10千伏的变电所毕业设计论文Word文件下载.docx
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3.5.1主变压器台数的选择9
4.3.1线路—变压器接线12
4.3.2桥式接线13
4.3.3单母线分段式接线14
4.3.4双母线接线14
4.4配电所接线方案的一般要求14
4.5配电所高压侧主接线的选择15
5.1.1短路原因16
5.1.2短路的种类16
5.1.3短路的危害17
5.1.4研究短路的目的17
5.1.5进行短路计算的基本假设18
5.2.1短路计算的方法与步骤18
5.2.2短路计算的常用公式19
6.2.1高压断路器的选择及校验23
6.2.2高压负荷开关的选择24
6.2.3隔离开关的选择24
6.2.4高压熔断器的选择25
6.2.5高压开关柜的选择26
6.4.1材料及形状的选择27
6.4.2母线截面积的选择27
6.4.310KV高压母线的选择27
6.5仪用互感器的选择29
6.5.1电流互感器选择29
6.5.2电压互感器选择29
6.6架空线的选择29
6.5电缆进线的选择30
7.4.1配电所二次回路的类别及其功能31
7.4.2继电保护装置选择的一般要求32
7.4.3自动装置选择的一般要求33
7.4.4绝缘监察装置与测量仪表选择的一般要求33
7.4.5断路器控制和信号回路选择的一般要求34
7.4.6操作电源选择的一般要求35
7.5.1过电流保护装置35
7.5.2继电保护装置的整定计算35
8.3.1概述38
8.3.210KV配电所的防雷保护38
8.3.310KV配电线路防雷措施39
8.3.410KV配电所设备防雷措施40
第1章绪论
1.1工厂配电所设计指导思想
工厂的供配电系统是是电力系统的终端网络,它的供电环节多少不是固定不变的,它是工厂总负荷量的大小、工厂与供电电源之间的距离以及地区电网的供电条件等综合因素决定的。
因此本次设计主要考虑到以下问题:
(1)设备安全和人身安全。
要满足这一点,必须按照国家标准和范围规定,正确选择电器设备及正常情况下的监视系统和正常情况下的保护系统,考虑到各种人身安全的技术措施。
(2)供电的可靠性。
接线应满足不同负荷的不中短供电要求。
(3)供电的灵活性。
由于负荷的分散性以及工厂扩建的可能性和利用最小的切换,能适应不同的运行方式。
例如:
负荷不均衡时,能自动的切除不许要的变压器,而在最大负荷时,有能方便的投入,以利于经济运行。
检修时操作简单,不至于断电。
(4)工厂的经济性。
在满足以上的情况下,保障设计投资少,但不要以投资最少为最佳方案,因为投资的限额可能会影响到灵活性和经济性,以至工厂停电,造成工厂的更大经济埙失。
接线的方式还应考虑到满足现在和将来的发展需要。
由此,在总体规划中要实现经济、社会、和环境效益的综合优化,达到布局合理,功能齐全,投资经济,节能节地,既能分期实施,又能相对完整,同时考虑远期的发展,按照动态体系进行规划。
1.2原始负荷
(1)负荷指标
根据工厂变变所现有的工作系统的特点及今后发展的需要,本工程各主要车间的负荷指标是7000千伏安。
第2章配电所负荷确定及功率补偿
2.1负荷等级划分
由于工厂用电设备多、负荷大,对供电的可靠性要求很高,因此应准确划分负荷的等级,做到安全供电,节约投资。
对负荷等级的划分标准是:
(1)一级负荷:
中断供电将造成人员伤亡者或重大设备损坏给国民经济带来重大损失。
;
(2)二级负荷:
中断供电将造成大量减产和废品,以至损坏生产设备,在经济上造成重大损失;
(3)三级负荷:
凡不属一级和二级负荷者。
而本设计作为变点所的变电所,它包含有一级、二级和三级负荷。
主要为二级负荷。
2.2无功补偿计算
无功补偿计算就是把无功功率因数由cosφ1提高到cosφ2时需要补偿的无功功率补偿容量(kvar)
由
=
=0.82(S
=7000
)
得
=5740KW
由
=`
=7000kv·
A
=4006kavr
无功补偿计算按下式计算:
