110kV变电所的设计毕业设计论文.docx
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110kV变电所的设计毕业设计论文
毕业论文(设计)
110KV变电所设计
摘要
本设计首先根据《毕业综合实践与设计》指导书的内容,拟题目,方案。
通过所学知识,参考相关资料进行设计。
分析负荷发展趋势,从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,从安全、经济及可靠性方面考虑,确定了110KV、35KV、10KV的主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器的台数、容量及型号,最后根据短路电流的计算结果,对主要电气设备进行了选择,从而完成了110KV降压变电站部分的设计。
在设计中,用到的知识要点和选用规则条件,并配以相应的计算,以达到对设计思路的进一步剖析,使设计内容更清晰易懂,为保证知识理论的严紧性,参考了大量的相关的理论知识书籍,精心摘选,保证语言上的简明扼要,通俗易懂,并提高设计本身的可读性,保证了设计的质量。
关键词:
变电站,变压器,接线
概述
1.所址情况
变电站位于某城市,地势平坦,交通便利,空气污染轻微,区平均海拔200米,最高气温40℃,最低气温-18℃,年平均气温14℃,最热月平均最高气温30℃,土壤温度25℃。
2.系统情况如下图
注:
括号内为最小运行方式
第一部分设计说明书
第一章负荷分析
1.1负荷的分类
1.一级负荷:
中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏,且难以挽回,带来极大的政治、经济损失,属于一级负荷。
一级负荷要求有两个独立电源供电。
2.二级负荷:
中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱,且较长时间才能修复或大量产品报废,重要产品大量减产,属于二级负荷。
二级负荷应由两回线路供电。
但当两回线路有困难时(如边远地区),允许有一回专用架空线路供电。
3.三级负荷:
不属于一级和二级的一般电力负荷。
三级负荷对供电无特殊要求,允许较长时间停电,可用单回线路供电。
1.2负荷曲线与最大负荷利用时间
1.负荷曲线
由于用户用电的随机性,电力系统的负荷是时刻在变化着的,相应的电力系统的功率分布、母线电压、功率损耗以及电能损耗等也在变化。
因此,在分析计算电力系统的上述运行参数时,首先必须了解负荷随时间的变化规律。
用户、变电站、发电厂及电力系统的负荷随时间变化的规律,通常以负荷曲线来表示。
一般用直角坐标系的横坐标表示时间,以小时、日、月等为单位;纵坐标表示有功功率、无功功率、视在功率或电流。
为了简化计算和便于在运行中绘制负荷曲线,常把连续变化的负荷看成在测量的那一小段时间内不变,因此,负荷曲线常被绘成阶梯形。
知道了整个电力系统的日负荷曲线,电力系统的调度管理部门就可以据此制定日发电量计划。
2.最大负荷利用时间
将用户全年所取用的电能与一年内的最大负荷相比,所得的时间称为用户年最大负荷利用时间。
1.3本设计中的负荷分析
市镇变1、2:
市镇变担负着对所辖区域的电力供应,若中断供电将会带来大面积停电,所以应属于一级负荷。
煤矿变:
煤矿变负责向煤矿供电,煤矿大部分是井下作业,例如:
煤矿工人从矿井中的进出
等等,若煤矿变一旦停电就可能造成人身死亡,所以应属一级负荷。
化肥厂:
化肥厂的生产过程伴随着许多化学反应过程,一旦电力供应中止了就会造成产品报废,造成极大的经济损失,所以应属于一级负荷。
砖厂:
砖厂的生产过程与电的联系不是非常紧密,若终止电力供应,只会造成局部破坏,生产流程混乱,所以应属于三级负荷。
镇区变:
镇区变担负着对所辖区域的电力供应,若中止镇区变的电力供应,将会带来大面积停电,带来极大的政治、经济损失,所以应属于一级负荷。
机械厂:
机械厂的生产过程与电联系不是非常紧密,若中止供电,不会带来太大的损失,所以应属于二级负荷。
纺织厂1、2:
若中断纺织厂的电力供应,就会引起跳线,打结,从而使产品不合格,所以应属于二级负荷。
农药厂:
农药厂的生产过程伴有化学反应,若停电就会造成产品报废,应属于一级负荷。
面粉厂:
若中断供电,影响不大,所以应属于三级负荷。
耐火材料厂:
若中断供电,影响不大,所以应属于三级负荷。
1.4本设计中的负菏分析本地区负荷情况
电压
负荷
名称
每回最大负荷(KW)
功率因数
回路数
供电方式
线路长度(KM)
35KV
乡镇变1
乡镇变2
汽车厂
砖厂
6000
7000
4300
5000
0.9
0.92
0.88
0.85
1
1
2
1
架空
架空
架空
架空
15
8
7
11
10KV
乡区变
纺织厂1
纺织厂2
纺织厂3
加工厂
材料厂
1000
700
800
600
700
800
0.9
0.89
0.88
0.88
0.9
0.9
3
1
2
1
1
2
架空
电缆
架空
架空
架空
架空
5
3
7
4
5
2
1.535KV及10KV各侧的负荷大小
1.35KV侧
ΣP1=6000+7000+4500×2+4300×2+5000=35600KW
ΣQ1=6000×0.48+7000×0.426+4500×0.62×2+4300×0.54×2+5000×0.62=19186Kvar
2.10KV侧:
ΣP2=1000×3+800×2+700+800×2+600+700+800×2=9800KW
ΣQ2=1000×3×0.48+700×0.512+800×0.512×2+800×0.54×2+
600×0.54+700×0.48+800×0.48×2=4909.6Kvar
ΣP=ΣP1+ΣP2=35600KW+9800KW=45400KW
ΣQ=ΣQ1+ΣQ2=19186+4909.6=24095.6Kvar
所以:
ΣS=(454002+24095.62)1/2=51398KVA
考虑线损、同时系数时的容量:
ΣS2=51398×0.8×1.05=43174.3KVA
第二章主变压器的选择
2.1主变台数的确定
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,变电站应装设两台主变压器为宜。
此设计中的变电站符合此情况,故主变设为两台。
2.2主变容量的确定
