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文檔簡介
1、建筑電氣工程) kV 變電站電氣一次部分初步設(shè)計華北電力大學(xué)函授畢業(yè)設(shè)計年級、專業(yè) 99 電力層次本 科姓名石 磊學(xué)號 991010362005 年 3 月 30 日華北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書電力工程 系 電力系統(tǒng)及其自動化 專業(yè) 電氣 班學(xué)生 石磊一、畢業(yè)設(shè)計(論文)課題 110kV 變電站電氣一次部分初步設(shè)計二、畢業(yè)設(shè)計(論文)工作自 2004 年 12 月 1 日起至 2005 年 3 月 30 日三、畢業(yè)設(shè)計(論文)進(jìn)行地點: 華北電力大學(xué)四、畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容要求、原始資料數(shù)據(jù)和參考資料 (一) .畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容要求1. 分析原始資料,選擇電氣主接線; (2-3 個方案比
2、較)2. 短路電流計算;3. 主要電氣設(shè)備的選擇及校驗;4. 變壓器臺數(shù)及容量選擇;5. 屋、內(nèi)外配電裝置的確定;6. 防雷保護(hù)設(shè)計 (二) .參考資料1. 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料,天津大學(xué);2. 發(fā)電廠電氣部分,四川聯(lián)合大學(xué);3. 電力工程設(shè)計手冊,西北、東北電力設(shè)計院負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師接受設(shè)計論文任務(wù)開始執(zhí)行日期學(xué)生簽名目錄上篇:設(shè)計說明書 5 第一章 總體部分要求 5 第一節(jié) 畢業(yè)設(shè)計課題及原始資料 5 第二節(jié) 建設(shè)的必要性 5 第二章 變電站電氣主接線方案的設(shè)想與論證 5 第一節(jié) 基本要求和設(shè)計原則 5 第二節(jié) 變電站主要變壓器的選擇 5 第三節(jié) 選擇主接線方案 6 第四節(jié)
3、方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比較 7 第五節(jié) 主接線方案的最后確定 9 第三章 短路電流的計算說明 9第一節(jié) 短路電流計算的目的和規(guī)定第二節(jié) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和短路點的確定第三節(jié) 電路元件參數(shù)的計算說明 10 第四章 電氣設(shè)備的選擇及校驗 11第一節(jié) 主要電氣設(shè)備選擇校驗表 11第二節(jié) 站用變的設(shè)置 14 第五章 配電裝置的設(shè)計 14第一節(jié) 概述 14第二節(jié) 配電裝置的設(shè)計 15 第六章 防雷保護(hù)和接地保護(hù)裝置的設(shè)計 15第一節(jié) 防雷保護(hù) 15第二節(jié) 接地裝置 17 第七章 無功補(bǔ)償 17 第八章 結(jié)束語 17 下篇:設(shè)計說明書 18 第一章 短路電流計算 18第一節(jié) 原始資料和主接線圖 18第二節(jié)
4、主 接線的等值電路圖及各元件參數(shù)的計算 19第三節(jié) 短路點的短路電流計算 20 第二章 電氣設(shè)備的選擇及校驗 22第一節(jié) 電氣設(shè)備選擇的原則及校驗要求 22第二節(jié) 斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗 22第三節(jié) 母線及電纜的選擇與校驗 26第四節(jié) 絕緣子和穿墻套管的選擇 29第五節(jié) 高壓熔斷器的選擇 30第六節(jié) 電壓互感器的選擇 31第七節(jié) 電流互感器的選擇 32 第三章 防雷保護(hù)與接地裝置 32第一節(jié) 直擊雷過電壓的保護(hù) 34第二節(jié) 避雷針的選擇與校驗 34第三節(jié) 避雷器的選擇 35第四節(jié) 接地裝置的計算 36 第四章綜合造價和運(yùn)行費(fèi)用 37設(shè)計說明書 第一章總體部分要求 第一節(jié)畢業(yè)設(shè)計課題及原始
5、資料 課題 :110kv 變電站設(shè)計原始資料:1、110kv 進(jìn)線兩回, 回 線長 24km ,回線長 20km ,系統(tǒng)容量10000MVA ,系統(tǒng)短路電抗 Xs=0.15 2、二臺主變,二次出線為 35kv 及 10kv,最高負(fù)荷 35750kvA3、35kv 出線 6 回,10kv 出線 16 回,無一級負(fù)荷。4、地理環(huán)境條件 :變電站所屬地區(qū)地勢平均 ,海拔 120m, 交通方便 ,有公路經(jīng) 過本站附近 ,最高氣溫達(dá)到 +45 ,最低氣溫 -20 ,年平均氣溫 25 , 最大風(fēng)速 25m/s, 覆冰厚度 10mm, 地壤電阻率為砂質(zhì)粘土 100n/m, 雷電 30d, 類污穢區(qū) ,凍土厚