380V侧无功补偿容量:
QC=P30(tanφ1-tanφ2)(2-7)
=5740×
(1.02-0.43)
0.59
=3386.6kvar
其中:
cosφ1=0.7cosφ2=0.92
tanφ1=1.02tanφ2=0.43
380V侧补偿后无功负荷:
Q130=Q30-QC(2-8)
=4006-3386.6
=619.4kvar
380V侧补偿后视在负荷:
S130=
=5906KVA
补偿后功率因数达到:
cosφ1=P30/S130=5740/5906=0.97
主变压器的功率损耗:
ΔP≈0.025S130=0.02×
5906=118.12kW
ΔQ≈0.1S130=0.1×
5906=590.6kvar
10kV侧的负荷有功:
P230=5740+118.12=5858.12kW
无功:
Q230=619.4+590.6=1210kvar
视在:
S230=5978
补偿后的功率因数:
cosφ2=P230/S230=5858.12/6166.4=0.95
第3章配电所主变压器台数和容量的确定
3.1变压器的分类
变压器通常分为电力变压器和特殊变压器两大类。
工厂变电所常用的是电力变压器。
电力变压器可按下列方法分类:
(1)按用途分类:
有升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器(联络几个不同电压等级的电网用)和厂用变压器(供发电厂自用电)等。
(2)按相数分类:
有三相变压器、单相变压器。
(3)按线圈数分类:
有双线圈变压器、三线圈变压器。
(4)按冷却方式分类:
有油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、强迫油循环水冷变压器、干式空气自冷变压器、干式浇注绝缘变压器等。
3.2变压器的构造及常用连接组别
电力变压器一般由器身(铁心、线圈、绝缘、引线及分接开关等)、油箱(油箱以及放油阀门、活门、小车、接地螺丝、铭牌等附件)、冷却装置(散热器或冷却器)、保护装置(油枕、油表、安全气道、呼吸器、测温元件、净油器、气体继电器等)和出线装置(高压套管、低压套管)等组成。
变压器接线组别是指变压器各相线圈的连接方法,以及一次线电压和二次线电压之间的相位关系。
国家规定单相电力变压器连接组别有三种,即1/1—12、1/1—12—12和0—1/1—12—12;
三相电力变压器有五种,即Y/Y0—12、Y/△—11、Y0/△—11、Y0/Y—12和Y/Y—12。
目前,三相电力变压器常用的接线组标号为Y/Y0—12、Y/△—11、Y0/△—11。
在区别不同的连接组时,我国采用的是时钟表示法。
具体做法是把高压和低压侧的线电压向量作为时钟面上的长针和短针。
当长针固定指向12点时,短针所指的钟点就是连接组的组别。
当长针指向12点而短针也指向12点,而针重合时,则接线组别为12,即表示高低压两侧线电压同相;
若长针指12点,而短针指在11,则接线组别为11,即表示高低压两侧线电压相差330O。
3.3电力变压器的型号
国内变压器的型号用字母和数字表示,它分两部分,前一部分有汉语拼音字母和一位阿拉伯数字组成,分别表示变压器的类别、结构、特征、用途及设计序号等。
后一部分有两位数字和两个字母组成,分别表示变压器容量、高压线圈电压及防护代号等。
而电力变压器的型号有SL7型、S7型和S9型等。
举例说明:
SL7—125/6表示三相、油浸自冷式、铝导线线圈、额定容量为125KVA、高压线圈电压6KV、第七次系列设计的电力变压器。
SJL1—100/10表示三相、油浸自冷式、铝导线线圈、额定容量为100KVA、第一次系列设计的电力变压器。
3.4主变压器选型应考虑的因素
(1)变电所所在的具体位置;
(2)主要用电设备对供电的要求;
(3)当地供电部门对变电所的管理体制;
(4)当地气候条件。
3.5配电所主变压器台数和容量的选择
3.5.1主变压器台数的选择
当SN≧S30时,选一台变压器;
当SN≈0.7S30,SNT≧S30(Ⅰ+Ⅱ0时,选用两台变压器。
