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35KV无人值守变电站设计-本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷).doc

35KV无人值守变电站设计-本科毕业论文内涵主接线图(…

上传者: 傅天舒 2017-10-10 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《35KV无人值守变电站设计-本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷)doc》,可适用于高等教育领域,主题内容包含KV无人值守变电站设计本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷)KV无人值守变电站设计本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷)河南城建学院符等。

KV无人值守变电站设计本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷)KV无人值守变电站设计本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷)河南城建学院本科毕业设计(论文)摘要摘要随着我国工业的发展各行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中间环节用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本文主要进行KVKV无人值班降压变电站的设计。kV变电所综合自动化系统主要为无人值班形式其设计应服从电网调度自动化的总体设计其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此,本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。整个设计过程包括变电站电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。其中电器设备的选择主要包括:断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线导体、避雷器、高压熔断器等。本设计简单介绍了采用综合自动化设备实现变电站无人值班。关键词:降压变电站电气部分设计无人值班综合自动化I河南城建学院本科毕业设计(论文)AbstractAbstractWiththedevelopmentofourindustry,allindustriesincreasingdemandforpowersystemreliabilityandstabilityThesubstationisconnectedtotheintermediatelinksofthepowersystemtobringtogetherthepower,liftvoltageanddistributionofelectricenergyThesafeoperationofthesubstationpowersystemiscriticalInthispaper,thedesignofthestepdownsubstationKVKVunattendedThekVsubstationintegratedautomationsystemforunattended,itsdesignshouldbesubjecttotheoveralldesignofthepowergriddispatchautomation,configuration,featuresincludelayoutoftheequipmentshallmeetthepowergridsafety,quality,economyofoperationandinformationlayeredtransmission,sharingofresourcesprincipleTherefore,thedesignwewillusethisasthedesignguidelinestoexpandthedesignworkTheentiredesignprocessincludingthechoiceofdesignandselectionofthemainwiringoftheelectricalsubstation,shortcircuitcurrentcalculation,themaintransformerandelectricalequipmentWhichthechoiceoftheelectricalequipmentincluding:circuitbreakers,isolatingswitches,currenttransformers,voltagetransformers,busconductors,surgearresters,highvoltagefuses,etcThesimpledesignofintegratedautomationequipmentunattendedsubstationKeywords:stepdownsubstationselectricalpartofthedesignunattendedintegratedautomationII河南城建学院本科毕业设计(论文)目录目录摘要IAbstractII绪论原始资料课题的目的和意义提高了运行可靠加快了事故处理的速度提高了劳动生产率降低了建设成本国内外无人变电站综述无人值班变电站设计应注意的问题变电站自动化系统的设计原则主接线和平面布置一次设备选型直流系统系统的抗干扰能