本科毕业论文---110kv变电站正文.doc
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1、河南机电高等专科学校毕业设计/论文河南机电高等专科学校毕业设计论文论文题目:110KV变电站设计系 部: 电气工程系 专 业: 供用电技术 班 级: 2012级01班 学生姓名: 李冲 学 号: 120315101 指导老师: 常文平 童新 2014年12月31日- 1 -摘 要电力工业为现代化生产提供主要动力,电力科学的发展和广泛应用,对我国工农业的迅速发展及人民生活的提高起到了巨大的作用和深远的影响。而变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所,是发电厂和用户联系的中间环节。为满足工业发展的需要,设计一座110KV变电站,以10KV向附近的工厂供电。变电站安装两台变压器,一次建成。设计要求
2、采用两回110KV进线,10KV出线10回,基于上述条件,变电站的设计在满足国家设计标准的基础上,尽量考虑当地的实际情况。在本变电站的设计中,包括对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、主接线、短路电流计算等部分的分析计算以及防雷设计。在保证供电可靠性的前提下,减少事故的发生,降低运行费用。关键词:变电站设计;主接线;设备选择;防雷计算ABSTRACTThe electric power industry to provide the main impetus for the modernization of production, development and wide appl
3、ication of the power of science, the rapid development of industry and agriculture of our country and peoples life improved played huge role and far-reaching influence. And the substation pooling power, lifting voltage and distribution of electric power of the place, is a middle link of power plant
4、and customer contact. In order to meet the needs of industrial development, design a 110KV substation, uses 10KV to nearby the factory power supply. The installation of two sets of transformer substation, a built. The design requirements using two 110KV back into line, 10KV outlet 10 back, based on
5、the above conditions, the substation design based on meeting the national design standards, as far as possible to consider the actual situation of the local. In the design of the substation, including calculation and analysis of substation overall analysis and load analysis, the selection of main tr
6、ansformer, the main wiring, short-circuit current calculation portion and lightning protection design. Under the premise of ensuring the reliability of power supply, reduce the occurrence of accidents and reduce the operation cost.Keywords: the design of the substation ;main wiring; The choice of eq
7、uipment;Preventing lightning calculation目 录摘 要I绪 论1第1章 变电站概述21.1 变电站的组成分类21.2 变电站的工作原理2第2章 变电站总体分析42.1 变电站建设规模及气象条件42.2 负荷分析4第3章 主变压器的选择53.1 电力负荷估算53.2 容量计算5第4章 电气主接线的设计74.1 110kv高压侧的接线方式84.2 10kv低压侧的接线方式9第5章 短路电流计算115.1 短路电流的危害115.2 短路电流计算目的与规定115.3 短路电流计算步骤12第6章 电气设备选择246.1 电气设备选择的总体概述246.2 电气设备选择
8、条件246.3 电气设备选择过程246.4 断路器及隔离开关选择276.5 电压互感器的选择366.6 支柱绝缘子和穿墙套管选择366.7 电气设备选择结果37第7章 继电保护的配置397.1 继电保护的基本知识397.2 主变压器保护配置计算39第8章 防雷设计448.1 变电站的防雷保护概述448.2 避雷针保护范围与计算45展 望46致 谢47参考文献48附 录49- III -绪 论世界各国电力工业发展的经验告诉我们,电力系统愈大,调度运行就愈能合理和优化,经济效益就愈好,应变事故的能力就愈强。所以很多发达国家的电力系统都已联合成统一的国家电力系统,甚至联合成跨国电力系统。这可以说是现
9、代电力工业发展的重要标志。我国也必然要向这一方向发展由于负荷的不断增长和电源建设的发展,负荷和能量分布不均衡,将一个电力系统与邻近的电力系统互联,是历史发展的必然趋势。不仅城市与城市之间,省与省之间,大区与大区之间的相邻电力系统如此,国与国之间的电力系统也是这样。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所,是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分,紧靠发电厂。降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是北郊110kv变电站。本次设计为110kV变电站设计,分为变电站概述、负荷分析、短路电流计算,电气主接线,主变保护整定计算,
10、10KV侧保护整定计算,设备选择 ,防雷设计等几部分。所设计的内容力求概念清楚,层次分明。在这次设计中老师治学严谨、知识广博、善于捕捉新事物、新的研究方向,在设计的选题和设计思路上给了我很多的指导和帮助。老师循循善诱的教学方法、热情待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对学生严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。第1章 变电站概述变电站,改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方,必须把电压升高,变为高压电,到用户附近再按需要把电压降低,这种升降电压的工作靠 变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器。按规模大小不同,小的称为变电所。变电站大于变电所。变电所:一般是电压等级在1
