35KV企业变电所电气部分设计.doc
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1、四川理工学院成人教育学院毕业设计(论文)题 目: 35KV企业变电所电气部分设计 教学点 : 河北科技大学 专 业 : 机电一体化 年 级 : 姓 名 : 陈 祎 文 指导教师: 定稿日期: 2012 年12 月 22 日河北科技大学成人教育学院毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级设计(论文)题目35KV企业变电所电气部分设计接受任务日期完成任务日期指导教师(签名)陆红指导教师单位宁夏第一工业学校设计(论文)内容目标设计(论文)要求参考资料注:此表由指导教师填写后发给学生,学生按此表要求开展毕业设计(论文)工作。目 录摘 要1第一篇设计任务书2 第二篇设计说明书4第1章 概述4第2章 主接线
2、设计方案4第3章 主变台数和容量的选择11第4章 所用变的选择和所用电的设计12第5章 短路电流计算13第6章 导体和设备选择17第7章 变电所防雷设计24第8章 主变保护设计25第三篇 计算说明书26附录29参考书目32致谢33 摘 要本次设计以35KV变电站站为主要设计对象,分为任务书、设计说明书、计算说明书三部分,同时附有1张10KV配电装置图1张、变电所总平面布置图1张、主电路和所用电路图1张加以说明。该变电站设有2台主变压器,站内主接线分为35kV、10kV和400V三个电压等级。考虑到供电的可靠性,35KV和10KV均采用单母分段的接线方式。本次设计中进行了电气主接线图形式的论证、
3、短路电流计算、主要电气设备选择及校验(包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器),同时介绍了防雷保护的配置、继电保护的规划等相关方面的知识。变电站是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,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。电气主接线是发电厂变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全厂(所)电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,是变电站电气部分投资大小的决定性因素。关键字:变电所、电气部分、第一篇 设计任务书1、 设计题目: 35KV企业变电所电气部分设计2、 设计要求:2.1建立工程设计的正确观点,掌握电力系统设计的基本
4、原则和方法;2.2培养独立思考解决问题的能力;2.3学习使用工程设计手册和其他参考书的能力;学习撰写工程设计说明书。3、 原始资料:3.1某国营企业为保证供电需要,要求设计一座35KV降压变电所,以10KV电缆给各车间供电,一次设计并建成。3.2距本变电所6km处有一系统变电所,由该变电所用35KV双回路架空线路向待设计的 变电所供电,在最大运行方式下待设计的变电所高压母线上的短路功率为1000MVA。3.3待设计的变电所10KV无电源,考虑以后装设两组电容器,提高功率因数,故要求预留两个间隔。3.4本变电所10KV母线到各个车间均用电缆供电,其中一车间和二车间为1类负荷,其余为2类负荷,Tm
5、ax=400h,各馈线负荷如表1-1。表1-1序号车间名称计算用有功功率(KW)计算用无功功率(Kvar)1一车间10464712二车间7354873机加工车间8085724装配车间10004915锻工车间9202766高压站13502977高压泵房7374968其他931675所用电的主要负荷见表1-2表1-2序号名称额定容量(KW)功率因数(cos)安装台数工作台数备注1主充电机200.8811周期性负荷2浮充电机4.50.8511经常性负荷3蓄电池室通风2.70.8811经常性负荷4室内配电装置通风110.7922周期性负荷5交流焊机10.50.511周期性负荷6检修是试验用电130.8
6、11经常性负荷7载波远动0.960.6911经常性负荷8照明负荷14经常性负荷9生活水泵等用电10经常性负荷4、 环境条件4.1当地最热月平均最高温度29.9,极端最低温度5.9,最热月地面0.8m处土壤平均26.7。电缆出线净距100mm。4.2当地海拔高度507.4m。雷暴日数36.9日年;无空气污染,变电所地处在p500m的黄土上。5、设计任务5.1设计本变电所的主电路,论证设计方案是最佳方案;选择主变压器的容量和台数;5.2设计本变电所的自用电路,选择自用变压器的容量和台数;5.3计算短路电流;5.4选择导体及电气设备;5.6设计10KV配电装置;5.7给主变配置继电保护;5.8规化变
