最新高等教育高等学院电力工程课程设计毕业论文《总降压变电所初步设计》参考论文.doc

高等教育高等学院电力工程课程设计高等教育高等学院电力工程课程设计 指导论文指导论文 摘要摘要 电力变压器是电力系统中十分重要的原件 它的故障将对供电可靠性和系 统的正常运行带来严重的影响 为了防止电力变压器发生各类故障和不正常运 行对电力系统安全运行造成不应有的损失 应针对电力变压器的故障和不正常 运行状态设置相应的继电保护 本课程设计旨在给定条件下通过分析计算得出最优的变压器继电保护方案 选择最适合的继电保护设备 使变压器能够长期稳定的运行 减少突发故障对 供电系统正常安全运行的影响 1 目录目录 供电课程设计任务书供电课程设计任务书 1 1 摘要摘要 4 4 1 1 总降压变电站主结线的确定总降压变电站主结线的确定 7 7 1 11 1 主结线定义主结线定义 7 1 21 2 主结线基本要求主结线基本要求 7 1 31 3 主结线方案确定主结线方案确定 7 1 41 4 主结线特点主结线特点 7 2 2 短路电流的计算短路电流的计算 8 8 2 12 1 求各元件电抗求各元件电抗 用标幺值计算用标幺值计算 8 2 22 2 K1K1 点三相短路电流计算点三相短路电流计算 9 2 32 3 K2K2 点三相短路电流计算点三相短路电流计算 10 3 3 电气设备的选择电气设备的选择 1111 3 13 1 在选择供电系统的高压电气设备时 应进行的选择及校验项目见表四在选择供电系统的高压电气设备时 应进行的选择及校验项目见表四 1 1 11 3 23 2 35KV35KV 侧设备 设备名称及型号见表侧设备 设备名称及型号见表 5 5 8 8 12 3 33 3 10KV10KV 侧设备 设备名称及型号见表侧设备 设备名称及型号见表 6 6 8 8 12 3 43 4 10KV10KV 母线选择母线选择 13 4 4 继电保护的选择与整定继电保护的选择与整定 1414 4 14 1 总降压变电站需设计以下继电保护装置总降压变电站需设计以下继电保护装置 15 4 24 2 主变压器保护 主变压器保护 15 4 2 14 2 1 根据规格根据规格 5000KVA5000KVA 变压器设下列保护变压器设下列保护 15 4 2 24 2 2 整定计算整定计算 15 课程设计体会课程设计体会 1919 参考文献参考文献 1919 2 正文正文 1 1 总降压变电站主结线的确定总降压变电站主结线的确定 1 11 1 主结线定义主结线定义 总降压变电站的电气主结线是由变压器 断路器 隔离开关 互感器 母 线及电缆等电气设备 按一定顺序连接组成的电路 1 21 2 主结线基本要求主结线基本要求 对电气主结线的基本要求是 根据用电负荷的要求 保证供电的可靠性 电气主结线应具有一定的运用灵活性 结线简单 运行方便 在保证安全可靠供电的基础上 力求投资少 年运行费用低 1 31 3 主结线方案确定主结线方案确定 根据系统电源情况 供电电压有两个方案 2 方案 1 工作电源与备用电源均用 35KV 电压 在这个方案中 工厂总降压 变电站采用内桥式接线 方案 2 工作电源采用 35KV 电压 工厂总降压变电站选用一台主变压器 构成线路 变压器单元结线 备用电源采用 10KV 电压 开关设备少节省投资 选择 2 1 41 4 主结线特点主结线特点 为了保证一级负荷的正常供电 决定总降压变电站采用单母线分段主结线方式 该主结线的主要特点如下 1 总降压变电站设一台 5000kV A 35 10kV的降压变压器 变压器与 35kV架 空线路结成线路 变压器组单元结线 在变压器高压侧安装少油式断路器 以 便于变电站的控制 运行和维修 2 总降压变电站的 10kV侧采用单母线分段接线 用 10kV少油式断路器将母线 分成两段 3 主变压器低压侧用少油式断路器接到 10kV母线的一个分段上 10kV的备用 线路也经少油式断路器接到 10kV母线的另一分段上 4 各车间的一级负荷都由两段母线供电 以保证供电的可靠性 5 根据规定 备用电源只有在主电源停止运行及主变压器故障或检修时才能投 入 因此备用电源进线开关在正常时是断开的 而 10KV 母线的分段断路器在正 常时是闭合的 3 6 在 10kV母线侧 工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置 