110kV变电站电气一次部分初步设计毕业设计(论文)word格式 .doc
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1、函 授 毕 业 设 计年级、专业 层 次 姓 名 学 号 年 月 日目 录上篇:设计说明书5第一章 总体部分要求5第一节 毕业设计课题及原始资料5第二节 建设的必要性5第二章 变电站电气主接线方案的设想与论证5第一节 基本要求和设计原则5第二节 变电站主要变压器的选择5第三节 选择主接线方案6第四节 方案的技术性和经济性比较7第五节 主接线方案的最后确定9第三章 短路电流的计算说明9第一节 短路电流计算的目的和规定9第二节 系统最大运行方式和短路点的确定9第三节 电路元件参数的计算说明10第四章 电气设备的选择及校验11第一节 主要电气设备选择校验表11第二节 站用变的设置14第五章 配电装置
2、的设计14第一节 概述14第二节 配电装置的设计15第六章 防雷保护和接地保护装置的设计15第一节 防雷保护15第二节 接地装置17第七章 无功补偿17第八章 结束语17下篇:设计说明书18第一章 短路电流计算18第一节 原始资料和主接线图18第二节 主接线的等值电路图及各元件参数的计算19第三节 短路点的短路电流计算20第二章 电气设备的选择及校验22第一节 电气设备选择的原则及校验要求22第二节 断路器及隔离开关的选择及校验22第三节 母线及电缆的选择与校验26第四节 绝缘子和穿墙套管的选择29第五节 高压熔断器的选择30第六节 电压互感器的选择31第七节 电流互感器的选择32第三章 防雷
3、保护与接地装置32第一节 直击雷过电压的保护34第二节 避雷针的选择与校验34第三节 避雷器的选择35第四节 接地装置的计算36第四章 综合造价和运行费用 37设 计 说 明 书第一章 总体部分要求第一节 毕业设计课题及原始资料课题:110kv变电站设计原始资料:1、 110kv进线两回,回线长24km,回线长20km,系统容量10000MVA,系统短路电抗Xs=0.152、 二台主变,二次出线为35kv及10kv,最高负荷35750kvA3、 35kv出线6回,10kv出线16回,无一级负荷。4、 地理环境条件:变电站所属地区地势平均,海拔120m,交通方便,有公路经过本站附近,最高气温达到
4、+45,最低气温-20,年平均气温25,最大风速25m/s,覆冰厚度10mm,地壤电阻率为砂质粘土100n/m,雷电 30d,类污秽区,冻土厚度0.8m,主导风向夏季南风,冬季西北风。第二节 建站的必要性一、供电电压低,严重影响用电设备运行:该地区是工农业比较集中的地区,绝大部分处在各个变电所的末端,供电距离较远,末端电压低劣,电压质量不合格,电能损耗也很大,严重影响设备的使用寿命。二、电力不足制约着当地经济的发展:随着国家改革开放的腾飞,本地工农业有了长足的发展,由于负荷增长较快,对电力的需求已迫在眉睫。第二章 变电所电气主接线方案的设想与论证第一节 基本要求和设计原则一、对电气主接线的基本
5、要求1、 保证必要的供电可靠性和电能质量2、 具有一定的灵活性和方便性3、 具有经济性4、 具有发展和扩建的可能性5、 接线简单、清晰、操作方便二、 电气主接线的设计原则:1、 主接线在设计在设计时,应考虑变电所在电力系统中的地位和作用。2、 考虑近期和远期的发展规模3、 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线影响4、 考虑主变台数对主接线的影响5、 考虑备用容量的有无和其大小对主接线的影响第二节 变电所电站主变压器的选择一、为保证供电的可靠性,变电所一般根据1-10年规划,一般装设两台变压器,以满足供电可靠性及降低设备造价二、主变压器容量的选择:当停用一台变压器时,另一台应保证全部负荷的
6、60%,本所最高负荷为35750kva,无一级负荷,所选变压器容量应为:Sn=35750*60%=21450(kva),所以应选用两台容量分别为Sn=31.5mva的三绕组变压器,容量、型号、接线组别均相同三、调压方式的选择:有载调压变压器能在额定容量范围内带负荷调整电压,调压范围大,可以减小和避免电压大幅度波动无载调压变压器只能在停电时改变分接头位置,影响供电可靠性,输出电能质量较差综上考虑,本所采用有载调压方式四、通过对以上各项的选择,最终确定变压器的型号为:SFSZ7-31500/110,接线组别:Yo/Y/-12-11,调压范围:1108*1.5%/38.55%/10.5,各绕组容量比
