变电所设计1.doc
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1、黑龙江交通职业技术学院毕业论文09级电气自动化专业目 录摘 要1一、主接线的选择2(一)选择主接线的基本原则2(二)常用的各种接线方式及特点3(三)主接线方式的确定4二、主变容量和台数的选择9(一)主变压器的台数的选择原理9(二)主变压器容量的确定原则9(三)主变压器的确定9三、短路电流计算10(一)短路电流计算的原则11(二)短路电流计算过程12四、主要电气设备的选择与校验16(一)选择电器设备的基本要求16(二)对熔断器的选择16(三)对互感器的选择17(四)对母线的选择21致 谢23参考文献24摘要变电所就是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备
2、的安全,在变电所中还需进行电压调整、潮流(电力系统中各节点和支路中的电压、电流和功率的流向及分布)控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。变电所由主接线,主变压器,高、低压配电装置,继电保护和控制系统,所用电和直流系统,远动和通信系统,必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成 。其中 ,主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统;继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最重要的设备,它的性能与配置直
3、接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装23台主变压器;330 千伏及以下时,主变压器通常采用三相变压器,其容量按投入5 10年的预期负荷选择。此外,对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求 。本次毕业设计的题目为35KV变电所设计,设计主要包括主接线的设计、短路计算、主要电气设备的选择与校验、电气设备的配置等内容,对35KV变电所各个车间进行简单的设计和计算。关键词:变电所 接线方式 短路计算 互感器 一、主接线的选择电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要,变电站中安装有各种电气设
4、备,并依照相应的技术要求连接起来。把变电站、断路器等按预期生产流程连成的电路,称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列,详细地表示电气设备或成套装备的全部基本组成和连接关系的单线接线图,称为主接线电路图。主接线代表了变电站电气部分主体结构,是电力系统接线的主要组成部分,是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器,线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成变电、输配电的任务。它的设计,直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布
5、置、继电保护和自动装置的确定,关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用户是在同一时刻完成的,所以主接线设计的好坏,也影响到工农业生产和人民生活。因此,主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下,正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。(一)选择主接线的基本原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便, 尽可能地节省投资,就近取材,力争设备元件
6、和设计的先进性与可靠性,坚持可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。1.主接线的选择依据(1)负荷大小的重要性(2)系统备用容量大小运行备用容量不宜少于8-10%,以适应负荷突变,机组检修和事故停运等情况的调频需要。装有两台及以上的变压器的变电所,当其中一台事故断开时,其余主变压器的容量应保证该变电所60%70%的全部负荷,在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证车间的一、二级负荷供电。2.选择电气主接线基本原则(1)可靠性根据变电所的性质和在系统中的地位和作用不通,对变电所的主接线可靠性应提出不同的要求。主接线的可靠性是接线方式和一次、二次设备可靠性的综合。通常采用定性分析来比较各种接
