变电站设计课件.ppt

'莱阳泉水35kV变电站设计专业：电气工程及其自动化班级：08级4班导师：于健东学生：孔垂瑞 前言随着我国经济的不断发展，人们对电力供应的要求也越来越高，特别是供电的稳定性、可靠性、经济性和持续性，然而电网的这些特性往往取决于变电站的设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、便于扩建。出于这几方面的考虑，本文设计了一个35kV降压变电站。 本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括：1、原始资料的统计与分析；2、负荷的计算和无功功率的补偿；3、电气主接线的选择；4、短路电流的计算；5、高压电气设备的选择；6、变电站的防雷保护。7、变电站的继电保护部分本文依据相关规定和章程设计其中每个部分，能满足一般变电所的需求。 1原始资料分析根据莱阳泉水供配电负荷情况，对相关工厂、部门负荷情况统计分析汇总如下。 负荷计算 最大负荷的计算 第2章主变压器的选择1、相数的确定：本变电所“地势平坦，交通方便”，应当选用三相变压器。2、绕组数确定：根据待建变电所电压等级和负荷情况，选择双绕组变压器。3、调压方式的确定：用户为广大农村用户，在配网中采用小容量的有载调压器，已成为唯一经济合理的调压方法。为保证供电的可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。 综上所述：该变电所选择2台3相2绕组有载调压变压器。根据电力设计手册，选择SZ9—8000/35型有载调压变压器。SZ9—8000/35技术数据 第3章电气主接线的设计主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。主接线分类：1、单母线接线；2、单母分段接线；3、单母线分段带旁路母线的接线；4、双母线接线；5、双母线分段接线6、双母线带旁路母线的接线7、内桥接线8、外桥接线 主接线设计原则主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案，需要遵循的原则有:保证必要的供电可靠性和电能质量具有经济性考虑变电所在电力系统的地位和作用考虑近期和远期的发展规模考虑主变台数对主接线的影响考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 本变电站主接线方案的确定通过对主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，确定方案：35kV母线接线选单母线接线，10kV侧选单母线分段接线为设计最终方案。35kV侧采用的单母线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。10kV侧采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断。所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。 主接线图 第4章短路电流计算短路的原因发生短路的主要原因是电力系统的绝缘被破坏；此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。 各元件电抗标幺值计算 短路点的确定和计算短路点的确定如图 短路点的确定和计算d1点发生短路时：最大运行方式各短路电流最小运行方式各短路电流 短路点的确定和计算d2点发生短路时：最大运行方式各短路电流最小运行方式各短路电流 短路电流计算结果表d3点发生短路时,计算同上，在此不再敖述。短路电路图如下：通过以上计算，本设计得到各短路点短路电流如下表： 第5章电器设备的选择正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。本设计电气设备的选择从我国实际情况出发，根据设计规程要求进行，力求做到了技术先进，安全可靠，运行灵活方便，留有适当的余度的要求。并在选择后按设备的额定电压，额定电流，短路时动稳定和热稳定等方面对所选的设备进行了校验。 主要设备清单： 高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。除需要按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验。电气设备校验要求表 母线截面积的选择及校验35kV侧母线截面积的选择及校验选择LGJ-185型钢芯铝绞线，其25℃时最大允许持续电流为515A。校验：1、校验热稳定（见设计正文P39-P40）；2、因所选母线为绞线，故不需动稳定校验。10kV侧母线截面积的选择及校验10kV侧选LMY-80×10型铝母线。效验：对热稳定性和动稳定性分别效验（见设计正文P40-P41）。 电气设备的选择和效验还包括：断路器的选择及校验电压互感器的选择及校验电流互感器的选择及效验绝缘子和穿墙套管的选择及校验所用变设备的选择电力电容器的选择注：本设计对以上电气设备的选择和效验都做了较详细阐述，见设计计算书P42-P55。 第6章无功补偿电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机等，都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的无功电源，才能维持一定的电压水平，满足系统安全稳定运行的要求。电力系统中的无功电源由三部分组成：1、发电机可能发出的无功功率（一般为有功功率的40%-50%）；2、无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率；3、110kV及以上电压线路的充电功率。 无功补偿的计算无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。综合比较以上无功补偿装置后，本设计选择并联电容器作为无功补偿装置，并且采用集中补偿的方式。 并联电容器装置的接线从《电力工程电气设计手册》（一次部分）502页表9-17可比较得出，应采用Y形接线，因为这种接线适用于6kV及以上的并联电容器组，并且容易布置，布置清晰。