毕业论文-60kV 降压变电所电气部分设计

1、中文摘要本毕业设计是浑江60kV 降压变电所电气部分设计。本论文详细的说明了二次变电所设计的最基本要求和原则依据，主要设备选择以及短路计算和各种高压设备选择与校验，并对防雷保护做了详细的计算和布置。变压器的选择包括：主变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定；电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线。短路电流计算是最重要的环节，本论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识；高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压

2、互感器、架空线的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍 。本论文介绍了高压配电装置的设计原则、要求。继电保护和自动装置的规划，包括总则、自动装置、一般规定主变压器、母线等设备的保护，而变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了表格及图纸（主接线、平面图、断面图、防雷保护等）以方便阅读、理解和应用。关键词 变电所，设计，短路电流，设备选择AbstractThis graduate design thesis is hunjiang 60kVs of declines to press change to give or get an electri

3、c shock an electricity part design. This thesis expatiation change to give or get an electric shock a the most basic request for designing two times with the principle according to, main equipments the choice and short-circuit calculation chooses to check with school with every kind of high pressure

4、 equipments, and to defend thunder the protection did the detailed calculation with arrange.The choice of the transformer includes:The main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the main transformer really settles;The electricity lord connected the line to introduce primari

5、ly the electricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping with my plant the request connects the line.Th

6、e short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in short-circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, network transformation of a parameter detailedly, and each calculation etc. knowledge that short

7、 circuit order;The choice of the high pressure electricity equipments includes the mother line, high pressure breaks the road machine and insulate the switch, electric current to feels with each other the machine, electric voltage feels with each other machine, build on stilts the linear choice prin

8、ciple with request, and proceed to these equipmentseses the school check with the related introduction in product. The design principle of the electricity device and arequest .After electricity protection with the programming of the automatic device, include the total a protection for, automaticly e

9、quiping, generally ruling main transformer, mother line etc. equipments, but change to give or get an electric shock a design for defending thunder protecting then primarily aiming at lightning rod with lightning arrester.In addition, return in the appropriate position in thesis additional form and

10、diagram paper( the lord connects the line, plane chart, cross section diagram and defend the thunder protection etc.) read, comprehend with the convenience with applied.Key Words substation，design，short circuit computing，equipments choice 目 录引 言本毕业设计论文为浑江60kV降压变电所电气部分设计，要求所设计的变电所能长期可靠为其负荷供电。设计过程中遵循国

11、家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，运用系统工程的方法从全局出发，正确处理生产与生活、安全与经济等方面的关系，实行资源的综合利用，节约能源和用地，对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进。在上述原则基础上，明确设计的目的，逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划设计、防雷保护规划、绘制图纸等主要工作，形成较为完整的论文。目前，电力技术已成为世界能源领域的主流技术，发电、输电、配电技术的进步，提高了供电的能力、质量和可靠性，扩大了电力应用范围，因此，变电所的合理设计也变得尤为重要。设计

12、工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。本论文即在遵循原则、合理规划、反复校验的基础上完成。第一篇 说明书1 主变压器的选择1.1 主变台数和容量的确定1.1.1 主变台数的确定对于大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。对于地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。1.1.2 主变容量的确定原

13、则为保证供电的可靠性，变电所应装设两台主变，但一般不超过两台。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量选择应该按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60%-75%，通常一次变电所采用75%，二次变电所采用70%。 对于一般性的地区变电所，一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并要适当考虑到远期1020年负荷发展。在原始材料中给出了10kV侧负荷表、线损率、变电所的平均功率因数。1.2 电容器的选择电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中，整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源，因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制。1.

14、2.1 无功功率的平衡系统的无功功率平衡是电力系统运行中的一个重要问题。所谓无功功率平衡就是指在运行的每一个时刻系统中各无功电源发出的无功功率要等于用户所消耗的无功功率（即无功负荷）与系统中各环节上无功功率损耗之和。电力系统的无功功率电源除了发电机外还有同步调相器、静电电容器及静止补偿器。后三种装置又称为无功补偿装置。本设计采用补偿装置为静电电容器。1.2.2 功率因数计算无功补偿的意义：提高功率因数；改善电能质量；降低网络功率损耗和电能损耗。计算补偿的功率因数，如式（1.1）所示 （1.1）式中 补偿前的功率因数；有功和无功的负荷系数年平均值；变压器高压侧总有功、无功功率，、kvar。1.2

15、.3 电容器的选择原则根据变电所设计技术规程中电容器选择规定来选择电容器。（1） 电容器组的总容量确定要求并联补偿电容器的总容量应满足所需的无功功率补偿值，其中串联组数应根据电力网和电容器的额定电压确定；串联补偿电容器组的容量应满足补偿度的要求，其中并联台数应按线路正常负荷电流选择。（2） 电容器组的接线方式确定要求在并联补偿电容器组中，当电容器和电力网的额定电压相同时，应将电容器接成三角形接线。当电容器的额定电压低于电力网的额定电压时，可将若干电容器或电容器串联，然后接成星形或三角形接线；串联补偿电容器组的接线，应根据电力系统具体情况，以及电容器故障时的放电能量不超过制造厂规定的允许值而定。

