110KV变电站的设计毕业设计论文.doc
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1、 . . 毕 业 论 文 110KV变电站的设计 院 部 机电工程系 专业班级 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 装订线. . . 45 目 录摘 要IAbstractII绪 论 11 设计背景- 3 -2 变电站负荷计算和无功补偿的计算- 4 - 2.1 变电站的负荷计算- 4 - 2.1.1 负荷统计- 4 - 2.1.2 负荷计算- 5 - 2.2 无功补偿的目的- 6 - 2.3 无功补偿的计算- 6 -3 主变压器台数和容量的选择- 8 -3.1 变压器的选择原则.83.2 变压器台数的选择原则.8 3.3 变压器容量的选择- 8 -4 主接线方案的确定- 10 - 4.1 主接线
2、的基本要求- 10 - 4.1.1 安全性- 10 - 4.1.2 可靠性- 10 - 4.1.3 灵活性- 10 - 4.1.4 经济性- 11 - 4.2 主接线的方案与分析- 11 - 4.2.1 单母线- 11 - 4.2.2 单母线分段接线- 12 - 4.2.3 电气主接线的确定- 12 -5 短路电流的计算- 14 - 5.1 绘制计算电路- 14 - 5.2 短路电流计算- 15 -6 高压配电系统的设计- 18 - 6.1 高压侧进线线路的选择- 18 - 6.2 高压配电线路布线方案的选择- 18 - 6.2.1 放射式- 18 - 6.2.2 树干式- 19 - 6.2.
3、3 环式- 19 - 6.3 高压侧配电系统设备- 19 - 6.3.1 高压断路器的选择- 19 - 6.3.2 高压隔离开关的选择- 20 - 6.3.3 高压熔断器的选择- 22 -7 低压配电系统设计- 23 - 7.1 变电站配电线路的布线方案- 23 - 7.2 母线、配电设备及保护设备的选择- 24 - 7.2.1 10KV母线选择- 24 - 7.2.2 配电设备及保护设备的选择- 25 - 7.3 变电站用电及照明- 28 -8 变电站二次回路方案的确定- 29 - 8.1 二次回路的定义和分类- 29 - 8.2 二次回路的操作电源- 29 - 8.3 二次回路的接线要求-
4、 30 - 8.4 电气测量仪表及测量回路- 30 - 8.5 短路器的控制和信号回路- 31 - 8.6 自动装置- 32 - 8.7 绝缘监视装置- 33 - 8.8 继电保护的选择与整定- 35 - 8.8.1 继电保护的装置选择与整定- 35 -9 防雷与接地方案的设计- 42 - 9.1.1 直击雷保护- 42 - 9.1.2 侵入波保护- 42 - 9.2 接地装置的设计- 42 -结论- 44 -参考文献45致谢46摘 要变电站是电力系统的一个重要组成部分,由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成,它从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、
5、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。本次变电站的初步设计包括了,总体方案的确定,负荷分析及计算,变压器台数和容量的选择,主接线方案的确定,短路电流的计算,输电系统设计,高低压配电系统的设计,高低压电气设备的选择,继电保护的选择与整定,防雷与接地保护设计等内容。其中主变压器的选择与主接线的设计是本次论文重点内容。关键词:变电站;输电系统;配电系统;电气设备Abstract Substation is an important component of the power system by the electrical equipment and distribution networks o
6、f wiring, electrical energy from the power system through its transformation, distribution, transmission and protection, and electricity safety, reliability and economical transportation to the transfer of electrical equipment located place. The preliminary design of the substation, including the de
7、termination of the overall program, load analysis and calculations, transformer station number and choice of capacity, the main wiring scheme for the calculation of short circuit current, the transmission system design, low-voltage distribution system design, high choice of low-voltage electrical eq