6、度 0.8m, 主導(dǎo)風(fēng)向夏季南風(fēng) ,冬季西北風(fēng)。第二節(jié)建站的必要性一、供電電壓低,嚴(yán)重影響用電設(shè)備運(yùn)行:該地區(qū)是工農(nóng)業(yè)比較集中的地區(qū),絕 大部分處在各個變電所的末端,供電距離較遠(yuǎn),末端電壓低劣,電壓質(zhì)量不 合格,電能損耗也很大,嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命。二、電力不足制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展:隨著國家改革開放的騰飛,本地工農(nóng)業(yè)有 了長足的發(fā)展,由于負(fù)荷增長較快,對電力的需求已迫在眉睫。第二章變電所電氣主接線方案的設(shè)想與論證第一節(jié)基本要求和設(shè)計原則、對電氣主接線的基本要求1、保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量2、具有一定的靈活性和方便性3、具有經(jīng)濟(jì)性4、具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性5、接線簡單、清晰、操作方便二、
7、 電氣主接線的設(shè)計原則:1、主接線在設(shè)計在設(shè)計時,應(yīng)考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2、考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模3、考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線影響4、考慮主變臺數(shù)對主接線的影響5、考慮備用容量的有無和其大小對主接線的影響第二節(jié)變電所電站主變壓器的選擇 一、為保證供電的可靠性,變電所一般根據(jù) 1-10 年規(guī)劃,一般裝設(shè)兩臺變壓器, 以滿足供電可靠性及降低設(shè)備造價二、主變壓器容量的選擇: 當(dāng)停用一臺變壓器時, 另一臺應(yīng)保證全部負(fù)荷的 60% , 本所 最高 負(fù)荷為 35750kva , 無一級負(fù) 荷, 所選 變壓器 容 量應(yīng) 為 : Sn=35750*60%=21450(kva
8、) ,所以應(yīng)選用兩臺容量分別為 Sn=31.5mva 的三繞組變壓器 ,容量、型號、接線組別均相同三、調(diào)壓方式的選擇:有載調(diào)壓變壓器能在額定容量范圍內(nèi)帶負(fù)荷調(diào)整電壓, 調(diào)壓范圍大, 可以減 小和避免電壓大幅度波動無載調(diào)壓變壓器只能在停電時改變分接頭位置, 影響供電可靠性, 輸出電能質(zhì)量較差綜上考慮,本所采用有載調(diào)壓方式四、通過對以上各項的選擇,最終確定變壓器的型號為: SFSZ7-31500/110 , 接線組別: Yo/Y/ -12-11, 調(diào)壓范圍 :110 ±8*1.5%/38.5 ±5%/10.5, 各繞組 容量比 :31500/31500/31500第三節(jié)選擇主接
9、線方案一、 110KV 進(jìn)線與變壓器連接形式1、主接線方案:本站 110KV 雙回線路從系統(tǒng)受電,進(jìn)線回路少,從運(yùn)行接方案 :單母線帶旁路母線方案 :3/2 接線2、四種方案的特點:連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè),線路的投入和切除比較方便,當(dāng)線路發(fā)生故障時,僅線路側(cè)斷路器斷開,不影響其他回路運(yùn)行,當(dāng)變壓器發(fā)生故障時,與該臺變壓器連接的兩臺斷路器斷開,影響一回未故障線路的運(yùn)行,由于變壓器上少故障元件,一般不經(jīng)常切換,當(dāng)出線斷路器檢修時,線路需較長時間停運(yùn),因此加裝了正常斷開運(yùn)行的跨條,為了輪流檢修任一組隔離開關(guān),又加裝了兩組隔離開關(guān),橋形接線用的高壓斷路器,節(jié)省了占地面積,所以它適用于線路較長
10、, 回數(shù)少,故障機(jī)率較高的接線中。:變壓器投切方便, 進(jìn)線斷路器檢修時, 可由旁路斷路器可靠供電, 向 A對側(cè)變電站轉(zhuǎn)供功率時,可通過 B 側(cè)進(jìn)線斷路器或旁路斷路器實現(xiàn), 轉(zhuǎn)換期間若本站與 A 對側(cè)變電站之間的線路發(fā)生故障時,切由轉(zhuǎn)供斷路器切除,本站不受影響,另有在一次側(cè)容易增設(shè)進(jìn)出線數(shù)目。:用斷路器把母線分段后,對重要用戶可以從不同段引出兩個回路,由兩個電源供電,當(dāng)一段母線發(fā)生故障,分段斷路器自動將故障切除,保證正常段母線不間斷供電,變壓器投切比較方便,在一次側(cè)可進(jìn)行轉(zhuǎn)供功率,還可增加進(jìn)出線數(shù)目,當(dāng)線路故障或出線斷路器和某一段 母線需檢修時,相應(yīng)段的出線需停止運(yùn)行,即靈活性低。:3/2 接線
11、方式具有較高的供電可靠性和運(yùn)行調(diào)度靈活性, 隔離開關(guān)不作為操作電器,可減少誤操作,檢修任一臺斷路器時可不停電,但這種接線使設(shè)備較多,投資較大,二次控制接線和繼電保護(hù)配置比較復(fù)雜。、 35KV 母線和 10KV 母線連接方式 根據(jù)本站實際情況:沒有一級負(fù)荷,只要滿足二、三級大部分負(fù)荷的要求即 可。本站 35KV 側(cè)出線 6 回,采用單母線分段接線,其優(yōu)點是:當(dāng)某一段母線或母線斷路器出現(xiàn)故障時,由分段斷路器把故障隔離,保證完好段母線向用戶 繼續(xù)供電,可減少停電范圍。10KV 側(cè)出線 16 回,為了減少母線故障的影響,決定采用單母線分段接線,其優(yōu)點同上。第四節(jié)方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比較在上一節(jié)中,已經(jīng)
