变电站设计及其配电设备选择计算.docx
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1、前言可以说,变电站就是国家电网中的中枢,一方面它连接外网,在这里进展着 电压转换,另一方面再把集合的电力源源不断的输向终端用户。本论题所设计的 区域终端变电站为建的 210KV 站,所而向的用户为周边居民和工业厂区,以保 证人们生活和经济进展的根本动力。变电站的设计是依据电气设计类国家和地方 标准,以带动地方进展和满足人民生产生活的需求为根本目的,同时结合区域的 规划设计和工程的实际状况,在满足根本需求的根底上,尽可能的节约用地和降 低本钱费用,争取以最小的投入带来更多的经济效益。同时在设计过程中要把灵 活性和易操作性融入进去,后期维护的便捷也是设计考虑的因素之一。“OkV 变 电站电气设计涉
2、及的内容比较广,既有变压器等主要设备、线路与线路连接、配 电装置等的选择,也包括了短电流、直流系统、消弧与过压保护等方而的计算与 设计,材料与设备的硬件设施是变电站最基木的构造单元,而设施选择的各类计 算与设计就是保障变电站技术层而的平稳牢靠、安全经济的核心局部,是变电站 技术上的优势所在。所以在具体的设计任务中,最先应当就是分析技术资料和标 准要求,进一步论证与确立技术参数,进而选择适合技术要求的设备数量、规格 型号、容量大小,以及对电气设备、继电保护等方面还需要规划、计算、矫验这 些必不行少的过程。摘要随着我国科学技术的快速进展,变电站不仅从设备和技术上,都有了的革 ,120KV变电站是我
3、国变电站的重要组成局部,其电气设计工作格外重要。在 整个电力系统中,变电站在实际上发挥着其监控和中转机构的作用,是从高压输 电向终端输电的重要模块, 所以如何在变电站的建过程中,在基于现代科学技 术和标准的根底上,电气主接线、重要设备类型和连接方式等都直接影响着使用 过程中的经济、安全和牢靠性等,这不仅表达了建设设计的重要性和可持续进展, 也表达了在设施设备选择上的科学严谨的态度。对于设计人员来说,把握这些内 容做到心里有数才能更好的完成任务。本论文就是基于 llOkV 变电站电气局部的整体设计,把握设计过程中的每一个局部,包括了设施设备的选择、设计与论证以及安全与检修方面等内容,其目标主要是
4、在符合技术标准的根底上,集约、经济、有效、安全、牢靠的完成电气化设计工作,同时也是为行业技术领域的进展 供给一个参考模板,共同努力把这块工作做的更好。关键词:变电站电气设计短路电流1/43J/43名目前言 1摘要 1第 1 章某 llOkV 变电站一次局部电气设计工程任务 31.1 任务描述 31.2 任务要求 41.3 原始资料分析 4第 2 章制作某 llOkV 变电站一次局部电气设计的工作打算 62.1 工作打算安排 62.2 某 llOkV 牵引变电所设计的内容和要求 6第 3 章主变压器的选择 73.1 变电所主变压器台数的选择 73.2 功率因数和无功功率补偿 9第 4 章主接线的
5、选择与设计 134.1 变电站主接线设计的根本要求144.2 变电站主接线设计原则144.3 主接线的基木形式和特点 154.4 11OKV 侧接线的方案选择 164.5 35KV 侧接线的选择 184.6 1OKV 侧接线的选择 18第 5 章短路电流计算 205.1 短路计算的目的及假设 205.2 短路电流计算的步骤 205.3 短路电流计算及计算结果 215.4 小结 24第 6 章导体和电气设备的选择 246.1 电气设备的选择原则 246.2 断路器和隔离开关的选择 256.3 互感器的选择 296.4 电压互感器的选择 306.4 母线的选择 326.5 高压熔断器的选择 326
6、.6 消弧线圈的选择 336.7 小结 33第 7 章防雷及过电压保护347.1 避雷器 347.2 避雷器的选择计算 347.3 变电所的防雷保护 36第 8 章 高压配电装置及平面布置378.1 设计原则与要求 378.2 高压配电装置 388.3 小结 39第 9 章工程总结 399.1 内容总结 399.2 心得体会 40致谢 42参考文献 43第 1 章 某 MOkV 变电站一次局部电气设计工程任务1.1 任务描述变电站是输电系统的核心局部,保障 llOkV 变电站的安全稳定是变电站电气 设计最为重要的问题且始终被争论者。从传统的 MOkV 变电站工程来看,其设计 更多的侧重于设备的