其中SNT为单台主变压器容量,S30为变电所总的计算负荷。
S30(Ⅰ+Ⅱ)为变电所一、二级负荷的计算负荷。
拥有两台或多台变压器的变电所,各台变压器通常采取分别运行。
如果采取并列运行时,应满足:
变压比相同、联接组别相同、短路电压相同等,容量差别不宜过大。
总降压变电所变压器数量及容量选择是根据变压器过负荷能力投资,可靠性综合考虑结果,总降压变电所中设置2台变压器是好处的。
2台变压器的备用方式有2种:
(1)明备用:
即1台工作,1台备用。
2台变压器均按100%计算负荷选择。
(2)暗备用:
每台变压器都按计算负荷的70%选择。
正常运行时2台变压器承担50%的最大负荷。
则完全满足经济运行要求;
而在故障时,由于<0.75,可以过负荷1.4倍,一台变压器可承担全部最大负荷。
这种备用方式既满足正常工作时经济要求,又能在故障情况下承担全部负荷,是较合理的备用方式,因此应用较广泛。
电力变压器容量的最后决定还应综合考虑发展负荷及变电所主接方案的选择,做出几个方案进行经济比较后再作最后的决定。
3.6变压器容量的选择
变压器的容量SN·
T首先应保证在计算负荷SC下变压器能长期可靠运行。
对有两台变压器的变电所,通常采用等容量的变压器,每台容量应同时满足以下两个条件:
1满足总计算负荷70%的需要,即
SN·
T≈(0.6-0.7)S
=(4200—4900)
2满足全部一、二级负荷SC(I+II)的需要,即
T≥SC(I+II)
条件①是考虑到两台变压器运行时,每台变压器各承受总计算负荷的50%,负载率约为0.7,此时变压器效率较高。
而在事故情况下,一台变压器承受总计算负荷时,只过载40%,可继续运行一段时间。
在此时间内,完全有可能调整生产,可切除三级负荷。
条件②是考虑在事故情况下,一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。
根据无功补偿后的计算负荷,S
=7000kV·
即SN·
T≥0.6*7000=4200kV·
A
取变压器容量为5000kV·
表3.1主变压器的选择
因此,选择为S9—5000/10型电力变压器。
额定容量
SN/kV·
联结组别
空载损耗
△PO/kW
短路损耗
△PK/kW
空载电流
IO%
阻抗电压
UK%
5000
Yd11
6
39
0.9
5.5
第4章配电所主接线方案
4.1主接线定义及基本要求
变电所的(电气)主结线也称一次(系统)结线。
它的含义是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆及电抗器、避雷器、电容器等电气设备以一定次序连接起来的接受和分配电能的电路。
而主接线图是指该种电路的接线方式。
主接线对变配电所电气设备选择、配电装置、运行的可靠性,均有重要影响。
对主接线要求做到:
可靠性、灵活性、安全性、经济性。
其中,安全可靠的技术是首要的,决不允许在运行或检修时由于设计不合理而发生人身事故和重大设备事故。
经济节约是一贯的原则,仍应重视,但必须是考虑投资与运行费用的总效果最为经济。
(1)供电可靠
应根据负荷等级的不同采取相应的接线方式来保证其不同的可靠性要求。
不可片面强调供电可靠性而造成不必要的浪费。
在设计时,不考虑双重事故。
(2)操作方便,运行灵活
供电系统的接线应保证工作人员在正常运行和发生事故时,便于操作和检修,以及运行灵活,倒闸方便。
为此,应简化接线,减少供电层次和操作程序。
(3)经济合理
接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简单,以减少设备投资和运行费用。
提高经济性的有效措施之一就是高压线路尽量深入负荷中心。
(4)便于发展
接线方式应保证便于将来发展,同时应能满足分期建设的需要。
4.2供电系统的接线方式
供电系统的接线方式按网络接线布置方式可分为放射式、干线式、环式及两端供电式等接线系统;
按其网络运行方式可分为开式和闭式网络接线系统;