12、對 35KV 母線和 10KV 母線的接線方式進(jìn)行了分析確定, 面僅對 110KV 主接線的四種方案進(jìn)行技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比較:技術(shù)性比較從方案、各自的特點可以看出,它們對本站的供電而言,都具有接 線簡單,使用斷路器最少,滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性,綜觀它們的優(yōu)缺點,考慮到本站負(fù)荷情況,變壓器切換操作次數(shù)不多,因此從技術(shù)上考慮選擇方案 比較理想,如對本站發(fā)展規(guī)劃進(jìn)一步研究,方案、也可以考慮,方案接線 復(fù)雜,使用斷路器及隔離開關(guān)較多, 雖供電可靠性最高, 但很不經(jīng)濟(jì)故不予考慮。 二、方案的經(jīng)濟(jì)性比較1、配電裝置的初步選擇:選擇條件: In IgmaxIgmax 最大持續(xù)工作電流Un UgUg: 電網(wǎng)
13、工作電壓(1) 110KV 配電設(shè)備的選擇 :考慮當(dāng)一條線路運(yùn)行時 ,設(shè)備將承擔(dān)二臺主變的容量 ,所以 :Igmax=2*31500/110*=331(A)(2) 35KV 配電設(shè)備的選擇 :(3) 10KV 配電設(shè)備的選擇 :根據(jù)以上結(jié)果 ,初步選擇設(shè)備如表一:表一:設(shè)備名稱型號單價(萬元)110KV 斷路器LW29-126/3150-4023110KV 隔離開關(guān)GW4-126 DW/1250-31.511因 35KV 、 10KV 接線方式確定,故不在比較范圍內(nèi)2、綜合造價的計算Z=Zo(1+a/100) 元式中 :Z 為綜合造價 Zo 為主體設(shè)備投資 a 為不明顯的附加比例系 數(shù),110
14、KV 取 90對于方案:對于方案,它比方案多 2臺110KV 斷路器,2臺110KV 隔離開關(guān), 總投資多 48.2 萬元, =128.2 萬元, =243.58 萬元 對于方案,比方案多 2臺110KV 斷路器,總投資多 46 萬元,=126 萬元, =239.4 萬元因此 35KV 、10KV 母線及其它裝置的費(fèi)用不影響選擇方案,故不予考慮3、運(yùn)行費(fèi)用 U 的計算 主要包括一年中變壓器的電能損耗費(fèi)及檢修、維護(hù)、折舊費(fèi)等,按投資 百分率計算:式中; 檢修維護(hù)費(fèi),取 0.032 折舊費(fèi),取 0.058 電能損失折算系數(shù),取 7 分/ 度 變壓器電能損失以上各項僅有隨而變化,其余各項均相同名稱數(shù)
15、量單價(萬元)合價(萬元)110KV 斷路器32369110KV 隔離開關(guān)101111合計80第五節(jié) :主接線方案的最后確定、將綜合造價 Z和運(yùn)行費(fèi)用 U 進(jìn)行比較可以看出方案的費(fèi)用比其它兩方案要低, 因此從經(jīng)濟(jì)上講應(yīng)選方案,從本站的實際情況和技術(shù)性比較來看,選擇方 案比較理解、主接線的最后確定本變電站的接線方式確定為: 110KV 側(cè)采用內(nèi)橋接線, 35KV 側(cè)采用單母線分段, 10KV 側(cè)為單母線分段(見圖 01)第三章短路電流的計算說明第一節(jié) 短路電流計算的目的和規(guī)定、 短路電流計算的目的: 在變電所的電氣設(shè)計中,短路電流計算是其中一個重要環(huán)節(jié),其計算目的有 以下幾個方面:(1)在選擇電
16、氣主接線時,為了比較各種接線方案或確定某一接線是否采 取限制短路電流措施等均需進(jìn)行必要的短路電流計算(2)在選擇電氣設(shè)備時,為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全 可靠地工作,同時又力求節(jié)約資金,這就需要進(jìn)行全面的短路電流計 算(3)在設(shè)計屋外高壓配電裝置時,需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對 地距離(4)接地裝置的設(shè)計也需用短路電流短路電流計算的一般規(guī)定1、 計算情況(1) 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行(2) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間( 3) 所有電源的電動勢相位角相同( 4) 應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件,但不考慮短路點的電孤電阻2、 接線方式:計算短路時所用的接
17、線方式,應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方 式(即最大運(yùn)行方式),而不能用僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方 式3、計算容量應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算4、短路計算點:上在正常運(yùn)行的接線方式下,通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點5、短路種類一般按三相短路計算第二節(jié) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式及短路點的確定本站最大運(yùn)行方式是兩臺變壓器并列運(yùn)行,考慮到短路點應(yīng)為可能流過各電氣設(shè) 備的最大短路電流的地方,根據(jù)本站系統(tǒng)圖知道:見下圖所示:D1D235kvIID310kv我們選擇了三個短路點的位置。第三節(jié) 電路元件參數(shù)的計算說明一、基準(zhǔn)的選擇與計算高壓短路電流計算一般只計及各元件的電抗,采用標(biāo)么值計算。為了方便計