7、:31500/31500/31500第三节 选择主接线方案一、110KV进线与变压器连接形式1、主接线方案:本站110KV双回线路从系统受电,进线回路少,从运行接线简单、可靠、经济等方面分析,有以下几个方案:方案:内桥接线110KV方案:单母线带旁路母线方案III:单母线分段:方案:3/2接线 2、四种方案的特点:连接桥断路器接在线路断路器的内侧,线路的投入和切除比较方便,当线路发生故障时,仅线路侧断路器断开,不影响其他回路运行,当变压器发生故障时,与该台变压器连接的两台断路器断开,影响一回未故障线路的运行,由于变压器上少故障元件,一般不经常切换,当出线断路器检修时,线路需较长时间停运,因此加
8、装了正常断开运行的跨条,为了轮流检修任一组隔离开关,又加装了两组隔离开关,桥形接线用的高压断路器,节省了占地面积,所以它适用于线路较长,回数少,故障机率较高的接线中。:变压器投切方便,进线断路器检修时,可由旁路断路器可靠供电,向A对侧变电站转供功率时,可通过B侧进线断路器或旁路断路器实现,转换期间若本站与A对侧变电站之间的线路发生故障时,切由转供断路器切除,本站不受影响,另有在一次侧容易增设进出线数目。:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,由两个电源供电,当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障切除,保证正常段母线不间断供电,变压器投切比较方便,在一次侧可进行转供功率,还
9、可增加进出线数目,当线路故障或出线断路器和某一段母线需检修时,相应段的出线需停止运行,即灵活性低。:3/2接线方式具有较高的供电可靠性和运行调度灵活性,隔离开关不作为操作电器,可减少误操作,检修任一台断路器时可不停电,但这种接线使设备较多,投资较大,二次控制接线和继电保护配置比较复杂。二、35KV母线和10KV母线连接方式根据本站实际情况:没有一级负荷,只要满足二、三级大部分负荷的要求即可。本站35KV侧出线6回,采用单母线分段接线,其优点是:当某一段母线或母线断路器出现故障时,由分段断路器把故障隔离,保证完好段母线向用户继续供电,可减少停电范围。10KV侧出线16回,为了减少母线故障的影响,
10、决定采用单母线分段接线,其优点同上。第四节 方案的技术性和经济性比较在上一节中,已经对35KV母线和10KV母线的接线方式进行了分析确定,下面仅对110KV主接线的四种方案进行技术性和经济性比较:三、 技术性比较从方案、各自的特点可以看出,它们对本站的供电而言,都具有接线简单,使用断路器最少,满足可靠性、灵活性、经济性,综观它们的优缺点,考虑到本站负荷情况,变压器切换操作次数不多,因此从技术上考虑选择方案比较理想,如对本站发展规划进一步研究,方案、也可以考虑,方案接线复杂,使用断路器及隔离开关较多,虽供电可靠性最高,但很不经济故不予考虑。二、方案的经济性比较1、 配电装置的初步选择: 选择条件
11、:InIgmax Igmax最大持续工作电流 UnUg Ug:电网工作电压(1) 110KV配电设备的选择:考虑当一条线路运行时,设备将承担二台主变的容量,所以: Igmax=2*31500/110* =331(A)(2) 35KV配电设备的选择:(3) 10KV配电设备的选择:根据以上结果,初步选择设备如表一:表一:设备名称型号单价(万元)110KV断路器LW29-126/3150-4023110KV隔离开关GW4-126DW/1250-31.511因35KV、10KV接线方式确定,故不在比较范围内2、 综合造价的计算Z=Zo(1+a/100)元式中:Z为综合造价 Zo为主体设备投资 a为不
12、明显的附加比例系数,110KV取90对于方案:对于方案,它比方案多2台110KV断路器,2台110KV隔离开关,总投资多48.2万元,=128.2万元,=243.58万元对于方案,比方案多2台110KV断路器,总投资多46万元,=126万元,=239.4万元因此35KV、10KV母线及其它装置的费用不影响选择方案,故不予考虑3、 运行费用U的计算主要包括一年中变压器的电能损耗费及检修、维护、折旧费等,按投资百分率计算:式中; -检修维护费,取0.032-折旧费,取0.058-电能损失折算系数,取7分/度-变压器电能损失以上各项仅有 随 而变化,其余各项均相同名 称数 量单价(万元)合价(万元)
13、110KV断路器32369110KV隔离开关101111合 计80第五节 :主接线方案的最后确定一、将综合造价Z和运行费用U进行比较可以看出方案的费用比其它两方案要低,因此从经济上讲应选方案,从本站的实际情况和技术性比较来看,选择方案比较理解二、主接线的最后确定本变电站的接线方式确定为:110KV侧采用内桥接线,35KV侧采用单母线分段,10KV侧为单母线分段(见图01)第三章 短路电流的计算说明第一节 短路电流计算的目的和规定一、 短路电流计算的目的: 在变电所的电气设计中,短路电流计算是其中一个重要环节,其计算目的有以下几个方面:(1) 在选择电气主接线时,为了比较各种接线方案或确定某一接