并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为了在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。选用BFM11—500—3型号的高压并联电容器7台。额定电压11kV。额定容量500kVar。 第7章总平面布置设计及配电装置的选择电气总平面布置是一项综合性的工作，在设计时应首先满足本专业的要求,还需考虑系统、线路甚至是土建等各专业的多方面要求。配电装置均要采用较为紧凑的布置,要充分考虑到站址周围环境的实际情况,做到了因地制宜,统筹安排,合理紧凑,节约用地和基建投资。站址的选择需兼顾城市规划、环保、军事设施、国土资源、航空、文物等诸多因素。 总平面布置设计电气总平面布置的要求：1、充分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等；2、出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线；3、符合外部条件，安全距离要符合要求。 总平面布置设计变电站地址选择要求自然地形略有起伏、地势较高并且地形相对平坦的区域、不受洪水的影响、并且雨水排散条件良好的地域、进出交通便利等自然因素外,还应当兼顾城市规划、环境保护、军事设施、国土资源保护以及地方文物保护等社会因素。变电站的进出道路考虑到主变压器主要是由大货车运输,所以在考虑自然因素以及社会因素外,最适合建变电站的应当连接主要公路要道。可以方便变电站建设工作的顺利进行的同时,也能够改善当地的交通。变电站总平面的布置设计变电站的总平面布置设计应当符合站区的总体性规划和工艺要求。在满足了自然条件以及工程特点外,还必须考虑变电站的安全设施、周边卫生环境、运行和检修等各方面的因素。 总平面布置设计龙兴35kV变电站设计:变电站的总平面设计可在站区A点方向作为北方向。在站区的南边,由南出线,布置35kV的配电装置。于站区北面,向东西两个方向出线,布置10kV的配电装置。站区中间再布置主变以及两边配置10kV的无功补偿装置(也可以将继电器小室布置在站区中间)。站区南面的中部设置为站前区,站区大门设置在向南方向。而在站区前可集中对主控制建筑以及污水处理装置等进行设置。变电站的竖向布置设计变电站的站址选择一般为山前坡脚,此处地形通常会略有起伏,且地势会较为宽阔,所需占用农田面积较少。综合考虑了变电站区域的总平面布置、建筑群地基处理、区域地形特点等因素,同时也对以往变电站的工程实践经验进行参考后,可规划变电站区域的竖向布置设计方案,并且对其进行土方计算。 配电装置的确定本变电所两个电压等级：即35kV、10kV。根据《电力工程电气设计手册》规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所主要采用屋内配电装置。 第8章变电所的防雷接地设计变电所的雷电危害主要来自两个方面：一个是直接雷击变电所的建筑物、构筑物或装设在露天的设备，强大的雷电冲击电流通过被击物泄放入地时，引起机械力破坏和热破坏；另外一个是雷电感应产生的高电压波沿输电线路侵入变电所内，使主要电气设备对地绝缘击穿或烧毁。 避雷针的选择防直击雷最常用的措施是装设避雷针，它是由金属制成，比被保护设备高并具有良好的接地装置，其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中，从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。这次选择装设3支避雷针，安装在变电所塔顶，塔顶高度为23m，针高12m，取35m作为计算高度。避雷针保护范围计算表 避雷器的选择目前在新建或技术改造的变电所中，一般都选用氧化锌避雷器，作为电力变压器等电气设备的大气过电压、操作过电压及事故过电压的保护设备。氧化锌避雷器与阀型避雷器相比，具有残压低、无续流、通流容量大、性能稳定和动作迅速等优点。35kV侧避雷器的选择选择Y5WZ—53/134型氧化锌避雷器能满足35kV侧变压器的过电压保护要求。10kV侧避雷器的选择选用Y5WS5—17/50L型氧化锌避雷器能满足10kV侧变压器的过电压保护要求。 变电所接地设计220kv及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为5m～8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置2.5m～3m的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。本设计既有长孔网也有方孔网，见附图：防雷接地布置图。 变电所侵入波的保护输电线路上出现的大气过电压有两种，一种是雷击于线路上引起的为直击雷过电压，另一种是雷直击线路附近地面，由于电磁感应引起的称为感应过电压。对于装设避雷线的35kV架空电力线路，在变电所的进线段1～2km长度内，进行侵入雷电波保护。 总结经过三个多月的时间，我顺利的完成了这次毕业设计。这段时间我翻阅了许多的书籍，从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件实际应用的设计。另外，在设计过程中，用到了如word,AutoCAD等软件，这大大提高了自己的计算机水平。由于设计过程中需要用到许多工程手册，这也提高了自己查找资料运用资料的能力。在完成毕业设计之后我不仅对工程实际有所了解，同时也巩固了自己所学的理论知识，通过毕业设计我是受益匪浅。由于自己的能力和经验有限，本次设计存在一些缺点和不足，希望各位老师批评指正。 致谢首先感谢恩师们对我学习的严格指导，感谢四年来各位同学在生活和学习中的关怀和帮助，尤其感谢杜军老师的耐心指导、教导、关怀和帮助，才能使我顺利完成此次的毕业设计，使我在今后的工作和学习当中得到深深的教益。本论文由杜军老师指导,在指导过程中,提出了不少宝贵的意见和建议,同时提供不少有用的资料,在此表示衷心的感谢!在本论文的编写过程中,也得到同组同学和同宿舍同学们的有力支持,在此也对他们表示衷心的感谢! 感谢各位导师的评阅和指导！谢谢！'