35kV城镇变电所电气系统设计毕业论文Word文件下载.doc

1、The region of 35-voltage effect many fields and should consider many problems.Analy -se change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calc- ulation, ascertain the correct e

2、quipment of the customer. At the same time following the ch- oice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substa- tion, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the elec- tric wire method and the style of the wire, then

3、 proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:（1） ascertain the total project （2） load ana- lysis（3） the calculation of the short-circuit electric current （4） the choice and the settle of the protective facility （5） the contents to defend the thund

4、er and protection of connect the earth. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power sys- tem then can change from the generate of the electricity to the supply the power. Key words: 35kV；Substation；Load calculation；Relay protection；Lightning protectionI目 录摘要

5、IAbstractII第1章 绪论11.1课题研究的目的和意义11.2课题的现状和发展趋势21.3主要内容和研究方法2第2章 负荷计算和无功补偿42.1负荷计算42.1.1变电所原始负荷资料42.1.2负荷计算方法42.1.3负荷计算过程52.2无功补偿82.3本章小结9第3章 主变压器台数和容量的选择103.1主变压器容量和台数的选择原则103.2主变压器的确定和所用变压器的确定123.3 本章小结12第4章 主接线的方案的确定134.1 电气主接线的设计原则134.2 电气主接线的选择原则134.3 主接线方案的确定144.4 本章小结15第5章 短路电流的计算165.1 短路计算的概述1

6、65.2 原始数据165.3 电力系统等值网路图165.4 短路电流计算175.5 本章小结20第6章 电气设备选型与校验216.1 高压隔离开关的选择与校验216.2 高压负荷开关的选择236.3 高压熔断器的选择与校验256.4 10kV自动真空重合器的选择与校验276.5 互感器的选择296.6 无功电容器的选择326.7 母线的选择与校验336.8 绝缘子的选择及校验376.9 本章小结38第7章 变电所二次回路和继电保护397.1 变电所的二次回路397.1.1概述397.1.2 变电所二次接线397.1.3 绝缘监视装置397.2 变电所继电保护407.2.1 主变压器保护意义及原

7、则407.2.2 主变压器的保护与配合417.2.3 电力线路继电保护437.3 防雷与接地系统保护457.3.1 防雷系统457.3.2 接地系统保护497.4 本章小结49结束语50参考文献51致谢53附录54第1章 绪论1.1课题研究的目的和意义 我国农村变电所的建设是随着农村生产的抗旱、排涝需要用电诞生的，由于当时的电力应用周期短、效率低，农村电网建设没有得到各级部门的充分重视。对供电的可靠性考虑较小，投入的资金不多，一批城网淘汰下来的高压电气设备，重新投入到农村变电所使用，使原来农网设备落后的矛盾更为突出。常规变电所主变侧断路器采用多油断路器，10kV采用成套开关柜，是照搬城网变电所

8、的一种模式。虽然设备的成套性好，技术性能及供电可靠性油了很大的提高，但由于设备技术参数偏高，检修维护工作量大，易渗漏油，给安全文明生产带来一定的困难。采用户内式布置，导致工程造价高、占地面积大、建设周期长，与农村经济尚不发达和国家土地资源紧张产生了矛盾，脱离了我国的农村实情，加重了农民的负担，直接影响了农网的发展和地方经济的发展1。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。建国以来，我国的城乡供电事业得到了迅速发展，同时也经历了一个不断认识、提高、完善的过程。为了了解我国农网的建设模式，更好的改变农网传统的设

9、计方案和电网落后的面貌。电力行业“十二五”规划纲要提出，以电力结构调整为主线，加强对资源、环境因素的统筹、协调平衡供应侧和需求侧关系，电力结构优化和节能减排将成为两大重心。电力的需求已经导致已经成为“十二五”规划中的重中之重。为了完善国家电网的输送、分配、我国城乡的变电所更是需要更新换代，才能跟上国家的规划纲要。所以要坚持统筹城乡经济社会发展的基本方略，扎实稳步推进社会主义新农村建设。作为基础产业的电力工业，为了更好、更快地推进新农村建设步伐，国家电网公司初步制定了服务新农村、新城镇建设的战略规划。我国电力工业正从大机组、超高压、西电东送、全国联网的发展阶段，向绿色发电、特高压、智能电网的发展

