电气工程及其自动化毕业论文

本设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，Thedesignonthetopicof"LiaoningInstituteofTechnologyTeachingBuildingsubstationexpansionpreliminarydesign."Themaindesignelementsinclude:10/0.4kVmaintransformersubstationchoice;ElectricalSubstationmainwiringdesign;Short-circuitcurrentcalculation;LoadCalculation;Reactivepowercompensation;ElectricalEquipment(bus,HVcircuitbreakers,isolationswitches,currenttransformerandvoltagetransformer,andcompensationcapacitorMOA);DistributionEquipmentdesign;relayPlanningandDesign;Lightningprotectiondesign.Accordingtothemainlineofelectricaldesignshouldmeetthereliability,flexibility,economyrequirements,ThesubstationmainelectricalwiringHighSidesingle-buswiring,lowvoltagesideofthesingle-busabovethemainelectricalwiringform;thelow-pressuresideloadcalculatedusingthestatisticalneedscoefficient;Toreducethereactivepowerloss,increasedenergyutilization,Thedesignofreactivepowercompensationdesign,powerfactorfrom0.69to0.9;short-circuitcurrentcalculationsincludeshort-circuitpointfortheselectionandspecificnumericalcalculation;andelectricalequipmentchosenbythechoiceofratedcurrent,short-circuitcurrentcalculationbytheresultsofthecalibrationmethods;relaydesignofthemaintransformerCurrentProtectionandover-currentprotectiondesign;distributioninstallationscompletesetofpowerdistributionequipment;Thesubstationusingdirectlightningstrokepreventionlightningprotection.Thedesignisverycloseattentiontotheuseofourelectricaldesignofthenewtechnologyandnewequipment,practicalandstrong,Takingintoaccounttheactualapplication,inauser-friendlylanguagetodescribeit.Keywords：:substationdesign;Electricalwiring;Relay电是一个广义的范畴，伴随负荷的不同，对电的要求也会随之改变。10kV了解整个设计的目的、内容和基本要求进行设计的资料推备。资料准备主要通过查阅(包括上网查问)文献资料和参加生产实习两条渠道进行。此设计充分吸方向有关的文献资料，特别是在参加生产实习的过程中有意识地搜集生产过程及新技术、新设备、改革新成果的应用等方面资料，这也是为毕业设计课题收集资料的最重要途径。选定题目后，应再有针对性地查阅一些资料，最后对所有收集文字的详细叙述使内容丰富，而图纸则一目了然。第110kV1.5第240%-70%由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据，按5-101000kVA。氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV变压器。2-14-1SCB9-1000/10额定电压SCB9-6D,干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱采用4515-20mm铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈（1000V，用铜箔（或铝箔）与预浸环氧树脂的绝缘材料紧密绕制，采用缠绕玻璃纤维加强树脂包封，经过工艺处理后，使高低压线圈各自成为一个坚固的整体，不但具有很强的承受短4-2。表4- 绝缘等级与最高允许温YAEBFHC绝缘材料最高允许温度C机械强度高,第35—10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大1地震等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差甚大，应子以重视。对重型设备的运输条件也应充分考虑。变电所电气主接线的基本环节是电源(变压器)、母线和出线(馈线)。各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线数较多时(4回)接线简单清晰，运行方便有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电所。有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。设计中仅以单母线接线为例。图5-15-1所示，单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源Q2S3；如欲3。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制度外。还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机械闭锁。接地开关(又称接地刀间)QS4110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关扣线35kV1—2组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。6-10kV535-66kV3回。5-2所示。610kV635—66kV4—85-25-10年的发展计划设计，并依据辽宁工学院的供电情况，1．10kV2．0.4kV0.4kV等级，低压经过隔离开关、电流互感器、高压断路器接到母线上，0.4kV。如附录Ⅱ所示。第46—10kV6-1G6-13取Sd100MVA，Ud1UNav110.5KV，Ud2UNav20.4KV3Id1Sd