7、安装和设计,这是由于变电站有着比较大的体量,放在户外 的设备又简洁腐蚀, 如此发生污闪事故的概率就增大,从而影响用电。木文从降 低事故发生率和提高设备使用效率角度动身,以 210kV 变电站作为争论的对象, 充分利用现代较为尖端的科学技术,以变电站的标准化设计典型为目标,争取把 电气化设计做到更加充分与完善。1.2 任务要求1.2.1 任务要求由于 HOkV 变电站的一次电气设计涉及的设备种类较多,所以设计工作系统、 简单, 而且要全盘考虑,牵一发而动全身。这对设计人员提出了很高的要求,必 须把握变电站一次电气设备的设计要点,遵循电气化设计的基木原则。在变电所总 体设计时第一步就是进展设计分析
8、,分析 liokv 变电站一次电气设备的设计要点, 分析变压器的选择和主接线方式的选择,进展电气设备的选择校验。最终争论了 继电保护及自动装置,并对全文进展总结,作出远景打算。1.2.2 任务过程要求(1) 对任务内容进展初步分析;(2) 查阅全部相关的资料文件,学问储藏;(3) 工作打算与方案的拟定;(4) 打算与方案的实施;(5) 实施过程中问题的纠错;(6) 依据既定的格式整理分析争论成果和技术报告,形成毕业设计。1.3 原始资料分析1.3.1 变电站设计根本概况(1) 类型概况:本次设计属于地方变电站,用电 llOkVo(2) 容量概况:规划一次设计并建成容量为 31.5 MVA 两台
9、,主变压器电压 为110kV/35kV/10kV, 100/100/100 的主变各侧容量比。1.3.2 电力连接概况(1) 变电站功能描述:从类型上看属于降压变电站,效劳功能为周边有限 地区的居民、厂区供电效劳。(2) 电力连接:35kV 与平行线路各两回,以上即为电力系统连接线路。(3) 连接示意:我们通过示意图来表示系统的正、负阻抗的标么值系统 运行最大化状况下,同时在电源容量和线路都表示无穷大的阻抗值。示意图 1s = 100MVA:图 1 335LT图 2 变电所连接示意图假设:在无功补偿设备如电容器、装调相机等电所方面临时无视,同时由于35kV 所在电网线有着比较少的电容电流,固然
10、 llOkV 出线无电源的状况也是有5/43J/43可能的,所以也暂且担忧装如消弧线等设备。电力负荷水平:llOkV 变压器:共存在 2 个回路的 llOkV 进出线,平行供电线路进线也是两 个回路,依据线路测定,每个回路能够最大承载 35000KVA 电容量。35kV 两个回路进线引入电源,共设有 2 个回路的 35kV 进出线,每个回路能 够最大承载 35000KVA 电容量。本变电站共设计 12 个回路的 10kV 电源引导出线,依据设计标准和要求,因 此建成的是清一色的架空线路,这包括按 5000KVA/回输送容量设计的 3 回、 4000KVA/回输送容量的有 5 回、另外 4 个目
11、前为预留,依据今后实际需要再另行 改扩建使用。自用电方面,本变电站需要承载主要负荷如表 1-2表 1-2 本变电站自用电负荷参数7/432/43序号设备名称额泄容量(kW)功率因数(cos e)安装台数工作台数备注1 主充电机2 浮充电机3 主变通风4 蓄电池通 风5 检修、试 验用电6 载波通讯 用电7 屋内照明204.50. 152.71515.20. 8510. 8510. 85320. 8510. 850. 851周期性负 荷1常常性负 荷32常常性负 荷1常常性负 荷常常性负常常性负 荷8 屋外照明9 生活水泵4.54.50. 8522周期性负 荷10 福利区用 电1.50. 85周
12、期性负 荷可以计算出负荷:S = 52 + 45+( 20 + 4.5 + 0.15*32 + 2.7 + 15 + 1+4.5*2 +1.5)*0.85=49.725(kVA)1.3.3 环境条件(1)变电站所在地区有记载的气象环境如季节温度差异较大,如冬季温度最低年份为一 5.9C,不属于极寒地区;夏季温度最高年份到达了 39.2C,夏季平 均温度最高的一般只有 29C; 土壤温度方而来看,在 0.8m 地下中且最热的月份, 土壤温度为 21.5Co(2)从本地区海拔来看,平均海拔高度较高,到达了 1716.7 米。3从本地区雷电来看,雷电状况总体较少,仅为 T = 25.10/年。第 2
