35kV变电站电气设计.doc
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1、青岛理工大学毕业设计(论文)摘 要 变电站是改变电压的场所。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,称为变电所、配电室等。随着现代工业的不断发展,人们对电力供应的要求越来越高,特别是供电的安全性、可靠性和稳定性。然而电网的安全性、可靠性和稳定性往往取决于变电站的设计和配置。出于对这几方面的综合考虑,本论文设计了一个35kV的降压变电站。本次设计首先对负荷进行了分析与计算,根据负荷的大小选取主变压器型号,然后根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求,为各电压等
2、级选择接线方式,在技术和经济方面进行比较,灵活选取最优的接线方式。设计中还进行了短路电流的计算与高压设备的选择与校验,如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器、电压互感器、电流互感器等。此外设计还进行了防雷保护的计算与整定来保障整个系统的安全运行。关键词:35kV变电站,变压器,防雷保护AbstractThe substation is a place to change voltage. In order to make the electric energy transport from the power plants to distant places, the voltage must
3、 be taken rise to become high voltage, and then according to the users demand, the voltage should be reduced correspondingly. Above the work is completed by the substation .The main equipments of substation are switchgears and transformers. According to the different scale of the substation, the pla
4、ce is called power substation or power distribution room,etc.With the development of modern industry, the demand of power supply is increasingly become higher and higher, especially the power supply safety, reliability and stability. However, the security, reliability and stability of power system a
5、re often depends on the substations design and configuration. By considering the several aspects, this thesis de- signed a 35kV step-down substation.First, this design has carried on the analysis and calculation of the load, according to the size of the load select the main transformer model, then a
6、ccording to the main-wirings requirements of economical, reliable, and flexible to select the connection mode for different voltage level. Compare in the aspects of technology and economy, select the optimal way of wiring flexibly. The design also carried out the calculation of short-circuit current
7、 as well as the selection and checking of the high pressure equipment, such as high-voltage circuit breaker, high-voltage isolator, high-voltage fuse, voltage transformer, current transformer, etc. In addition, this paper also including the design and setting calculation of lightning protection to g
8、uarantee the security of the whole system.Key Words: 35kVsubstation,transformer,lightning protection52目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 我国电力系统发展概述11.2 变电站建设的必要性11.3 本设计的目的和意义1第2章 负荷计算与变压器选择22.1 负荷计算的必要性22.2 负荷计算的方法22.2.1估算法22.2.2 需要系数法32.2.3二项式法32.3 变电站原始资料及分析42.4 主变压器的选择82.4.1 主变压器容量的确定原则82.4.2 主变压器台数的确定原
9、则92.5 功率因数和无功功率补偿92.5.1 计算功率因数的方法92.5.2 提高功率因数的方法102.5.3 并联电容器补偿11第3章 电气主接线方案的确定153.1 电气主接线的基本要求153.2 电气主接线方案的比较153.2.1 35kV侧接线方案的确定153.2.2 10kV侧接线方案的确定17第4 章 短路电流计算184.1短路电流计算的意义184.2 短路电流的计算方法184.2.1 标幺制法184.2.2 各元件阻抗标幺值的计算194.2.3 三相短路电流的计算20第5章 变电站电气设备的选择与校验235.1电气设备选择的意义及原则235.1.1 电气设备选择的意义235.1
10、.2 电气设备选择的一般原则235.2高压断路器的选择与校验245.2.1 35kV侧高压断路器的选择与校验245.2.2 10kV侧高压断路器的选择与校验255.3 高压隔离开关的选择与校验275.3.1 35kV侧高压隔离开关的选择与校验275.3.2 10kV侧高压隔离开关的选择与校验285.4 高压熔断器的选择与校验295.4.1 35kV侧高压熔断器的选择与校验305.4.2 10kV侧高压熔断器的选择与校验305.5 互感器的选择与校验315.5.1 电流互感器的选择与校验315.5.2 电压互感器的选择33第6章 母线及输电线的选择与校验356.1输电线的选择与校验356.1.1
