110KV乡镇变电站电力专业系统设计.doc
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1、论文110KV乡镇变电站电力系统设计申请人:张秋波学科(专业):电力系统及其自动化指引教师:陈国联 1月网络教诲学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级 层次 姓名 学号 一、毕业设计(论文)题目 二、毕业设计(论文)工作 年 月 日起至 年 月 日止三、毕业设计(论文)基本规定: 指引教师: 网络教诲学院毕业设计(论文)考核评议书指引教师评语: 建议成绩: 指引教师签名: 年月日答辩小组意见:负责人签名 年 月 日答辩小构成员 毕业设计(论文)答辩委员会意见: 负责人签名: 年 月 日论文题目:110KV乡镇变电站电气系统设计学科(专业):电力系统及其自动化申请人:张秋波指引教师:
2、陈国联摘 要变电站做为电力系统重要构成某些,它直接影响整个电力系统安全与经济运营,是联系发电厂和顾客中间环节,起着变换和分派电能作用。变电站安全运营对电力系统至关重要。本文对110kV变电站进行了分析设计。文章一方面简介了课题背景和意义,对课题研究发展状况进行了总结;另一方面分析了负荷和无功补偿,并进行了变电所主接线方式设计,在短路电流计算基本上,对电气设备及母线进行了选取。文章最后进行了变电所防雷保护与接地装置设计。关 键 词:110kV变电站 电气设计 设备选取 防雷装置论文类型:理论研究Title:The design of 110KV township Substation Elect
3、rical SystemSpeciality:power system and its automationApplicant:Zhang QiuboSupervisor:Chen GuolianABSTRACTSubstation as an important part of the power system,which directly affects the entire power system security and economic operation of power plants and the user is to contact the middle part,play
4、s the role of transformation and distribution of electric energy. Safe operation of the substation of power system is essential.This paper analyzes 110kV substation design. The article first introduces the background and significance of the subject,research and development of the subject was summari
5、zed;followed by analysis of the load and reactive power compensation and substation main connection methods were designed,in the short-circuit current calculation based on the electrical Equipment and bus were selected. Finally,the article substation lightning protection and grounding design.KEY WOR
6、DS:110kV Substation Electrical Design Equipment selection Lightning protection devicesTYPE OF THESIS:theory目录摘 要VABSTRACTVI1 绪论11.1课题研究背景和意义11.2课题研究发呈现状11.3文重要工作22负荷预测和无功补偿22.1车间负荷预测22.2无功功率补偿32.2.1 无功补偿基本原则32.2.2无功补偿办法33变电所主接线方式设计43.1主接线方案设计重要原则43.2主接线方案设计及比较54短路电流计算64.1短路故障产生因素64.2短路电流计算目64.3短路电流计
7、算办法概述74.4短路电流计算环节85电气设备及母线选取95.1选取电气设备和母线重要技术条件105.2所用电源引接方式115.3断路器,隔离开关选取原则115.3.1 断路器115.3.2 隔离开关125.4母线及各出线选取原则126变电所防雷保护与接地装置设计136.1防雷保护设计原则146.2防雷装置设计计算156.3防雷设计基本经验16致 谢17参照文献181 绪论1.1课题研究背景和意义当代电力系统是一种巨大、严密整体。各类发电厂、变电站分工完毕整个电力系统发电、变电和配电任务。其主接线好坏不但影响到发电厂、变电站和电力系统自身,同步也影响到工农业生产和人民寻常生活。因而,发电厂、变