力和自诊断功能继电保护的配置KV总降压变电所设计设计指导思想主接线的选择电气主接线的含义和满足的要求本设计所选择的主接线方案及其选择理由主变压器的选择主变压器台数的选择主变容量的确定主变压器接线形式的选择结论所用变压器的选择和所用电的设计短路电流的计算概述短路计算的目的短路电流实用计算的基本假设短路电流实用计算步骤主要电气设备的选择及校验高压电气选择的一般原则按正常工作条件选择导体和电器按短路情况校验高压开关柜中断路器及隔离开关选择及校验额定电流的计算高压断路器及隔离开关的选择结果及校验高压开关柜电压互感器、电流互感器及高压熔断器的选择电流互感器的选择和校验III河南城建学院本科毕业设计(论文)目录电压互感器的选择高压熔断器的选择母线的选择及校验本设计所选择的配电装置及选择理由变电所的防雷保护规划kV中性点接地设计无功补偿变电站综合自动化系统及微机监控系统设计变电站综合自动化技术介绍变电站综合自动化概述变电站综合自动化的优越性变电站综合自动化的基本功能变电站综合自动化系统的发展及结构形式变电站综自系统发展的基本趋势变电站综合自动化系统结构形式SC型分散式变电站综合自动化系统概述SC系统组成:SC系统结构配置SC系统技术特点:SC系列数字保护监控装置功能介绍主要设备清单遥视警戒系统系统设计原则系统构成烟、温报警系统及自动消防系统变电站的火灾探测、报警系统变电站的灭火系统防火封堵装置参考文献致谢附录AKV无人值班变电所主要电气设备清单附录BKV无人值班变电所电气主接线图附录CSC型分散式变电站综合自动化系统结构配置图附录D电气总平面布置图IV河南城建学院本科毕业设计(论文)绪论绪论原始资料本工程为满足某区域对电力的需求经系统规划设计论证新建一座kV终端变电站。变电站安装两台kVA变压器。电压分为kV、kV两个电压等级。kV侧进线一回kV出线六回最大负荷kVA最大一回负荷为KVA各侧功率因数COSφ及最大负荷小时数为:KV侧Tmax=小时,年COSφ=。查表损耗小时数T=小时KV侧Tmax,小时,年COSφ=。查表损耗小时数T=小时KV侧电源近似为无限大电源系统以MVA为基准容量归算到本所KV侧母线阻抗标幺值为。本所环境要求:本所所在地地势平坦交通便利、空气无污染。该地区最热月平均气温为年平均气温绝对最高气温土壤最热平均月气温风速为m,s。微风风速小于m,s。该所位于生荒土地便于进出线等诸多方面的考虑。且考虑有视野较宽阔有足够的间隔。课题的目的和意义随着国民经济的迅速发展电力工业的腾飞人们对能源的利用的认识越来越来越重视电力系统在整个行业中所占的比例逐渐增大现代电力系统是一个巨大的严密的整体电力系统是国民经济的重要能源部门而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。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建国以来我国的成像供电事业得到了迅速发展同时也经历了一个不断认识、提高、完善的过程。随着综合自动化技术的出现与实用,微机保护技术的成熟,数字通信技术与光纤的广泛应用,计算机网络的发展及调度自动化系统的完善,为变电站的综合自动化控制提供了坚实的技术基础,它克服了传统变电站二次系统的固有缺点,适应了现代电力系统发展的需要。人们开始感觉到变电站无人值班已经有了可能,再无必要配置固定值班人员。加上我国社会主义市场经济的发展,追求高效益已河南城建学院本科毕业设计(论文)绪论是企业的必要行为,况且市场诸多价格因素的变化(征地费、土建费、人员福利、工资开支与设备价格的相对关系),变电站无人值班在经济上的优越性(减少人员,降低建设成本),便必然成为电力企业追求的目标。另一方面,近年来国内市场上一系列高性能、长寿命,免维护的一、二次设备(包括直流电源)的涌现,也有助于促使变电站无人值班的实现。它是电力系统发展的必然趋势,是高新技术应用的必然产物,更是企业自身谋求高效益所必需的有效手段。变电站综合自动化是电力网及计算机技术发展到一定程度的产物,是整个电力系统自动化工程中的重要一环。随着经济的发展及人民生活质量的提高,对供电可靠性及供电质量不断提出更高要求:减少发、变、送、配电损失,降低运行维护成本,提高经济效益的要求,电力部门自身发展提出减人增效提高劳动生产力的要求,改善运行人员生活条件,减轻运行人员劳动强度(昼夜值班)等等的要求,都是促使电力系统自动化发展的重要因素。而变电站综合自动化的发展则为电力系统自动化的实现迈出了关键的一步。由于变电站综合自动化相对电厂综合自动化来说要容易实现,因此变电站综合自动化首先在电力系统运行中得到发展和应用。可以预见随着科学技术的进步,随着电力生产技术的进步,电厂的生产运行也将由目前的局部自动化走向全面综合自动化,同样将实现无人或少人值班。到那时实现整个电力系统运行自动化的理想将不是遥远的梦想。因此我们可以说变电站的综合自动化在电力系统自动化实践中有着重要意义。作为变电站运行管理一种新的模式,变电站无人值班还有着非常明显的技术经济效益,这在众多的文献中都有过肯定的阐述。概括起来,变电站无人值班主要有以下优点:提高了运行可靠首先,基于微机监控的遥控操作,其实际统计误操作率比就地人工操作低得多其次,由于了解全局,对操作意图最为明确的调度员直接操作,其操作正确率将肯定高于变电站值班人员的现场操作。据文献介绍,某供电局将有人值班改为无人值班后,误操作率降低了,遥控的误动作率低于万分之一。加快了事故处理的速度调度员直接操作,可大大加快事故处理或正常负荷转移的速度,据资料报道,平均每次操作可节省时间min。提高了劳动生产率变电站无人值班,减少了现场值班人员,因而提高了劳动生产率。减人的直接效果是减少了人员的工资奖金和福利开支,此外,还相应减少了生活设施建设,减少了企业各种后勤保障负担。