7、电所的防雷设计及避雷针布置。6、设计成果6.1 设计说明书和计算书各1份;6.2 主电路和所用电路图1张;6.3 10KV配电装置图1张;6.4 变电所总平面布置图1张;6.5 主变保护规划;第二篇 设计说明书第1章 概述1、 设计依据:根据设计任务书给出的条件。2、 设计原则2.1 要遵守国家的法律、法规,贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序,特别是应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。 2.2 要根据国家规范、标准与有关规定,结合工程的不同性质不同要求,要实行资源的综合利用,要节约能源、水源,要保护环境,要节约用地并合理使用劳动力,要立足于自力更生。3、 变电站建设的必
8、要性及规模 3.1 变电站建设的必要性为了加强企业供电可靠性,减少线路损耗,适应日益增长的负荷发展需要,35KV变电所的选址于距离一电力系统变电所6KV处,其近邻工厂,其主要供电对象是企业的各个车间,这样设计减小了供电半径,供电线损大幅下降,供电量增加,适应现代化建设与发展的需要,有利于企业的经济发展。3.2 本工程建设规模3.2.1、企业变电站为35kV/10kv降压变电站,该变电站为无人职守的综合自动化站,容量为2*6300千伏安,企业变电站安装两台S7-6300/35主变压器,35kV为单母线接线。 3.2.2、企业变电站选址在企业附近,地势平缓,海拔高度507.4m,气象条件见任务书的
9、环境条件。 10kV采用屋内配电装置,架空出线,10kV电空器室外布置。 第2章 主接线设计方案 第1节 主接线的设计原则1、主接线的设计依据 1.1 负荷大小的重要性 2.2 系统备用容量大小 2.2.1 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。2.2.2 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、主接线的基本要求电气主接线应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求,其具体要求如下:2.1 可靠性供电可靠性是电力生产和
10、分配的首要要求。 2.1.1 断路器检修时,不宜影响供电。2.1.2 线路、断路器或母线或母线隔离开关检修时,尽量减少停运出线回数及停运时间,并能保证对一级负荷及全部及大部分二级负荷的供电。2.1.3 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。2.1.4 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2.2 灵活性主接线应满足在调度,检修及扩建时的灵活要求2.2.1 调度时,应可以灵活地投入和切除电源、变压器和线路,调配电源和负荷,满足系统在事故运行方式,检修运行方式以及特殊运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2.2.2 检修时,可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不
11、致影响电力网的运行和对车间的供电。2.2.3 扩建时,可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停运时间最短的情况下,投入新装机组,变压器或线路而不互相干扰,并且对一次和二次部分的改建工作最少。3、经济性主接线满足可靠,灵活性要求的前提下做到经济合理。2.3.1 主接线应力求简单,经节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。2.3.2 要能使继电保护和二次回路不过于复杂,以节省二次设备和控制电缆。2.3.3 要能限制短路电流,以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。2.3.4 如能满足系统的安全运行及继电保护要求,35kV及其以下终端或分支变电所可采用简易电器。2.3.