8、电站主接线应合理。随着国民经济发展和人民生活水平提高,对供电质量规定日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需发展筹划,1lO kV 变电站建设迅猛发展。供电可靠性是城网建设改造一种重要目的,110 kV 变电站设计是城网建设中较为核心技术环节,如何设计110 kV 变电站,是城网建设和改造中需要研究和解决一种重要课题。变电站做为电力系统重要构成某些,它直接影响整个电力系统安全与经济运营,是联系发电厂和顾客中间环节,起着变换和分派电能作用。电气主接线是发电厂和变电所重要环节,电气主接线拟定直接关系着全电气设备选取、配电装置布置、继电保护和自动装置拟定,是变电所电气某些投资大小决定性
9、因素。1.2课题研究发呈现状各电负荷提供数据是变电所进行电力设计基本原始资料,但是这些资料普通是不完整,在设计时必要考虑5到负荷增长状况并如何依照这些资料对的预计变电所所需要电力、电量是一种非常重要问题。负荷计算直接影响着变压器选取,计算负荷是依照变电所所带负荷容量拟定,预期不便最大假想负荷。这个负荷是设计时作为选取变电所电力系统供电线路导线截面,母线选取,变压器容量,断路器,隔离开关,互感器额定参数根据。依照都市规划,负荷性质,电网构造等综合考虑拟定变电所总容量。对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时别的变压器容量在计及负荷能力容许时间内,应满足类及类负荷供电。对于普通变电所,当一台主变停
10、运时,别的变压器容量应能满足所有负荷70%-80%,在当前实际运营状况变电所中普通均是采用两台变压器互为暗备用并联运营。变压器容量一方面应满足在下,变压器可以可靠运营。对于单台:对于两台并联运营:+ + +变压器除满足以上规定外还需要考虑变电所发展和调节需要,并考虑5-规划,以满足后期用电需求,并留有一定裕量并满足变压器经济运营条件。1.3文重要工作(1)进行了变电站负荷预测,阐述了无功补偿普通办法和原则;(2)讨论了电气主接线设计普通规定和原则;(3)对站用电源数量及容量进行了分析;(4)进行了短路电流计算分析,阐述了短路电流危害和因素;(5)进行了防雷及过电保护装置设计。2负荷预测和无功补
11、偿2.1车间负荷预测负荷预测是配电网规划面临第一种任务,负荷预测精确限度直接关系到规划方案质量。按预测时期长短,负荷预测普通可分为长期,中期,短期和超短期四种。配电网规划负荷预测重要属于中长期负荷预测。当前对中、长期负荷预测研究办法重要有:(1)有关分析法有关分析法是将负荷同各种社会和经济因素等联合起来考虑,通过寻找电力负荷与影响其变化有关因素之间关系或数学模型,来达到预测目。其长处是可以清晰地看到可量测因素和负荷增长趋势关系,但收集这些有关因素资料有时比负荷预测自身更困难。(2)回归分析法回归分析法假定负荷同一种或各种独立变量存在因果关系,通过寻找因果关系数学模型,据此预测出将来负荷值。回归
12、分析模型参数预计技术比较成熟,预测过程相对简朴。但普通为避免数据解决过于复杂,常将变量间关系假定为线性。将偏最小二乘回归模型应用于年用电量预测,克服了自变量之间多重有关性问题,使得计算成果更为可靠。在回归分析中采用了非线性参数预计计算,从而得到更精准预测模型。(3)时间序列分析法时间序列法将负荷数据当做一种随时间变化序列进行解决,通过寻找负荷历史数据序列中变化模式,并将该模式外推到将来进行预测。当时间过长时会产生较大误差。(4)趋势外推法趋势外推法只需要负荷自身历史数据,通过寻找负荷历史数据中负荷变化规律和特性,并将其变化模式外推到将来进行预测。该办法需要数据量小,但由于没有对负荷预测中随机成
13、分进行记录解决,因而精确度不高。(5)空间负荷预测空间负荷预测不但在时间上预测将来负荷增量,并且还预测负荷增长空间信息。80年代初,美国wllis等人提出了空间负荷预测概念。之后运用于空间负荷预测办法重要有多变量法,趋势法和用地仿真法。前两种办法模型简朴,精度不高,己基本上不再采用,当前广泛应用是用地仿真法。用地仿真法是通过建立用地仿真模型来模仿社区发展状况,将负荷预测成果分派到每个社区,具备较高精度,可以满足中长期配电网规划规定。(6)人工智能技术随着人工智能技术不断发展和日益完善,人们又提出了模式辨认法,组合预测法,模糊预测法,专家系统法,神经网络法等办法。这些办法发展都不很成熟,但具备很
14、大应用潜力。负荷预测各种办法依照其自身特点被应用于不同场合。趋势外推法、有关分析法以及时间序列分析法由于其精度不高,只用在某些对精度规定不高定性分析上。回归分析法、灰色模型考虑了随机因素,预测精度较高,但要建立这些模型较为困难,当前还在进一步研究,这些办法大都应用于规定考虑随机量较少场合。人工智能技术当前越来越多地被应用于负荷预测中,这些办法预测精度相对较高,但由于发展还不够成熟,还在进一步摸索。当前负荷预测应用往往将各种办法同步进行预测,综合分析得出一种成果。2.2无功功率补偿2.2.1 无功补偿基本原则无功补偿是配网规划重要构成某些。由于它是保持网络无功平衡、提高电压质量、减少网络损耗有效
