电气自动化毕业论文

山东农业大学毕业论文论文题目：单相相控整流电路的应用专业：电气工程与自动化层次：专升本姓名：赵亮二0一三年十一月二十日-1-目录标题、摘要、关键词…………………………………………2前言……………………………………………………………3第一章原始资料分析………………………………………41.1本所设计电压等级………………………………………41.2电源负荷…………………………………………………4第二章电气主接线设计……………………………………52.1主接线接线方式………………………………………52.2电气主接线的选择……………………………………7第三章所用电的设计………………………………………93.1所用电接线一般原则……………………………………93.2所用变容量型式的确定…………………………………93.3所用电接线方式确定……………………………………93.4备用电源自动投入装置…………………………………9第四章短路电流计算………………………………………114.1短路计算的目的……………………………………114.2短路计算过程…………………………………………11第五章继电保护配置………………………………………185.1变电所母线保护配置…………………………………185.2变电所主变保护的配置………………………………18第六章防雷接地…………………………………………196.1避雷器的选择…………………………………………196.2变电所的进线段保护………………………………206.3接地装置的设计……………………………………21致谢…………………………………………………………24参考文献……………………………………………………25-2-电气自动化110-35kv变电所设计摘要变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。关键词:变电所电气主接线；短路电流计算；一次设备；防雷保护-3-前言本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成110kV变电所一次系统的设计。-4-第一章原始资料分析1.1本所设计电压等级根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35KV1.2电源负荷地理位置情况1、电源分析与本所连接的系统电源共有3个，其中110KV两个，35KV一个。具体情况如下：1）110KV系统变电所该所电源容量(即110KV系统装机总容量)为200MVA(以火电为主)。在该所等电压母线上的短路容量为650MVA，该所与本所的距离为9KM。以一回路与本所连接。2）110KV火电厂该厂距离本所12KM，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图1.1：图1.1110KV火电厂接线图3）35KV系统变电所该所距本所7.5KM.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为250MVA.。以上3个电源，在正常运行时，主要是由两个110KV级电源来供电给本所。35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当3个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。2、负荷资料分析-5-1）35KV负荷表1.135KV负荷参数表用户名称容量（MW）距离（KM）备注化工厂3.515Ⅰ类负荷铝厂4.313Ⅰ类负荷水厂1.85Ⅰ类负荷注：35KV用户中，化工厂，铝厂有自备电源2）10KV远期最大负荷3）本变电所自用负荷约为60KVA；4）一些负荷参数的取值：负荷功率因数均取cosφ=0.85，负荷同期率Kt=0.9c，年最大负荷利用小时数Tmax＝4800小时/年，表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%，各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。第二章电气主接线设计电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。2.1主接线接线方式2.1.1单母线接线优点：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。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围：35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。2.1.2单母线分段接线-6-优点：用断路器把母线分段后，对重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和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。2.1.3单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。2.1.4桥型接线1、内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。2.1.5双母线接线优点：1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）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，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的-7-电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。2.1.6双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。2.2电气主接线的选择2.2.135kV电气主接线根据资料显示,由于35KV的出线为4回，一类负荷较多，可以初步选择以下两种方案：1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。2）双母接线接线-8-表2.135KV主接线方案比较方案项目方案Ⅰ单母分段带旁母方案Ⅱ双母接线技术①单清晰、操作方便、易于发展②可靠性、灵活性差③旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电④扩建时需向两个方向均衡扩建①供电可靠②调度灵活③扩建方便④便于试验⑤易误操作经济①设备少、投资小②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资①设备多、配电装置复杂②投资和占地面大虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。2.2.2110kV电气主接线根据资料显示，由于110KV没有出线只有2回进线，可以初步选择以下两种方案：1）桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。2）单母接线。表2.2110KV主接线方案比较方案项目方案Ⅰ内桥接线方案Ⅱ单母分段技术②线清晰简单②调度灵活，可靠性不高①简单清晰、操作方便、易于发展②可靠性、灵活性差经济①占地少②使用的断路器少①备少、投资小-9-经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案Ⅰ第三章所用电的设计变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决因建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。3.1所用电接线一般原则1)满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。2)尽量缩小所用电系统的故障影响范围,并尽量避免引起全所停电事故。3)充分考虑变电所正常,事故,检修,起动等运行下的供电要求,切换操作简便。3.2所用变容量型式的确定站用变压器的容量应满足经常的负荷需要，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台所变压器停运时，其另一台变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。由于S站=60KVA且由于上述条件所限制。所以，两台所变压器应各自承担30KVA。当一台停运时，另一台则承担70%为42KVA。故选两台50KVA的主变压器就可满足负荷需求。考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。表3.1S9-50/10变压器参数表型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压高压高压分接范围低压S9-50/1010±5%10;6