考资料:1 张保会,尹项根.电力系统继电保护.北京:中国电力出版社,20052 刘涤尘.电力工程基础.武汉:武汉理工大学出版社,2003.63 沈培坤,刘顺喜.防雷与接地装置.北京:化学工业出版社,2005.124 周裕厚.变配电所常见故障处理及新设备应用.北京:中国物质
6、出版社,2002.5 5 6 弋东方.电力工程电气设计手册 电气一次部分.北京:水利电力出版社,19897 安徽省电力公司.35kV箱式变电站模式设计.北京:中国电力出版社,2003教研室主任(签名) 系(部)主任(签名) 年 月 日新疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计评定意见设计题目: 飞机制造厂变电所及配电系统设计 学生姓名: 王立超 专业 自动化 班级 10-43(3) 评定意见:评定成绩: 指导教师(签名): 年 月 日评定意见参考提纲:1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2.学生的勤勉态度。3.设计或说明书的优缺点,包括:学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表
7、现出的创造性和综合应用能力等。摘 要本次设计以35KV农村变电站为主要设计对象,需特别考虑飞机制造厂。设计分为任务书、计算说明书二部分,同时附有1张电气主接线图加以说明。该变电站设有2台主变压器,站内主接线分为35 kV、和10 kV两个电压等级。两个电压等级均单母线分段带旁路母线的接线方式。本次设计中进行了电气主接线图形式的论证、短路电流计算、主要电气设备选择及校验(包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器)。关键词: 变电所;短路电流;电气主接线目 录1. 分析原始资料12.主变压器容量、型号和台数的选择22.1 主变压器的选择22.2主变台数选择22.3主变型号选择22.4 主变压器
8、参数计算32.5所变的选择与保护32.6 补偿的计算43. 主接线形式设计53.1 10kV出线接线方式设计63.2 35kV进线方式设计63.3总主接线设计图74. 短路电流计算74.1 短路计算的目的74.2 变压器等值电抗计算84.3 各短路点三相短路电流计算95. 电气一次设备的选择105.1 高压电气设备选择的一般标准105.2 高压断路器及隔离开关的选择115.3导体的选择155.4 主变压器继电保护整定165.5 电流互感器的选择195.6 电压互感器的选择195.7 35kV母线选择225.8 10kV母线选择236. 防雷246.1 防雷设备246.2 防雷措施246.3 变
9、配电所的防雷措施257. 接地277.1 接地与接地装置277.2 确定此配电所公共接地装置27总 结29致 谢30参考文献31新疆工程学院1. 分析原始资料1、变电站 类型:35KV农村变电所2、电 压 等 级:35kV/10kV 3、负 荷 情 况 35kV:最大负荷3200KVA 10kV:最大负荷6500KVA4、进,出线情况: 35kV 侧1回进线 10kV 侧 6回出线5、系统情况: (1)35kv侧基准值: Sd=100MVA UB1=37KV (2)10kV侧基准值: Sd=100MVA UB2=10.5KV (3)线路参数: 35kv线路为 LGJ-95,其参数为r1=0.3
10、4/kmX1=0.349/km 6、气象条件:所址所在地气温:-41.6- +42.6;最大风速:22(米/秒) 变电所是电力系统的需要环节,它在整个电网中起着输配电的重要作用。 本期设计的35kV降压变为10kV地方变电站,其主要任务是向乡镇用户供电,为保证可靠的供电及电网发展的要求,在选取设备时,应尽量选择动作可靠性高,维护周期长的设备。 根据设计任务书的要求,设计规模为10kV出线6回,35Kv进线1回;负荷状况为35kV最大3.2MVA,10kV最大3.0MVA。 本期设计要严格按电力工程手册、等参考资料进行主接线的选择,要与所选设备的性能结合起来考虑,最后确定一个技术合理,经济可靠的
11、最佳方案。 2.主变压器容量、型号和台数的选择 2.1 主变压器的选择 变电所主变压器的容量一般按照变电所建成后510年的规划负荷考虑,并应按照其中一台停用时其它变压器能满足变电所最大负荷Smax的70%或全部重要负荷选择,即: SN=0.6Smax/(N-1) (MVA)式中N为变电所主变压器台数,本题目中N=2。注:本变电所输出总容量为,S=3P/cos+3S1=2260KVA2.2主变台数选择根据题目条件可知,主变台数为两台。2.3主变型号选择本变电所有35kV、10kV两个电压等级,根据设计规程规定,“具有两个电压等级的变电所中,首先考虑双绕组变压器。根据以上条件,选择S9-2500/
12、35变压器。主要参数如下:型号:S925003510 相数:三相容量:2500KVA 设备种类:油浸自冷联结组标号:Yd11 额定电压:3510空载电流:0.9% 空载损耗:3.2KW负载损耗:20.7KW 器身吊重:4080KG2.4 主变压器参数计算 额定电压高压侧3522.5%,低压侧10.5kV,连接组别为Y,d11,阻抗电压百分数Uk=6.5%,Pk=4.05KW. 2.5所变的选择与保护在变电所中,自用电的负荷主要是照明、二次保护、检修、试验用电,这些负荷耗电不多,可装设1台S950/350.4型所变,可以满足所用电需要,在35KV主电源线路断路器之前,装设一台35KV所用变压器。