18、 算,通常取基準(zhǔn)容量 Sj=100MVA ,基準(zhǔn)電壓 Uj 為各級的平均電壓,即 Uj=Up=1.05UeUp: 平均電壓; Ue: 額定電壓則基準(zhǔn)電流為: Ij=Sj/Uj* 二、各元件參數(shù)標(biāo)么值的計算:線路標(biāo)么值的計算公式: Xl*=X*Sj/Uj其中: X:線路的有效電抗 ()Sj:基準(zhǔn)容量(KVA)Uj: 本線路的基準(zhǔn)電壓 (KV) 變壓器阻抗電壓: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)%) 變壓器電抗標(biāo)么值計算
19、公式:Xb*=Ud%/100*S/Sb其中: Ud% :變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù) Sb:變壓器繞組的最大額容量系統(tǒng)電抗標(biāo)么值:由于系統(tǒng)容量為無限大,所以 Xc*=0、無限大電源供給的短路電流的計算:在短路計算中, 當(dāng)供電電源為無窮大時, 可以認(rèn)為短路電流的周期分量在整個短路過程中保持不變,即短路電流不衰減Iz*=I*=I*=1/XIz=Iz*IjSd=Iz*Sj其中: Iz* ::短路電流周期分量的標(biāo)么值 Iz:短路電流周期分量的有效值 Ix : 短路電流同期分量的標(biāo)么值 I:時間為的短路電流周期分量的標(biāo)么值 Xz* :電 源對短路點的等值電抗 S:短路容量( MVA )Sj:基準(zhǔn)容量( MVA
20、): 四、通過以上方法計算(過程見計算書) ,將數(shù)據(jù)列表如下:第四章電氣設(shè)備的選擇及校驗第一節(jié) 主要電氣設(shè)備選擇校驗表一、 電氣設(shè)備選擇原則本設(shè)計選擇設(shè)備時, 在滿足要求的前提下, 盡可能選擇先進(jìn)的、 操作靈活的、 體積小,造價低的產(chǎn)品,在同一電壓等級下盡量用同一型號設(shè)備,便于安裝 調(diào)試及維修表一、名稱型號允許電熱穩(wěn)定允許最應(yīng)力( Pa)距離( m )短路點標(biāo)么值有名值( KA)最大沖擊電流(KA)短路容(MVA)d30.3715.2538.813037d57.519.09500d3.2517.0643.42325d2.684.0210.23268d1.715922.9171.5流(A)小截面
21、(mm )計算 值允許 值相距絕緣子 距35KV 母線LMY-80*1014273070.9690.51.810KV 母線LMY-100*10182096610690.31.210KV 母線 橋LMY-120*1019059669.78690.31.4表二 :軟導(dǎo)線型號按工作電流 選 Ix Igmax經(jīng)濟(jì)密度選 擇S=Igmax/ J電暈電壓選 擇 Ulj Ug按短路熱穩(wěn) 定選擇110KV 軟導(dǎo)線LGJ-185515>198172.2無185>6035KV 軟導(dǎo) 線LGJ-300700>472314206>35300>34.8表三斷路器安 裝地 點型號工作 電壓
22、(KV)工作 電流 (A)斷流容量沖擊電流最大 值熱穩(wěn)定校驗設(shè)備 參數(shù) MVA計算 值 (MVA )設(shè)備 參數(shù) (KA)計算 值(KA)110K1101600600030378038.81297732.6V側(cè)35KV 主進(jìn) 線3512509705004019.0951210.9535KV 出線356304852682010.661283.14510KV 主進(jìn) 線10250069232510043.42640079.810KV 出線10630277171.64024.07160212.5表四 :隔離開 關(guān)安裝 地點型號工作電 壓(KV)工作電 流(KA)沖擊電流最大值熱穩(wěn)定校驗設(shè)備參 數(shù)(KA)
23、最大值 (KA)110KV側(cè)1106205038.81250032.635KV側(cè)356008019.0990010.95表五:過壓主感器 安裝位置型號變化最大容 量連接組別準(zhǔn)確級110KV 母線橋20000.2/335KV 母線10000.2/3/310KV 母線4000.2/3/3表六:電流 互感 器安 裝位 置型號變化準(zhǔn)確級額 定 負(fù) 荷 (A)熱穩(wěn)定校 驗動穩(wěn)定校驗設(shè)備參數(shù)計 算 值設(shè)備參數(shù)計算 值110KLCWB3-1102×0.2D/B1/B2/50252.32.91.6134.V 進(jìn)線W300/5B3864及橋上35KVLCZ-351000/D/320421123.416
24、6.主進(jìn)54735KVLCZ-35600/50.2/1201291123.4150主進(jìn)6435KVLCZ-352*600/0.5/3201523.112.6150分段51435KVLCZ-3575/50.25022.33.1100.150出線4535KVLCZ-35300/50.520380.3.125150出線3410KVLDJ-102000/D/30.主進(jìn)5410KVLDJ-101000/0.2/0.50.主進(jìn)5410KVLDJ-101000/0.5/30.分段5410KV 出線LDJ-10100/5D/0.50.60KV 出線LDJ-10150/5D/0.50.610KV 出線LDJ-1