8、uipment, the choice of relay and tuning, lightning protection and grounding protection design content. Which the choice of the main transformer and the main wiring design is the focus of this paper.Keywords: Transformer substation ;Transmission system ;Distribution system; Electrical equipment 绪 论众所
9、周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,也易于转换为其它形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化,而且现代社会的信息技术和其它高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。电能在现代工业生产及整个国民经济生活中各个领域应用极为广泛。变配电所是电力系统中最为关键的一环。变电所担负着从电力系统受电,经过变压,然后配电的任务。配电所担负着从电力系统受电,然后直接配电的任务。车间变电所主要用于负荷大而集中、设备布置比较稳定的大型生厂房内。车间变电所一般位于车间的负荷中心,可以降低电能损耗和有色金属的消耗量,并能
10、减少输电线路上的电压损耗,可以保证供电的质量。因此,对这种车间变电所的设计技术经济指标要求比较高。110KV变电站从六十年代开始逐渐走入普通地级市,由于当时负荷水平低,电力建设投资少,城市电网结构简单。进入八十年代以来,我国经济进入前所未有的告诉发展阶段。这段时期建设的110KV变电站110KV电气设备多采用常规设备 敞开式布置,变电站主接线较为复杂,例如为单母线分段带旁路,电气设备为多油或少油设备,主变容量大多选择31.5MVA或40MVA。进入九十年代中期,供电紧张的情况得到好转,电网设计和建设越来越强调供电可靠性。人们开始把注意力转向性能好、质量高、检修周期长或多年不需检修等特点的电气设
11、备。实施“四遥”功能,实现变电站无人值班已成为可能。由于采用了先进可靠地设备,这段时期建设的110KV变电站主接线较为简洁,除主变外110KV电气设备多采用户内布置的形式,主变容量多为40MVA或50MVA,开关设备为无忧设备,变电站具备无人值班的功能。变配电所是工厂供电系统的枢纽,在工厂里占有特殊重要的地位,因而设计一个合理的变电所对于整个工厂供电的可靠、经济运行至关重要。本设计是从工程的角度出发,按照变电所设计的基本要求,本着安全、可靠、优质、经济的原则,综合地考虑各个方面的要素,对供电系统进行合理布局,在满足各项技术要求的前提下,兼顾运行方便、维护简单,并尽可能地节省投资。1 设计背景某
12、省A市青阳镇现有110KV变电站(青阳站)一座,向全镇范围内供电。青阳站共有主变2台,容量为40MVA,现有110KV线路2回,分别来自110KV梅岭变电站和罗山变电站。目前青阳站的最大负荷为3.88万千瓦,到2012年,青阳镇的用电量将达2.27亿千瓦时,最大负荷达4.53万千瓦。随着工业的发展与工业区的开发,对电力电量的需求也相应的增加,预计到2015年,全镇用电量将达3.08亿千瓦时,最大负荷达6.16万千瓦;2020年,用电量将达到5.73亿千瓦时,最大负荷达到11.46万千瓦。由此分析,仅靠目前青阳镇仅有的一个110KV变电站是远远不够满足负荷增长需求的。若按照城市电网规划设计导则的
13、要求,主变容量按1.82.1来计算,2015年共需要110KV主变容量约111129兆伏安,而目前青阳站主变容量只有80MVA,还需要增加3149MVA。为满足用电负荷增长的需要到2015年建设新的110KV变电站是十分必要的。而且青阳镇现有的10KV线路大部分是放射形网,无法形成合理的环网和分段,结构比较单一和薄弱,供电可靠性差。加上部分线路供电半径大、用户多、负荷重,线路压降过高,供电质量差,但城南变电站建成后可承担青阳镇南部的用电负荷,释放大冲站的供电能力,提高青阳镇的供电可靠性、改善电能质量和降低网损。并且,城南站建成后,可以与大冲站的10KV形成环网,有效的提高负荷转移能力,从而进一
14、步提高供电可靠性。综上所述,为了青阳镇经济社会的可持续发展,新建110KV城南变电站是电源合理分布点,改善10KV配电网络结构,满足新增用电需要的必要措施。2 变电站负荷计算和无功补偿的计算2.1 变电站的负荷计算2.1.1 负荷统计 青阳镇的用电负荷统计如下表:表21用电负荷统计(单位:千瓦)用电单位负荷统计(KW)负荷类别市政府1650I医院750I市公安局1800I中心市场1000I休闲中心900I火车站2500 I洗衣机厂3500 II首饰厂3000II宝元鞋厂12000II市一中800II市中心小学400II市水泥厂1700II旅店1800II百惠商城2000II其他散户5000 I
