车间变电所及其配电线路的设计 大工 奥鹏.doc

大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 车间变电所及其配电线路设计 学习中心： 层 次： 专科起点本科 专 业： 年 级： 年 春/秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日III车间变电所及其配电线路的设计内容摘要车间变电所的设计或改造既需要保证安全可靠性和灵活性，又应该保证保护环境、节约资源、易于实现自动化。在这种要求下，车间变电所电气主接线的设计必须简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小。所以车间变电所的设计成功与否关系重大。本文就此问题展开论述，主要完成了车间变电所电气部分的相关设计。其中主要有车间变电所的类型选择、电气主接线的设计、短路电流的计算、负荷计算及主变选择、电气设备的选择等内容。关键词：车间变电所；配电线路；短路电流目 录内容摘要I1 绪论12 车间变电所电气设计总体分析22.1 车间变电所主要类型22.2 主变压器设计原则22.2.1 主变压器布置原则22.2.2 主变压器的选择原则32.3 电气主接线的设计原则32.4 电气设备选择原则42.4.1设备选择42.4.2 导体选择43 负荷计算及主变压器选择53.1 负荷计算53.2 主变压器选择64 电气主接线设计74.1 电气主接线设计的原则和基本要求74.1.1电气主接线设计的原则：74.1.2主接线设计的基本要求：74.2 电气主接线设计说明84.2.1 高压侧110KV侧接线84.2.2 低压35KV侧94.2.3 低压10KV侧95 短路电流计算115.1 短路电流计算的目的115.2 变电所短路电流计算126 电气设备的选择156.1. 熔断器选择156.2 导体的选择与校验156.3 母线选择176.4 避雷针选择与校验186.4.1 避雷针设置186.4.2 校验186.5 互感器选择与校验197 结论21参考文献221 绪论 我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。电力工业的发展，单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电所的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。车间变电所的设计或改造既需要保证安全可靠性和灵活性，又应该保证保护环境、节约资源、易于实现自动化。在这种要求下，车间变电所电气主接线的设计必须简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小。因而，车间变电站应从电力系统整体出发，力求电气主接线简化，配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此，本文以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的车间变电所为目的，从主变压器设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了自己的设计思路。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。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”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。具体来说，本文选某车间变电所作为设计对象，完成有关变电所的电气部分的设计。全文共包括以下主要内容：第一章为绪论，主要介绍了车间变电所设计的主要内容和意义以及本文的主要内容。第二章为车间变电所总体分析，主要介绍了本文设计的基本概念和基本原则。第三章完成了变电所的负荷计算和主变压器的选择。第四章为确定主接线方式，根据主接线方式的确定原则，确定了本设计的主接线方式，能够满足安全、稳定的特点。第五章进行变电站的短路电流计算，这样就可以进行选择导体和电器，并进行有关的校验电气设备。第六章主要介绍了电气设备的选择。获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款192 车间变电所电气设计总体分析变电所是电力系统的重要组成部分。变电所电气部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。本文所选车间变电所是高压110KV，低压10KV。2.1 车间变电所主要类型1、独立变电所：独立地设在车间的外部。它主要用于负荷过分分散，将变电所建到任何一个车间均不适宜，有时也因为车间生产环境的限制，如防火、防爆、防尘、有腐蚀性气体等，才考虑设置独立的变电所。因它不太经济，所以现在已很少采用。设置独立变电所时要考虑该电压下的合理送电容量及距离，如条件允许，变压器也可设在户外。2、外附变电所：利用车间的一面墙(或两面墙壁)而设。一般用在厂房生产面积受限制、车间环境特殊或因生产工艺要求设备经常变动的情况。这类变中阶最好布置在车间较长的一边，并使其略偏向电源的方向。在两个跨度或三个跨度的车间，也可将变电所布置在车间的两端。3、车间内变电所：设置在车间内部，可使供电点最大程度的打近负荷中心，也特别适用于跨度较大、设备配置稳定及一般环境的车间。如采用全封闭式组合由器，再配以干式变压器，则就使得车间内变电所小型化，占地面积小而易于搬动，可获得更广泛地应用。4、地下或梁架上变电所：前者设置于地下，通风不良，投资较大，适用于防空等特殊场合，而后者设置于工厂梁架上，主要是考虑车间生产面积狭窄，运输不便。但为了充分利用主间空间，接近负荷中心等方雨原因。2.2 主变压器设计原则2.2.1 主变压器布置原则1） 根据环境要求，变压器可采用屋外布置或屋内布置方式，宜综合考虑降噪和通风的要求。2）变压器可采用自然油循环风冷和自冷的冷却方式，可采用变压器本体与散热器分体布置方式。3）当110kV主变布置在屋外，两台主变之间防火净距小于8m，需设置防火墙。4）110kV主变压器横梁可采用10.5m布置宽度。2.2.2 主变压器的选择原则1）变压器台数：主要根据负荷大小,负荷对供电可靠性和电能质量的要求来决定,并兼顾节约电能,降低造价,运行方便。2）变压器容量：应根据计算负荷选择。两台或两台以上的变压器，当其中一台停电后，其余变压器应能保证全部一级负荷及大部分二级负荷的用电。变压器的容量还应根据电动机起动电流或其它负荷冲击的条件进行验算。选择变压器容量应考虑低压电器的短路工作条件。