电力系统自动化毕业设计.docx
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电力系统自动化毕业设计
摘要
本次设计以35KV站为主要设计对象,分为任务书、计算说明书二部分,同时附有1张电气主接线图加以说明。
该变电站设有2台主变压器,站内主接线分为35kV、和10kV两个电压等级。
两个电压等级均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、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。
ABSTRACT
Thisdesignisthen35kVtransformersubstationsisforprimarilydesigntheobjecting,andisdividedintothemissionbook,calculationbook,manualthreepart,atthesametimefish-eye1electricitythelordconnectthelinediagramtotakeintotheelucidation.Thattransformersubstationestablishestohave2maintransformerofsets,standtheinsidelordtoconnectthelinetoisdividedinto35kV,with10twoelectricvoltagegradesofkVs.Theeachelectricvoltagegradedistinguishestheconnectingofsegmentthelinemethodwithsinglemother.
Proceedsinthisdesigntheelectricitylordconnectthelinesketchthetype'sargument,short-circuitelectriccurrentcalculation,mainelectricityequipments(includetobreaktheroad,insulatetheswitch,electriccurrentwitheachother,electricvoltagetowitheachother),andintroducedtodefendwhatthunderprotecttoinstallatthesametime,aftertheprogrammingetc.thattheelectricityprotectthepartiesconcerned'sknowledge.
1引言
1.1原始资料和问题的提出
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35kV终端变电站。
变电站安装两台3150VA变压器。
电压分为35kV、10kV两个电压等级。
35kV侧二回,一回进线,另一回供另一座远方35kV变电站。
10kV最大负荷4500kVA最大一回负荷为1000KVA,最大负荷与最小负荷比为0.65,各侧功率因数COSφ及最大负荷小时数为:
35KV侧Tmax=4200小时/年COSφ=0.85。
查表损耗小时数T=2800小时
10KV侧Tmax=4500小时/年COSφ=0.8。
查表损耗小时数T=3150小时
35KV侧电源近似为无限大电源系统,以100MVA为基准容量,归算到本所
35KV侧母线阻抗为0.2Ω
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28℃,年平均气温16℃,绝对最高气温40℃,土壤最热平均月气温18℃,风速为
25m/s。
微风风速小于5m/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。
1.2国内外现状
1.2.1国外无人值班变电站的发展
变电站自动化和无人值班是当今电网调度自动化领域的热门课题,其发展势头正方兴未艾。
国外有一种观点认为,人容易受环境、情绪、性格、疾病等诸多因素影响,因此本身就是一个不可靠因素。
确实有不少事故是由人为误操作引起的,从这个角度看,无人值班确实可以提高运行可靠性。
变电站自动化是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。
国外在八十年代已有分散式变电站自动化系统问世,以西门子(SIEMENS)公司为例,该公司第1套全分散式变电站自动化系统LSA678早在1985年就在德国汉诺威投入运行,至1993年初已有300多套系统在德国及欧洲的各种电压等级的变电站运行。
1.2.1国内无人值班变电站的发展
我国的变电站自动化工作起步较晚,大约从九十年代开始,初始阶段主要研制和生产集中式的变电站自动化系统,例DISA-1型,BJ-1型,iES-60型,XWJK-1000A型,FD-97等。
九十年代中期开始研制分散式变电站自动化系统,如DISA-2型,DISA-3型,BJ-F3,CSC-2000型,DCAP3200型,FDK型等,与国外先进水平相比,大约有十年的差距。
许多高校、科研单位、制造厂家以及规划设计、基建和运行部门在学习和借鉴国外先进技术的同时,正结合我国的实际情况共同努力继续开发更加符合我国国情的变电站自动化系统。
可以预计,今后其发展和推广的速度会越来越快,与国外的差距会逐步缩小。
1.3本文的设计内容
1.拟定主接线方案:
依据原始资料,确定主变形式及规格型号,技术经济比较,确定最佳方案。
选择各侧接线方式,确定所用电引接方式。
2.计算短路电流:
选择计算短路点,计算各点短路电流,并列出短电流计算结果表。
3.选择主要电器设备:
35kV、10kV主母线;选择主变10kV母线桥导体及绝缘子;选择主变两侧断路器和隔离开关;若可能选择主变低压侧10kV出口电流互感器;10kV主母线电压互感器;选择10kV无功补偿电容器型号及规格。
4.配置主要电气设备:
