电气工程及其自动化毕业设计-2.4万字110kV变电站电气部分设计.docx
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1、而授7支及孝毕业设计(论文)题目:IlOkV变电站电气部分设计学院:电子信息学院专业班级:电气工程及其自动化2022级1班指导教师:杨幸芳职称:副教授学生姓名:李闪闪学号:41003040128摘要随着我国工业的发展,各行各业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的重要组成部分,是一种变换电压、接收和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,在电力系统中有着极其重要的作用。变电站的安全可靠运行对电力系统的稳定运行至关重要。本文根据收集的原始材料进行IIokV变电站的设计。主要内容包括:查找、搜集了HOkV变电站相关的基本资料,并通过对基本资料进行分析,确定了主变
2、压器的台数、容量及型号;通过对变电站主接线设计进行分析,确定了IlOkV变电站主接线的类型;通过对短路电流进行计算,得到各电压等级侧的短路电流值,并以此对断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、高压熔断器等设备进行了选型,确定主要电气设备的型号及参数,并进行动、热稳定校验,然后根据最大负荷电流确定继电保护装置,从而完成了IlOkV变电站电气部分的设计。关键词:UOkV变电站,电气主接线,主变压器,设备选型ABSTRACTAlongwiththecontinuousdevelopingofagricultureandindustryinourcountry,everywalkof
3、life,sdemandofreliabilityandstabilitytowardselectricpowersystem.Substationisaveryimportantpartofpowersystem,takethetaskoftransformingvoltage,receivinganddistributingthepower,controllingthepowerflowandadjustingthevoltageofpower.It,sacrucialpointtothestableoperationofthepowersystemthatthesubstationwor
4、kssafely.Thispaperwhichaccordingtothecollectionoftherawmaterial,mainfocusonthedesigningofprimarypowersystemin1IOkVsubstation.Themaincontentsinclude:searchingandcollectingthebasicinformationrelatedtothe1IOkVsubstation,andthebasicdataanalysis,todeterminethecapacity,thetype,andthenumberofmaintransforme
5、r.Throughtothecomprehensiveinformationofthesubstitutionthatthemainconnectionprogramofthetransformerstationswiringisdesignedandconfirmed.Basedontheshortcircuitcalculation,theshortcircuitsareobtainedandthepreparationforequipmentselectionismade.Thispapercompletedtheselectionofmainelectricalequipment,in
6、cludes:circuit-breaker,disconnectingswitch,potentialtransformer,currenttransformer,busbar,lightingarrestor,highvoltagefuseetc.Themodelsofmainelectricalequipmentsisconfirmed,andthethermalstabilitysectiontestandthedynamicstabilitytestarechecked,thenaccordingthemaximumloadcurrenttodeterminetherelayprot
7、ectiondevice.Thuscompletingthepartof1IOkVelectricalsubstationdesign.KEYWORDS:11OkVpowersubstation,mainelectricalconnection,maintransformer,selectingofequipments.目录第1章绪论11.1 课题背景11.2 课题研究的目的及意义21.3 本文的主要研究内容2第2章变电站的原始资料32.1 变电站建设规模32.2 变电站选址概况32.3 变电站运行方式32.4 变电站周围环境条件42.5 负荷计算42.5.1 负荷计算的目的和意义42.5.2
8、 负荷分析与计算52.6 无功补偿62.6.1 无功补偿装置72.6.2 无功补偿的计算8第3章电气主接线设计93.1 电气主接线设计的基本要求及原则93.1.1 电气主接线设计的基本要求93.1.2 电气主接线设计的基本原则93.2 电气主接线设计的基本形式及其特点103.3 各侧主接线方案的拟定113.3.1 UokV侧主接线方案12332IOkV侧主接线方案133.3.3 本设计变电站主接线14第4章主变压器的选择154.1 主变压器台数的选择154.2 主变压器容量的选择154.3 主变压器相数的确定154.4 主变压器绕组数的确定164.5 主变压器联接组号的确定164.6 主变压器