APD 当工作电源因故障而断开时 备用电源会立即投入 当主电源发生故障时 变电站的操作电源来自备用电源断路器前的所用电变压 器 2 2 短路电流的计算短路电流的计算 为了选择高压电气设备 整定继电保护 需要计算总降压变电站的 35KV 侧 10KV 侧母线以及厂区高压配电线路末端 即车间变电站高压侧 的短路电流 但 因工厂厂区不大 总降压变电站到总降压最远车间的距离不过数百米 因此 10KV 母线与 10KV 线路末端处的短路电流差别极小 故只计算主变压器高 低 电压侧母线两点短路电流 短路电流按正常运行方式计算 计算电路如图 3 所示 图 3 短路电流的计算电路 根据计算电路作出的计算短路电流的等值电路如图 4 所示 图 4 基本等值电路 2 12 1 求各元件电抗求各元件电抗 用标幺值计算用标幺值计算 设基准容量Sd 1000MVA 基准电压Ud1 37KV Ud2 10 5KV 系统电抗X t 已知地区变电站 110KV 母线的短路容量 Sk 1918MVA 可得 X t k d S S 4 标幺值 实际值 基准值 X t Sk k d S S 又因为 X t 得 0 52 k S 1 tX d k S S 1918 1000 地区变电站三绕组变压器的高压 中压绕组之间的电抗标幺值 TX 100 d NT US S 10 51000 3 3 10031 5 35KV 供电线路的电抗标幺值 1 0 22 1000 0 35951 3 37 d l d S XX U L LGJ 35 型钢芯铝绞线几何距离 1 时的电抗为 0 359 Km 2 总降压变电站的主变压器电抗标幺值 TX 100 ku d NT S S 7 100 1000 14 5 2 22 2 K1K1 点三相短路电流计算点三相短路电流计算 系统最大运行方式 等值电路如图 5 图 5 系统最大运行方式的等值电路 短路回路阻抗 0 52 1 3 3 47 1maxkX tX 2 TX lX 3 3 2 按无限大系统计算 计算 K1 点三相短路电流标幺值为 0 29 1 3 kI 3 pI 3 I 3 I 1max 1 kX 1 3 47 5 可求的基准电流 15 6 KA 1dI 1 3 d d S U 1000 337 从而求的 K1 点三相短路电流的有名值 I 3 K1 Id1 I 3 k1 15 6 0 29 4 5 KA 冲击电流为 i 3 shk1 2 55I 2 55 4 5 11 48 KA K1 点短路容量为 1 kS 288 18 MVA 1max d k S X 1000 3 74 系统最小运行方式等值电路图 6 图 6 系统最小运行方式等值电路 短路回路总阻抗 X kmin 0 52 3 3 1 3 5 12 三相短路电流标幺值 I k1 0 195 12 5 1 其他计算结果见表 2 表 2 K1 点三相短路电流计算结果 项目 3 K I 3 I 3 sh i 3 k S 计算公式 3 11Kd II 3 3 IIK 3 55 2 I 1kd XS 系统最大运 行方式 4 54 511 48288 18 6 系统最小运 行方式 3 053 057 78195 31 2 32 3 K2K2 点三相短路电流计算点三相短路电流计算 1 系统最大运行方式下短路回路总阻抗 X k2max X b 0 52 3 3 2 1 3 14 17 74 2 T X lX TX 2 系统最小运行方式下短路回路总阻 X k2min 0 52 3 3 1 3 14 19 12 基准电流 Id2 55 KA 2 3 d d U S 5 10 3 1000 K2 点三相短路电流计算结果见下表 3 表 3 K2 点三相短路电流计算结果 项目 3 K I 3 I 3 sh i 3 k S 计算公式 22Kd XI 3 3 IIK 3 55 2 I 2kd XS 系统最大运行方 式 3 23 28 1657 24 系统最小运行方 式 2 872 877 3152 30 3 3 电气设备的选择电气设备的选择 工厂总降压变电站的各种高压电气设备 主要指 6 10 千伏以上的断路器 隔离开关 负荷开关 熔断器 互感器 电抗器 母线 电缆支持绝缘子及穿 墙套管等 这些电气各自的功能和特点不同 要求的运行条件和装设环境也各 不同 但也具有共同遵守的原则 3 电气设备要能可靠的工作 必须按正常条 件进行选择 