配置各级电压的电压互感器、避雷器,配置各支路的电流互感器。
5.各级电压等级的配电装置的选型与布置。
6.拟定二次设备的基本选择原则,基本设备选型与布置等。
7.拟定二次保护的基本配置。
8.拟定变电所与调度中心的通信方式等。
2无人值班变电站的基础知识
2.1无人值班变电站的概念和功能
2.1.1无人值班变电站的概念
无人值班站是指变电站的运行监控和操作等已经达到了三遥及以上,不需人员在变电站现场值班的变电站。
2.1.1无人值班变电站的功能
提高变电站的可控性及可靠性,要求更多地采用远方集中控制,操作及反事故措掩;采用无人值班模式,可提高劳动生产率,减少人为误操作的可能性,提高运行的可靠性;利用先进技术装备,改变传统二次模式,简化二次系统,信息共享,降低变电站造价。
3主接线的选择
3.1常用的主接线方案介绍及其优缺点
本主接线设计以设计任务的书为依据,以国家经济建设方针,政策及有关技术规范、规程为准则;结合工程具体特点,准确掌握基础材料综合分析。
以确定建所的标准和主要技术标准。
做到既要有技术先进,又要经济实用。
一)对主接线的基本要求
1)可靠性:
供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。
主接线应首先满足这个要求。
由于电能很难贮存,所以发电、送电和用电过程都在同一瞬间进行,并在任何时刻都保持平衡。
故电力系统各部分都必须可靠工作。
停电事故轻则引起全系统的电力严重不足,重则造成系统崩溃和长时间大面停电。
在研究主接线时应全面考虑以下几个方面的问题。
①可靠性的客观衡量标准是运行实践评估一个主接线的可靠性时应全面、充分考虑长期积累的运行经验。
②主接线的可靠性是由它的组成元件(包括一次和二次设备)的综合。
③可靠性并不是绝对的,同样的主接线对某些发电厂和变电所来说是可靠的,而对另一些重要的发电厂和变电所来说,则可能不够可靠。
因此评价可靠性时不能脱离变电所在系统中的地位和作用。
衡量主接线可靠性的标志:
①断路器检修时能否不影响停电
②线路、断路器或母线故障时以及对母线检修时。
停运的回路数和停电的长短以及能否保证对重要用户的供电。
③发电厂或变电所停运的可靠性。
④对大机组,超高压主接线应满足可靠性准则的要求。
2)灵活性:
主接线的灵活性要求以下几个方面
①调度灵活,操作方便,应能灵活地投入和切除某些机组、变压器和线路,
调配电源和负荷,能够满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下调度要求。
②检修安全,能方便地停运断路器。
母线及其继电保护设备,进行安全检修而不影响电网。
③扩建方便,能容易地从初期过渡到最终接线。
使在扩建过渡时,一次和二次设备等所需的改造最少。
3)经济性:
在满足技术要求的前提下,做到经济合理
①投资省:
主接线应简单、清晰,以节约一次设备投资;保护控制不过于复杂,以利于运行并节约二次投资,限制短路电流,以便于选型。
②占在面积小:
占地面积小是以电气主接线设计要为配电装置布置创造有利条件为前提,以便节用地和节省构件,导线和绝缘子。
③电能损耗小,经济合理选择主变压器的型式容量和台数,避免两次变压而增加电能损失。
3.2本设计所选择的主接线方案及其选择理由
根据实际情况,拟定桥形和单母分段两种备选主接线方案.
1)桥型接线
2)单母分段
3)拟定思想:
①35kV侧考虑到进线二回拟定的桥形接线,应用高压断路器数量少,四个回路只用三个断路器,造价低,或者采用单母分段接线。
内桥形接线的特点为:
①变压器的投入和切除较为复杂,需动作两台断路器,影响一回线路的暂时供电②桥连断路器检修时,两个回路需并列运行,③出线断路器检修时,线路需较长时间停运.
外桥形接线的特点为:
①供电线路的切入和投入较复杂,需动作两台断路器并有一台变压器停运。
②桥连断路器检修时,两个回路需并列运行,③变压器检修时,变压器需较长时问停运.
单线分段接线的特点为:
接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便且有利于扩建母线断路器可以提高供电的可靠性和灵活性。
对重要用户可以从不同段引出两回馈线路,由两个电源供电。
当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常母线不间断供电,不致使得要用户停电。
两段母线同时故障的几率甚小,可以不予考虑。
终上所述,由于桥形接线,虽然经济,但与本所有穿越功率,故不宜采用。
采用单母分段接线,可靠性较高。
故本所主接线采用单母分段接线。
3.3变压器的选型及台数
1)因建设规模,变压器台数:
2台
2)变压器的型式:
SZL——3150KVA
空载损耗:
5.0kW短路损耗:
33kW
阻抗电压:
7%空载电流:
1.1%
4短路电流计算
4.1短路计算的目的
①选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。
②为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数,必须对电力网发生的各种短路进行计算和分析
③在设计和选择电力系统和电气主接线时,为了比较各种不同的方案的接线图,确定是否采用限制短路电流的措施等,都要进行必要的短路计算。
④进行电力系统暂态稳定计算,研究短路时用电客户工作的影响等。
也包含一部分短路计算。
⑤确定输电线路对通讯的干扰。
对已发生故障进行分析,进行短路计算。
4.2变压器等值电抗计算
(取SB=100MVAVB=VN=37KV)(规定)
(欧)(B表示标么值、N表示额定值)
(KA)N表示额定值
4.3短路点的确定
在正常接线方式下,通过电器设备的短路电流为最大的地点称为短路计点,比较断路的前后短路点的计算值犹如一点故实际选择每断母线上短路点为计算短路点。
35kv母线上短路点为d1
10kv母线上短路点为d
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