降低了建设成本河南城建学院本科毕业设计(论文)绪论无人值班变电站布局紧凑,监控室小,不建生活设施,降低了建筑装饰标准,因而占地少,建筑面积小,装饰费用低,施工周期短,从而有效地降低了建筑成本。国内外无人变电站综述在西欧、北美的发达国家及东亚的日本不仅中低压的变电站而且有些高电压等级的变电站(kV和kV等级的变电站)也都采用了无人值班的运行方式有的电力公司已实现变电站无人值班。据介绍这些国家在世纪年代就已开始了无人值班变电站建设到世纪年代已完成了变电站无人值班的改造。我国的无人值班变电站起步也比较早早在世纪年代开展有接点遥信和频率式遥测远动技术的研究时就以郑州和沈阳等供电局作为试点并于年在全国掀起了变电站无人值班的高潮许多供电局的kv变电站都撤了人。后来由于技术、经济及管理体制上的原因除郑州电业局等少数供电部门还在部分变电站坚持无人值班外大都停止了这一尝试。随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展我国在电网调度自动化及远载技术的研究及产品开发方面取得了比较大的发展特别是基于微机及工作站的SCADAEMS系统、分布式微机远动装置和交流采样远动装置的开发成功奠定了变电站实现无人值班的基础。年全国地调调度自动化专业工作组会议讨论通过并向国调中心提交的专题文件“关于扩展遥控和变电站无人值班的意见”以及年月日召开的全国变电所无人值班研讨会进一步促进了我国的无人变电站建设的进程。年全国电力系统第一座kV综合自动化变电站福益站在邢台电网投入运行。无人值班变电站设计应注意的问题无人值班变电站除了应配置分层分布式微机监控系统、遥视警戒系统和完善的烟、温报警及自动消防系统外,在设计中还需要重视和解决好如下问题。变电站自动化系统的设计原则实施变电站无人值班是一项系统工程它与电网规划、域网和农网改造调度通信自动化有着密切的联系必须因地制宜基本设计原则就是在满足安全生产、经济运行的前提下尽量减少工作量新建变电站可尽量做到一步到位老变电站根据需要作适当改。河南城建学院本科毕业设计(论文)绪论主接线和平面布置在满足安全可靠运行的前提下尽量简化电气一次接线。kV可采用单母线分段桥型接线kV可采用单母线接线、单母分段接线。设备布置方式:KV屋内配电装置:使用GBC型手车式高压开关柜屋内单列布置。此高压开关柜系三相交流HZ单母线系统的户内屋内配电装置作为接受和分配KV及以下的网络电能之用可选少油断路器和真空断路器本设计选用真空断路器。KV的配电装置:KV配电装置因为电压较低电气设备的体积及最小安全净值A、B、C均较小因而其显着特点是广泛采用屋内成套配电装置。一次设备选型应尽可能选择技术先进安全可靠免维护或少维护设备并满足下列要求:主变压器应装有遥信、遥控接口的有载调压开关。kV断路器可选用SF断路器或真空断路器因电磁操动机构合闸电流较大增加直流设备负担最好采用弹簧储能机构。隔离开关应配有能满足遥信闭锁要求的辅助开关主变中性点地刀闸应配有电动操作机构。kV电压互感器也应配有性能可靠的消谐装置。各电压等级的电流互感器应选用带有(准确级的二次线圈。以满足计量要求。避雷器采用氧化锌避雷器。配有在线监测装置。计数器应具有遥信接口。站用电源系统应具有两路电源。互为备用自动切换。直流系统直流系统的接线方式要求安全可靠要选择免维护无铅酸蓄电池或镉镍蓄电池配置直流电压自动调整装置和浮充电自动调整装置一定要具有遥信接口。RTU、通讯、控制、保护使用UPS电源。系统的抗干扰能力和自诊断功能变电站内一次设备很集中,而开关、隔离刀闸的操作,雷电波侵入等都是不可避免的干扰源。我们在总体设计时,为了节约电缆、减少弱电信号的衰减、提高抗干扰能力,尽量使控制、保护单元靠近被控设备。但从另一方面看,同时也就把现地控制单元推向恶劣的工作环境。这就要求系统和设备本身对大电流、强磁场、振动等强干扰源有很好的抑制措施。后台操作系统本身还应具有较完善的自诊断功能,对计算机、人机接口、通信接口、过程接口等设备的状况进行在线或离线诊断,当出现故障时要及时登录报警,对于冗余的设备还要能完成自动切换。继电保护的配置继电保护是变电站安全运行的重要保证。变电站无人值班设计后,宜仍保持继电保护单元的可靠性应仅与保护装置本身有关,尽可能与其他装置(如通信口、网络、监控单元等)无关,因此,保护单元应相对独立。保护装置(包括元件保护、线河南城建学院本科毕业设计(论文)绪论路保护等)独立配置。实际工程中可在中低压部分尝试使用监控、保护一体化的装置。kV或kV采用监控、保护一体化装置,减少设备配置,降低造价。对于向特别重要的中、低压用户供电的线路的监控、保护合一装置可采用多CPU配置,以保证监控和保护的相对独立。本次设计采用了SC型分散式变电站综合自动化系统。河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计KV总降压变电所设计设计指导思想变电站及配电所在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷又是下一级配电网的电源其自动化程度的高低直接反映了配电自动化的水平。年国家调度中心要求现有kVkV变电站在条件具备时逐步实现无人值班变电站新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求按无人值班设计。欲实现无人值班变电站其中变电站的综合自动化程度很重要。变电站自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统应服从电网调度自动化的总体设计其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。