16、1.2.4 选择电容器的台数如式（1.2）所示 （1.2） 式中 补偿容量，；补偿前、后的角度。若选择单台容量为的电容器，则电容器台数，如式（1.3）所式 （1.3）式中 电容器台数，台；单台电容器容量，。2 电气主接线的选择2.1 主接线的设计原则及基本要求电气主接线是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气

17、设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。2.1.1 可靠性（1） 研究主接线可靠性应注意的问题应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析；主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性的综合；主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度，采用可靠性能高的电气设备可以简化接线。（2） 可靠性的具体要求断路器检修时，不影响对系统的供电；断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电；尽量避免全部停运的可能性。2.1.2 灵活性操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件时，接线简单，操作方便，尽可能地使操作

18、步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。扩建的方便性。对将来要扩建的变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。2.2 本变电所主接线的选择 主接线的初步设计至少给出两种方案，以便在审核中进行比较。根据系统和负荷性质的要求，主接线方案初步给出以下两种。第一种方案 一次侧采用单母分段接线，二次侧采用单母分段的主接线。图2.1 方案一主接线图第二种方案一次侧采用单母线分段接线，二次侧采用双母分段的主接线

19、。图2.2 方案二主接线图2.2.1 主接线方案的确定以上两种方案中，主接线一次侧方案相同，只比较二次侧方案。第一种方案的特点如下：用断路器把母线分段后，对主要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。第二种方案的特点如下：供电可靠，通过两组母线的隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任意一组母线的隔离开关，只停回路；调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方

20、式调度和潮流变化的需要；扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路停电。2.2.2 主接线二次方案的几点说明（1）主接线二次母线采用单母分段目的是，当一段母线或母线隔离开关出现故障时，由母线隔离开关把故障段隔离，保证完好段母线继续向用户供电，可减少停电范围。（2）原则上每段线设置一组电压互感器，而本方案在二次母线上只设置了一组电压互感器，这就要求除了一段母线故障检修时母联隔离分段时，平时无论一台变压器运行还是两台变压器运行都不允许母联隔离分段。（3）所用变设置两台变压器，其中一台处于备用状态。3 短路电流计算3.1 短路计算的一般规定验算导

21、体和电器动稳定、热稳定，以及电器开断电流所用的短路电流，应按本设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，确定适中电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方式。而不按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3.2 短路计算方法在分析发电机的短路计算时，我们使用了运算曲线法，因为我们的发电机多有自动调节励磁系统，这对短路的计算有很大作用，用运算曲线法，根据我们已经求出的计算电抗，可以求得任意时间的短路电流，这就是运算曲线法的好处。当然应用运算曲线法也存在着误差，因为所有的曲线都是用发电机的典型平均参数作出来的。不过这在工程上是允许的。当短路的时间大于四秒，我们就可以近似的认为已经是稳态了。3.3

22、 电路元件参数计算3.3.1 基准值计算高压短路电流计算一般只计算发电机、变压器、线路的电抗，采用标幺值计算。为了计算方便，通常只取基准容量，基准电压UB一般取各级平均电压，如式(3.1)所示 (3.1)式中 Ue额定电压，。当基准容量SB（）与基准电压UB（）选定后，基准电流IB（）已决定,如式(3.2)所示 (3.2)式中 基准容量，； 基准电压，。3.3.2 各元件参数标幺值的计算 发电机电抗标幺值，如式(3.3)所示 (3.3)式中 Xd电机次暂态电抗值；指电机额定容量，。第二篇 计算书1 主变压器的选择1.1 主变压器的选择及参数计算变电所所带的总负荷有功为：负荷侧功率因数： 则变电

23、所所带总负荷无功为：考虑同时系数后负荷有功功率：考虑同时系数后负荷无功功率：考虑线路上的5%损耗后变压器低压侧有功：考虑线路上的5%损耗后变压器低压侧无功： 单台变压器容量：根据运行条件和负荷容量，选择SF731500/63型变压器。变压器具体参数如下表1.1。 表1.1 变压器主要参数表型号SF731500/63额定容量（）31500额定电压（）高压 6322.5%低压 10.5连接组标号YN,d11短路损耗（）141.0空载损耗（）38.5空载电流（%）0.8 阻抗电压（%）9.01.2 补偿容量的计算变压器有功损耗： 变压器高压侧有功： 变压器高压侧无功： 所以，选30台并联电容器，其参