按对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用接线系统。
在有备用接线系统中,其中一回路发生故障时,其余回路能保证全部供电的称为完全备用系统;
如果只能保证对重要用户供电的则称为不完全备用系统。
备用系统的投入方式,可分为手动投入、自动投入和经常投入等几种。
4.3配电所的主接线方式
变电所的主接线是由各种电气设备及其连接线组成,用以接受和分配电能,是供电系统的组成部分。
它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数、容量等因素有关,所以变电所的主接线有多种形式。
确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的配置及运行的可靠性等都有密切的关系,是变电所设计的重要任务之一。
4.3.1线路——变压器接线
当供电电源只有一回路,变电所装设单台变压器时,宜采用线路——变压器组接线。
如图4—1所示。
变电所的变压器的高压侧可以装设隔离开关QS、高压跌落式熔断器FU或高压断路器QF受电,装设哪种设备合适视具体情况而定。
线路——变压器组接线方式的优点是接线简单,使用的设备少,基建投资省。
缺点是供电可靠性低。
当主接线中任一设备发生故障或检修时,全部负荷都将停电。
所以,这种接线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所,如大型企业的车间变电所和小型用电单位的10KV变电所等。
4.3.2桥式接线
为了保证对一、二级负荷进行可靠供电,在企业变电所中广泛采用有两回路电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。
桥式接线分为内桥、外桥和全桥三种,其接线如图4—2所示。
图中WL1和WL2为两回电源线路,经过断路器QF1和QF2分别接至变压器T1和T2的高压侧,向变电所送电。
断路器QF3犹如桥一样将两回线路联在一起,由于断路器QF3可能位于线路断路器QF1、QF2的内侧或外侧,故又分为内桥和外桥接线。
4.3.3单母线分段式接线
母线采用断路器分段比用隔离开关操作方便,运行灵活,可实现自动切换以提高供电的可靠性。
一般只在出线较少,供电可靠性要求不高时为了经济才采用隔离开关作为母线的联络开关。
单母线分段比双母线所用设备少,系统简单、经济,操作安全。
图4.2单母线分段主接线
4.3.4双母线接线
变电所每回进、出线通过隔离开关可以接在任何一段母线上,两母线之间用断路器联络。
因此不论那一段与母线同时发生故障,都不影响对用户的供电,故可靠性高,运行灵活。
缺点是设备投资多,结线复杂,操作安全性较差。
这种结线主要用与负荷容量大,可靠性要求高,进、出线回路多的重要变电所。
4.4配电所主接线方案的一般要求
在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧,必须装设高压隔离开关。
在低压断路器(自动开关)的电源侧及可能反馈电能的另侧,必须装设低压刀开关。
在装设高压熔断器—负荷开关的出线柜母线侧,必须装设高压隔离开关。
35KV及以上的线路末端,应装设与隔离开关联锁的接地刀闸。
变配电所高压母线上及架空线路末端,必须装设避雷器。
装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关,线路上避雷器前不必装隔离开关h。
变电所的主结线方案,必须与负荷级别相适应。
对一级负荷,应由两个电源供电;
对二级负荷,应由两回路或者一回专用架空线路供电。
接于公共干线上的变电所电源进线首端,应装设带有短路保护的开关设备。
对一般生产区的变电所,宜采用放射式高压配电,以确保供电的可靠性,但对生活区的变电所,可采用树干式配电。
变电所低压侧的总开关,宜采用低压断路器。
当有继电保护或自动切换电源要求时,低压侧总开关和低压母线分段开关均应采用低压断路器。