并且按断路情况进行稳定检验 对于供电系统高压电气设备的选择 除了根据正常运行条件下的额度电压 额度电流等选择条件外 还应该按短路电流所产生的电动力效应及热效应进行 校验 按正常运行条件选择 按短路条件进行校验 这是高压电气设备选择 的一般原则 3 13 1 在选择供电系统的高压电气设备时 应进行的选择及校验项目见表四在选择供电系统的高压电气设备时 应进行的选择及校验项目见表四 1 1 表四 选择电气设备时应校验的项目 短路电流校验校验项目设 备名称 电压 KV电流 A 遮断容量 MVA动稳定热稳定 7 断路器 XXXXX 负荷开关 XXXXX 隔离开关 XXXX 熔断器 XXX 电流互感器 XXXX 电压互感器 X 支柱绝缘子 XX 套管绝缘子 XX 母线 XXX 电缆 XXX 限流电抗器 XXXX 注 表中 X 表示选择及校验项目 高压电气的热稳定性校验 it tItI 22 i t t t II 母线及电缆的热稳定性校验 i wkal i t C I AA t IS min 2 00 alwalw II 断路器 负载开关 隔离开关及电抗器的力稳定计算 sh II maxsh ii max 电流互感器的力稳定计算 shNno iIK 1 2 sh ii max 母线的力稳定计算 aiKF shf 110732 1 7 由于跨距在两个以上 所以选择 W M F M 10 1 3 23 2 35KV35KV 侧设备 设备名称及型号见表侧设备 设备名称及型号见表 5 5 8 8 表 5 35KV 侧电气设备 设备 名称 计算 数据 高压断路器 SW2 35 1000 隔离开关 GW2 35GD 600 电压互 感器 JDJJ 35 电流互 感器 LCW 35 避雷器 FZ 35 U 35KV35KV35KV35KV35KV35KV I 82 48A1000A600A150 5 Ik 3 4 5KV 8 Sk 288 18MVA1500MVA i sh 11 48KV63 4KA50KA21 2KA I2 ti 4 52 0 34 It2 t 24 82 4 142 4 95 06 3 33 3 10KV10KV 侧设备 设备名称及型号见表侧设备 设备名称及型号见表 6 6 8 8 表 6 10KV 侧电气设备 变压器低压侧及备用电源进线 高压断路器隔离开关电流互感器隔离开关备注 设备 名 数据 SN10 10 600 GN8 10T 600LAF10 300 5GN6 10T 600 U 10KV10KV10KV10KV10KV I 274 9A600A600A300 5A600A i sh 8 16KV 52KA52KA57KA52KA I2 ti 3 22 0 34 It2 t 20 2 4 202 5 100 0 3 2 1 202 5 采用 GG 10 高压 开关 柜 10KV 侧设备 设备名称及型号见表 7 8 表 7 10KV 馈电线路设备 设备名称及型号 计算数据 高压断路器 SN8 10 隔离开关 GN8 10 电流互感器 LDC 10 0 5 300 5 KVU10 10KV10KV10KV AI46 600A400A300 5 KAish15 8 33KA50KA3 02135 2 02 3 22 i tI 46 11 2 5142 MVASK24 57 200MVA 3 43 4 10KV10KV 母线选择母线选择 1 变压器低压侧引出线选择 主变压器低压侧引出线按经济电流密度选择 工作电流 Ica Ica 274 94 A 5 10 3 5000 母线计算截面 9 Sec 305 49 mm2 ec J ca I 9 0 274 94 选用标准截面 6 50的铝母线允许电流 740A 大于工作电流 274 94A 满足 2 mm 要求 热稳定校验 Smin 76 94 6 50 mm2 满足要 C tI i 87 0 34 1000 11 48 求 动稳定校验 母线采用平放装设 W 0 167bh2 0 167 0 6 52 2 5 cm2 f 9 28 10 2 kg cm i sh 2 671 25 10 11 48 1 67 22 母线最大允许跨度 已知 700 kg cm2 y f w L y 10 cm25 434 1028 9 5 270010 2 进线的绝缘子间距离取 2 米即可 绝缘子采用 ZNA 10MM 破坏负荷 