10.5)KVId2Sd

0.4)KV3333IOC31.5KA33

UN

1031.5X*X*S/ 100MVA/550MVA Xo0.4KMX*X

X

/U

(0.4/m)5Km100MVA/(10.5KV)2

o

有资料得：UK5X*X*X*(U%100)S/

(5/100)100MVA/1MVA 做出等值电路图并化简电路，求出k3点及其k4点短路回路阻抗标幺值，根据X X*X*X*0.181.81(k

X X*X*X*X*//X*0.181.815/2(k

求出k3

k36-

II/k/

1/X

1/1.99II

I

*5.5KA/1.99I''(3)I(3)I

2.57I''2.572.76KA 1.53I''1.532.76KASS

/(k/

100MVA/1.99求出k4

k46-

k4II

Id

*144KA/4.49/I''/

I(3)I

(k k 1.81Z''1.8432.07KA 1.09I''1.0932.07KASS

/(k/

100MVA/0.496-1三相短路电流IkIIIkk3k4第512（1）.按电压分通常把1kV以上的设备称为高压设备，1kV以下的称为低（2）.按电能质量 交流设备、直流设备、交直流两用设备（3）.按设备所属的电路性质 一次设备、二次设备（4）.按是否组合 单元件设备、成套设备7-1√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√7-1QF7-1QF10kV33I30I1N

SN

10)57.73短路电流冲击值： 2.55I''2.552.763SK

10.52.76tOCtimat1ctop

ZN12-10I7-2ZN12-10IZN12-1UU23K452I(3) It柜内，使高压开关柜结构紧密占地面积小，安全性高。如下表所示7-3GN30-10D/6307-3GN30-10D/630GN30-（1）.（2）.（3）.（4）.（5）.（6）.GN30-10D/630Ica

33ish2.552.76

S''S

102.7833

tac

7-4GN30-10D/630GN30-工作电压UN最大工作电流IN短路电流—imarI2 2.7621.18.38A2I2t1425980A21的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压(100、100/3V)互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，主要是电磁式的。此外，电容光电式互感器，尚未进入广泛的工业实用阶段。100V。采用互感器后，就相当于扩大了仪表和继电器的使用范围。例如：用一只量程为5A100V量不同范围的电压。此外，使用互感器后，可使二次仪表和继电器等的电流或电压规格统一，有利于这些产品的标准化、小型化和大规模生产。Ki表示，由变压器的基本知Ki

N

（7-式中N1N2——电流互感器一、二次绕组的匝数；I1NI2N——电流互感器一、二次额定电流；I1I2——电流互感器一、二次实际电流；图7- 电流互感器原理接线1—铁芯；2—一次绕组；3Kt，因此其动、热稳定度应按下式校验。动稳定倍数：Kesimas/(2I1N2则动稳定校验的条件为：Kes 30022拟定型号为：LZZBJ9-10Kes220Ki1502Kes

220

150933240ishKtItI1N(Kt

)2tI(3)2

1S热稳定倍数，即电流互感器试验时间t=1sKt

III

3000Ku表示。图7-31—铁芯；2—一次绕组；3uKuU2

N1N

U N1、N2——电压互感器一、二次绕组的匝数；U1N、U2N——电压互感器一、二次额定电压；U1、U2——电压互感器一、二次实际电压；由式可知电压互感器变压比和二次实际电压U2，可计算出一次实际电压的近一次绕组被分为匝数相等的两部分，分别绕在上下铁芯柱上并且并联起来，其连接点于铁芯相连，二次绕组绕在铁芯上，此外还有一个平衡线圈，也有匝数1.1Ue1U1

7-5额定电压一次绕组额定容量JDZ18-13(cos)2(cos)2(sin(P)210kV10kV0.4kV侧应用硬母线，经技术经济比较选用硬母线即矩形硬母线，它的优点是便于固定和连接，散热性能好，缺点是集肤效应系数较大，集肤效应系数与电流的频率、导体（条相应地改变它有关因素。10kV10kV线路距离短，1IC1273.781364

II

IC0.042637.78SCB9-1000/100.8%IJEG

33

33空载电流IJGO0.8%58.14IJGIJIJGO105.5146.51152.02根据实际情况： 5000(h)，电流经济密度2.0A/10kV

J

152.0276.02(mm220.4kV

Igz1364682(mm2J2J2N故选 10kV侧：TMY-3200.4kVTMY3608 KrelKw

LLKK

Ki式 Iop——继电保护动作整定值（A；KrelKwKiIL,max——线路最大负载电流（A；Kre III式 Ire——继电器返回电流，电流互感器开始释放的最大电流（A；Iop——继电器起动电流，电流继电器开始吸合的最小电流0.85设计中所选用的变压器型号为SCB9-1000/10变压器，10KV/0.4KV，57.7A/1443A，Dyn11Ki755其过电流整

KrelKw

1.2

5.4A取

5.5AKK

0.8575/ DL-11/11（1）.t2t1t1s0.5s（2．灵敏度线在系统最小运行方式下运行，发生两相短路来检验，其灵敏度Sp流保护要求相同，即SP1.5，个别情况下，允许Sp1.25SIKSIpI