25、0200/5D/0.50.6表七 :名稱型號額定電壓(KV)額定電流(A)熱穩(wěn)定 ()動穩(wěn)定 (N)35KV 穿墻 套管CWL-35/600356007202.4 ×10410KV 穿墻 套管CWL-10/200010200080004.8 ×10510KV 支持絕緣子ZD-20F201.2 ×104表八 :高壓熔斷器安裝處型號額定電壓 (KV)開斷電流 (KA)斷流容量(MVA)35KV 站用變RW10-35/23519.89100010KV 站用變RN3-10/5101260010KVPTRN2-35/0.53517100010KVPTRN2-10/01050
26、1000.5表九 :序號選用型號避雷器安裝地點數(shù)量1Y5W-110/260110 母線22FZ-3535KV 母線及 35KV 主線43FZ-1010KV 母線24FS3-1010KV 主進(jìn)25Y1W-55/151主變中性點2第二節(jié) 站用變的設(shè)置變電站的主要站用負(fù)荷一般都不大 ,主要是變壓器冷卻裝置 ,蓄電池的充放電 裝置和硅整流設(shè)備 ,照明油處理高備 ,檢修工具用電及供水水泵等 ,規(guī)程規(guī)定一般 110KV 變電站應(yīng)裝設(shè)兩臺用變壓器 ,接在不同的電源上或獨立供電 ,我們考慮站用 變的可靠性決定采用三臺 ,10KV 分段母線上各設(shè)一臺 ,35KV 線路出線設(shè)一臺 ,這 是為了防止 10KV 側(cè)出
27、事故 ,全站站用電失去電源后 ,由 35KV 出線反送 ,根據(jù)電 力工程設(shè)計手冊的要求 ,110KV 變電站站用容量 50KVA, 因此我們設(shè)的所用變?nèi)?量為 50KVA, 連接組別 Y/Y0-12, 為了得到 380/220 低電壓配電網(wǎng)絡(luò) ,得到兩個不 同的電壓而采取的中性點 ,直接接地的三相四線制。表十:安裝地點型號額定容量一次額定電二次額定電連接組別壓 KV壓 KV35KV 出線SL7-50/355035±5%0.4Y/Y0-1210KV 母SG3-50/105010.5 ±5%0.4Y/Y0-12第五章 配電裝置的設(shè)計第一節(jié)概述配電裝置的設(shè)計應(yīng)滿足以下基本要求 :
28、:1、 配電裝置的設(shè)計必須貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2、 保證運(yùn)行可靠,按照系統(tǒng)和自然條件,合理選擇設(shè)備,在布置上力求整 齊、清晰、保證具有足夠的安全距離。3 、 便于檢修,巡視和操作4、 在保證安全的前提下,布置緊湊,力求節(jié)約材料的降低造價。5、 安裝和擴(kuò)建方便大中型發(fā)電廠和變電所中, 35KV 及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝 置, 110KV 及以上多為屋外配置,但 110-220KV 裝置,當(dāng)有特殊要求(如 戰(zhàn)備或深入城市中心)或處于嚴(yán)重污穢地區(qū)(如海邊或化工區(qū))時,經(jīng)過經(jīng) 濟(jì)技術(shù)比較,也可采用屋內(nèi)式布置。1、 屋內(nèi)配電裝置的特點: (1)由于允許安全凈距小和可以分屋布置
29、,故占 地面較?。?2)維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行,不受氣候影響( 3)外界污 穢空氣對電氣設(shè)備影響較小,可減少維護(hù)工作量( 4 )房屋建筑投資較較 大2、 屋外配電裝置的特點: (1)土建工程量的費(fèi)用較小,建設(shè)周期短( 2)擴(kuò) 建比較方便( 3 )相鄰設(shè)備之間距離較大,便于帶電作業(yè)( 4)占地面積大(5)受外界空氣影響響,設(shè)備運(yùn)行條件較差,須加強(qiáng)絕緣( 6)外界氣象 變化對設(shè)備維修和操作有影響第二節(jié)配電裝置的設(shè)計根據(jù)電氣設(shè)備的高度,屋外配電裝置采用中型配電裝置:所有電器都安 裝在同一水平面內(nèi),并裝在一定高長的基礎(chǔ)上,使帶電部分對地保持必要的 高度,變壓器基礎(chǔ)為雙梁形并輔以鐵軌,下面設(shè)置貯油池
30、,其尺寸比設(shè)備外 廓大 1M ,池內(nèi)輔設(shè)厚度不小于 0.25M 的卵石層,兩臺變壓器凈距 12M , 斷路器、隔離開關(guān),電流電壓互感器均式布置,其支柱絕緣子最低裙邊對地 距離為 2.7M (見圖 05 )中型配電裝置采用的有關(guān)尺寸: (M )弧垂相間距離線路架構(gòu)高度架構(gòu)寬度122738二、房內(nèi)配電裝置的布置型式為單層,二通道、單母線分段,采用成套開關(guān)柜, 柜間有絕緣套管隔離, 35KV 為 JYN1-35 手車式交流金屬封閉型移開式開關(guān) 柜,10KV 為 KYN1-10 系列戶內(nèi)交流鎧裝移開式開關(guān)柜,體積小,油量少, 重量輕,占地面積小等優(yōu)點,配有備用手車開關(guān),在檢修時可替換使用,減 少停電時
31、間母線為水平布置, 35KV 相間距離為 500MM ,10KV 為 300MM ,兩段母線間以 垂直的隔墻分開,這樣,當(dāng)一組母線故障不會影響另一組母線,并可以安全 檢修。裝置正面配有 2.5-2.8M 操練通道,背面有 1M 的維護(hù)通道(見圖 03 、 04、06、07)第六章 防雷保護(hù)和接地保護(hù)裝置的設(shè)計第一節(jié) 防雷保護(hù)避雷器的配置電氣設(shè)備在運(yùn)行中承受工作電壓外,還常常會遭到過電壓的作用,如雷電引起的過電壓, 其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工作電壓, 如不采取措施, 將使絕緣受到破壞, 縮短設(shè)備使用壽命。配電裝置的每組母線上應(yīng)裝設(shè)避雷器,直接接地系統(tǒng)中變壓器中性點為分級絕緣且裝設(shè)避雷器二、避雷器的選擇 選