14、线是否采取限制短路电流措施等均需进行必要的短路电流计算(2) 在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算(3) 在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线的相间和相对地距离(4) 接地装置的设计也需用短路电流二、 短路电流计算的一般规定1、 计算情况(1) 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行(2) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间(3) 所有电源的电动势相位角相同(4) 应考虑对短路电流值有影响的所有元件,但不考虑短路点的电孤电阻2、 接线方式:计算短路时所用的接线方式,应是可能发生最大短路电流的正常接线方
15、式(即最大运行方式),而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式3、 计算容量应按本工程设计规划容量计算4、 短路计算点:上在正常运行的接线方式下,通过电气设备的短路电流为最大的地点5、 短路种类一般按三相短路计算第二节 系统最大运行方式及短路点的确定 本站最大运行方式是两台变压器并列运行,考虑到短路点应为可能流过各电气设备的最大短路电流的地方,根据本站系统图知道:见下图所示: D1 I 110kv D235kv II D3 10kv 我们选择了三个短路点的位置。第三节 电路元件参数的计算说明一、基准的选择与计算高压短路电流计算一般只计及各元件的电抗,采用标么值计算。为了方便计算,通常取基准
16、容量Sj=100MVA,基准电压Uj为各级的平均电压,即Uj=Up=1.05Ue Up: 平均电压;Ue:额定电压 则基准电流为: Ij=Sj/Uj*二、各元件参数标么值的计算:线路标么值的计算公式:Xl*=X*Sj/Uj其中:X: 线路的有效电抗( ) Sj: 基准容量(KVA) Uj: 本线路的基准电压(KV)变压器阻抗电压:Us1%=1/2(Us(1-2)%+Us(3-1)%-Us(2-3)%)Us2%=1/2(Us(1-2)%+Us(2-3)%-Us(3-1)%)Us3%=1/2(Us(2-3)%+Us(3-1)%-Us(1-2)%)变压器电抗标么值计算公式: Xb*=Ud%/100*
17、S/Sb 其中: Ud%:变压器短路电压百分数 Sb:变压器绕组的最大额容量系统电抗标么值:由于系统容量为无限大,所以Xc*=0三、无限大电源供给的短路电流的计算:在短路计算中,当供电电源为无穷大时,可以认为短路电流的周期分量在整个短路过程中保持不变,即短路电流不衰减Iz*=I*=I*=1/X Iz=Iz*Ij Sd=Iz*Sj其中:Iz*::短路电流周期分量的标么值 Iz: 短路电流周期分量的有效值 Ix: 短路电流同期分量的标么值 I:时间为的短路电流周期分量的标么值 Xz*: 电源对短路点的等值电抗 S: 短路容量( MVA )Sj: 基准容量(MVA ):四、通过以上方法计算(过程见计
18、算书),将数据列表如下:短路点标么值有名值(KA)最大冲击电流(KA)短路容(MVA)d30.3715.2538.813037d57.519.09500d3.2517.0643.42325d2.684.0210.23268d1.715922.9171.5第四章 电气设备的选择及校验第一节 主要电气设备选择校验表一、 电气设备选择原则本设计选择设备时,在满足要求的前提下,尽可能选择先进的、操作灵活的、体积小,造价低的产品,在同一电压等级下尽量用同一型号设备,便于安装调试及维修表一、名称型号允许电流(A)热稳定允许最小截面(mm )应力( Pa )距离( m )计算值允许值相距绝缘子距35KV母线
19、LMY-80*1014273070.9690.51.810KV母线LMY-100*10182096610690.31.210KV母线桥LMY-120*1019059669.78690.31.4表二:软导线型号按工作电流选IxIgmax经济密度选择S=Igmax/J电晕电压选择UljUg按短路热稳定选择110KV软导线LGJ-185515198172.2无1856035KV软导线LGJ-3007004723142063530034.8表三断路器安装地点型号工作电压(KV)工作电流(A)断流容量冲击电流最大值热稳定校验设备参数MVA计算值(MVA)设备参数(KA)计算值(KA)110KV侧1101
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