毕业论文设计——电气工程及其自动化.doc

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1、河南理工大学毕 业 设 计 (论 文 )题 目 35kV 变电所电气部分设计 教学点 专 业 电气工程及其自动化 年 级 姓 名 学 号 完成日期： 2014 年 5 月 河南理工大学1目 录摘 要 .31 绪论 .42 设计任务书 .52.1 设计题目 .52.2 待建变电所基本资料 .52.3 35kV 和 10kV 用户负荷统计资料 .52.4 待建变电所与电力系统的连接情况 .52.5 设计任务 .52.6 图纸要求 .52.7 设计中采用的原始资料及数据 .63 变电所主电路的设计 .73.1 变电所电气主接线的设计 .73.2 电源进线选择与比较 .93.3 变电所主变压器的选择

2、.123.4 无功补偿的计算 .153.5 主变压器容量的计算 .153.6 所用变压器容量计算 .164 短路电流计算 .174.1 短路电流计算的目的 .184.2 计算短路电流一般规定 .185 电气设备的选择设计 .195.1 变电所主变压器容量和台数的确定 .195.2 电气主接线的确定 .205.3 短路电流水平 .215.4 电气设备的选择 .225.5 配电装置的选型 .245.6 互感器的配置 .255.7 继电保护的配置 .265.8 直流系统 .275.9 测量表计 .275.10 电缆设施及电缆 .275.11 防雷接地规划 .276 结论 .29致谢 .30参考文献

3、.31河南理工大学2摘 要本设计参考类似工程而做，共分三个部分。第一部分为设计任务书，主要介绍新建变电所的基本资料、35kV 和 10kV 用户负荷统计资料、主电路的设计，待建变电所与电力系统的连接情况、设计任务及要求。第二部分为变电所计算部分，包括负荷计算、无功补偿计算、主变容量选择计算、所用电容量选择计算、短路电流计算；以及新建变电所主方案的确定、主要设备选择过程及结果等。第三部分包括图纸和参考文献。关键词：变电所设计；设计说明书；短路电流计算；设备选择与设计河南理工大学31 绪论电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理地驾驭电力，必须从电力工程设计的设计原则和方法上来理解和掌握其

4、精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率，从而达到降低生产成本、提高经济效益的目的。在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中的作用已为人所共知：它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响人民的物资与文化生活水平的提高，影响整个社会的发展河南理工大学42 设计任务书2.1 设计题目设计题目为 35kV 降压变电所电气一次部分初步设计。2.2 待建变电所基本资料（1）设计变电所在城市郊外，主要向城市市区及变电所附近农村和工厂供电。（2）确定本变电所的电压等级为 35kV/10kV，35kV 是本变电所的电源电压，10kV 是二次电压。（3）待设计变电所的电源，由单回 35kV 线

5、路送到本变电所；在低压侧10kV 母线送出四回线路，备用二回线路，在本所 35kV 母线有二回输出线路。该变电所的所址在公路旁边，地势平坦，交通方便。2.3 35kV 和 10kV 用户负荷统计资料35kV 和 10kV 用户负荷统计资料见表 2-1 和表 2-2。最大负荷利用小时数 4800h，同时率取 0.9，线路损耗取 6%。表 2-1 35kV 用户负荷统计资料用户名称 最大负荷 cos回路数 重要负荷百分数（%）35kV 黑山线 1650 0.85 1 30%35kV 盐场线 2900 0.85 1 60%表 3-2 10kV 用户负荷统计资料序号 用户名称 最大负荷（kW） cos

6、回路数 重要负荷百分数（%）1 轧花一线 1000 0.9 1 70%2 轧花二线 1900 0.9 1 70%3 水泵站线 600 0.9 1 50%4 皮革厂线 1100 0.9 1 90%5 预计负荷 3300 0.9 1 70%2.4 待建变电所与电力系统的连接情况待建变电所与电力系统的连接情况如图 2-1 所示。2.5 设计任务（1）设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行比较，确定一个较佳方案。（2）选择本变电所主变的台数、容量和类型。（3）进行必要的短路电流计算。（4）选择所需要的电气设备。2.6 图纸要求绘制变电所电气主接线图及所选“八”的有关图纸。河南理工大学52

7、.7 设计中采用的原始资料及数据（1）土壤电阻率：600 m；（2）污秽等级：级；（3）各级电压短路容量：35kV 三相短路电流20kA、10kV 三相短路电流16kA；（4）地震基本烈度：7 级；（5）无功补偿装置的配置：2750kVar。系统 待 设 计 5kV变 电 所图 2-1 待建变电所与电力系统的连接图河南理工大学63 变电所主电路的设计3.1 变电所电气主接线的设计电气主接线是变电所电气设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统整体及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，