10、新阶段转变。农村变电所的设备的落后已经严重的影响和制约了农村经济的发展，本课题是根据农村城乡电网的实际发展情况和该城区的特点、使用习惯及经济基础的投入，以及城区提供的原始电力负荷资料进行了系统分析后而提出的适合该区的地面35kV变电所的初步设计。1.2课题的现状和发展趋势 农业供电始于19世纪末，最初是用小型发电站或发电机组供电。随着农业电气化和大电网的发展，逐渐出现了大型农村发电厂和由大电网供电的农村电力网。至第二次世界大战后，大电网供电迅速发展，在农业供电中的比重不断增长。到70年代，日本、苏联、美国、法国、联邦德国等国的农业用电已主要或几乎全部由大电网供给。适合农村特点的电源电网结构、专

11、用电气设备、自动控制装置和运行技术不断发展，微型电子计算机在农村供电系统的控制、运行和管理方面也逐步得到应用。如今农村变电所多以35kV电压等级供电，从1998年农村电网第一批建设与改造工程开始，至今已经历经十二年，根据35kV变电所“户外式，小型化，造价低，安全可靠，技术先进”的建设原则，期间各种设计形式层出不穷，百花争艳。随着近几年技术的进步，设备不断地更新换代，开关设备的无油化已成为电力行业的一个目标。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所。,智能化电气设备的发展,特别是智能开关、光电式互感器等机电一体化设

12、备的出现,变电所自动化技术即将进入数字化新阶段。科学技术的发展是没有止境的,随着智能开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电所运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电所自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电所自动化系统在不远的将来将成为现实。总体来说我国变电所正在经历这由老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。经过这次的转型未来的农村变电所将会使农村供电布局逐步得到完善，安全供电水平和可靠性不断地提高，供电部门的经济效益和社会效益逐步上升。由于农村终端变电

13、所投资少，建设周期短，还可加快其发展速度7。上述农村变电所建设方案的实施及今后的发展与采用先进的技术和设备分不开，所以应加速我国各种电气设备的研制、引进和开发工作。生产推广国产的质量高、成本低的电气设备，满足农村变电所的改造和发展的需要。 1.3本设计主要内容和研究方法本课题的整体设计方案完全按照原始资料进行设计，35kV单回路进线，通过35kV开关和隔离开关经联锁后送至相应变电站的变压器上，变压器采用有载调压方式输出6条10kV电源，并通过10kV侧压变柜二次电压取样后送至控制室主变调压器进行输出电压调整。首先，根据城区提供的资料来看，本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主。从功率需求，可

14、靠性，线路要求等方面选择适当的供电方案。通过对供电负荷进行计算，在保证供电可靠性，小型化户外，低投入，技术先进的前提下，选择初步的主接线形式和主变压器型号及容量。 其次，考虑到短路对系统的严重影响及对所选设备进行动稳态和热稳态的校验，拟定降压变电所相关节点并进行短路计算。再次，设计中还要考虑变电所主要元件保护装置的选择:35kV进出线保护；主变压器保护，主变压器保护设计中可采用速断电流保护、过电流保护、过负荷保护；10kV母线保护；10kV侧保护。此外还进行防雷保护的设计和计算，提高整个变电所的安全。最后，确定最终的电气主接线方案，结合主接线方案确定变电所的总设计方案。本变电所负荷主要以生活用

15、电和农业灌溉为主，有一处二类负荷、其余均为三类负荷。初步计划采用需要系数法；对各台区及全台区总的负荷进行了具体计算，变电所的位置和主变压器的台数及容量选择，参考电源进线方向，综合考虑设置变电所的有关因素，结合全区的计算负荷以及扩建和设备的需要，确定变压器的台数和容量。通过对原始资料的分析，首先对城镇中工业生产负荷和周围商业区及居民生活用电负荷进行计算和无功补偿整定。在保证供电的可靠性，安全性，结合全台区的计算负荷以及扩建和备用的需要，选择不同的主接线形式和变压器的型号及容量，确定变压器的台数和容量。对变电所的电气设备各相关节点进行短路计算，根据计算结果进行电气设备的选择和校验。在变电所主要元件

16、保护装置设计方面，主要设计主变压器保护和线路保护方案设置。在配电系统设计过程中，为了使用电的可靠性提高，根据城镇用电负荷分布情况，完成变电所的二次系统设计继电保护和防雷与接地系统设计。最后将各部分组合，完成整体设计。第2章 负荷计算和无功补偿2.1负荷计算2.1.1变电所原始负荷资料本变电所负荷主要以生活用电和农业灌溉为主，有一处二类负荷，其余均为三类负荷，35kV单回路进线、10kV侧采用单母线分段接线、6条10kV出线。负荷统计如下表所示。表2.1负荷统计表回路序号名称用户类型设备容量（kW）需用系数功率因数变压器台数线长（km）供电负荷级别1第一区生活用电7000.70.9220153商