3）变压器型号：一般分为电力变压器和特种变压器。电力变压器按用途又可分为升压变压器,降压变压器、配电变压器、联络变压器和厂用电变压器等几种；它还可以按线圈数、相数、冷却方式及调压方式等分类。2.3 电气主接线的设计原则电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直接影响运行的可靠性、灵活性，它的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。变电站的电气主接线应根据变电站在电力系统中的地位、变电站的规划容量、负荷性质、线路和变压器连接元件总数、设备特点等条件确定，并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。一、110kV 电气接线110kV 最终出线回路数24回、主变压器23台时，可采用线路变压器组、桥形、扩大桥形、单母线、单母线分段接线。二、35kV电气接线35kV宜采用单母线分段接线。三、10kV电气接线10kV宜采用单母线分段接线。四、无功补偿10kV 并联电容器宜能分组投切。在系统及设备条件允许的情况下，应加大无功补偿装置分组容量、减少分组组数。五、主变中性点电气接线110kV中性点应采用直接接地方式。主变压器110kV侧中性点可采用避雷器加保护间隙保护，也可经隔离开关接地。35kV和10kV中性点可采用经消弧线圈、经电阻接地，或不接地方式。2.4 电气设备选择原则2.4.1设备选择1）应采用全寿命周期内性能价格比高的设备。2）主变压器采用油浸式、低损耗、两绕组、三绕组、自冷或风冷型式；位于城市中心的变电站宜采用低噪声主变压器。3）110kV 配电装置设备可采用AIS和GIS设备；35kV和10kV宜采用户内开关柜。位于城市中心的变电站可采用小型化配电装置设备。2.4.2 导体选择1） 导体选择应符合DL/T5222相关规定。2） 各电压等级的导体，在满足动、热稳定、电晕和机械强度等条件下进行选择，母线的载流量按最大穿越功率考虑，按发热条件校验。3）出线回路的导体截面按不小于送电线路的截面考虑。4）在空气中含盐量较大的沿海地区或周围气体对铝有明显腐蚀的场所，应选用防腐型铝绞线。获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款3 负荷计算及主变压器选择3.1 负荷计算由于工厂用电设备是一些有各种各样变化规律的用电负荷，要准确算出负荷的大小是很困难的。所谓“负荷计算”是按条件选择电气设备的一个加大负荷。计算负荷产生的热效应和实际变动负荷产生的最大热效应相等。所以根据计算负荷来选择导线及设备，在实际运行中它们的最高温升就不会超过容许值。负荷计算直接影响着变压器的选择，计算负荷是根据变电所所带负荷的容量确定的，预期不便的最大假想负荷。这个负荷是设计时作为选择变电所电力系统供电线路的导线截面，母线的选择，变压器容量，断路器，隔离开关，互感器额定参数的依据。计算方法：根据原始材料给定的有功功率P、功率因素，求出无功功率。,=+，=+计算负荷: 其中，为需要系数一般取0.85。根据原始资料：，则，由公式可计算出：普通车床（50台）：机械加工车床（120台）钻床：车间照明及取暖：铣床：起重机： 由公式得出：获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款3.2 主变压器选择变压器是车间变电所当中重要的关键设备之一,变压器的正确选择对车间变电所的可靠运行以及节约建设资金都具有非常重要的意义,因此正确选择变压器是建设车间变电所必不可少的一个重要环节。变压器选择方法：根据负荷计算出的，由于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单台变压器容量按70%选择，并考虑5-10年规划，留有15%的发展余地。 (2.7)可知所选择的变压器容量: 即可。考虑两台主变压器互为暗备用，单台容量按计算容量的70%选择。考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量4。获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。故主变参数如下：表3.1 主变压器参数获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款4 电气主接线设计电力系统是有发电厂，变电所，线路及用户组成。变电所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，而主接线代表了变电所的电气部分的主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电所设计的首要部分。关系着电力系统的安全和稳定，灵活经济运行。由于电能生产的特点是：发电，变电，输电，用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏也影响工、农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下正确处理好各方面的关系，全面分析有关因素，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠。同时，主接线是保证电网安全可靠，经济运行的关键，是电气设备布置，选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。 4.1 电气主接线设计的原则和基本要求4.1.1电气主接线设计的原则：电气主接线设计是变电站电气设计的主体，必须以设计任务书为依据，以国家相关的法规、规程为准则，结合工程的具体特点，全面地、综合地加以分析，设计出可靠性高，运行方便灵活而又经济合理的最佳方案。4.1.2主接线设计的基本要求：1、可靠性 供电可靠性是电力生产的基本要求，运行实践是电气主接线可靠性的客观衡量标准，国内外长期积累的运行实践经验在评价可靠性时起决定性的作用。目前，常被选用的主接线类型并不很多。在主接线设计中可以从以下几方面加以考虑：1)任一断路器检修时，尽量不会影响其所在回路供电。2)断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负荷的供电。3)尽量减少变电所全部停电的可能性。2、灵活性主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1）调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，灵活调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度要求。