60KV小型化变电所设计

吉林大学远程教育本科生毕业论文(设计)中文题目 60KV 小型化变电所设计学生姓名 张元超 专业 电气工程及其自动化层次年级 14 春 学号 11433110040020指导教师 卢韶芳 职称 副教授学习中心 黑龙商业 成绩2016 年 4 月 25 日吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）摘 要该变电所位于乡镇边缘，专为农村及乡镇用电所设计的。其出线为 4 回，全部为三类负荷。本次设计是根据设计任务说明书和专业设计规程的规定进行的，在设计过程中力求做到：在保证安全供电的前提下，具有较高的经济性，尽可能采用电器性能好，价格低廉的新型设备。本变电所采用一台变压器，其型号 S96300/60 型。60kV 侧、10kV 出线处均采用单母线接线。在 60kV 侧采用 LW963 型 SF6 断路器，电流互感器采用 LCWB560 型，隔离开关选用 GW463 型。而在 10kV 侧采用 ZW1-10 型真空断路器，隔离开关为 GW910G/63020 型，电流互感器为 LB10 型，电压互感器采用JDN210 型。而其避雷器可选用新型的氧化锌避雷器，Y5W69/224 和 Y5W12.7/45 型。电容器可选用角形接法，型号为BWF10.5-100-1W 。该变电所为小型化变电所，高压侧和低压侧均采用户外式布置，与其继电保护和二次部分选择一个将测量、控制、保护及运行集为一体的综合自动化装置，其型号为 LFP-900 型。本变电所采用硅整流的直流操作电源，中央复归能重复动作的信号装置及绝缘监察装置。一次设备置于高压侧户外，低压侧户外；二次设备集中布置于控制室内。关键词：变电所 继电保护 一次设备 二次设备吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）目 录吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）第 4 页 /共 46 页前 言在我国大规模农网改造事业的深入实施过程中，一个优质、安全、可靠的坚强电网已形成，我们国家的电力事业逐渐和国际接轨。为了不断促进我国电力事业的发展并将自己所学的专业知识运用到生产实际中去，增强自己的业务管理能力，为以后的工作打下良好的基础，我选择了 60kV 小型化变电所电气系统设计作为自己的毕业设计课题。本次设计所选择的变电所为 60kV 小型化变电所。小型化变电所有很多优点，主要有占地面积小，仅为常规变电所的三分之一左右。基建工程量小，施工方便，建设工期短。工程总投资少，仅占常规变电所的三分之二。尽量选用免维护设备，延长设备的检修期，改变了原来每年一大修，半年一小修的现象，向无人值班变电所的目标发展，同时保证了平时临检不停电，既减少了停电损失又节约了人力和检修费用。从技术方面简化了接线方式，设备选型安全可靠，自动化程度高，提高了供电可靠性。在我国建设社会主义新农村的形式下，小型化变电所更加符合农村电网的特点，实现小容量、密布点的布局，适合我国国情，符合国家政策，达到了少花钱，办好事，办快事的目的。它可以满足乡镇工、农、牧等产业生产和居民生活所需要的电力负荷，增加供电量，缩短供电半径，提高了电压质量，能够促进乡镇经济增长和提高人民的生活质量。本设计包括对变电所周围用电负荷资料的分析，主变及电气设备的选择与校验，继电保护，二次接线，接地与防雷等内容计算与方案选择。吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）第 5 页 /共 46 页1. 负荷统计及计算1.1 负荷统计本变电所负荷以生活、农业灌溉、工业为主，兼有少量的商业用电，负荷统计如表 1-1 所示。表 1-1 负荷统计表1.2 负荷计算该所负荷计算采用需用系数法进行计算，由于各供电区域用电性质相差不大，考虑功率因数相同，则视在功率可表示为有功功率。即 1(1-1)xieitjsKSS2式中 各用电设备额定容量，kVAeiS各线路的同时系数tK各用电设备的需用系数xikVA1538.017.406.127.01 jsS回路序号回路名称用 户类 型需用系数配电容量（kVA ）变压器台数供电回路线路长度(KM)备注1长南线居民用电商业用电农田灌溉0.70.60.7120040010002011113 三类2郊西线居民用电商业用电其他用电0.70.650.79006507001611 12 三类3利民线居民用电政府机关农田灌溉0.750.70.81000800100015111 15三类4林场线居民用电养殖厂锅炉厂0.60.70.655004006005111 14三类吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）第 6 页 /共 46 页kVA125.38.07.650.907.2 jsSkVA79187153jskVA.4.4.6.4js1.3 变电所最大负荷负荷考虑规划年限内 5 年的负荷增长率 5%，变电所的最大计算负荷为:(1-2)%14XSKijstjs式中 变电站设计当年的计算负荷jsS同时系数，取 0.95tK各用户的计算负荷jsi线损率，取 10%XkVA02.5687%15.824.179325.3159.0 jsS计及负荷增长后变电站最大计算负荷 2(1-3) mnjszdjseS式中 n 年后的最大计算负荷zdjsSn 年数m 年均负荷增长率kVA278.3002.5687%5ezdjs2.