15、II合计38800表22 负荷性质分析结果表负荷等级负荷值(KW)占总负荷百分比(%)I870022.42II3020077.582.1.2 负荷计算各组负荷的计算:(1)有功功率 P=KXPei(2)无功功率 Q=Ptg(3)视在功率 S=P/ Cos式中:Pei:每组设备容量之和,单位为KW;Kd:需用系数;Cos:功率因数。总负荷的计算:(1)有功功率 P=K1P(2)无功功率 Q= K1Q(3)视在功率 S=(4)自然功率因数: Cos1= P/S式中:K1组间同时系数,取为0.850.9。 电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相
16、平衡;按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率平衡。变电站所供负荷的总数:P总=38800KW变电站所供一类负荷总数:P总1=8700KW变电站所供二类负荷总数:P总2=30100KW一类负荷占总负荷的百分比:= P总1/ P总=870038800100%=22.16%二类负荷占总负荷的百分比:= P总2 /P总=3010038800100%=77.84%2.2 无功补偿的目的无功补偿的目的是系统功率因数低,降低了发电机和变压器的出力,增加了输电线路的损耗和电压损失,这一些原因是电力系统基本的常识,在这里不多作特别的说明。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9(本次设计要求功率因数为0
17、.95以上),因此,必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。2.3 无功补偿的计算(1)计算考虑主变损耗后的自然因数Cos1:P1=P+PbQ1=Q+QbCos1= P1 /(2)取定补偿以后的功率因数: Cos2为0.95:(3)计算补偿电容器的容量:Qc=K1P(tg1+ tg2)式中:K1=0.80.9(4)计算补偿电容器的个数: Nc=Qc / qc式中:qc单个电容器的容量,单位kavr。按照3的整数倍取定补偿器的个数Nc s,然后计算出实际的补偿容量:Qc s = Nc s * qc(5)计算补偿以后实际的功率因数,补偿后实际的功率因数大于0
18、.9为合理Cos2= P /10KV: COS10.9 选COS1=0.9来考虑: P=38800KWS=388000.90=43111KVAQ=38800tan1=18792Kvar 110KV: COS20.95 选COS2=0.95来考虑; P=38800KWS=388000.95=40842KVAQ=38800tan2=12753Kvar表23负荷计算结果表电压等级有功功率(KW)无功功率(KW)视在功率(KVA) 10KV 38800 18792 43111 110KV 38800 12753 40842主接线采用两台高压并联补偿电容器,每台主变安装一台。电容器组的额定容量:4800
19、kvar,单Y接线。3 主变压器台数和容量的选择3.1 变压器的选择原则为了保证每年电容按10%的增长,并在10年内能满足要求, 并按下例方案进行综合考虑:(1)明备用方式,任何情况下都只有1台运行,两台主变压器互相备用。(2)暗备用方式,正常情况下两台主变运行,故障情况下一台运行,因此,每台变压器的容量应满足安全用电的要求,即保证、类负荷的供电,一般要求能满足全部负荷的70%-80%。(3)在设计中,初期主变压器可采用明备用方式,随着负荷的增加和发展,后期可采用暗备用方式。3.2 变压器台数的选择(1)对于大城市郊区的一次变电站,在中、低压侧已构成环网的情况下,变电站以两台主变压器为宜。(2
20、)对于孤立的一次变电站或大型工业专业用变电站,在设计时要考虑设三台主变压器的可能性。(3)对于规划只住两台主变压器的变电站,其变压器基础宜大于变压器容量的1-2级设计,以便符合发展时更换变压器的容量。3.3 变压器容量的选择按照上述原则确定变压器容量后,最终应选用靠近的国家的系列标准规格。变压器容量系列有两种,一种是按R8容量系列,它是按R8=1.33的倍数增加的,如100KVA、135KVA、180KVA、240KVA、320KVA、420KVA等;另一种是国际通用的R10容量系列,它是按R10=1.26的倍数增加的。如容量有100KVA、125KVA、160VA、200KVA、250KVA
21、、315KVA等。我国国家标准GB1094电力变压器确定采用R10容量系列。综合上述各种因数,确定该站主压器采用2台50000KVA的变压器。当前我国电力系统基本都是三相制接线,尤其某省电力系统还没有单相供电的系统,故为了能接入系统运行,并能保证系统的安全稳定运行。所以该站选择三相供电。结合该地区的实际情况,故采用双卷变压器,电压等级为110KV与10KV。因为该地区110KV电压不是很稳定,为了保证10KV供电系统电压质量,本站采用有载调压方式,这样才能达到随时调整电压的目的。冷却方式采用自冷型冷却方式。变压器110KV侧中性点经隔离开关接地,同时装设避雷器保护。综合上述几种情况,结合厂家的
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