13、为节省投资,高压侧采用35KV高压跌落保险代替35KV断路器。主要参数如下: 型号:S950/35 容量:50KVA 额定电压:35 22.5%/0.4 KV 连接组标号:Ydn0额定电流:0.825A/72.17A1)保护所用变的熔断器的选择通过熔断器的最大长期工作电流为:Igdz=1.05Ieb=1.05=0.82A熔件的额定电流为Ierj =Kb Ieb =1.17A三相段路容量为:Sd=UpIch =371.522.025=197.25MVA选择RXW035/3型户外高压限流熔断器。2)保护所用变的隔离开关的选择选择GW535GD型高压隔离开关.型号额定电压额定电流极限通过电流5s热稳
14、定电流GW5-35GD35kV600A50kA14kA(1)动稳定校验极限通过电流I=50kAI=5.154A满足动稳定(2)热稳定校验短路电流的热脉冲It=145 It=2.0250.9 kAs满足热稳定要求。2.6 补偿的计算 图2.1 负荷补偿接线简图 假定总补偿容量为QC ,则全年的电能损耗与无功负荷的关系为 式中:A为全年的电能损耗; PC为补偿电容每kvar的有功损耗(kW),并联电容器的PC 约为其有功容量的0.3%0.5%;T为运行时间;R为补偿点至外部系统的等值电路。为使线损最小,可将线损对微分,并另其为零,则有 (2.1)式中,为年平均无功负荷(kvar); 为无功负荷的最
15、大值(kvar); 为年最大负荷小时数(h)。所以 由于考虑到补偿装置的年运行、维护费用,式(2.1)所得的不一定是最经济的。所以应作如下考虑:加装补偿装置后,年线路损耗费用,其中为有功电价;装置的年运行维护费用,其中为补偿装置的维护费用率(%),一般为10%;为装设单位补偿容量的综合投资(元/kvar),一般在50-60元/ kvar之间。这样,目标函数,即我们要求年运行维护费用最少,将对微分,并令其为零,得 (2.2)这样,我们根据年综合运行费用最小的原理的到了总补偿容量。根据式(2.2),各点的补偿量分别为:总补偿量=1989.9 kvar 总补偿度=88.4%补偿后的功率因数=0.94
16、93. 主接线形式设计根据设计任务书的要求和设计规模。在分析原始资料的基础上,参照电气主接线设计参考资料。依据对主接线的基本要求和适用范围,确定一个技术合理,经济可靠的主接线最佳方案。 3.1 10kV出线接线方式设计 对于10KV有六回出线,可选母线连接方式有分段的单母线接线,单母线带旁路母线接线,双母线接线及分段的双母线接线。根据要求,单母线带旁路母线接线方式满足“不进行停电检修”和经济性的要求,因此10KV母线端选择单母线带旁路母线接线方式。3.2 35kV进线方式设计本题目中有两台变压器和两回输电线路,故需采用桥形接线,可使断路最少。可采用的桥式接线种类有内桥接线和外桥接线。外桥形接线
17、的特点为:供电线路的切入和投入较复杂,需动作两台断路器并有一台变压器停运。桥连断路器检修时,两个回路需并列运行,变压器检修时,变压器需较长时间停运。内桥形接线的特点为:变压器的投入和切除较为复杂,需动作两台断器,影响一回线路的暂时供电桥连断路器检修时,两个回路需并列运行,出线断路器检修时,线路需较长时间停运。其中外桥形接线满足本题目中“输电线路较短,两变压器需要切换运行”的要求,因此选择外桥接线。3.3总主接线设计图图3-1 主接线设计4. 短路电流计算4.1 短路计算的目的(1)选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。(2)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,必须对电力网
18、发生的各种短路进行计算和分析(3)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线图,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。(4)进行电力系统暂态稳定计算,研究短路时用电客户工作的影响等。也包含一部分短路计算。4.2 变压器等值电抗计算(1)35KV侧基准值,标幺值计算取Sd=100MVA UB1=37KV(规定) (Sd表示基准值、N表示额定值)(2)10KV侧基准值,标幺值计算 取Sd=100MVA UB =10.5KV(规定)4.3 各短路点三相短路电流计算4.1等值电路对于三相短路计算,取最大运行方式下的系统标么电抗:=0.32其计算公式如下:标么电
19、抗:=;短路电流标么值:=;在=时取1;三相短路电流:=,kA;短路电流冲击值:=2.55,kA;式中 冲击系数。在实际计算中,对于高压供电系统,通常取=1.8。短路全电流的最大有效值:=1.52,kA;短路容量:=,MVA;(1)点的三相短路计算=+=0.32+0.1753=0.4953=2.02=2.02*1.56=3.15kA=2.55=2.55*3.15=8.03kA=1.52=1.52*3.15=4.79kA=100*2.02=202MVA(2)点的三相短路计算=1.04*9.16=9.53kA=2.55=2.55*9.53=24.30kA=1.52=1.52*9.53=14.49k
20、A=100*1.04=104MVA(3)点的三相短路计算=+=0.9641+0.0645=1.0286=0.9722*9.16=8.91kA=2.55=2.55*8.91=22.71kA=1.52=1.52*8.91=13.54kA=100*0.9722=97.22MVA5. 电气一次设备的选择5.1 高压电气设备选择的一般标准导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策,并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地,以满足电力系统安全经济运行的需求。应满足正常运行,检修,短路和过电压情况下的需求,并考虑到远景发展需要。按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理选择异
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