变配电所的高低压母线,一般宜采用单母线或单母线分段接线。
两路电源进线,装有两台主变压器的变电所,当两路电源同时供电时,两台主变压器一般分列运行;
当只一路电源供电,另一路电源备用时,则两台主变压器并列运行。
需带负荷切换主变压器的变电所,高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。
主结线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。
主结线方案要考虑到今后的扩展。
主结线方案应力求简单,采用的一次设备特别是高压断路器少,而且应选用技术先进,经济适用的节能产品。
由于工厂变电所一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置,因此变配电所主结线方案应与选套配电装置的主结线方案配合一致。
柜型一般宜采用固定式;
只在供电可靠性要求较高时,才采用手车式和抽屉式。
中小型工厂变电所一般采用高压少油断路器;
在需频繁操作的场合,则应采用真空断路器或SF6断路器。
断路器一般采用就地控制,操作多用手力操动机构,但这只适用于三相短路电流不超过6KA的电路中。
如短路电流较大或有远控,自控要求时,则应采用电磁操动机构或弹簧操动机构。
工厂的电源进线上应装设专用的计量柜,其互感器只供计费的电度表用。
应考虑无功功率的人工补偿,使最大负荷时功率因数达到规定的要求。
4.5配电所高压侧主接线的选择
属于一级及二级负荷的工厂,一般多采用双回路电源进线和两台主变压器组成的内桥型结线。
进线可以是两个独立电源,或者是单电源的双回路。
少数用电量很大而主变压器有三台的工业企业,其总降压变电所常采用扩大桥型接线。
对中小型总降压变电所,如运行方式没有提出要求,为经济起见,也可以采用两组隔离开关做成桥型接线的桥支路。
属于二级及三级负荷的用户,通常只有一回高压电源进线,少量的重要负荷宜用6~10KV备用电源给以解决,这样,工厂的总降压变电所可以采用无母线制的线路——变压器组接线。
若线路不长,主变压器高压侧可以不装断路器,而由电源侧的出线断路器承担其任务,仅在变电所进线处装设带接地刃的隔离开关,以策变电所检修时之安全。
这种接线之优点是:
简单、设备少、基建快、投资费用低。
根据具体情况及附近的电源,为了便于工厂的用电管理,提高供电的可靠性及灵活性,本规划高压侧采用单母线接线,在负荷区内设两座10KV变电所,其中一变电所为备用变电所,一路电路故障时另一路电源可以继续运行。
第5章短路电流计算
5.1短路电流的基本概念
为保障电力系统及工厂供配电系统的安全、可靠运行,在设计中不仅要考虑系统的正常运行,而且要考虑到故障状态下的运行情况,尤其是短路故障情况。
所谓短路是指供电系统中不相同的导线或相对地发生金属性的连接或经小电阻的连接。
5.1.1短路的原因
产生短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏所致。
绝缘损坏是由于绝缘老化、过电压、机械损伤等造成。
其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除接地线就送电等误操作。
鸟兽在裸露的载流部分跨越以及风雪等自然现象也能引起短路。
5.1.2短路的种类
在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等。
第一种短路称为对称短路,后三种统称为不对称短路。
一切不对称短路的计算,在采用对称分量法后,都可以归纳为对称短路的计算。
这几种短路的简况如表5—1所示。
就上述几种短路故障而言,出现单相短路故障的机率最大,三相短路故障的机率最小。
但在配电系统中,三相短路的后果最严重,因而以此验算电器设备的能力。
5.1.3短路的危害
发生短路时,由于系统中总阻抗大大减小,因而短路电流可能达到很大的数值。
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