按我国的实际情况目前变电站还不大可能完全实现无人值班即使是无人值班也有一个现场维护、调试和应急处理的问题因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样保护单元亦应具有远方、就地投切和在线修改整定值的功能以远方为主就地为铺并应从设计、制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器对电量计费等有精度要求的量可接量测电流互感器供监测用的量可合用保护电流互感器。变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术减轻电流互感器和电压互感器的负载提高测量精度。同时可取消以前经常采用的光字牌屏和中央信号屏简化控制屏由计算机承担信号监视功能使任一信息做到一次采集、多次使用提高信息的实时性、可靠性节约占地空间减少屏柜二次电缆和设计、安装、维护工作量。光纤通信以光波作为信息载体以光导纤维作为传输介质先进通信方式。组成结构包括:多路转换器(多路复用等)、光端机(光电转换)、光缆(传输介质)、光中继电装置(放大整形转换)。特点:抗电磁干扰、频带宽。主要作为电网骨干通信网重要信息的传输。变电站内存在强大的电磁场干扰从抗电磁干扰角度考虑在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式对于本次KV小型变电站的设计变电站与控制室的距离并不遥远干扰较小用光纤就已经很快速可河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计靠的完成信息的传输而且用起来方便经济故本次设计中的通信统一用光纤通信。由上面的设计指导思想可以看到我们这里无人值班变电所的设计应尽量使一些现实问题得以解决使供配电质量能进一步提高。主接线的选择电气主接线的含义和满足的要求电气主接线主要是指在发电厂变电所的电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路、电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器中性点设备以及载波通信用的通道加工元件(也称高频阻波器)等也表示出来:电气主接线应满足以下几点要求:运行的可靠性:主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电。运行的灵活性:主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下,做到经济合理,尽量减少占地面积,节省投资。本设计所选择的主接线方案及其选择理由根据实际情况拟定不分段单母线接线和单母分段两种备选主接线方案。KV侧:不分段单母线接线:由线路、变压器回路和一组(汇流)母线所组成的电气主接线。单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上。如图优点:简单清晰、设备少、投资小。运行操作简便、有利于扩建。图河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计隔离开关仅在检修电气设备是作隔离电源作用不作为倒闸操作电器。从而避免了因用隔离开关进行大量倒闸操作而引起的误操作事故。缺点:可靠性、灵活性差。适用范围:这种接线适用于小容量和用户对供电要求不高的发电厂或变电所中。kV配电装置出线回路不超过回kV配电装置出线回路数不超过回。单母线分段接线:以分段断路器将单母线分成两段将线路和变压器分别连接到两段母线上的电气主接线。如图优点:单母线分段接线可以减少母线故障的影响范围提高供电的可靠性。当一段母线有故障时分段断路器在继电保护的配合下自动跳闸切除故障段使非故障母线保持正常供电。对于重要用户可以从不同的分段上取得电源保证不中断供电。缺点:增加了分段开关设备的投资和占地面积。某段母线或母线隔离开关故障或检修时仍有停电问题。图适用范围:单母线分段接线应用在kV出线在回及以上每段所接容量不宜超过MW,用于kV时出线回路不宜超过回。本次设计kV侧进线一回出线两回考虑到无人值班尽量安装方便防止误动作kV侧选用不分段单母线接线。KV侧:参照KV侧单母线不分段单母线分段的优缺点及适用范围由于本次设计KV侧出线回最大一回负荷KVA,采用单母线分段可以有效提高供电可靠性,所以kV侧采用单母线分段的接线方式。主变压器的选择电力变压器(powertransformation文字符号T或TM)是变电所中最关键的一次设备其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低以利于电能的合理输送分配和和适用。主变压器台数的选择河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计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。选择主变压器台数时应考虑原则是:应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一二级负荷的变电所应采用两台变压器以便一台变压器发生故障或检修时另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所也可以只采用一台变压器但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源或另有自备电源。对季节性负荷或负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所可以考虑采用两台变压器。除上述两种情况外一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中而容量相当大的变电所虽为三级负荷也可采用两台或多台变压器。在确定变电所主变压器台数时应适当考虑负荷的发展留有一定的余地。主变容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后年的规划负荷选择并适当考虑到远期年的负荷发展。