375 公斤 满足要求 2 10KV 母线选择 按发热条件选用 4 40铝母线允许电流 395A 大于计算电流 2 mm 按上述计算的热稳定最小截面为 76 94小于 4 40满足要求 2 mm 2 mm 动稳定校验 母线平放 0 167bh2 0 167 0 4 42 1 07 cm2W 根据前面计算 求得 f w L y 10 cm 1 284 1028 9 07 1 70010 2 10 GG 10 高压开关柜一般宽距 1m 进线柜最宽为 1 5m 以此上述检验满足动稳定 要求 由于采用标准高压开关柜 故不必选择母线支持绝缘子 4 4 继电保护的选择与整定继电保护的选择与整定 4 14 1 总降压变电站需设计以下继电保护装置总降压变电站需设计以下继电保护装置 1 主变压器保护 2 备用电源进线保护 3 变电站 10KV 母线保护 4 10KV 馈电线路保护 此外还需设置以下装置 1 备用电源自动投入装置 2 绝缘监察装置 4 24 2 主变压器保护 主变压器保护 4 2 14 2 1 根据规格根据规格 5000KVA5000KVA 变压器设下列保护变压器设下列保护 1 瓦斯保护 防御变压器铁壳内部短路和油面降低 轻瓦斯动作与信 号 重瓦斯作用于跳闸 2 电流速断保护 防御变压器线圈和引出线的多相短路 动作于跳闸 3 过电流保护 防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的 后备保护 保护动作于跳闸 4 过负荷保护 防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载 按具体条件装设 4 2 24 2 2 整定计算整定计算 各个保护的具体整定计算如下 电流速断保护 速断保护采用两相不完全星形接法 动作电流应躲过系统最大运行方式时 变压器二次侧三相短路值 5 即按公式计算 Iop1 qh Kco I 3 Kmax 1 3 3 2 4 16 KA 归算到 35KV 侧 I op1 qh 4160 1190 A 35 10 11 灵敏度按系统最小运行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验 Ks I 2 klmin Iop1 qh 2 23 2 满足要求 1190 3050 87 0 过电流保护 采用三个电流互感器接成全星形结线方式 以提高保护动作灵敏度 继电 器采用 DJ 11 型保护动作电流按躲过变压器一次侧可能出现的最大负荷电流来 整定 5 Iop1 Iwl max Kco I30 1 2 82 48 549 33 A rc co K K rc K mgh 85 0 3 进入继电器的电流 Iop 11 64 A TA op K I 5 150 33 349 动作时间与 10KV 母线保护配合 10KV 馈电线的保护动作时间为 0 5 秒 母线保护动作时间为 1 秒 则变压器过流保护动作时间为 t 1 0 5 1 5 s 灵敏度按二次侧母线发生两相短路的条件来校验 K 2 s 2 04 1 5 满足要求 1 min2 2 OP k I I 349 0 35 10 87 2 87 0 12 附 三段式电流保护接线图附 三段式电流保护接线图 13 保护配置原理接线图保护配置原理接线图 14 课程设计体会课程设计体会 通过这次课程设计 我对设计的方法有了一定的了解 基本掌握了设计的 方法和步骤 掌握控制方案的设计要求 设备选择的方法 以及其接线图的绘 制方法等 在这次设计中 我主要负责 CAD 原理图纸的画制 同时协助其他 在这次设计中 我学到了如何运用专业知识联系实际 加强了实践 但在设计 中遇到某些方面的知识空白点 只能翻书或求助 表明自己的知识功底还是有 欠缺 将会在以后的时间里通过学习与实践相结合的方法来弥补这方面的不足 课程设计是将专业知识进行综合运用的训练 训练就会有困难 解决困难 就是进步 每走一步我们都是在成长 首先是思考 遇到问题先思考 三思而 后行 教会了我们这个道理 只有明白了其中的奥妙才能找到问题的本质 然 后是方法 不管是什么问题都有很多的方法可以解决 但是什么方法才能事半 功倍 这是我们应该寻求的 最后是认真 做任何事情都要认真仔细 即使找 对了思路 有了好的方法 如果在实施过程中出现了差错那就功亏一篑了 这 三点都是重要的 少了一点将