32、用避雷器,應(yīng)使用避雷器的額定電壓與安裝該避雷器的電力系統(tǒng)電壓等級 相同,并且使避雷器的滅弧電壓大于其安裝處工作母線可能出現(xiàn)的最高工頻 電壓,避雷器的工頻放電電壓應(yīng)大于滅弧電壓的 1.8 倍,在目前的電力系統(tǒng) 中,常選用氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器具有以下優(yōu)點: (1)無間隙( 2)無續(xù)流( 3)電氣設(shè)備所受過 電壓可以降低( 4)通流容量大( 5)伏安特性平坦、殘壓低,不產(chǎn)生截流三、變壓器中性點保護(hù):對于中性點接地的系統(tǒng),由于繼電保護(hù)的要求,其中一部分變壓器中性點是 不接地的,而這些系統(tǒng)中的變壓器是分級絕緣的,即變壓器中性點絕緣水平 要比相線端低得多, 110K 變壓器中性點絕緣等級為 35KV
33、電壓等級,所以 中性點應(yīng)加裝避雷器或保護(hù)間隙保護(hù)之對中性點避雷器應(yīng)滿足下列要求:( 1 ) 其沖擊放電電壓應(yīng)低于變壓器中性點的沖擊耐壓2 ) 其滅弧電壓應(yīng)大于電網(wǎng)單相接地而引起的中性點電位升高的穩(wěn)壓值四、本設(shè)計中選用避雷器的型號: (第四章表九)五、中性點保護(hù)隔離開關(guān)選擇與作用:當(dāng)接地失去后,中性點絕緣水平按 35KV 設(shè)計的,憑經(jīng)驗,中性點電流約為100-200A ,選用 GW-60W/400 是合適的對中性點接地系統(tǒng), 由于繼電保護(hù)的要求, 其中一部分變壓器中性點是不接 地的,所以用隔離開關(guān),另外在開斷和接入變壓器時,先將變壓器中性點直 接接地,待操作完畢后,再用隔離開關(guān)將中性點拉開六、避
34、雷針的設(shè)置1 、根據(jù)電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計技術(shù)規(guī)程 ,對避雷針有如下幾個方面的要求:(1)獨立避雷針與配電裝置帶電部分,變壓所電力設(shè)施接地部分、架構(gòu)接地部分之間的空氣中距離應(yīng)符合下式要求:SK0.3RCH+0.1H式中: SK 空氣中距離REH 獨立避雷針的沖擊接地電阻H 避雷針校驗點的高度(米)(2)獨立避雷針的接地裝置與變電所接地網(wǎng)的地中距離應(yīng)符合下式要求:SD0.3RCH 式中:SD 為地中距離 除上述要求外,對避雷會還有: SK 不宜不于 5 米、SD 不宜小于 3 米(3)獨立避雷針宜設(shè)獨立接地裝置4) 獨立避雷針不宜設(shè)在人經(jīng)常通過的地方,避雷針及其接地裝置與路邊或出入口等的距離不宜
35、小于 3 米2、根據(jù)各項事宜,為保護(hù)變電所電氣設(shè)備免受直擊雷的侵害,本站設(shè)計裝 設(shè)兩支 29 米等高的獨立避雷針及兩支 26 米等高的獨立避雷針,且采用 獨立接地裝置,通過計算,此設(shè)計滿足防雷要求(具體過程見計算書)見 圖 08第二節(jié)接地裝置 為保證人身和設(shè)備安全,電氣設(shè)備宜接地或接零,為了將各種不同電壓的電 氣設(shè)備接地,應(yīng)使用一個總的接地裝置,電氣設(shè)備的人工接地體應(yīng)盡可能使電氣 設(shè)備所在地點附近對地電壓分布均勻,在接地短路電流的電氣設(shè)備,一定要裝設(shè) 環(huán)形接地體,并加裝均壓帶對變壓器、電器的底座和外殼、互感器二次繞組、屋外配電裝置的金屬和鋼 筋混凝土構(gòu)架以及靠近帶電部分的金屬遮欄和金屬門等都是
36、接地范圍本設(shè)計對接地裝置布置為:(1)接地裝置系由 L50 ×5 、長 2.5M 的角鋼作為垂直接地體和 -60 ×6 扁 鋼作為水平接地體構(gòu)成接地裝置,埋設(shè)深庶 0.8 米(2)接地棒每隔 6M 埋設(shè)一根,并用一 60 ×6 扁鋼連成環(huán)狀(3)桿塔、金屬架構(gòu)、電氣設(shè)備金屬外殼等,操作機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備工作接 地等處均需接地,其分支引線除工作接地外,均采用 16 圓鋼引出 地面,其引出位置應(yīng)按距離接地設(shè)備最近處設(shè)置(4)地下電纜溝的接地線采用一 60×6 扁鋼與電纜支架連接, 中間及端頭 與主接地網(wǎng)相連接,戶外地上電纜支架用 16 圓鋼與接地網(wǎng)連接(5)接地
37、裝置總接地電阻應(yīng)不超過 0.5 ,否則增加接地棒,至總接地電阻(6) 變壓器采用一 60 ×6 扁鋼兩處可靠接地見圖 09第七章 無功補(bǔ)償 為了提高系統(tǒng)運(yùn)行中的電能質(zhì)量,減小有功損耗,提高功率因數(shù),需要對系 統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償、調(diào)節(jié)根據(jù)規(guī)程規(guī)定,并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置一般設(shè)在 10KV 側(cè),其容量可按主變額定容量的10%-30% 考慮,在選擇時,選用容量為 3600KVAR 補(bǔ)償裝置兩臺,按星形接線分成兩組,分別接在 10KV 、段母線上。型號為 TBB1-3600 。第八章結(jié)束語 本設(shè)計根據(jù)華北電力大學(xué)成人教育學(xué)院指定課題 ,參照衡水供電公司設(shè)計擬定 在設(shè)計過程中 ,對一些原始資料進(jìn)行分析 ,閱