5.5

即Sp12.58

（１）躲过变压器二次测母线上Ｋ1Ik1max，Ik1maxKrelI式 Krel－可靠系数，取1.2－1.3（２）

(35)IN式中INT保护的灵敏度按保护安装出Ｋ2点故障时流过保护的最小两相短路电流IK2min Ik2min 信信号8-18-2I

KrelKwIKi

K式中Iqb——电流继电器速断保护动作电流（A；KrelKrelKwKwKiKiIL,max——线路末端最大短路电流，即三相金属性短路电流稳定性（A； IK

1.20102KA1200A,则

1.211200A96A5 I

1.21257.7A9.23A；5Iqb动作时限t2

IK

2

1021.0381038AIop1IOPKi10 10386.92 Sp6.922（灵敏度合格9按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的称为装配配电装置；在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电器成套后运至现场安装使用的称为成套配电装置。9.3在发电厂和变电站中，35kV以下的配电装置多采用屋内配电装置，其中3-10kV的大多采用成套配电装置；110kV110-220kV的配电装置有特殊要求时，如建于城市中心也可以采用屋内配电装置。目前我国采用一般的屋内配电装置，3-35kV的各种配电装置，在发电厂和变电所已经广泛使用，110-500kV9.4选择配电装置的型式。选择时应考虑配电装置的电压等级、电气设备的型遵照配电装置设计的有关规定。并考虑各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置平面图和断面图。9-19-19-21SGGD-36Ｇ柜包括：B楼负一层照明、B楼一层照明、B楼二层照明、B楼三层照明、B楼四层照明、B楼五层计算机房、备用。2SGGD-36G柜包括：B楼六层计算机房、B楼七层照明、B楼八层照明、B3SGGD-36G柜包括：A楼负一层照明、A楼负二层照明、A楼一层照明、楼二层照明、A楼三层照明、A4SGGD-08GI1m5SGGD-09G柜包括：I6S7SGGD-12GIxf9-21#9-32#8SGGD-09G1备用、消9SGGD-36G柜包括：A楼消防电力干线备用、A楼消防照明干线、B楼消防照明干线、B楼进风机、直流屏电源高压柜内照明、备用。10SGGD-09G11SGGD-36G12备用、正压风机、消防污水泵备用、B楼负一层人防电力、变点所用电备用、备用。12SGGD-36G柜包括：A楼消防电力干线、A楼消防照明干线备用、B楼消防照明干线、B楼进风机备用、直流屏电源备用、备用。13SGGD-12Gxf14S15SGGD-10G16SGGD-08GIK17SGGD-36G柜包括：A楼负二层电力、B18SGGD-36G柜包括：B楼负二层电力、B楼三层电力、B楼四层电力、备9-32#10也成为大气过电压。该种过电压通常为单极性，持续时间很短为μs级（几微秒至几十微秒）幅值可能很高（100MV）对电网危害很大，应当加以限制。35kV及以下电网构成威胁。雷电的热效 雷电流产生的热量，可能烧断导线和烧毁电力设备 441210-1其 1——相线；2——被保护设备；3——避雷针；4——过电压波15m20。3m。（5）35kV5m，当条件允许时应尽量增大，以便降低1-2km1234上图10- 架设避雷图10- 架空线路上装设发行避雷5： 变电所占地面积1560m57.3m45m。a115520m,a2605202202