11、 输电线选择的一般原则356.1.2 35kV进线的选择356.2 母线的选择与校验376.2.1母线选择的一般原则376.2.2 35kV侧母线的选择与校验386.2.3 10kV侧母线的选择与校验39第7 章 变电站的防雷保护417.1 变电站防雷保护的意义417.2 变电站雷电过电压的种类417.3 雷电过电压的保护措施417.3.1 避雷针的装设417.3.2 避雷器/线的装设42第8章 继电保护的配置448.1 输电线路的保护配置448.1.1 相间短路保护的配置448.1.2 过负荷保护的配置458.1.3 单相接地保护458.1.4 输电线路的保护配置结果458.2 变压器的保护
12、468.3 母线保护46第9章 结论48致谢49参考文献50附录51第1章 绪论 1.1 我国电力系统发展概述电能是现代社会中最重要、最方便的能源。电能具有许多优点,它可以方便的转化为其它形式的能量,例如热能、光能、机械能、化学能等;它的输送和分配利于实现;它的应用方式也很灵活。随着我国经济的快速发展,电力已经成为我国国民经济发展的强劲动力,成为我国经济持续、快速、稳定发展的能源保障。截至2012年底,我国发电装机容量达到114491万千瓦,同比增长7.8%;发电量49774亿千瓦时,比上年增长5.22%。电力工业将很快实现新的跨越,预计到2015年全国发电装机将达到6.5亿千瓦,到2020年
13、达到9.5亿到10亿千瓦。1.2 变电站建设的必要性电力系统是由发电厂、变电站、电力线路和电能用户组成的一个整体。改革开放30年来,我国国民经济实现了持续快速的发展,电力行业作为我国的能源支柱产业也实现了新的跨越。新时期新形势,电力工业的发展面临着空前的机遇,变电站是接受电能、变换电压和分配电能的场所,其在电力系统中的作用尤其重要。因而,为了适应这一新形势,新的变电站建设势在必行。1.3 本设计的目的和意义毕业设计是培养综合素质和工程实践能力的教育过程,对自己思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响,其目的和意义是:(1)通过毕业设计的训练,使自己进一步巩固加深所学的基础理论和
14、专业知识。 (2) 结合课题的需要培养独立工作、独立思考并运用已学的知识解决实际工程技术问题以及独立获取新知识的能力。 (3)通过毕业设计加强对绘图、计算、数据处理、实验方法、编辑设计文件、使用规范化手册、规程等最基本的工作实践能力的培养。 第2章 负荷计算与变压器选择2.1 负荷计算的必要性负荷计算是电力系统正常运行的计算,是正确选择电力系统中导线、电缆、开关电器、变压器等的基础。也是保障电力系统安全可靠运行必不可少的环节。因此,负荷计算是变电站电气设计计算的基础,负荷计算的确定是否合理,将直接影响到电气设计和导线电缆的选择是否经济合理。2.2 负荷计算的方法工程上依据不同的计算目的,针对不
15、同类型的用户和不同类型的负荷,在实践中总结了各种负荷的计算方法:估算法、需要系数法、二项式法等。2.2.1估算法估算法也称指标法。在做设计任务书或初步设计阶段,尤其当需要进行方案比较式按估算法计算比较方便。(1)单位产品耗电量法 一直某企业年产量和每个产品的单位耗电量,那么企业全年用电量 有功计算负荷为 (2-1)式中, 为年最大负荷利用小时数。(2)负荷密度法已知某车间生产面积和负荷密度指标时,车间平均负荷为 (2-2)车间计算负荷为 (2-3)式中,为有功负荷系数。2.2.2 需要系数法所谓需要系数法就是利用需用系数来确定用电户或用电设备组计算负荷的方法。在所计算的范围内,用电设备组的计算
16、负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系,所以需引进需要系数,即 (2-4)式中, 为需要系数;为设备容量。对于用电户或一组用电设备,当在大负荷运行时,所安装的所有用电设备(不包括备用)不可能全部同时运行,也不可能全部以额定负荷运行;再加之线路在输送电力时必有一定的损耗,而用电设备本身也有损耗,所以需引入一个线路平均效率; 用电设备组的所有设备不一定同时运行,故需引入一个同时系数故需用系数可表示为 (2-5) 式中,为设备同时系数;为设备加权平均负荷系数;为设备组的各用电设备的加权平均效率;为供电线路的平均效率。2.2.3二项式法(1)单组用电设备组的计算负荷二项式的基本公式及其应用
17、: (2-6)式中,为该组用电设备的总容量;b,c为二项系数(可查表取值);为x台最大设备的总容量,当设备组的设备总台数n2x时,取最大容量设备台数x=,且按“四舍五入”的修约规则取为整数,当只有一台设备时,取;tan为设备功率因数角的正切值(可查表取值)。(2)多组用电设备组的计算负荷考虑到用电设备各组的最大负荷不同时出现,所以在确定总计算负荷时应取最大的一组用电设备作为附加负荷,再加上各组用电设备的平均负荷,即 (2-7) 式中,为各组有功平均负荷之和; 为各组中最大的一个有功附加负荷; 为各组无功平均负荷之和; 为的那一组设备的正切值。 b,c,x,均可查表得知。三种方法的比较:估算法适
18、用于设计任务书或初步设计阶段进行方案比较的情况;需要系数法适用于设备台数较多、总容量够大、没有特大型用电设备的情况;二项系数法适用于设备台数较少、容量差别悬殊的分支干线的计算。经上述比较,本设计宜选用需要系数法确定总计算负荷。 2.3 变电站原始资料及分析某企业因规模扩建,要求设计一座35kV降压变电所,以10kV电缆向各车间供电,Tmax=5000h,各馈线负荷如下表所示。表2-1 全所负荷统计表设备序号负荷等级电压KV最大单机容量KW工作设备台数工作设备总容量KW需用系数功率因数cos离变电所的距离KM12101258810000.700.780.52210100788000.720.80
19、0.3311015510813000.800.820.4431055968300.720.750.8521040927800.850.85所内62105515816000.750.851.0721075657500.820.851.2831040403500.780.820.4 (续表)931030343200.750.840.651031030353250.800.811.31131040423800.780.800.91231030322900.800.831.8设计自然条件:(1) 变电所所在地土质为黑土;(2) 风向为西北风,最大风级8级;(3) 冻土厚度0.35m;(4) 最热月室外
20、最高气温月平均:;(5) 最热月室内最高气温月平均:;(6) 最热月土壤最高气温月平均:。本设计可由距离变电站10km、电压等级为35kV的公用电源干线取得工作电源。下面使用需要系数法根据负荷统计表进行负荷计算:(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 计算10kV侧母线补偿前总的计算负荷,查表得,则2.4 主变压器的选择2.4.1 主变压器容量的确定原则主变容量选择一般按变电所建成以后510年的规划负荷选择,并适当考虑到远期1020年发展。根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。(1)装设一台主变压器的情况 变压器的额定容量应满
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- 35 kV 变电站 电气设计
