某企业35kV变电所电气设计(一次部分)本科毕业设计论文

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南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文I某企业 35kV 变电所电气设计一次部分摘 要本篇毕业设计的课题是“某企业 35kV 变电所电气设计 ”,主要是关于强电部分的设计。本设计分别从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几个方面对变电站进行了阐述,并绘制出电气主接线图、电气总平面布置图、防雷与接地图等相关图纸。由于存在两条独立电源进线,本次设计采用两台主变压器,并根据给定的计算负荷,选定额定容量为 8000kVA 变压器 SZ11-8000/35。通过比较各种主接线方案的优缺点,最终确定 35kV 电压等级侧采用线变组接线方式; 6kV 电压等级侧采用单母分段式接线方式。在绘制出电气主接线简图的基础上,分别选择主变压器高低侧短路时作为短路点,计算出短路电流,从而作为选择及校验主要电气设备的依据。主要电气设备包括断路器、隔离开关、熔断器、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器。按正常工作条件下选择设备的额定电流、额定电压及型号,按短路情况下校验设备的热稳定、动稳定以及开关的开断能力。在主要电气设备都选定的基础上,可以绘制出最终的电气主接线图、平面布置图、防雷与接地图。关键词主变压器,主接线方式,短路电流,电气设备南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文IIAbstractThis graduation thesis is about “Electric design for an enterprise”. It is mainly about the design of heavy current system. This design separately from the main connection, short-circuit current calculation, the main electrical equipment selection and so on several aspects of substation were introduced, and map out the main electrical wiring, electrical general layout, lightning protection and pick up the map and related drawings. Because there are two separate power lines, the design uses two main transformers, and according to the given load, rated capacity of up to 8000kVA transformers SZ11-8000/35 is selected. By comparing the various advantages and disadvantages of main wiring scheme, finalize 35kV voltage line transformer connection 6kV voltage single-segment connection. Draw on the basis of main electrical wiring diagram, as a short circuit when you choose high and low-side short circuit of main transformer, calculation of short circuit current, so as the basis for selection and check the main electrical equipment. Main electrical equipment including circuit breakers, disconnections, fuse, current transformers, voltage transformers, bus, lightning arrester. Under normal operating conditions the rated current, rated voltage and model of the device, by short circuit case calibration device of thermal stability, stability and the breaking capacity of the switch. Major electrical equipment were selected on the basis of, you can draw out the final electrical wiring diagram, floor plan, lightning protection and grounding.Key Words The Main Transformer, the Electricity Lord Connects the Line, the Short-circuit Current, the Electrical Equipment南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文目 录摘 要 ....................................................................................................................IABSTRACT .........................................................................................................II第 1 章 绪论 .........................................................................................................11.1 本课题的研究意义及目的 .............................................................................................11.2 本课题的国内外研究现状 .............................................................................................11.3 本课题主要资料 .............................................................................................................21.4 本文所做的工作与论文结构 .........................................................................................2第 2 章 电力负荷的分级和计算 .........................................................................32.1 负荷分级与供电要求 .....................................................................................................32.1.1 负荷的定义 ..................................................................................................................................32.1.2 负荷分级 ......................................................................................................................................32.2 电力负荷的计算 .............................................................................................................32.2.1 负荷计算的目的 ..........................................................................................................................32.2.2 负荷计算方法 ..............................................................................................................................4第 3 章 电气主接线和变压器的选择 .................................................................63.1 电气主接线的选择 .........................................................................................................63.1.1 电气主接线的基本要求 ..............................................................................................................63.1.2 电气主接线的形式 ......................................................................................................................63.1.3 主接线方案的选择 ......................................................................................................................83.2 变压器的选择 .................................................................................................................93.2.1 变压器类型的选择 ......................................................................................................................93.2.2 变压器台数的选择 ......................................................................................................................93.2.3 变压器容量的选择 ......................................................................................................................9第 4 章 短路电流计算 .......................................................................................114.1 短路电流计算的目的和意义 .......................................................................................114.2 短路点的确定和短路电流计算方法 ...........................................................................114.3 最大运行方式下短路电流 ...........................................................................................124.4 最小运行方式下短路电流 ...........................................................................................14第 5 章 电气设备的选择 ...................................................................................17南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文5.1 高压断路器的选择 .......................................................................................................195.1.1 35kV 进线断路器 .......................................................................................................................195.1.2 6kV 进线断路器 .........................................................................................................................205.1.3 6kV 出线断路器 .........................................................................................................................205.2 电流互感器的选择 .......................................................................................................205.2.1 35kV 进线电流互感器 ...............................................................................................................215.2.2 6kV 进线电流互感器 .................................................................................................................215.2.3 6kV 出线电流互感器 .................................................................................................................225.3 电压互感器的选择 .......................................................................................................225.3.1 35kV 线路侧电压互感器 ...........................................................................................................235.3.2 6kV 线路侧电压互感器 .............................................................................................................235.4 高压熔断器的选择 .......................................................................................................235.5 接地开关的选择 ...........................................................................................................245.5.1 35kV 侧接地开关 .......................................................................................................................245.5.2 6kV 侧接地开关 .........................................................................................................................245.6 避雷器的选择 ...............................................................................................................255.6.1 35kV 侧避雷器 ...........................................................................................................................255.6.2 6kV 侧避雷器 .............................................................................................................................265.7 母线的选择 ...................................................................................................................265.7.1 主变 35kV 母线 .........................................................................................................................275.7.2 主变 6kV 母线 ...........................................................................................................................285.8 电源进线和出线电缆的选择 .......................................................................................295.8.1 35kV 电源进线 ...........................................................................................................................295.8.2 6kV 出线电缆 .............................................................................................................................305.9 开关柜的选择 ...............................................................................................................315.9.1 35kV 高压开关柜 .......................................................................................................................315.9.2 6kV 高压开关柜 .........................................................................................................................32第 6 章 防雷与接地 ...........................................................................................336.1 防雷及过电压保护 .......................................................................................................336.1.1 雷击的危害 ................................................................................................................................336.1.2 本变电所的防雷保护 ................................................................................................................336.2 接地 ...............................................................................................................................366.1.1 接地的基本概念 ........................................................................................................................366.1.2 接地的分类 ................................................................................................................................366.1.3 本变电所接地装置布置 ............................................................................................................37南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文结束语 .................................................................................................................39谢 辞 .................................................................................................................40参考文献 .............................................................................................................41附 录 .................................................................................................................42南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文1第 1 章 绪论1.1 本课题的研究意义及目的进入 21 世纪后,我国电力仍将以较高的速度和更大的规模发展,电源和电网建设的任务仍很重。作为发电厂和用户的中间环节,变换和分配电能的重要组成部分,将面临电力体制改革和技术创新能力的双重挑战,如何合理的设计一个变电所,使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需要,促使电网互联范围的不断扩大,是这次设计的主要目的。变电所是联系发电厂和用户的中间环节,一般安装有变压器及其控制和保护装置,起着变换和分配电能的作用。随着高新技术的发展和应用,对电能质量和供电可靠提出了新的要求,高压、超高压变电站的设计和运行系统必须适应这种新形势,因此,改善电网结构,提高供电能力与可靠性以及综合自动化程度,以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目标。变电所研究对工业生产及国民经济具有重要的促进作用。通过本课题的设计和研究,进一步深化理论技术方面,培养自身实践动手能力、分析研究及科技创新能力。通过对本课题的研究,可以进一步了解相关技术发展状况,紧跟时代脉搏,锻炼自身科学分析问题、解决问题和独立研究等方面的能力。1.2 本课题的国内外研究现状国内现阶段我国主要进行的变电站典型设计,是通过对现有变电站样本进行评估、类比、组合,形成典型化设计方案,并以新技术为依托,不断优化,形成一系列定制化产品,满足城市、农村电网建设需求。通过变电站典型设计,归并工程流程,统一技术标准,提高工作效率,降低项目实施不确定性,加快工程建设进度,降低将来运行成本。变电站典型设计是将技术与管理相结合,通过典型化、标准化,提高工程整体效益。现在国家正在重点发展电网,形成全国统一的联合电网。国际(国外)目前一些发达国家的电能极度紧缺,电力资源紧缺是制约他们发展的一个重要因数。为了满足需求这些国家通过各种方式来降低电能的损耗,比如说增高电压就是一种比较方便、实用的方法,这些国家已经形成了比较完善的变电设计理论。比较完善的变电站设计理论是真正做到了节约、集约、高效等特点。总之,发达国家通过改善变电站结构,降低变电站功率损耗,尽可能地提高变电所的灵活性,最终达到提高经济性的目的。南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文21.3 本课题主要资料1.本变电所西南 8km 处有一区域变电所,新建总降压变电所电源由区域变电所两路 35kV 架空线供电,区域变电所 35kV 母线上的短路容量为980MVA, 680MVA。系统要求新建变电所继电保护时间不大于 2 秒,功率3maxKS3minKS因数 。9.0cos2.负荷资料表 1-1 高压电动机型号额定电压kV 额定容量每台kW效率功率因数起动倍数台数线路长度M异步电动机YR5001-4 6 630 0.9 0.85 4.5 4 415异步电动机Y4501-4 6 250 0.9 0.84 4.2 4 220同步电动机T630M-4 6 1000 0.9 -0.9 5.3 2 130表 2-2 车间变电所额定电压(kV)计算容量每台 T变电所变压器型号额定容量(kVA)高压 低压台数PkW Qkvar供电线路长度(M)1 号 S11 1000 6 0.4 2 700 455 4002 号 S11 1250 6 0.4 2 820 540 2003 号 S11 800 6 0.4 2 580 430 4004 号 S11 1000 6 0.4 2 720 380 1003.气象、土壤资料按南京地区考虑;操作电源直流 220V;电能计量采用高供高计,两路 35kV 进线各设置计量专用的电流、电压互感器及计量屏;设计两台所用变。1.4 本文所做的工作与论文结构本文以某企业 35kV 变电所设计为研究课题,着重介绍了 35kV 变电所电气主接线、南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文3电气平面布置、设备选型、防雷接地等方面的设计。主要结合理论知识,分析原始材料,首先进行负荷计算,根据功率因数要求进行无功补偿。并进行变压器的选择,确定总降压变电所主接线形式。通过短路电流计算,选择各种电气设备,包括变压器、断路器、隔离开关、互感器和母线等,并对它们进行校验。最后设计防雷和接地保护装置。南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文4第 2 章 电力负荷的分级和计算2.1 负荷分级与供电要求2.1.1 负荷的定义负荷指发电机或变电所供给用户的电力。其衡量标准为电气设备(发电机、变压器和线路中通过的功率或电流,而不是它们的阻抗。2.1.2 负荷分级按照用电设备对供电可靠性要求的不同,以及中断供电在政治上、经济上所造成的影响和损失的大小,把电力负荷分为三级。1.一级负荷属下列情况之一均为一级负荷①中断供电将造成人身伤亡者;②中断供电将造成重大政治影响者;③中断供电将造成重大经济损失者;④中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。一级负荷对供电电源的要求两个独立电源供电,特殊重要的由两个独立的电源点供电,增设应急电源。2.二级负荷属下列情况之一均为二级负荷①中断供电将造成较大政治影响者;②中断供电将造成较大经济损失者;③中断供电将造成设备局部损坏、大量减产等。二级负荷对供电电源的要求两回路供电,当负荷较小或者两回线有困难时,允许采用 6kV 及以上一回专用线路供电。3.三级负荷不属于一级、二级的负荷为三级负荷。三级负荷对供电电源的要求无特殊要求,可由一回线供电。2.2 电力负荷的计算2.2.1 负荷计算的目的负荷计算主要是确定计算负荷。计算负荷是进行供电系统设计,选择变压器容量、南京师范大学电气与自动化工程学院本科毕业设计论文5电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是整定继电保护的重要数据。在做供配电设计时,首先要知道用电量有多少,这就需要进行负荷计算。准确的负荷计算,使设计工作建立在可靠的基础上,做出来的设计方案比较经济合理。若负荷计算过大,将造成投资和设备器材的浪费;负荷计算过小,则因设备承受不了实际的负荷电流而发热,加速绝缘老化,直至损坏设备,影响安全供电。所以,电力负荷的计算是做供配电设计时首先要解决的问题,应想办法把实际使用的负荷尽量正确地计算出来。2.2.2 负荷计算方法工厂负荷计算的方法主要有需要系数法、二项式法、利用系数法和单位产品耗电法。接自配电线路上用电设备组的多台设备不可能同时运转,即使都运行的设备又不可能都是满负荷,因此对工业用电设备组的负荷计算,均采用需要系数法和二项式法计算。需要系数法计算比较简单,适用于方案估算并且接近实际负荷,故本厂的负荷计算一律用需要系数法。需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。用这种方法计算时,可由负荷到电源逐级计算,即首先按需要系数法求得车间低压侧有功及无功计算负荷加上本车间变电所变压器的有功及无功损耗,即得本车间变电所高压侧负荷;其次将全厂各车间变电所高压侧负荷相加,同时加上厂区配电线路的功率损耗,再乘以同时系数(有功及无功均取 0.9) ,便得工厂降压变电站低压侧计算负荷,然后再考虑无功影响及降压变电站主变的功率损耗,其总和就是全厂计算负荷。计算公式用电设备组的计算负荷kW Edca有 功 功 率 (2-1)(2-wlLdK2)kvar (2-tgQca无 功 功 率 3)kVA (2-2cacaS视 在 功 率 4)A (2-cos3NacacU计 算 电 流 5)
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