9、冷却方式的确定164.7 主变压器调压方式的确定164.8 主变压器型号的确定17第5章变电站短路电流计算185.1 短路计算的目的及原则185.1.1 短路电流计算的目的185.1.2 短路电流计算的原则195.2 短路电流计算205.2.1 kl点短路(UokV侧短路电流计算)205.2.2 k2点短路(IokV侧短路电流计算)21第6章主要电气设备的选择226.1 电气设备选择的一般方法226.2 高压断路器和隔离开关的选择236.2.1 高压断路器和隔离开关的主要功能236.2.2 高压断路器的技术参数246.2.3 高压断路器的种类266.2.4 隔离开关的配置266.2.5 UOk
10、V侧断路器、隔离开关的选择276261OkV侧断路器、隔离开关的选择306.3 高压熔断器的选择336.3.1 熔断器的主要技术参数336.3.2 高压熔断器的校验346.4 母线的选择356.4.1 裸导体选择的一般要求356.4.2 UOkV母线的选择366.4.3 IOkV母线的选择376.5 电流互感器的选择376.5.1 电流互感器种类和形式376.5.2 一次回路额定电压和电流的选择376.5.3 准确级和额定容量的选择386.5.4 UOkV侧电流互感器的选择386.5.5 IokV侧电流互感器选择396.6 电压互感器的选择406.6.1 电压互感器的种类和形式406.6.2
11、一次额定电压和二次额定电压的选择406.6.3 电压互感器接线方式选择406.6.4 容量和准确级选择416.6.5 电压互感器选型416.7 支柱绝缘子的选择416.7.1 UOkV侧绝缘子选择426.7.2 IOkV侧绝缘子选择43第7章过电压保护及防雷接地447.1 直击雷的过电压保护447.2 雷电侵入波的过电压保护447.3 避雷器的配置457.4 避雷线的配置45第8章总结46参考文献47附录48致谢50第一章绪论1.1 课题背景我国现正处于经济高速发展阶段,工业生产能力迅速发展,人民生活水平也大大提高,部分地区出现高密度负荷,电网建设与城市建设密切相关,一些矛盾也日渐突出。而针对
12、人口较集中、空间局限性大的一些地区甚至出现原规划站址与未来电网发展趋势不适应的现象,因此在合理利用现有站址环境的基础上建设可持续发展电网显得尤为重要,是需要研究和解决的一个重要课题。变电站从电力系统受电,再经过变压,最后合理分配电能,是电力系统的重要组成部分,在电网中占有举足轻重的位置。尤其在IlOkV变电站的建设中,土地资金等资源浪费现象严重,存在着重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰、噪声等环保问题以及电能质量差等问题,这些已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的因素,违背了我国可持续发展战略。所以在UOkV变电站设计过程中,需要采用节约资源的设计方案,最核心的部分就是变压器选
13、型以及母线接线方式的选取。接线方式的选取是否合理,不仅直接关系到整个供电系统的运行状况,也直接影响后期的安装和维护。针对不同的供电和用电情况,选取合适的接线方式具有长远的现实意义和经济效益。总的来说,变电所主接线应该满足以下基本要求:保证必要的供电可靠性和电能质量;具有一定的方便性和灵活性;具有经济性,建设投资和运行费用少,占地面积小;配网自动化,变电所无人化,简化主接线;具有发展和扩建的可能性。在目前供电系统中,随着变压器制造技术的不断改进,采用大容量变压器,已经不是难题,但是随着容量改造,占地面积越来越大,且仍无法满足负荷高增长的需求。先进的供电系统是智能供电的时代,认清和适应变电站自动化
14、技术的发展趋势,城市电网将贯彻资源节约、环境友好的原则,在安全可靠的前提下,突出体现经济性,合理性,先进性,依靠科技进步,缩小与世界先进水平之间的差距,使设计方案更紧凑、更集约、更高效。1.2 课题研究的目的及意义本课题的研究目的在于通过对UOkV变电站进行设计,掌握变电站设计的基本流程,巩固加深专业知识,增强工程观念,逐步提高解决问题的能力。明确能源、发电、变电和输电的电气部分的概念,能熟练运用所学的专业知识,进行工程设计及计算,能够按照国家标准要求和有关技术规程设计出供电可靠、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低,并且具有可扩建性的变电站。1.3 本文的主要研究内容本文的主
15、要研究内容包括:(1)对所搜集的IlOkV变电站的原始材料数据进行了分析计算;(2)设计了IlOkV侧和IOkV侧的电气主接线;(3)对IlokV侧主变压器进行了选型;(4)对所设计的IlOkV变电站的短路电流进行了计算;(5)对IlOkV侧和IOkV侧的主要电气设备进行了选型;(6)对所设计的IlOkV变电站的防雷接地进行了设计。第二章变电站的原始资料2.1 变电站建设规模UOkV为单母分段接线,GIS组合电器室内二层布置,IIOkV进出线各2个间隔,2个PT间隔,2个母联间隔;主变为两台有载调压变压器,110/1OkV25000kVA,2台同时运行或一用一热备,主变各侧容量比为100/10