主变的选择及主接线的设计2.1 主变台数的选择因电力负荷全为三类负荷，生活用电和农业灌溉负荷比重比较大，工业负荷比重比较小，故只装设一台主变压器。考虑到不受运输条件的限制，选用三相变压器。因深入引进至负荷中心，具有直接从高压到低压供电条件的变电所。为简化电压等级或减少重复降压容量采用双绕组变压器，由于变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行所以变压器绕组的连接方式选 Y 形连接。装设一台主变压器的变电站:根据我国变压器运行的实践经验，并参考国外的运行经验，我国农村变电站单台主变压器的额定容量按下式选择是合适的 2吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）第 7 页 /共 46 页(2-1)zdjseSS8.075.式中 主变压器额定容量，kVAeSkVA82.5417.3028.eS查电气设备实用手册 3 选用三相油浸自冷铜线双绕组无载调压变压器，S7-6300/63 型变压器。表 2-1 主变参数表主 变型 号额 定 容 量(kVA)额 定 电 压 (kV)高 压 低 压连 接组 号损 耗 (kW)短 路 空 载空 载 电 流 (%) 阻 抗 电 压 (%)质 量(t)6300/63 6300 63 10.5 NY1d40 11.6 1.2 9.0 18.622.2 主接线形式的确定2.2.1 主接线的设计原则变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分，主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和控制方法的拟定将会产生直接影响。主要考虑以下几方面因素：(1) 考虑变电所在电力系统中的作用；(2) 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响；(3) 考虑主变台数对主接线的影响；(4) 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。2.2.2 主接线设计的基本要求(1) 可靠性：是指主接线能可靠的工作，以保证用户的不间断供电；(2) 灵活性：其运行及动作是否灵活；(3) 经济性：是指投资省，占地面积小，能量损失小。2.2.3 选择主接线的形式 根据该变电所的电压等级 60kV,该变电所为单电源进线，出线路有 4 回，三类负荷，所以采用单母线接线，隔离开关与高压断路器作为控制与保护。 单母线接线：其特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源和引出线都经过开关电器接到同一组母线上，其出线在六回以下。其优点：接线简单，清晰，采用的电气设备少，比较经济，操作方便和便于扩建，而其主要缺点是母线和隔离开关检修或发生故障时，必须断开全部电源，是整个配电装置停电。其接线如图 2-1 所示。 吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）第 8 页 /共 46 页图 2-1 主接线图3.短路电流的计算3.1 短路电流的计算目的在选择电气设备主接线时，是确定主接线电气设备是否需要采取短路电流的措施。在选择电气设备时，为了保证正常运行的故障情况下都能安全可靠的工作，同时力求节约资金的投入，都需要进行短路计算。在选择继电保护装置时也需要以短路电流为依据。设计室外高压配电装置时，需要按照短路电流确定及校验导线的相间距离，以及相对地面的安全距离。3.2 短路点的确定短路点应选在电气主接线上，在最大运行方式下发生短路的短路电流。短路点的确定如图 3-1 所示。图 3-1 等值电路图3.3 短路电流的计算吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）第 9 页 /共 46 页3.3.1 系统阻抗标幺值取 MVA kV10BS63BU系统最大运行方式下电抗标幺值 04.minX系统最小运行方式下电抗标幺值 6ax进线电抗的标幺值 :进线长度为 40KM,每公里电抗 0.44403.1630.4.0622* BLUSX变压器阻抗标幺值为 .0910%36*NsBS3.3.2 10KV 出线阻抗标幺值的计算 72.4105.40134.013622* BLUX.2*2BLS4.5.0152*3BLX08.42*BLUS3.3.3 各短路点短路计算点短路 1f 2573.40.11*minax*1 LdXIkA 68.3257.63ax*13max1 BddSIkA915.max12max1ddIIkA kA75.5.23ax11dchIi 237.3max11dchI吉林大学远程教育 2016 届专本科生毕业设计（论文）第 10 页 /共 46 页1598.2403.6.1*maxin*1 LdXIkA 7.598.263in*13min1 BddSIkA14.3min12min1ddIIkA kA0475.5.23in11dchIi 98.25.3min11dchI点短路 2f 504.0.*minax* BLXkA 938.21359.103ax*23max2 ddSIkA4.23max2maxddIIkA kA486.75.