38、讀一些書籍和參考資料 ,并對衡水供電 公司所管轄同類型變電站進(jìn)行了解 ,在華電老師指導(dǎo)下。按照“多供少損,安全經(jīng) 濟(jì)”的八字方針進(jìn)行了 110kv 變電站一次部分初步設(shè)計。通過這次設(shè)計 ,鞏固和擴(kuò)大了專業(yè)理論知識 ,在實踐中得到了靈活運(yùn)用 ,同時使 我認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計這一課的重要目的和意義 ,為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 由于 本人專業(yè)水平有限,在本次設(shè)計中一定有很多不足和錯誤,敬請老師批評指正。 畢業(yè)設(shè)計計算書第一章短路電流計算 第一節(jié)原始資料和主接線圖 一、原始資料1、110kv 雙回線從系統(tǒng)受電,回線長 24km ,回線長 20km;2、35kv 負(fù)荷出線 6 回:最高負(fù)荷為 35750M
39、VA ,無一級負(fù)荷35kv第二節(jié)主接線的等值電路圖及各元件參數(shù)的計算、各元件參數(shù)標(biāo)幺值計算:1、各元件參數(shù):3、10kv 負(fù)荷出線 16 回,無一級負(fù)荷二、電氣主接線圖:10kv110kv系統(tǒng): =0.15 線路: =0.4 /KM=0.4 × 24=9.6 =0.4 × 20=8 變壓器:兩臺主變?nèi)萘俊⑿吞栂嗤?,參?shù)一樣。%=10.5%=6.5%=17.5%=(%)= (10.5% 17.5 6.5% )=10.75%= ( 10.5% 6.5% 17.5% )=0.25%= ( 6.5% 17.5% 10.5% ) =6.75%2、各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計算:取基準(zhǔn)容量:
40、=100MVA 基準(zhǔn)電壓: = 是以系統(tǒng)容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值:設(shè)系統(tǒng)=0.85 ,則系統(tǒng)容量 =8500/0.85=10000MVA 故系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值(以 =100MVA ):=· =0.15 × 100/10000=0.0015由于小于短路回路總電抗的 10% ,可以認(rèn)為該系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)=9.6 ×100/=0.073 =8× 100/=0.06兩臺變壓器相同側(cè)繞組的標(biāo)幺值用成一個符號表示:= (/100 )×(/ ) = (10.75/100 )×(/31.5 )=45.13 = (/100 )×(/ ) = (0.25
41、/100 )×(/31.5 )= 1.04 ,取 =0= ( /100 )×(/ )= (6.75/100 )×(/31.5 )=28.34 = ×=45.13 ×=0.34= ×=0 ×=0= ×=28.34 ×=0.21、主接線的等值電路圖:110kv d135kv d4d2d310kv第三節(jié)短路點的短路電流計算本電站短路故障最嚴(yán)重的情況是發(fā)生在 110KV 內(nèi)橋,35KV 母線和 10KV 母線及其附近,故設(shè)五個短路計算點、。如圖 9-2 :1、點發(fā)生三相短路:=/=0.073/0.06=0.032
42、9 =30.37最大沖擊電流: = ·= ×1.8 ×15.25=38.81kA短路容量: S=3037MVA2、點發(fā)生三相短路:= () /2=0.0329 ( 0.034 0) /2=0.20=5=5 × =7.5kA最大沖擊電流: =·= ×1.8 ×7.5=19.09kA短路容量: S=500MVA3、點發(fā)生三相短路:=() /2=0.0329 ( 0.34 0.12 )/2=0.308=3.25=3.25 × =17.06kA最大沖擊電流: =·= ×1.8 ×17.06=4
43、3.42kA短路容量: S=325MVA4、點發(fā)生短路:= =0.0329 0.34 0=0.373=2.68=2.68 ×=4.02kA最大沖擊電流: =·= ×1.8 ×4.02=10.23kA短路容量: S=268MVA5、點發(fā)生短路:=1.715=1.715 ×=9kA最大沖擊電流: =·= ×1.8 ×9=22.9kA短路容量: S=171.5MVA6、計算結(jié)果列表:第二章電氣設(shè)備的選擇及效驗第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的原則及要求 電氣設(shè)備是按正常工作電壓和額定電流選擇,按短路電流條件進(jìn)行熱穩(wěn)定和動 穩(wěn)定效驗。短
44、路電流發(fā)熱時間,本設(shè)計不考慮保護(hù)的整定,經(jīng)向有關(guān)人員和指導(dǎo)老師請取主保護(hù)動作時間為 0.05s , = ,系統(tǒng)容量無限大,三相短路電流周期分量假想時 間等于實際短路延續(xù)時間,沖擊系數(shù) =1 ,= 0.05= 0.05 ,在 110kv 側(cè)取 0.04s ,35kv 側(cè)0.08s ,10kv 側(cè)取 0.15s 。第二節(jié)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及效驗一、110kv 斷路器及隔離開關(guān)的選擇1、斷路器 按額定電流及額定電壓選擇,要求 , 考慮當(dāng)一條線路故障,將承擔(dān)全部負(fù)荷,最大長期工作電流為:=1.05=1.05 ×=1.05 ×331=347.6A選用 110/1600 型斷路器,