11、10KV以下的降压变电 站;变电站:包括各种电压等级的“升压、降压”变电站。1.1 变电站的组成分类变电站主要可分为:枢纽变电站、终端变电站;升压变电站、降压变电站;电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5KV、50HZ);1000KV、750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、66KV、35KV、10KV、6.3KV等电压等级的变电站;10KV变电所。箱式变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电站的主要设备和连接方式,按其功能不同而有差异。变电站在特定的环境中;是将ACDC
12、AC转换过程。像海底输电电缆以及远距离的输送中。有些采用高压直流输变电形式。直流输电克服交流输电的容抗损耗。具有节能效应。1.2 变电站的工作原理变压器是变电站的主要设备,分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器(即高、低压每相共用一个绕组,从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。电压高低与绕组匝数成正比,电流则与绕组匝数成反比。变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器。前者用于电力系统送端变电站,后者用于受端变电站。变压器的电压需与电力系统的电压相适应。为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。按分接头切换方式变压器有带负荷有载调压变压器和无负荷无载调压变
13、压器。有载调压变压器主要用于受端变电站。电压互感器和电流互感器。它们的工作原理和变压器相似,它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。在额定运行情况下电压互感器二次电压为100V,电流互感器二次电流为5A或1A。电流互感器的二次绕组经常与负荷相连近于短路,请注意:绝不能让其开路,否则将因高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。开关设备。它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等。都是断开和合上电路的设备。断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路;故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路
14、断开,还可以有自动重合闸功能。在中国,220KV以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。隔离开关(刀闸)的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压,以保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流,应与断路器配合使用。在停电时应先拉断路器后拉隔离开关,送电时应先合隔离开关后合断路器。如果误操作将引起设备损坏和人身伤亡。负荷开关能在正常运行时断开负荷电流,没有断开故障电流的能力,一般与高压熔断丝配合用于10KV及以上电压且不经常操作的变压器或出线上。为了减少变电站的占地面积,六氟化硫全封闭组合电器(GIS)得到广泛应用。它把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头 等分别装在
15、各自密封间中,后集中组成一个整体外壳,并充以六氟化硫气体作为绝缘介质。这种组合电器具有结构紧凑体积小重量轻不受大气条件影响,检修间隔 长,无触电事故和电噪声干扰等优点,具有发展前765KV已在变电站投入运行。它的缺点是价格较贵,制造和检修工艺要求高。第2章 变电站总体分析2.1 变电站建设规模及气象条件为满足工业发展的需要,新建的一座变电站为110KV变电站,以10KV向附近的平原机械厂、开拓水泥厂、电器设备厂等用户供电。变电站安装两台变压器,一次建成。变电站的电压等级时110/10kv,110kv是2回,10kv是10回。厂区所在地全年最高气温+40,最低气温-6,最热月平均最高气温35;年
16、最热月平均温度为25,当地海拔高度180米;最大风速30m/s,属于我国级标准气象区。2.2 负荷分析变压器二次侧负荷有平原机械厂,开拓水泥厂,开拓水泥厂,太行纺纱厂,太行纺纱厂,电器设备厂,铸造厂,宾馆,市化肥厂,市化肥厂。序号用户Pmax(kW)cos1平原机械厂20000.902开拓水泥厂20000.853开拓水泥厂20000.904太行纺纱厂30000.855太行纺纱厂30000.856电器设备厂10000.807铸造厂20000.808宾馆10000.859市化肥厂15000.8510市化肥厂15000.80合计19000表2-1 负荷统计第3章 主变压器的选择变压器是变电站最主要和
17、最贵的设备,变压器的选择在变电所中是比较重要的,主变压器的台数和容量应根据地区供电条件负荷性质用电容量和运行方式等条件综合考虑确定;一般凡装有两台及以上主变压器的变电所,其中一台事故停运以后,其余主变的容量应该保证该所全部负荷的60%,在计及过负荷情况能力后的允许时间内,应该保证用户的一级、二级负荷。在330kv及以下的变电所中,一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小,同时配电装置结构较简单,运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时,可选用两台容量较小的三相变压器,在技术经济合理时,也可选用单相变压器。3.1 电力负荷估算电力负荷估算
18、公式为SC = (3-1) 式中当输电线路在三回以下时,取K=0.951.00;SC某一级电压的最大视在计算负荷;KVA;K同时系数,一般取K =0.850.9;a%线损率,可取平均值a%=5%; cos平均功率因数,可取cos=0.80; Pc各工厂或农业负荷馈电线最大有功功率计算负荷。最小负荷的计算值一般取最大值的60%-70%,若主要为农业用电负荷,则取最大值的20%-30%。 3.2 容量计算在330kv及以下的变电站中,一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小,同时配电装置结构较简单,运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时,
19、可选用两台容量较小的三相变压器,在技术经济合理时,也可选用单相变压器。如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上,或低压侧虽然无负荷,但需要在该侧装无功补偿设备时,宜采用三绕组变压器。1选择条件是两台主变容量总和应大于综合最大计算负荷:nSNSjs(kVA或MVA) (3-2)n=2;Sjs综合最大计算负荷2校核条件:(n-1)SN0.7Sjs(n-1)SNSI+SII3Sjs计算:10kV侧综合最大计算负荷:Sjs= kt()(1+%) =0.85(24)/0.8(1+0.05)=26.775(MVA)KT-10kV侧同时系数取0.85Sjs= kt()(1+%)=0.8
20、5(17.9)/0.8(1+0.05)=19.97 (MVA)0.7Sjs=18.74MVA远景SI+SII=0.85(14.5)/0.8(1+0.05)=16.18 MVA根据计算结果选择变压器容量可选用两台额定容量为20MVA的变压器,根据电力工程电气手册查表可选用主变型号为:SFL1-20000/110(KAVA/KV)合格。S代表三相,F代表双分裂绕组,L代表铝制,1代表设计序号。20000代表变压器的额定容量,110代表额定电压。第4章 电气主接线的设计一、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。主接线的可靠性是由其组成元件
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