16、0;IOkV系统为单母线分段接线,IOkV进线2回,IOkV馈线20回,母联1回;IokVPT2个,1OkV接地变压器(消弧线圈)出线2回,IokV动力变压器出线2回,IOkV电容器出线4回。待建变电站建设规模如表2-1所示:表2-1待建变电站建设规模序号项目最终规模本期规模1主变压器222IlOkV出线223IOkV出线882.2 变电站选址概况按照电力先行的原则,依据本地区远期符合发展规划,决定在本地区建设一座中型IIOkV降压变电站。该变电站周边已建成鸿飞小区、万千百货、航空产业基地等,变电站其他方向空地已被房地产开发商拟建商品住房,根据城市电网规划设计导则中对于环境影响的要求,该地区属
17、于II类地区(已居住、企业为主的区域),对周围环境要求较高。该变电站的建设满足该地区经济发展和人民生活需求,改善并提高供电水平,同时与其他地区的变电站形成环网,保证本地供电的质量和可靠性。2.3 变电站运行方式UOkV两回进线运行方式:2回同时分列运行,或一回运行,另一回热备,按此设置进线备自投和分段备自投装置O变压器运行方式:两台同时分列运行,或一回运行,另一回热备,设置主变备自投装置。IOkV运行方式:正常时两段母线同时分列运行,当只有一台主变运行时,母联可以合上,设置进线备自投和分段备自投装置。UOkV主变压器IlOkV侧中性点接地方式:根据系统调度要求可直接接地或不接地;IOkV侧中性
18、点接地方式:不接地或经消弧线圈接地。2.4 变电站周围环境条件周围空气温度一最高温度:40,最低温度:-5;最热月平均最高气温32;环境相对湿度:63%(年平均);市区平均海拔高度:400m;此地区无不良地质现象,土壤电阻率7000Cm;安装地点、方式:户内,二次设备间组屏安装或分散安装。2.5 负荷计算2.5.1 负荷计算的目的和意义计算负荷是设计时作为选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据,根据已知的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是电力设备设计部门对机械设备进行电力配套设计时总有一定的裕度,即使电动机功率完全符合机械计算的配套
19、要求,在工厂中使用的情况不同,也会影响到电力负荷的大小,如不同的生产阶段,不同的材料,不同的熟练程度,不同的时期,电气负荷都是有差别的,其他的变化与很多随机因素有关。但是这种电气计算负荷还必须认真地确定,因为它的标准程度直接影响到整个工厂企业供电设计地质量。如计算过高将增加供电设备地容量浪费有色金属,增加初投资。计算过低则可能使供电元件过热,加速其绝缘损坏,增大电能损耗,影响供电系统的正常,还会给工程扩建带来很大的困难。更有甚者,由于工厂企业是国家电力的主要用户,以不合理的工厂计算负荷为基础的国家电力系统的建设,将会国民经济带来很大的浪费和危害,例如由于计算结果的偏大,我国不少工厂企业投产后的
20、几年内,在已经达到其正常产量的条件下,变压器的负荷率仍不足50%,这除了意味着变压器安装容易被积压了50%60%以外,还使用有色金属消耗量增加了75%-l(X)%,浪费了大量开关设备和电缆、导线,积压了物资和资金,而且使电力系统的建设和运行质量受到影响,给国民经济带来很大的损失。负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依次选用的设备和载流部有过热的危险,轻者使线路和配电设备寿命降低,重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的
21、必要手段。2.5.2 负荷分析与计算根据负荷允许停电的程度不同将电力负荷分为三级:一级负荷:中断供电将造成人身事故、设备损坏,将产生废品,使社会秩序长期不能恢复,人民生活发生混乱等。如:工厂大型机器、主要设备造成损坏甚至爆炸,火灾和中毒等给人民的生命造成威胁。必须有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去供电后,能保证对全部一级负荷不间断供电。二级负荷:中断供电,将造成大量减产,使人民生活受到影响。一般要有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去供电后,能保证全部或大部分二级负荷的供电。三级负荷:中断供电后造成损失不大或不会直接造成经济损失,一般只需一个电源供电。IOkV侧负荷统计数据如表2-2所
22、示。1、有功功率计算ZPl=644.94+1881.1+1778.7+441=4745.7kW(2-1)P2=371.09720+50+768+1783+564+4586+12502=21344kW(2-2)Pmax=KsiXPl+Ksi,P2=0.954745.7+0.9021344=23718kW(2-3)2、无功功率计算ZQl=211.87+8.03+646.48+330.75=1989.IkVa尸(2-4)Q2=337.43+374+40+576+847+219+3506+9683=15584kzr(2-5)Qmax=KxiXZQl+KJZQ2=0.951989.1+0.9015584
23、=15915kVZzr(2-6)3、视在功率计算SmaX=J%+Q匕=237182159152=2867弘,44、功率因数计算“占票=。出tanJl-cos=067(2-7)(2-8)(2-9)出线有功功率(kW)无功功率(kVar)Kd配电站I644.94211.870.95配电站Il1881.1800.030.95配电站III1778.7646.480.90配电站IV441330.750.95城市酒店371.09337.430.90李家村7203740.90研究所50400.90万千百货7865760.90鸿飞小区17838470.90医院5642190.95宏业集团458635060.9
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