装有两台主变压器的变电站每台主变压器容量ST应同时满足以下两个条件:)任意一台变压器单独运行时宜满足总计算负荷S的,的需要即ST=(,)S)任意一台变压器单独运行时应满足全部一、二级负荷S(III)的需要即STS(III)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供电保证供电可靠性。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列化、标准化。由于本次设计要求kV最大负荷kVA最大一回负荷为KVA每台变压器的容量按计算负荷的选择。ST*S(KVA)经查表选择变压器的型号为SZL。河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计含义:S:三相Z:有载调压L:绕组主材为铝线额定视在容量为KVA一次侧额定电压为KV,因为SN选择变压器的容量满足要求。S主变压器接线形式的选择变压器绕组的连接方式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。该变电所有二个电压等级所以选用双绕组变压器连接方式必须和系统电压相位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、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国KV及以上电压变压器绕组都采用星形连接KV亦采用星形连接其中性点多通过消弧线圈接地KV以下电压变压器绕组都采用三角形连接。由于KV采用星形连接方式与KV、KV系统的线电压相位角为零度(相位点)这样当电压为KV高、中压为自耦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KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星形连接的变压器。变压器采用绕组连接方式有D和Y我国KV采用Y连接KV以下电压的变压器有国标Yd、YY等变电所选用主变的连接组别为Yd连接方式。故本次设计的变电所选用主变的连接组别为YNd型。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。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以内另一种是有载调压调整范围可达设置有载调压的原则如下:)对于KV及以上的降压变压器凡在电网电压可能有较大变化的情况下有载调压方式一般不宜采用。当电力系统运行确有需要时在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。)对于KV及以上的变压器宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。)接于出力变化大的发电厂的主变压器或接于时而为送端时而为受端河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计母线上的发电厂联络变压器一般采用有载调压方式。普通型的变压器调压范围小仅为而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如逆调压)时仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外普通变压器的调整很不方便而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大一般在以上而且要向系统传输功率又可能从系统反送功率要求母线电压恒定保证供电质量情况下有载调压变压器可以实现特别是在潮流方向不固定而要求变压器可以副边电压保持一定范围时有载调压可解决因此选用有载调压变压器。故本次设计选用主变的调压方式为有载调压。结论综上得该变电所的主变型号及相关参数如下表所示:所用变压器的选择和所用电的设计变电所的所用电是变电所的重要负荷因此在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求考虑变电所发展规划妥善解决分期建设引起的问题积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备使设计达到经济合理技术先进保证变电所安全经济的运行。所用变台数的确定:一般变电所装设一台所用变压器对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器互为备用如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时也可装设一台所用变压器。根据如上规定本变电所选用两台容量相等的所用变压器。所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近似计算:S,照明负荷其余负荷(kVA)所用变压器的容量:SeS,P十P照明(kVA)河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计根据容量选择所用电变压器如下:型号:SL,l。含义:S:三相L:线圈导线材质为铝:产品序号视在容量为:KVA一次侧额定电压为KV。连接组别号:YNyn,调压范围为:高压:,阻抗电压为():所用电接线方式:一般有重要负荷的大型变电所,V系统采用单母线分段接线两台所用变压器各接一段母线正常运行情况下可分列运行分段开关设有自动投入装置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电在另一台所用变压器故障或检修停电时工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷以保证变电所正常运行。