7、线的可靠性,一般比较以下几项:断路器停电检修时,对供电的影响。进线或出线回路故障,断路器拒动时,停电范围和停电时间。母线故障或母线检修时,停电范围和停电时间。母线联络断路器或母线分断断路器故障的停电范围和停电时间。全停的几率。(2)灵活性主接线的灵活性主要体现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式,具体情况如下:满足调度正常操作灵活的要求,调度员根据系统正常运行的需要,能方便、灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置,使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。满足输电线路、变压器、开关设备停电检修或设备更换方便灵活的要求。设备停电检修引起的操作,包括本站内的设备检修和系统相关的厂、站设备检
8、修引起的站内的操作是否方便灵活。满足接线过渡的灵活性。一般变电站都是分期建设的,从初期接线到最终接线的形成,中间要经过多次扩建。主接线设计要求考虑接线过渡过程中停电范围最少,停电时间最短,一次、二次设备接线的改动最少,设备的搬迁最少或不进行设备搬迁。满足出来事故的灵活性。变电所内部或系统发生故障后,能迅速地隔离故障那部分,尽快恢复供电操作的方便和灵活性,保障电网的安全稳定。(3)经济性经济性是在满足接线可靠性、灵活性要求的前提下,尽可能地减少与接线方式有关的投资。主要内容如下:采用简单的接线方式,少用设备,节省设备上的投资。在投产初期回路数较少时,更有条件采用设备用量较少的简化接线。能缓装的设
9、备,不提前采购装设。在设备形式和额定参数的选择上,要结合工程情况恰到好处,避免以大代小、以高代低。在悬着接线方式时,要考虑到设备布置的占地面积大小,要力求减少占地,节省配电装置征地的费用。变电所电气主接线的可靠性、灵活性和经济性是一个综合概念,不能单独强调其中的某一特性,也不能忽略其中的某一特性。需要根据变电所在系统中的地位和作用的不同对变电所电气主接线的性能要求有不同侧重。(二)常用的各种接线方式及特点1.单母线接线单母线接线,是一条汇流母线,电源和负荷线均通过这一台断路器连接到母线上。它是母线制接线中最简单的一种接线。单母线接线的优点是接线简单、清晰,采用设备少、造价低、操作方便、扩建容易
10、。但由于单母线接线的接线方式只有一条母线,所以其可靠性不高,当任一连接元件故障,断路器拒动或母线故障,都将造成整个配电装置全停。母线或母线隔离开关检修,整个配电装置也将全停。一般单母线接线只适用于一台发电机或一台变压器,通常有3种情况:(1)610kV配电装置的出线回路数不超过5回。(2)3563kV配电装置的出线回路数不超过3回。(3)110220kV配电装置的出线回路数不超过2回。2.单母线分段接线单母线分段式接线是为消除单母线接线的缺点而产生的一种接线。用断路器将母线分段,分段后母线和母线隔离开关可以分段轮流检修。对重要用户可从不同母线段引双回路供电。当一段母线发生故障或当任一连接元件故
11、障,断路器拒动时,由继电器保护动作断开分段断路器。将故障限制在故障母线范围内,非故障母线继续运行,配电装置不会全停,可以保证对重要用户的供电。因为单母线分段式接线具有单母线接线的简单、清晰、采用设备少、操作方便、扩建容易等,增加分段断路器后,提高了可靠性。因此这种接线的应用范围也比单母线接线广。但由于当分段断路器出现故障时,整个配电装置将全部停电,所以限制了使用范围,一般使用于:1)610kV配电装置的出线回路数不超过6回及以上时;2)3563kV配电装置的出线回路数为48回时;3)110220kV配电装置的出线回路数为34回时这三种情况下。3.双母线接线由于单母线接线和单母线分段式接线在检修
12、隔离开关时,需要切断电源,这就对供电造车一定的损失,为了克服这一缺点,出现了双母线接线的方式。这种接线,每一元件通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上,两组母线间通过母线联络器连接。根据需要,每一元件可通过母线隔离开关连接到任一元件上。在实际运行中,由于系统运行或几点保护的要求,某一元件要固定连接到一组母线上,以所谓“固定连接方式”运行。双母线接线具有较高的可靠性和灵活性,主要体现在以下几点:线路故障断路器拒动或母线故障只停一条母线及所连接的元件。将非永久性故障元件切换到无故障母线,可迅速恢复供电。检修任一元件的母线隔离开关,只停该元件和一条母线其他元件切换到另外一母线,不影响其他元件供
13、电。可再任何元件不停电的情况下轮流检修母线,只需将要检修的母线上的全部元件切换到另一母线即可。断路器检修可加临时跨条,将被检修断路器旁路,用母联断路器代替被检修的断路器,减少停电时间。运行和调试灵活。根据系统运行的需要,各元件可灵活地连接到任一母线上,实现系统的合理接线。一般情况下,双母线接线配电装置一期工程中就将母线构架一次建成,近期扩建间隔的母线也安装好。在扩建新单元施工时,对元件没有影响。因为双母线接线的构成和特点,所以一般的使用条件如下:(1)610kV配电装置,当短路电流较大、出线需要带电抗器时。(2)3563kV配电装置,当出线回路数超过8回时;或连接的电源较多、负荷较大时。(3)