12、5 占地面积少:主接线设计要为配电装置布置创造条件,尽量使占地面积减少。2.3.6 电能损失少:经济合理地选择主变压器的种类(双绕组、三绕组或自耦变压器)、容量、数量,要避免因两次变压而增加的电能损失。 第2节 主接线的设计和论证依据变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、双母接线、四种主接线方案,下面以此次设计选择、论证其接线的可行性。1、单母线接线1 优点:1.1 接线简单清晰、设备少、操作方便。1.1 便于扩建和采用成套配电装置2 缺点:2.1 不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关等)故障或检修均需使整个配电装置停电。2.2 单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部回
13、路仍需停电,在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围:一般用于6-220kV系统中,出线回路较少,对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。2、 单母线分段接线1 优点: 1.1 具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。1.2 较之不分段的单母线供电可靠性高,母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比,母线或母线隔离开关短路时,非故障母线段可以实现完全不停电,而后者则需短时停电。1.3 运行比较灵活。分段断路器可以接通运行,也可断开运行。1.4 可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。
14、2 缺点: 2.1 任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时,连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作,这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。2.2 检修任一电源或出线断路器时,该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长,对用户影响甚大。3、单母线分段带旁路母线的接线单母线分段带旁路母线接线由一组分段的主母线和一组旁路母线组成的电气主接线。为了避免单母线分段接线中线路或主变压器回路的断路器检修时,引起线路或主变压器回路停电的缺点,设置了一组旁路母线。当线路或主变压器回路的断路器检修时,该回路可以通过旁路隔离开关接至旁路母线,再通
15、过旁路断路器接至主母线,使该回路继续正常运行。旁路断路器通常的设置方式,是将一段主母线和一组旁路母线连接起来。由于只设一个旁路断路器回路,而且它与主母线和旁路母线之间是固定连接,因此不与旁路断路器连接的主母线,其相应的线路或主变压机回路中断路器停电检修时,该问路通过旁路母线接入另一段主母线上,能保证继续供电。因此,这种接线解决了断路器检修时的公共备用问题。 双母线接线4、双母线接线 双母线接线就是将工作线、电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组(一次/二次)母线上,且两组母线都是工作线,而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行。与单母线相比,它的优点是供电可靠性大,可以轮流检修母线
16、而不使供电中断,当一组母线故障时,只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线,就可迅速恢复供电,另外还具有调度、扩建、检修方便的优点;其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关,使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加;同时由于配电装置的复杂,在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作,且不宜实现自动化;尤其当母线故障时,须短时切除较多的电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。5、双母线带旁路接线双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上,增设旁路母线。其特点是具有双母线接线的优点,当线路(主变压器)断路器检修时,仍有继续供电,但旁路的倒换操作比较复杂,增加了误操作的机会,也使保护及自动
17、化系统复杂化,投资费用较大,一般为了节省断路器及设备间隔,当出线达到5个回路以上时,才增设专用的旁路断路器,出线少于5个回路时,则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式。6、结论通过分析比较,四种接线方式中采用单母线分段的接线作为35KV侧接线方式较之其它两种为好,由于本次设计为35kV变电所,考虑到供电可靠性和负荷增长的需要,在10kV侧采用单母线分段的接线方式。第3章 主变台数和容量的选择主变台数的选择 2台正确选择变压器的台数,对实现系统安全经济和合理供电具有重要意义。目前一般的选择原则是:一般用户装设12台变压器;为了提高供电可靠性,对于、级用户,可设置两台变压器,防止一台主变故障或检修
18、时影响整个变电所的供电,所以本所选用两台主变,互为备用,当一台变压器故障检修时由另一台主变压器承担全部负荷的75%,保证了正常供电。 1、主变容量的确定1.1 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。1.2 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变器的容量。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,对一般变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的60-80% 。1.3 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系
19、列化、标准化。2、 主变压器形式的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相一致,否则不能并列运行。 电力系统采用的绕组连接方式只有星形三角形,高、中、低三绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压,变压器绕组都采用星形连接,35KV亦采用星形连接,其中性点多通过消弧线圈接地,35KV以下电压,变压器绕组都采用三角形连接。由于35KV采用星形连接方式与220KV、110KV系统的线电压相位角为零度(相位12点),这样当电压为22011035KV,高、中压为自偶连接时,变压器的第三绕组加接线方式就不能三角形连接,否则就不能与现有35KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星形
20、连接的变压器。变压器采用绕组连接方式有D和Y,我国35KV采用Y连接,35KV以下电压的变压器有国标Y/d11、Y/Y0等,变电所选用主变的连接组别为Y/d11连接方式。故本次设计的变电所选用主变的连接组别为YN/d11型。2.1 冷却方式的选择:主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却,强迫油循环风冷却,强迫油循环水冷却。本次设计选择的是小容量变压器,故采用自然风冷却。2.2 调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头,从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种:无激励调压,调整范围通常在5%以内;另一种是有载调压,调整范围可达30%,设置有载调压的原则如下:2.2.1 对于
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