短路电流的计算概述短路(shortcircuit)是电力系统中的严重故障所谓短路是指一切属于不正常运行的相与相间或相与地间发生通路的情况。在KV的电力系统中可能发生短路有三相、两相、两相接地和单相接地的河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计故障其中三相短路是对称短路系统各相与正常运行时一样仍属对称状态其他类型的短路是不对称短路。电力系统中常发生的单相短路占大多数二相短路较少三相短路就更少了。三相短路虽然很少发生但其后果最为严重应引起足够的重视。因此本次采用三相短路来计算短路电流并检测电气设备的稳定性。短路计算的目的选择电气设备。电气设备如开关电气、母线、绝缘子、电缆等必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析而且不仅要计算短路点的短路电流还要计算短路电流在网络各支路中的分布并要作多种运行方式的短路计算。电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中往往遇到这样的情况:有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备使该方案的投资太高而不合理但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案因此在比较和评价方案时短路电流计算是必不可少的内容。通信干扰。在设计KV及以上电压等级的架空输电线时要计算短路电流以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。确定分裂导线间隔棒的间距。在KV配电装置中普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时分裂导线在巨大的短路电流作用下同相次导线间的电磁力很大使导线产生很大的张力和偏移在严重情况下该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此为了合理的限制架构受力工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。短路电流计算还有很多其他目的如确定中性点的接地方式验算接地装置的接触电压和跨步电压计算软导线的短路摇摆输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。短路电流实用计算的基本假设考虑到现代电力系统的实际情况要进行准确的短路计算是相当复杂的同时对解决大部分实际问题并不要求十分精确的计算结果。例如选择效验电气设备时一般只需近似计算通过该设备的最大可能的三相短路电流值。为简化计算实用中多采用近似计算方法。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计实用计算。它是建立在一系列的假设基础上的其计算结果稍偏大。短路电流实用计算的基本假设如下:短路发生前电力系统是对称的三相系统。电力系统中所有发电机电势的相角在短路过程中都相同频率与正常工作时相同。变压器的励磁电流和电阻、架空线的电阻和相对地电容均略去都用纯电抗表示。次假设将复数运算简化为代数运算。电力系统中各元件的磁路不饱和。即各元件的参数不随电流而变化计算可应用叠加原理。对负荷只作近似估计由于负荷电流一般比短路电流小得多近似计算中对离短路点较远的负荷忽略不计只考虑在短路点附近的大容量电动机对短路电流的影响。短路电流实用计算步骤按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则分别选出两个短路计算点如图:即:K:变电站主变一次侧K:变电站主变KV母线K:U=kvK:U=kVKK图电力系统KV侧架空线路变压器SSNkvAUk求各元件的电抗标么值取SB=MVAUBUavr一回线路:XL河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计变压器:XTUKSBSN当在K处发生三相短路时作出等值电路图如图所示最小运行方式下电源至短路点的总电抗为:X无限大容量电源EK短路电流周期分量的标么值SIE图X有名值IIIBISBUB(KA)冲击电流ishKimpI(KA)短路全电流最大有效值II(Kimp)()(KA)短路容量SSBI(MVA)最大运行方式下电源至短路点的总电抗为:XXLXL无限大容量电源E短路电流周期分量的标么值I有名值IIIBIEXSB(KA)UB冲击电流ishKimpI(KA)河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计短路全电流最大有效值II(Kimp)()(KA)短路容量SSBI(MVA)当在K处发生三相短路时作出等值电路图如下所示SXLXTKXTXL图最大运行方式下电源至短路点的总电抗为X(XLXT)(XLXT)()无限大容量电源E=短路电流周期分量的标么值IEX(KA)有名值IIIB冲击电流ishKimpI(KA)短路全电流最大有效值II(Kimp)()(KA)河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计短路容量SSBI(MVA)最小运行方式下电源至短路点的总电抗为XXLXT无限大容量电源E=短路电流周期分量的标么值IEX有名值IIIB(KA)冲击电流ishKimpI(KA)短路全电流最大有效值II(Kimp)()(KA)短路容量SSBI(MVA)表短路电流计算结果表主要电气设备的选择及校验河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件在进行设备选择时应根据工程实际情况在保证安全可靠的前提下积极而稳妥地采用新技术并注意节约必须按正常工作条件进行选择并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。