14、110220kV配电装置的出线回路数为5回及以上时;或当110220kV配电装置,在系统中居重要地位,出线回路数为3回及以上时。(三)主接线方式的确定1.设计的原始资料待设计的变电所是通过一条架空线路由正西方5km处的一座110KV变电所A送电,回路最大传输功率不大于11.7MW,A变电所系统容量为3000MW。西北方有一座35KV变电所B通过一条架空出线与待设计变电所联系,平时本所与B变电所有少量功率交换。本所投入运行后功率因数要求达到0.9 。待设计变电所地区最高温度为41,最底气温为-12,年平均气温为16.4,最热月平均最高温度262.电力接线图及相关数据待设计变电所进线图如下图所示B
15、变电所A变电所20km5km图11 待设计变电所进线图待设计变电所的相关参数:(1)10kv负荷情况如下表11所示表11 10kv负荷分布图符合名称最大负荷kw回路数供电方式功率因数视在功率kvA1#出线15001架空0.852#出线8001架空0.853#出线8001架空0.84#出线10001架空0.855#出线15001架空0.96#出线12001架空0.85电容器回路数2注:10kv侧负荷同时率:0.85;10kv侧最小负荷是最大负荷的15%。10kv侧最大负荷利用小时数为4800小时;待设计变电所年负荷增长率为5%(2)待设计变电所各个车间的负荷参数:表12 工厂各车间负荷统计表序
16、号车间或用电单位名称设备容量/KW需用系数Kcostan计算负荷I/A备注P/ kwQ/ kvarS/ kVANo.1变电所1铸钢车间20000.40.651.17No.2变电所1铸铁车间10000.40.71.022砂库1100.70.61.333小计No.3变电所1铆焊车间12000.30.451.9821号水泵房280.750.80.753小计No.4变电所1空压站3900.850.750.882锻造车间3200.30.551.523模型车间1920.350.61.334料场350.280.61.335综合楼300.9106厂区照明200.9107小计续表13 工厂各车间负荷统计表No.
17、5变电所1锅炉房3000.750.80.7522号水泵房280.750.80.753仓库880.30.651.174污水提站140.650.80.755小计No.6变电所1变压器修造车间6800.350.651.17No.7变电所1电气装配车间3500.30.71.02各车间高压负荷(10kV)1电弧炉21250.90.870.57No.12共频炉23000.80.90.48No.33空压机22500.850.850.62No.44实验变压器21000.350.80.75No.6(3)待设计变电所平面布置图:图12 全厂的总平面图注:待设计变电所实行三班制生产,年最大负荷利用小时数为5800h
18、,整个工厂属于二级负荷。3.主接线的确定根据对原始资料的分析,结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求,要达到既要在技术上满足安全可靠的要求,也要在经济上满足节省投资的原则。在与当地供电部门协商后,综合考虑,待设计变电所的接线方式为:双回架空线路向工厂供电,其中一回作为工作电源,另一回作为备用电源,未经电力系统调度同意,两回电源不能并列影响,该变电所在工厂的东北方向,距工厂8km。电力系统变电所和工厂总降压变电所的,其连线方式见下图:图13 接线的确认图二、主变容量和台数的选择(一)主变压器的台数的选择原理1. 变压器台数选择的原理(1)变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运
19、行等条件综合考虑确定。当符合下列条件之一时,宜装设两台及以上变压器:有大量一级或二级负荷 在变压器出现故障或检修时,多台变压器可保证一、二级负荷的供电可靠性。当仅有少量二级负荷时,也可装设一台变压器,但变电所低压侧必须有足够容量的联络电源作为备用。季节性负荷容量较大根据实际负荷的大小,相应投入变压器的台数,可做到经济运行、节约电能。集中负荷容量较大虽为三级负荷,但一台变压器的供电容量不够,这时也应装设两台及以上变压器。当备用电源容量限制时,宜将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供电,以方便备用电源的切换。(2)在一般情况下,动力与照明宜共用变压器,以降低投资。但属下列情况之一时,可
20、设专用变压器:当照明负荷容量较大,或动力和照明采用共用变压器供电会影响照明质量及灯泡寿命时,可设专用变压器。单台单相负荷容量较大时,宜设单相变压器。冲击性负荷(如短路试验设备、大型电焊设备等)较大,严重影响供电系统的电压质量,可设冲击负荷专用变压器。(二)主变压器容量的确定原则1. 主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。2. 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷供电,保证供电可靠性。3. 同级电压的
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