15、办法。当前,配网状态是:无功功率缺额很大、无功补偿配备极不合理、补偿设备作用没有充分地发挥。无功功率平衡是电压质量主线保证。整个系统中自然无功负荷总是不不大于原有无功电源,因而必要进行无功补偿。合理无功补偿和有效电压控制不但可以保证电压质量,并且可以提高电力系统运营稳定性、安全性和经济性。在配网规划原则中,要在补偿中坚持“全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡”原则。2.2.2无功补偿办法进行网架规划时是以最大负荷为根据,而实际运营时,负荷是变化,功率因数也是变化,通过线路有功和无功功率都与规划计算时大不相似,因而,导致某些负荷点电压“越限”。为了使越限电压恢复正常,必要采用有效办法无功补偿。
16、所谓补偿,就是吸取供应适度可变无功功率,使通过线路无功潮流最小。补偿装置诸多,如:(1)静电电容器 静电电容器又称移相电容器,在电路中有两种接法:电容和负荷电路并联,称并联电容补偿;电容和负荷电路串联,称串联电容补偿。其中,并联补偿作用:1)提高负荷功率因数;2)减少线路和变压器中功率和能量损耗;3)减少线路、变压器中电压损耗;4)提高线路和变压器有功传送能力。(2)并联电抗器 在线路末端装设并联线型电抗器,使它产生感性无功功率,与线路上多余容性无功功率相平衡,达到控制电压作用。并联电抗器构造简朴,性能可靠,价格相对便宜。在发电机端也装设并联电抗器,以减少发电机运营功率因数而提高电动势。(3)
17、静止补偿器 能升高或减少电压,可持续调节,性能好,响应速度快。但相对会产生谐波,投资大。3变电所主接线方式设计变电所电气主接线设计是根据变电所最高电压级别和变电所性质,选取出一种与变电所在系统中地位和作用相适应接线方式。变电所电气主接线是电力系统接线重要构成某些。它表白变电所内变压器、各电压级别线路、无功补偿设备最优化接线方式与电力系统连接,同步也表白在变电所内各种电气设备之间连接方式。一种变电所电气主接线涉及高压侧、中压侧、低压侧以及变压器接线。因各侧所接系统状况不同,进出线回路数不同,其接线方式也不同。3.1主接线方案设计重要原则110kV双电源供电变电站一次主接线,应依照其用电性质、用电
18、容量大小以及对供电可靠性规定限度进行选取。在满足供电可靠性规定基本上,尽量简化接线,减少开关,节约投资。设计应满足如下几项原则:(1)变电所主接线要与变电所在系统中地位、作用相适应。依照变电所在系统中地位,作用拟定对主接线可靠性、灵活性和经济性规定。(2)变电所主接线选取应考虑电网安全稳定运营规定,还应满足电网出故障时应解决规定。(3)各种配备接线选取,要考虑该配备所在变电所性质,电压级别、进出线回路数、采用设备状况,供电负荷重要性和本地区运营习惯等因素。(4)近期接线与远景接线相结合,以便接线过程。(5)在拟定变电所主接线时要进行技术经济比较。3.2主接线方案设计及比较(1)一次侧主接线采用
19、内桥式。此种接线运营方式简朴灵活,较为可靠。两路电源可同步运营,也可一主一备,供电可靠性较高,是两台主变压器惯用一种接线方式.此种接线方式,普通合用于容量不很大顾客,且单台同容量变压器互为全备用。(2)一次侧为单母线分段接线。此种接线方式合用于多台变压器运营方式,普通用于用电容量较大特高层,大型公建和重要工业顾客.此种构造保护和操作相对复杂,保护采用交流或直流,对供电可靠性规定较高。(3)三路电源供电接线方式。普通有两种,一种为甲类供电顾客,一主二备供电方式,如天津电视塔.另一种是供电面积10多万f建筑群体或购货中心,由于供电能力限制,两种电源不能互为备用,因此需要三路电源,只起双电源作用。(
20、4)线路变压器组单元接线方式。此种接线合用于用电容量较小,只规定保安电源顾客,两路电源不能起到两台变压器互为备用作用。并且规定其中一台变压器必要满足所有负荷需要,另一台变压器可以只满足保安电源需要,它特点是接线简朴,保护简朴,投资少,并能满足顾客对供电可靠性基本规定。(5)双电源通母线,运营方式一主一备,不能同步运营,合用于容许停电倒闸操作和季节性用电顾客。4短路电流计算计算短路电流目重要是为了选取断路器等电气设备或对这些设备提出技术规定;评价拟定网络方案,研究限制短路电流办法;为继电保护设计与调试提供根据;分析计算送电线路对通讯网络设施影响等。 在电力系统设计中,短路电流计算应按远景规划水平
21、年来考虑,远景规划水平年普通取工程建成后5-中某一年。计算内容为系统在最大运营方式时各枢纽点三相短路电流。4.1短路故障产生因素短路是系统常用严重故障。所谓短路,就是系统中各种类型不正常相与相之间或地与相之间短接。系统发生短路因素诸多,重要有 : (1)设备因素电气设备、元件损坏。如:设备绝缘某些自然老化或设备自身有缺陷,正常运营时被击穿短路;以及设计、安装、维护不当所导致设备缺陷最后发展成短路功能。 (2)自然因素气候恶劣,由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线;因遭受直击雷或雷电感应,设备过电压,绝缘被击穿等。 (3)人为因素工作人员违背操作规程带负荷拉闸,导致相间弧光短路;违背电业安
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