2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修不致影响电力系统的运行和对用户的供电。3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并对一次和二次系统的改建工作量最小。3、经济性在满足可靠性、灵活性要求的前提下，还应尽量做到经济合理。对于经济性的考虑主要包括下列内容：1）投资省 主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备；继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；采取限制短路电流的措施，以便选取价格较低的电气设备或轻型电器。2）占地面积小。主接线设计中要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积小。3）电能损失少。在变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，并尽量避免因两次变压而增加的电能损失。4.2 电气主接线设计说明4.2.1 高压侧110KV侧接线方案一：110KV采用带母线型内桥接线，10KV采用带有母联断路器的双母线接线型式，母联断路器和桥联断路器均带有备用电源自动投入装置。方案二：110KV采用单母线分段，10KV侧采用单母线分段和带专用旁路断路器的旁路母线接线型式。单母线分段用断路器进行分段，这种接线方式可以提高可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电。根据实际的运行经验，两母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。对110KV等级进出线回数为3-4回时可以采用此接线方式，本设计变电所110KV进线为两回。获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款图1 高压侧单母线分段接线图4.2.2 低压35KV侧接线简图如下：图2 35KV进线图电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为23天。）所以，35kV60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。4.2.3 低压10KV侧表3.1单母分段单母分段带旁路比较结果可靠性比纯粹单母线高，但是整体稳定性不算高比不带旁路稳定可靠610kV一般不设旁路母线，因为供电负荷小，供电距离短，而且一般可在网络中取得备用电源，同时大多为电缆出线，事故跳闸次数很少。所以选择单母线分段接线方式输出。灵活性简单、方便、易于扩建倒闸操作简单经济性具有单母线接线经济的特点设备增多，投资增大，占地面积也相应增大由上表可以得到10kV侧接线方式选择，我们要选择占地和资金少的线路，但是必须在保障安全，灵活的前提下，资金和占地相差不是多，而安全性和灵活性提高很多。可见，变电所在10kV侧为居民供电系统中，应该选择单母线分段接线。获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款图3.3 10kV进线图5 短路电流计算5.1 短路电流计算的目的短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。其值可远远大于额定电流 ，大小并取决于短路点距电源的电气距离。为了使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要,应对不同点的短路电流进行校验。其大致目的有以下几点：1、选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。2、继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。3、电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。4、通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。5、确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。6、短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。5.2 变电所短路电流计算获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款6 电气设备的选择6.1. 熔断器选择1参数的选择：高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。2熔体的选择：（1）熔体的额定电流应按高压熔断器的保护熔断特性选择，应满足保护的可靠性、选择性和灵敏度的要求。（2）保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器熔体的额定电流可按下式选择InR=kIbgm,k=1.11.3，Ibgm：电力变压器回路最大工作电流。（3）保护电力电容器的高压熔断器额定电流按下式选择InR=kInC,InC：电力电容器回路的额定电流。（4）保护电压互感器的熔断器，只需按额定电流和断流容量选择，不必校验额定电流。保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择。查书166页表5-35，35KV和10KV熔断器如下表所示：获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款校验：110KV母线短路容量S15.346MVASD1000MVA235KV母线短路容量S14.307MVASD2000MVA6.2 导体的选择与校验6.3 母线选择6.4 避雷针选择与校验6.4.1 避雷针设置为了避免逆闪络这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。按实际运行经验校验后，我国标准目前推荐和应满足下式要求:0.20.1h，0.30.24.50.10.34.5在对此变电所进行保护时，应采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。因此，为了对本站覆盖，采