13、 章制作某 llOkV 变电站一次局部电气设计的工作打算2.1 工作打算安排2.1.1 分工打算任务序号123任务名称配负责主变压器台数与容量型式的选 择、变电所电气主接线设计任务负责计算短路电流方面任务负责选择主要电气设备、确定关于电 压等级配电装置类型的任务任务分陈睿龚薇李伟2 丄 2 毕业设计进度安排表时间设计任务主要内容阅读指定文献和其 它第 23 周撰写毕业设计方案有关文献,写岀毕业设 计方案第 24 周信息资料查询,学习变 电站一次局部电气设计相 关学问学习 llOkV 变电站相 关学问、提升一次局部电 气设计理论学习水平,并 完成文章大纲撰写 llOkV 变电站主 要相llOkV
14、 变电站一次部 分第 25 周关联的一次局部电气 设计工作 电气设计设计内容和 具体保护措施第 16 周毕业设计的修改完成毕业设计,对不足的地方进展修改2.2 某 llOkV 牵引变电所设计的内容和要求2.2.1 设计内容本次任务是一个降压变电站的设计工作,包含着 llOkV / 35kV / 10kV三个电 压等级, 利用双母线接线方式作为 llOkV 主接线,进线为两路,均利用单母线分 段接线方式作为35kV 和 10kV 主接线。2*31. 5MVA 为主变压器容量,利用 Yo / Yo-12 连接方式作为 llOkV 与35kV 之间连接类型,利用 Yo / A -11 连接方式作 为
15、 llOkV 与 10kV 之间连接类型。主变压器本次设计有两个出线端子,一端与 35kV 的引出线相连接,一端与 10kV 的引出线相连接。我们把变电站内部电气局部的设计作为本次任务,而出线 线路的应用方而木次暂不涉及,因此会有着相对简洁负荷统计表,同时在电气主 接线图的制作难度上也有所降低。2.2.2 设计原则和根本要求依照国家标准和电气设计技术标准与要求进展设计,本着用户供电牢靠、保 证电能质量的根本原则要求,同时还需要有着接线简洁清楚、操作便利、运行灵 活的特点,而且尽可能的低投入、低运行费用,后期便利扩建性。具体要求表现 在如下几个方面:1) 依据实际考虑主变压器台数,衡量容量和型式
16、选择方面;2) 充分考虑与分析变电所电气主接线的设计;3) 模拟计算短路电流状况;4) 充分利用并选择主要电气设备,确定与选择各电压等级配电装置类型;第 3 章主变压器的选择3.1 变电所主变压器台数的选择对保障供电牢靠性的前提下的用电负荷要求,假设变电所需要承载大量一、二级负荷的,依据两台变压器来进展设计安装,一台变压器作为备用,极端条件下 一台故障或检修时,可以准时启用另一台以便保证正常的供电需求。假设变电所仅 仅涉及二级负荷而无一级负荷则可以承受一台变压器,同时在低压侧应敷设备用 电源并与其他变电所相连。假设依据地域、季节等其他因素针对负荷或昼夜负荷变 动较大地区,变电所可以承受经济运行
17、的方式,固然承受两台变压器效果会更好。 综上所述,本次设计依据实际状况拟承受两台变压器并联运行。确定变压器的最大负荷公式为:P正 P代表变电所所承受的最大负荷量; 心一一代表负荷同时系数;工 P代表综合用电负荷(按负荷等级系统)在基于对大多数变电所和终端分支数据分析争论得出,变电所的容量估算的 计算公式如下:ST a (0.75 08)片丫鉴于本次变电所设计安装主变压器 2 台,表示每台变压器的容量,那么在 以下几个方面须同时满足:其中单独运行一台变压器时,其容量应满足约 70%的计算负荷负荷凡值,即:ST 0.7Pw具体负荷计算结果为:35kV 侧:最大 30MVA,最小 18MVA,lOk
18、VffliJ :最大 16MVA,最小 10MVA,那么:Sc = 0.7 * (30MVA + 16MVA) = 32.2MVA由于前期设计明确了需要选择满足调压要求的变压器,因此宜承受110KV(参 数5y=100MVA)三绕组有载调压电力变压器较为适宜。由上述可得知,主变压器的型号选择为:SFSZL740000/110 该型号变压器主要参数见表(3-1):11 / 4 芳 / 43表(3-1)型号额定容量KVASFSZL740000/110 40000主接头额定电压KV高中低阻抗电压%高一中高一中中一低绕组连接方式11038.56. 3, 6. 6, 10. 5, 1110. 7517.