17、业用电8000.50.81农产品加工4002第二区0.75工业用电0.6灌溉用电6000.850.8第三区医院用电2000.83134第四区129005第五区100.826第六区165002.1.2负荷计算方法我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需要系数法和二项系数法。需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，适用于计算变配电负荷，最为简便。二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的计算负荷。因此，本设计选用需要系数法来计算负荷2。主要的公式有：有功计算负荷 （2.1）无功计算负荷 （2.2）视在计算负荷 （2.3） 计算电流 （2.4） 式中 为用

18、电设备组上的需要系数。 为用电设备组上的总容量之和。 为用电设备组的平均功率因数。 为对应用电设备组的正切值。 为用电设备组的额定电压。2.1.3负荷计算过程第一区负荷计算：生活用电 P30= KdPe=0.7700=490 kWQ30= P30=4900.43=210.7 kvar商业用电 Pe=0.5800=400 kW=4000.72=288kvar 农产品加工 400=280 kW =2801.02=285.6 kvar第一区合计 = 490+400+280=1170 kW=210.7+288+285.6=784.3 kvar因此，总的计算负荷为（有功同时系数与无功同时系数=0.9，

19、=0.95）P30=11700.9=1053 kW Q30=784.30.95=745.1 kvar S30=1290 kVA 74.48A其他区负荷计算与一区类似，省略。全区总负荷计算： 各区总设备容量 =1900+2000+200+1700+1300+1100=8200 kW 各区总有功功率=1053+1309.5+144+1062+891+814.5=5274 kW 各区总无功功率=745.1+1094+103.4+630.8+543+478.7=3595 kvar 各区总视在功率S30=6383 kVA 总计算电流 I30=S30 /UN =6383 /10= 367.2A总平均功率因

20、数 全区用电负荷，见表2.2。表2.2 全区用电负荷计算回路名称用电设备名称Pe（kW）Kd计算负荷有功无功视在第一区生活用电设备0.92/0.43490210.7商业用电设备0.81/0.72288农场品加工设备0.7/1.02280285.6合计19001170784.30.82/0.71053745.1129074.5二525225.8工业用电设备0.6/1.33420558.6灌溉用电设备510367.2200014551151.60.77/0.821309.510941706.498.5医院用电设备0.83/0.68160108.8144103.4177.310.2640275.25

21、40388.8170011806640.86/0.61062630.81235.271.3450193.23781300990571.50.85/0.628915431043.458.2480206.4425297.51100905503.9814.5478.7944.754.5总区82000.83/0.675274359563832.2无功补偿在工程设计的过程中，由于存在大量的感性负荷，从而使功率因数降低，如果在其充分发挥设备的潜力，改善设备运行性能，提高其自然功率因数的情况下，尚未达到规定的工程功率因数，则需考虑增设无功功率补偿装置。1、功率因数的危害及改善方法功率因数是指任意二端网络两端

22、电压U与其中电流I之间的位相差的余弦（用cos表示），在数值上功率因数是有功功率与视在功率的比值3。2、功率因数对供电系统的影响在供电系统中输送的有功功率不变的情况下，无功功率增大，即功率因数下降，会出现如下情况：（1）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和无功损耗增加；（2）系统中的总电流会增加；（3）功率因数过低会使线路的电压损耗增大；（4）使电力系统的电气容量不能充分利用。3、无功补偿整定按规定变电所的高压侧的功率因数，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应该略高于0.90，这里取。假设功率因数由提高到，这时有功功率P30不变的条件下，无功功率由提高到,视在功率将由减

23、小到。相应的负荷电流也减为。要使低压侧的功率因数由0.83提高到0.93，则低压侧需增设并联电容器 。补偿电容器容量计算如下：补偿前的变压器容量和功率因数为 S30=6383 kVA主变电器容量选择条件为，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选。这时变电所低压侧的功率因数为要使低压侧功率因数由0.83提高到0.93，低压侧需装设的并联电容器容量为Qc= 5311（tanarccos0.83tanarccos0.93）kvar=1487补偿后的全区负荷如下：低压侧有功负荷为 =5311 kW 低压侧无功负荷为 =Q30Qc=36111487=2124 kvar低压侧视在负荷为 =5720 kVA计算电流为=/=5720kVA/10kV=330.2A主变压器功率损耗为PT=0.015=0.0155720=85.8 kW