hD68

hhxha108.15在hxxr1.68.57.5m157.3xa1

hx57.3 b1x0.768.5a2

b2x0.018.5在设计中电气主接线根据原始资料及实际工程应用，分析并选定两种接线方式，通过实地考察和供电情况分析，最终选定的接线方式为：高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段接线，在本变电所的设计中还对变压器选择、短路台数、型号，而后根据变电所所带负荷情况采用需要系数法计算，同时结合相关的功率因数计算出变压器的容量。熊信银，发电厂电气部分（第三版，北京：中国电力出版社陈化钢,电气设备及其运行,合肥：合肥工业大学出版社,贺家李等,电力系统继电保护原理,北京：中国电力出版社朱献清,物业供用电 北京：机械工业出版社尹克宁,变压器设计原理,北京：中国电力出版社张连斌.变电所电气部分.北京：中国水利电力出版社TypesandConstructionofAtransformerisadevicethatalternatingcurrentelectricenergyatonevoltagelevelintoalternatingcurrentelectricenergyatanothervoltagelevelthroughtheactionofamagneticfield.Itconsistsoftwoormorecoilswirewrappedaroundacommonferromagneticcore.Thesecoilsare(usually)notdirectlyconnected.Theonlyconnectionbetweenthecoilsisthecommonmagnecticfluxpresenwithinthecore.Oneofthetransformerwindingsisconnectedtoasourceofacelectricpower,andthesecond(andperhapsthird)transformerwindingsupplieselectricpowertoloads.thetransformerwindingconnectedtothepowersouceiscalledtheprimarywindingorinputwinding.andthewindingconnectedtotheloadsiscalledthesecondarywindingorinputwinding.Ifthereisathirdwindingonthetransformer,itiscalledthetertiaryPowertransformerareconstructedononeoftwotypesofcores.onetypeofconstructionconsistsofasimplerectangularlaminatedpieceofsteelwiththetransformerwindingswrappedaroundtwosidesoftherectangle.Thistypeofconstructionisknowascoreform.Theothertypeconsistsofthree-leggedlaminatedcorewiththewindingswrappedaroundthecenterleg.Thistypeofconstructionisknowasshellform.Ineithercase,thecoreisconstructedofthinlaminationselectricallyisolatedformeachotherinorderinordertoreduceeddycurrentstoaminimum.Theprimaryandsecondarywindingsinaphysicaltransformerarewrappedoneontopoftheotherwiththelow-voltagewindinginnermost.Suchanarrangementseverstwopurposes:1.Itsimplifiestheproblemofinsulatingthehigh-voltagewindingfromthecore.2.Itresultsinmuchlessleakagefluxthanwouldbethetwowindingswereseparatedbyadistanceonthecore.Powertransformeraregivenavarietyofdifferentnames,dependingontheiruseinpowersystems.Atransformerconnectedtotheoutputofageneratorandusedtostepitsvoltageuptotransformerlevelsissometimescalledunittransformer.Thetransformeraitheotherendofthetransformerline,whichstepsthevoltagedownfromlevelstodistributionlevels,iscalledasubstationtransformer.Finally,thetransformerthattakesthedistributionvoltageandstepsisdowntothefinalvoltageaiwhichthepowerisactuallyusediscalledadistributiontransformer.Allthesedevicesareessentiallythesame-theonlydifferenceamongthemistheirintendeduse.Inadditiontothevariouspowertransformer,twospecial-purposetransformersareusedwithelectricmachineryandpowersystems.Thefirstofthesespecialtransformersisadevicespeciallydesignedtosampleahighvoltageandproducealowsecondaryvoltagedirectlyproportionaltoit.Suchatransformeriscalledapotentialtransformer.Apowertransformeralsoproducesasecondaryvoltagedirectlyproportionaltoitsprimaryvoltage;thedifferencebetweenapotentialtransformerandapowertransformeristhatthepotentialtransformerisdesignedtohandleonlyaverysmallcurrent.Thesecondtypeofspecialtransformerisadevicedesignedtoprovideasecondarycurrent.muchsmallerthanbutdirectlyproportionaltoitsprimarycurrent.Thisdeviceiscalledacurrenttransformer.CirtcuitAcircuitbreakerismechanicalswitchingdevicecapableofmaking,andbreakingcurrentsundernormalcircuitconditionsandalsomaking.carringforaspecifiedtime,andmediujminwhichcircuitinterruptionisperformedmaybedesignatedbyasuitableprefix,forexample,air-blastcircuitbreaker,oilcircuitbreaker.Thecircuitbreakerscurrentlyinusecanbedlassifiedintothefollowingcategoriesaccordingtothearc-quenchingprinciples:airswetchesoelciryitbreakers,minmum-oilcircuitbreakers,air-blastcircuitbreakers,themageneticaircircuitbreakers,minimum-oilcircuitbreakers,aer-blastcircuitbreakers,thebyvoltage,insulationlevelcurrent,interruptingcapabilities,transientrecoverycoltage,interruptingtiome,andtripdelay.Thenameplateonacircuitbreakerusuallyindicates:１.Themaximumsteady-statecurrentitcan2.Themaximuminterruptingcurrent,3.Themaximumlinevoltage,4.Thetimeincycles,Theinterruptingtimeinmaylastform3to8cyclesona60Hzsystem.Tointerrubtlargecurrentsquickly,wehavetoensurerapidcooling.High-speedinterruptionlunitsthedamagetransmissionlinesandequipmentand,equallyimportant,ithelpstomainmainthestabilityofthesystemwheneveracontingencyoccurs.Themainpartsofacircuitbreakerareusually:arc-quenchingchamber(orinterrupterwithmovingandfixedcontacts)operatingmechanismandsupportingAirSwitches-Withincreasingcurrentsandvolt