(1)主变压器容量一般按变电站建成后5-10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10-20年负荷发展。
对城郊变电站,主变压器容量应与城市规划相结合。
(2)根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电站,应考虑到当一台主变压器停运时,其余变压器容量在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;对一般性变电站,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70%-80%。
此变电站是一般性变电站。
有以上规程可知,此变电站单台主变的容量为:
S=ΣS2×0.8=43174.3×0.8=34539.48KVA
所以应选容量为40000KVA的主变压器。
2.3主变相数选择
(1)主变压器采用三相还是单相,主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。
(2)当不受运输条件限制时,在330KV及以下的发电厂和变电站,均应采用三相变压器。
社会日新月异,但今天科技已十分进步,变压器的制造、运输等已不成问题,故由以上规程可知,
此变电站的主变应采用三相变压器。
2.4主变绕组数量
在具有三种电压的变电站中,如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但在变电站内需装设无功补偿装备时,主变压器宜采用三绕组变压器。
根据以上规程,计算主变各侧的功率与该主变容量的比值:
高压侧:
K1=(35600+9800)×0.8/40000=0.9>0.15
中压侧:
K2=35600×0.8/4000=0.7>0.15
低压侧:
K3=9800×0.8/40000=0.2>0.15
由以上可知此变电站中的主变应采用三绕组。
2.5主变绕组连接方式
变压器的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Y和△,高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。
我国110KV及以上电压,变压器绕组都采用Y0连接;35KV亦采用Y连接,其中性点多通过消弧线圈接地。
35KV及以下电压,变压器绕组都采用△连接。
由以上可知,此变电站110KV侧采用Y0接线,
35KV侧采用Y连接,10KV侧采用△接线。
主变中性点的接地方式:
选择电力网中性点接地方式是一个综合问题。
它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。
主要接地方式有:
中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。
电力网中性点的接地方式,决定了变压器中性点的接地方式。
电力网中性点接地与否,决定于主变压器中性点运行方式。
35KV系统,IC<=10A;10KV系统,IC<=30A(采用中性点不接地的运行方式)
35KV:
Ic=UL/350=35×(15+8+10×2+7×2+11)/350=6.8A<10A
10KV:
Ic=10×(5×3+7×2+4+5+7×2)/350+10×(2×2+3)/10=8.2A<30A
所以在本设计中110KV采用中性点直接接地方式,
35、10KV采用中性点不接地方式。
2.6主变的调压方式
调压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:
不带电切换,称为无励磁调压,调压范围通常在+5%以内;另一种是带负荷切换,称为有载调压,调压范围可达到+30%。
对于110KV及以下的变压器,以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。
由以上可知,此变电站的主变压器采用有载调压方式。
2.7变压器冷却方式的选择
主变一般的冷却方式有:
自然风冷却;强迫油循环风冷却;强迫油循环水冷却;强迫
导向油循环冷却。
小容量变压器一般采用自然风冷却。
大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却方式。
故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。
附:
主变型号的表示方法
第一段:
汉语拼音组合表示变压器型号及材料。
第一部分:
相数S----三相;D------单相;
第二部分:
冷却方式J----油浸自冷;F----油浸风冷;
S----油浸水冷;G----干式;N----氮气冷却;
FP----强迫油循环风冷却;SP----强迫油循环水冷却
本设计中主变的型号是:
SFPSL—40000/110
第三章无功补偿装置的选择
3.1补偿装置的意义
无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗,同时对增强系统的稳定性有重要意义。
3.2无功补偿装置类型的选择
(1)无功补偿装置的类型
无功补偿装置可分为两大类:
串联补偿装置和并联补偿装置。
目前常用的补偿装置有:
静止补偿器、同步调相机、并联电容器。
(2)常用的三种补偿装置的比较及选择
这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电站的母线上。
同步调相机:
同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行,它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用,可提高系统电压。
装有自动励磁调节装置的同步调相机,能根据装设地点电压的数值平滑地改变输出或汲取的无功功率,进行电压调节。
特别是有强行励磁装置时,在系统故障情况下,还能调整系统的电压,有利于提高系统的稳定性。
但是同步调相机是旋转机械,运行维护比较复杂。
它的有功功率损耗较大。
小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也较大。
故同步调相机宜于大容量集中使用,容量小于5MVA的一般不装设。
在我国,同步调相
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