45、參數(shù)如表 3 動穩(wěn)定效驗:要求點短路: =38.81kA <80kA ,滿足要求 熱穩(wěn)定效驗:要求··= 0.05=0.05 0.04 0.05=0.145·= ×0.14=32.6 ·<2977 ·,滿足要求。 斷流容量的效驗:要求> S :斷路器額定斷流容量, =6000MVAS:短路容量, S=3237MVA >S,滿足要求。2、隔離開關(guān): 按額定電流及額定電壓選擇 =347.6A ,選擇隔離開關(guān)為: 110GDW/620 ,參數(shù)見表 4,=620A > 347.6A ,滿足要求。 動穩(wěn)定效驗:要求
46、=50kA ,=38.81kA ,<,滿足要求。 熱穩(wěn)定效驗:要求···=2500 ·,=·32.6 ·,·>·,滿足要求。二、35kv 斷路器及隔離開關(guān)的選擇1、主進(jìn)斷路器: 按額定電流及額定電壓選擇:要求=1.05 ×=1.05 ×=496A選擇型號為 ZN 35/1250 手車柜開關(guān),參數(shù)見表 3,=1250A >,滿足要求。 動穩(wěn)定效驗:要求 熱穩(wěn)定效驗:要求··= 0.05=0.05 0.08 0.05=0.18s·= ×0.1
47、8=10.95 ·,=·512 ·,·>·滿足要求。 斷流容量的效驗:要求> S:斷路器額定斷流容量, =970MVAS:短路容量, S=500MVA>S,滿足要求。2、出線斷路器: 按額定電流及額定電壓選擇: 按每母線最大負(fù)荷 75A 考慮 選擇型號為 ZN 35/630 手車柜開關(guān),參數(shù)見表 3。 動穩(wěn)定效驗:要求=20kA ,=10.23kA ,<,滿足要求。 熱穩(wěn)定效驗:要求···= ×0.18=2.9 ·,=·128 ·,·>
48、·滿足要求。 斷流容量的效驗:要求> S:斷路器額定斷流容量, =485MVAS:短路容量, S=268MVA>S,滿足要求。3、隔離開關(guān) 按額定電流及額定電壓選擇: =75A ,選擇隔離開關(guān)為:35GDW/600 ,參數(shù)見表 4 ,=600A ,滿足要求 動穩(wěn)定效驗:要求=80kA ,=19.09kA ,滿足要求。 熱穩(wěn)定效驗:要求···=900 ·,=·×0.18=10.95 ·, ··,滿足要求。三、10kv 斷路器及的選擇1、主進(jìn)斷路器: 按額定電流及額定電壓選擇:每回線按最
49、大負(fù)荷考慮=1.05 ×=1.05 ×=1736A選擇型號為 ZN 10/2500 手車柜開關(guān),參數(shù)見表 3,=2500A ,滿足要求。 動穩(wěn)定效驗:=100kA , =43.42kA ,滿足要求。 熱穩(wěn)定效驗:要求··= 0.05=0.05 0.15 0.05=0.25s·= ×0.25=72. 8·,=·6400 ·,··滿足要求。 斷流容量的效驗:要求 S:斷路器額定斷流容量, =692MVAS:短路容量, S=325MVA S,滿足要求。2、出線斷路器: 按額定電流及額定電壓選
50、擇:按每母線最大負(fù)荷考慮, =200A選擇型號為 ZN 10/630 手車柜開關(guān),參數(shù)見表 3。 動穩(wěn)定效驗:要求=40kA ,=22.9kA ,滿足要求。 熱穩(wěn)定效驗:要求···= ×0.25=20.25 ·,=·1600 ·,··滿足要求。 斷流容量的效驗:要求 S:斷路器額定斷流容量, =277MVAS:短路容量, S=171.5MVA S,滿足要求。第三節(jié)母線及電纜的選擇及效驗一、110kv 母線的選擇及效驗:110kv 側(cè)最大工作電流按一條進(jìn)線帶全站 60% 負(fù)荷考慮,計算允許電流, 進(jìn)線 都選
51、擇同一型號, 按上述規(guī)定按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇, 年最大負(fù)荷利用小時稱為 3000 5000 ,J=1.15 ,=0.6 ×=198.4AS=1721、選用 LJG185 導(dǎo)線,銅芯鋁絞線,栽流量 =515A,滿足要求。2、電暈電壓效驗:根據(jù)規(guī)程規(guī)定: 110kv 使用大于 LJG70 導(dǎo)線,可不進(jìn)行電暈效驗,本站選 用 LJG 185 型導(dǎo)線滿足電暈條件。3、熱穩(wěn)定效驗:要求其中:導(dǎo)線材料及發(fā)熱溫度系數(shù) C=97 ,集膚效應(yīng)系數(shù) =1.04=59.1 <S=185 ,滿足要求。二、35kv 母線的選擇及效驗:1、主變到 35kv 主導(dǎo)線側(cè)導(dǎo)線的選擇: 持續(xù)工作電流選擇: =472
52、A按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇: S=314選用 LGJ 300 型導(dǎo)線,允許載流量 =700A >,滿足要求。 電暈效驗:規(guī)定=84 k · mr ·r · (1 ) ·式中: k:排列系數(shù),取 0.96mr :導(dǎo)線表面粗糙系數(shù),取 0.85 :空氣相對密度,取 1a :相間距離,取 120cmr: 導(dǎo)線半徑,取 11.75mm=206kv=84 × 0.96 × 0.85 × 1 × 1.175 × (1 ) >滿足要求。 熱穩(wěn)定效驗:查得: C=97=1.04=0.18 =33.5 < S=300 ,滿足要求。2、35kv 主母線的選擇及效驗: =1.05 ×=496A 查得 J=1.15S=431.3選用單條 LMY 8×10矩型鋁導(dǎo)線,允許載流量為 25時 1427A滿足對持續(xù)電流的要求。 熱穩(wěn)定效驗:=29.5 < S,滿足要求。電暈電壓效驗:對于 110kv 以下的不進(jìn)行電暈效驗。 動穩(wěn)定效驗:相間距離 a=0.5m, 絕緣子間距 1.82m m=b× h × r=0.01 × 0.08 × 2700=2.16kg/m =0.01 ×× 1/6=1.07
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