19、56.5YX, ynO, dll3.2 功率因数和无功功率补偿对于绝大多数用电设备而言,它们在产生交变磁场时都会从电网吸取大量无 功电流,而且有着功率因数小于 2 的共同特点。通常衡量供配电系统是否经济的 一个重要指标就是功率因数。功率因数会对供配电系统产生什么样的影响及如何 提高功率因数成为了关键问题。3.2.1 功率因数对供配电系统的影响从供配电系统中吸取无功功率是几乎全部电感特性的用电设备的根本特点, 这就无形中使得功率因数有所下降。功率因数提高,给供配电系统带来电能损耗 减小、电压损失降低以及供电设备利用率也就会相应提高;相反,功率因数太低, 那么就意味着电耗、电损增大,电的有效利用率
20、就会大大减小等。由此可见提高 功率因素的意义还是很大的,在实际应用中必需要求用户功率因素到达规定的 值,没有到达这个值的则需要功率补偿。太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率 降低等不良影响。正是由于功率因数在供配电系统中影响很大,所以要求电力用 户功率因数到达肯定的值,低于某肯定值时就必需进展功率补偿。在标准文件评 价企业和利用电机疏导则国家标准 GB/T3485-1998中规定:“在企业最大负 荷时的功率因数不低于 0.9, 凡功率因数未到达上述规定的,应在负荷侧合理装 置集中与就地无功补偿设备。3.2.2 提高功率因数的方法在功率因数无法到达规定的值时,为了削
21、减损失,提高自然功率因数成为了 首先要考虑的问题,在此之后再另行考虑人工功率补偿。一般认为未装设任何补 偿装置的实际功率因数即为自然功率因数。自然功率因数提高的根本原则为:无须增加补偿设备,充分利用现有的科学方法最大程度的将用电设备无功功率的需 要量降下来,从而从根木上提高了功率因素。因此容量合理匹配是选择变压器的 衡量标准,从大或从小都会对变电所产生重大影响。但是合理、适宜的匹配都是限定在肯定条件下,条件发生了重大变化,结果就会截然不同。当自然功率因素 无法满足现有实际状况时,人工补偿功率因数就不得不参与了, 这种方式提高功率因素的最常用的手段就是利用并联电力电容器。这种补偿装置是目前最为广
22、泛 承受的,具体优点如下:一是有功损耗小,或许为 0.25%0.5%, 1.5%3%是同步调相机有功损耗; 二是在无旋转局部条件下,设备运行、维护更加快速与便捷;三是具有较为敏捷性的选择增加或削减安装容量,固然也可以变换安装地点;四是整个装置运行不 受个别电容器损坏的影响; 当线路发生短路紧急状况下,短路电流瞬间被同步调 相机增大,用户开关的断流容量也被增大了,但是电容器却没有这样的缺陷。3.2.3 补偿容量和电容器台数确实定正是由于电容器没有上述的缺点,所以用电容器来改善与提高功率因数是非 常具有经济效益的事情。假设在使用过程中消灭电容性负荷过大那么就会消灭电压 过高的状况发生,这种不利影响
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- 变电站 设计 及其 配电 设备 选择 计算
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