24、数如下表1.2。表1.2 补偿电容器的有关参数表型号额定电压（kV）标准容量(kvar)标准电容()频率(Hz)相数BFF10.5-334-1W10.53349.64501补偿后总平均功率因数： QC=台数容量=30电容器运行方式：并联运行。0.920.9满足要求。2 短路电流计算2.1 等值电路图 图2.1 系统电路图取SB =100，UB=UP，求得系统等效电路图中各阻抗标幺值如下：发电机电抗：1、2发电机电抗为：3发电机电抗为：4、5发电机电抗为：变压器电抗：1、2变压器电抗为： 3、4变压器电抗为：5、6变压器电抗为：2.2 60kV侧短路电流计算等值电抗：转移电抗： 计算电抗： 短路

25、电流标幺值计算：（1）侧可视为无穷大系统，其短路电流为。 （由于表示发电机和电力系统供给的三相短路电流周期分量不随时间衰减，所以）短路电流标幺值 短路电流有名值 （2）侧，其短路电流为。查汽轮机短路电流周期分量计算曲线数字表可得短路电流标幺值。表2.1 60kV侧短路电流标幺值表时间（s）024电流 I2*0.5700.5840.584短路电流有名值：表2.2 60kV侧短路电流有名值表时间（s）024电流 I21.551.581.58短路点d1三相短路电流周期分量有效值为：冲击电流：2.3 10kV侧短路电流计算等值电抗： 转移电抗： 计算电抗： 短路电流标幺值计算：（1）侧可视为无穷大系统

26、，其短路电流为。 （由于表示发电机和电力系统供给的三相短路电流周期分量不随时间衰减，所以）。短路电流标幺值 短路电流有名值 （2）侧，其短路电流为。查汽轮机短路电流周期分量计算曲线数字表可得短路电流标幺值表2.3 10kV侧短路电流标幺值表时间（s）024电流 I2*0.3380.3380.338短路电流有名值：表2.4 10kV侧短路电流有名值表时间（s）024电流I5.55.55.5短路点d2三相短路电流周期分量有效值为：冲击电流： 结 论待设计变电所是60/10 kV地区一般性变电所，分别有近期负荷和远期负荷两种负荷方案。其10kV侧供电负荷出线共有14回，重要负荷占65%，为了保证供电

27、的可靠性和一次满足远期负荷的要求，本设计将按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证该变电所能够长期可靠供电。主变选择2台SF7-31500/63的三相风冷式变压器，其中一台作为另一台的备用。主接线选择根据两种方案做比较，得到最终主接线的形式，他是按照主接线要求，灵活性、可靠性、经济性选出60kV和10kV侧都采用单母线分段接线。短路电流计算是最重要的环节，采用实用计算法计算短路电流，作为电气设备选择的依据。高压电气设备的选择，确定了高、低压母线的型号，其中高压侧采用软导线不用校验动稳定、低压侧采用硬导线，动稳定校验是双条导体平方布置的。高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器的选择原则和要求

28、，并对这些设备进行校验和产品相关介绍 。而根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求，决定此次变电所60 kV侧采用普通中型布置、10kV侧采用开关柜布置。本变电所的继电保护主保护为瓦斯保护和纵差动保护，后备保护为相电流速断保护和过电流保护。防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文的最后位置还附加了图纸（主接线、平面图、断面图、防雷保护等）及表格，绘图按照电力工程电气设计手册（电气一次部分）绘制。致 谢在我的毕业论文即将完成之际，我首先要感谢的是我的毕业设计指导教师邹全平老师，是她的耐心的讲解和无微不至的帮助才使我能作好这次设计，在整个设计的过程中，邹老师帮我查找了很多重要的参

29、考资料，为我提供了很多设计中能够用到的数据，并耐心的为我讲解、辅导，帮我排清了所有设计中遇到的困难，正是邹老师这种严谨的治学态度和耐心的帮助，才使得我能够顺利的完成这次毕业设计，在这里我要衷心的对邹老师说声：“感谢您，邹老师，您辛苦了！”光阴似箭，四年的大学生活即将结束了，在这里向四年来培养我、教育我的电气工程系的老师们致以深深的谢意和诚挚的祝福。祝你们身体健康，合家欢乐，桃李满天下。本篇毕业设计经过多次的修改，补充，增删，现以成稿。但由于本人水平有限，难免会有错误和遗漏，请各位批阅教师批评指正。参 考 文 献1 中华人民共和国水利电力部.变电所设计规程.水利电力出版社，1980，SDJ279 2 水利电力部电力规划设计院.高压配电装置设计技术规程.水利电力出版社，1985，SDJ5853 中华人民共和国水利电力部.继电保护和安全自动装置技术规程.水利电力出版社，1983 4 水利电力部电力规划设计院.电力设备过电压保护设计技术规程. 水利电力出版社，1983 ,SDJ7-795 西北电力设计院.发电厂变电所