高压电气选择的一般原则导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地以满足电力系统安全经济运行的需求:应满足正常运行检修短路和过电压情况下的需求并考虑到远景发展需要。按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理。选择导体时应尽量减少品种。扩建工程应尽量使新老电器型号一致。选用新产品均应具有可靠的试验数据并经正式鉴定合格。有关规定:验算kV以下电缆和导体短路稳电时所选用的计算时间一般采用主保护运作时间加相应的断路器全分闸时间。如果主保护有死区时则应采用能对该死区起作用的后备保护的运作时间并采用相应处的短路电流值。电器和kV及以上充油电缆的短路电流计算时间一般采用后备保护动时间加相应的断路器全分闸时间。断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。按正常工作条件选择导体和电器额定电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度下导体和电器的长期允许电流Iy(或额定电流IN)应不小于该回路的最大持续工作电流Igmax即:IgmaxIy(或IN)由于发电机、调相机和变压器在电压降低时出力保持不变故其相应回路的Igmax=IN(IN为电机的额定电流)母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Igmax母线分段电抗器的Igmax应为母线上最大一台发电机跳闸时保证该段母线负荷所需的电流出线回路的Igmax除考虑线路正常负荷电流(包括线路损耗)外还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外还应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求对导体和电器进行种类(屋内或屋外)和型式的选择。额定电压和最高工作电压河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计导体和电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化常高于电网的额定电压Uew故所选电器和电缆允许最高运行电压Uymax不得低于所接电网的最高工作电压Ugmax即:UymaxUgmax一般电缆和电器允许的最高工作电压:当额定电压在KV及以下时为UN额定电压为~KV时为UN。而实际电网运行的Ugmax一般不超过UN因此在选择设备时一般可按照电器和电缆的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNW的条件选择即:UNUNw按短路情况校验短路热稳定校验短路电流通过时导体和电器各部件温度(或发热效应)应不超过允许值既满足热稳定的条件为:QKQr或ItimaItt式中QK短路电流产生的热效应Qr短路时导体和电器设备允许的热效应。It时间t内允许通过的短时热稳定电流(或短时耐受电流)tima短路电流计算时间(继电保护动作时间与断路器全分闸时间之和)t导体或电器热稳定时间I短路全电流电动力稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力亦称动稳定。满足动稳定的条件是:ishimax或IshImax式中ish、Ish短路冲击电流幅值及其有效值imax、Imax允许通过稳定电流的幅值和有效值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定:)用熔断器保护的电器其热稳定由熔断时间保证故可不验算热稳定。)采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定电缆印有足够的强度亦可不校动稳定。)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计高压开关柜中断路器及隔离开关选择及校验额定电流的计算变压器一次侧额定电流:INSNUNAIgmaxIcA变压器二次侧额定电流:INSNUNAIgmaxIcA当按运行负荷计算时:I#gmaxPQUNA考虑kV母线上的最大出线负荷:PmaxQmaxI"gmaxUNA#"IgmaxIgmaxIgmax考虑今后便于安装、调试和检修同电压等级侧均选用同一型号的断路器和#隔离开关。Igmax与Igmax相差不大以下均已Igmax为基准选设备。高压断路器及隔离开关的选择结果及校验根据设备的额定电压、电流值得河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计主变一次侧的断路器选择参数如下图所示:(kV侧断路器))热稳定的校验ItimaIKAtksI=tksIQKItimakAsIttkAsItt,Itima即合格)动稳定的校验imaxkAIkA又ishIkAimax,ish即合格)开断能力IkA,kA即合格)短路容量SSBI(MVA),MVA即合格根据设备的额定电压、电流值经查表得河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计主变二次侧的断路器选择参数如下图所示:(kV侧断路器))热稳定的校验IIkAtkstimaI=tksIQKItimakAs又IttkAsItt,Itima即合