8、必须正确处理好各方面的关系。全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。3.1.1 主接线设计的依据（1）变电所在电力系统中的地位和作用：一般变电所的多为终端或分支变电所，电压一般为 35kV。（2）变电所的分期和最终建设规模：变电所建设规模根据电力系统 510年发展计划进行设计，一般装设两台主变压器。（3）负荷大小和重要性：对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电，对于二级负荷一般也要两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电，对于三级负荷一般只需一个独立电源供电。（4）系统备用容量的大小

9、：装有两台及以上主变电器的变电所，当其中一台事故断开时其余主变压器的容量应保证该变电所 70的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电。3.1.2 主接线设计的基本要求我国变电所设计的技术规程规定：“变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点，及负荷性质等条件的确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节省投资等要求” 。3.1.3 变电所主接线设计的基本原则（1）一般变电所接线特点：一般变电所多为终端或分支变电所，降压供电给附近用户或一个企业，全所停电后，只影响附近用户或一个企业供电。（2）电压等及接线一般变电所电压等级多为 35110kV

10、。35110kV 配电装置中当出线为两回时，一般采用桥形接线，在变电所 610kV 配电装置中：一般采用分段单母线或单母线接线。（3）变压器台数及型式一般为两台主变压器，当只有一个电源时，也可只装一台主变压器，主变河南理工大学7压器一般为双绕组或三绕组变压器。（4）补偿装置一般不装设调相机或静止补偿装置，有些变电所内装有提高功率因数为目的的并联电容器补偿装置。3.1.4 变电所 610kV 侧短路电流的限制限制变电所 610kV 侧短路电流不超过 1631、5kA，以便选用断路器，并且使选用的电缆面积不致过大、一般采用下列措施之一：（1）变压器分列运行在变电所中，母线分段电抗器的限流作用小，故

11、采用简便的两台变压器分列运行的办法来限制短路电流。（2）在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器当变压器容量大，分列运行还不能满足限制短路电流的要求时，可以在变压器回路装设分列电抗器或电抗器。（3）在出线上装设电抗器当 610kV 侧短路电流很大时，采用其他限流措施不能满足要求时，就要采用在出线上装设线路电抗器的接线，但这种接线投资大，需要建设两层配电装置楼，故在变电所中一般不采用出线装设电抗器的接线。3.1.5 主接线中的设备配置（1）隔离开关的配置断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联，以便于进行不停电检修。中性点直接接地的普通变压器均应通

12、过隔离开关接地。接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。（2）接地刀闸的配置为保证电器和母线的检修安全，35KV 及以上母线每段根据长度装设 12组接地刀闸，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上。（3）电压互感器的配置电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并满足测量、保护、同期和自动装置的要求，电压互感器配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压 ，同期点的两侧都能提取电压。635kV 电压等级的每组主母线的三相上都应装设电压互感器。（4）电流互感器的配置凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保河南理工大学8护和自动装置的要求。

13、在未装设断路器的回路的下列地点也应装设电流互感器：变压器中性点、变压器的出口、桥形接线的跨条上等。（5）避雷器的配置配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。下列情况的变压器中性点应装设避雷器：直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，对中性点为全绝缘的变压器，若变电所为单进线且单变压器运行时；在中性点不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。变电所 10kV 及以下进线段避雷器的配置应遵照执行。3.2 电源进线选择与比较根据设计题目给定的条件和变电所设计技术规程的有关规定，现进行待设计的变电部分的初步设计如下：3.2.1 电路的设计及主变

14、压器的选择按照变电所设计技术规程 （SDJ279）的第 23 条规定“3560kV 配电装置中，当出线为 2 回时，一般采用桥型接线时，当出线为 2 回以上时，一般采用分段单母线或单母线接线。出线回路数较多、连接的电源较多、负荷大或污秽环境中的 3560kV 屋外 配电装置，可采用双母线接线” 。本变电所可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。（1）方案 1：采用单母线分段接线其优缺点：河南理工大学9对重要用户，可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作，但需限制一部分用户的供电。单母线分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。单母线分段便于过度为双母线接线。（2）方案 2：四角形接线其优缺点如下：断路器数等于回路数，比相同回路数的单母线分段接线少一台断路器，即经济灵活而可靠性又高。检修任一断路器时，全部电源和引出线仍可继续工作。检修任一断路器和两侧隔离开关时，多角形接线的环形被断开，此时，其他回路发生短路故障时，多角形接线就可分裂成两个独立部分。由于在不同运行方式下，通过每个回路电流不同，使继电保护整定也较复杂。（3）方案 3：采用内桥接线其优缺点如下：两台断路器 1DL 和 2DL 接在引出线上，线路的切除和投入是比较方便的。当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。