格)动稳定的校验imaxkAIkA又ishIkAimax,ish即合格)开断能力IkA,kA即合格)短路容量SSBI(MVA),(MVA)即合格河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计主变一次侧隔离开关选择参数如下图所示:(kV侧隔离开关))热稳定的校验IIKA设tima=sQKItimakAs又IttkAsItt,Itima即合格)动稳定的校验imaxkAIkA又ishIkAimax,ish即合格主变二次侧隔离开关选择参数如下图所示:(kV侧隔离开关))热稳定的校验IIIkA设timastimakAs又IttkAsItt,Itima即合格河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计)动稳定的校验imaxkAIkA又ishIkAimax,ish即合格选择校验结果列表主变二次侧的断路器高压断路器的型号表示如下:ABCDEFG其中:河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计A位表示产品名称(D多油断路器S少油断路器Z真空断路器Q产气断路器K空气断路器C磁吹断路器L六氟化硫断路器)B位表示使用环境(W户外N户内)C位表示设计序号D位表示额定电压(kV)E位表示系列标识(如、、表示同型系列中不同规格或派生品种G改进型C手车型D带有电动操动机构)F位表示额定电流(A)G位表示额定开断电流(kA)隔离开关的型号及含义标示格式是,解释如下:第一个字符:G隔离开关第二个字符:N户内用W户外用第三个字符:设计序号第四个字符:额定电压(KV)第五个字符:T统一设计G改造型第六个字符:额定电流(A)高压开关柜电压互感器、电流互感器及高压熔断器的选择电流互感器的选择和校验电流互感器的选择应满足变电所中电气设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计选择的电流互感器一次回路允许最高工作电压Umax应大于或等于该回路的最高工作电压即UmaxUg式中Umax电流互感器最高电压单位为kVUg回路工作电压即系统标称电压单位kV。电流互感器的一次额定电流有:、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、A。其一次侧额、、、、、、、定电流应尽量选择得比回路正常工作电流大以上以保证测量仪表的最佳工作并在过负荷时使仪表有适当的指示。二次额定电流有A和A两种强电系统一般选A弱电系统一般选用A。电流互在变电站中电流互感器用于三种回路:微机保护测量和计量。而这三种回路对电流互感器的准确级要求是不同的。用于测量和计量的绕组着重于精度用于保护的绕组着重于容量。测量用电流互感器有一般用途和特殊用途(S类)两类对于工作电流变化范围较大的线路及高压、超高压电网中推荐采用带有S类测量级二次绕组的电流互感器。工程中测量用电流互感器常选的准确等级为。计量用的电流互感器的准确等级常选择S(或)这在本设计中同样适用。保护用的电流互感器可分为稳态保护用(P)和暂态保护用(TP)通常KV及其以下系统宜选用稳态保护用电流互感器(P类)P类包括P、PR两类其中PR类常用于KV变压器差动保护和,MW发电机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器。因此本设计中保护用的电流互感器选择P类是合理可行的。保护用电流互感器常用的有P、P、P、P准确级以P变比电流互感器为例它表示测量一次电流为互感器额定一次电流的倍时复合误差不超过也就是说A的时候互感器误差不超过不难看出当准确限值系数数值越大互感器准确的范围就越大P和P相比很明显P的误差低精度高但价格也贵因此在精度要求高的回路才用例如差动保护。电流互感器动稳定可按来下式校验imaxish式中imax为电流互感器允许通过的最大动稳定电流单位kAish系统短路冲击电流单位kA。电流互感器短时热稳定应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电河南城建学院本科毕业设计(论文)KV总降压变电所设计流互感器热稳定能力常以秒允许通过的一次额定电流IN的倍数Kh来表示故热稳定应按下式校验IttQK式中IN、Kh由生产厂给出的电流互感器的热稳定倍数及一次侧额定电流或者直接给出两者的乘积It即短时耐受电流。kV侧电流互感器的选择:kV级电流互感器分为户外型和户内型两类。本次设计选用LCN型户外绝缘加强型电流互感器作为保护、测量、计算之用。第位:L电流互感器第或位:A穿墙式M母线型B支柱式C瓷绝缘S塑料注射绝缘D单匝贯穿式W户外式F复匝式G改进型Y低压式Z浇注绝缘式支柱式Q母线型K塑料外壳J浇注绝缘或加大容量第或位:B保护级C差动保护DD级J加大容量Q加强型校验:电流互感器额定电压为kV大于系统标称电压kV。额定二次电流A。级VA为计量级VA为测量P级VA为保护。主变进线电流为A额定一次电流选用A大于主变电流。动稳定校验:电流互感器动稳定电流为kA,大于短路冲击电流kA,满足要求。热稳定性校验:QKItimakAs电气设备:Itt=kAs满足要求。kV侧电流互感器的选择及校验:kV进线选用LZN型电流互感器。额定电压kV最高工作电压kV大于系统标称电压kV额定一次电流A大于kV侧负荷电流kA满足要求。额定二次电流为A。电流互感器额定动稳定电流A,大于IkV侧三相短路冲击电流kA。热稳定性校验timakAsItt=kAs满足要求。电气设备故选择的电流互感器满足要求。电压互感器的选择电压互感器的选择除应满足一次回路的额定电压外其容量与准确度等级应满足测量仪表、保护装置和自动装置的要求。电压

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