电气工程与其自动化毕业论文(袁波)

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1、I序号（学号） ：209050440毕 业 论 文通用机器厂变电所扩大初步设计姓 名：袁波系 部：电力工程一系专 业：电气工程及其自动化班 级：D090508 班指导教师：陈静2011 年 9 月 20 日II摘 要本设计的主要内容包括：10/0.4kV 变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器） ；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线

2、形式；对低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， 本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从 0.69 提高到 0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备，实用性及强，考虑到是实际工程的应用，便以通俗易懂的语言进行阐述。关键词：变电所设计；电气主接线；继电保护III目 录前言.VI第 1 章 毕业设计概述.11

3、.1 毕业设计题目11.2 毕业设计目的11.3 毕业设计内容.1第 2 章 主变压器选择.22.1 变电所变压器容量、台数、型号选择.22.1.1 变压器容量22.1.2 主变压器台数和型号22.1.3 主变压器确定32.2 干式变压器的结构.32.3 干式变压器的特点.42.4 干式变压器的使用注意事项.4第 3 章 变电所电气主接线.53.1 对电气主接线的基本要求和原则.53.1.1 电气主接线的基本要求53.1.2 电气主接线的原则53.2 电气主接线设计程序.63.3 主接线设计.7第 4 章 短路计算.114.1 短路概述.114.2 造成短路原因.114.3 短路危害.124.

4、4 短路计算.12第 5 章 电气设备选择与校验.165.1 电气设备及分类.165.2 电气设备选择与校验.165.3 高压断路器选择与校验.175.3.1 高压断路器的选择175.3.2 高压断路器的校验18IV5.4 隔离开关选择与校验.195.4.1 隔离开关原理与类型195.4.2 隔离开关运行与维护195.4.3 隔离开关的校验195.5 互感器选择与校验.205.5.1 互感器应用205.5.2 电流互感器原理与结构215.5.3 电流互感器校验225.6 电压互感器.235.6.1 电压互感器原理235.7 母线选择与校验.245.7.1 母线的选择.245.7.2 母线校验2

5、4第 6 章 继电保护.266.1 继电保护.266.1.1 对继电保护的基本要求266.1.2 继电保护原理266.2 过电流与速断保护整定值的计算.276.2.1 过电流整定值计算276.2.2 速断保护整定值计算29第 7 章 配电装置.317.1 对配电装置的基本要求.317.2 配电装置的类型.317.3 配电装置的应用.317.4 配电装置的设计步骤.32第 8 章 防雷保护设计.358.1 雷电过电压.358.2 雷电的危害.358.3 防雷保护装置.358.4 防雷设计.368.5 防雷保护计算.36总 结.40参考文献.41致谢.42附录.45V变压器继电保护图.47VI前言

6、经济的迅速发展，科学技术的不断进步促使社会中各行各业都在不断地发展壮大，特别是各种高、新、尖、精的技术应用，而所有的一切都离不开电，而电的中枢变电所更是必不可少，起到至关重要的作用。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 的变电所应用较为广泛，其涉及工业、农业等诸多领域，所以说对 10kV 变电所的设计具有十分重要的意义。此设计的题目是针对 10kV 变电所进行的扩大初步设计， 在设计伊始， 在工程技术人员的陪同下对变电所进行了参观学习，并把所设计的有关内容做了整体的记录，参观过程中通过技术人员的指导和结合自身的实际情况，选择变电所的高低压部分设计，这部分设计相信

7、对自己将来的工作也会有很大的帮助。本设计按照以下的步骤进行：首先：依照主接线的特点，选择各个电压等级的接线方式，进行综合比较，选择最佳接线方式。其次：进行短路电流计算，根据短路点计算三相短路稳态电流和冲击电流。再次：根据所选电气元件，结合实际绘制设计图纸，包括主接线图、二次回路图等。最后进行校验。以上是理论知识的体现而更中要的一点是在设计中培养自己运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观，在设计过程中主要立足于应用所学基本理论和专业知识， 大胆地运用新理论、 新技术去分析解决实际问题,以便更好地适应工作的需要。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

8、阅(包括上网查问)文献资料和参加生产实习两条渠道进行。此设计充分吸收专业理论知识， 考虑自己毕业设计的选题方向，有目的、有计划地查阅与选题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，最后对所有收集的资料进行整理。并对其进行完善，对于一个完整的设计而言，文字与图纸并存。文字的详细叙述使内容丰富，而图纸则一目了然。1第 1 章 毕业设计概述1.1 毕业设计题目变电所扩大初步设计1.2 毕业设计目的本设计是针对变电所进行的扩大初步设计，设计中涉及“发

9、电厂电气部分” 、“电力系统分析” 、 “电力系统继电保护”等课程有关内容，通过设计培养学生综合运用所学知识分析、解决本专业领域工程技术问题的能力；培养学生独立自学能力；使学生受到工程师的基本训练，即工程设计和科学研究的初步能力；包括：调查研究、搜集资料（含文献检索） ；方案论证、技术方案的计划与实施；理论分析、设计和计算；撰写学术论文或设计说明书等的能力。1.3 毕业设计内容主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器） ；配电装置设计；继电保护设计；防雷保护设计；绘制电气主接线图，绘制配电装置平面图及

10、直击雷保护范围图。1.进行 10kV 变电所扩大初步设计；2.完成任务书中的全部内容；3.绘制变电所电气主接线图；4.绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图；5.毕业设计说明书按统一格式打印装订成册；6.说明书文字在 1 .5 万字以上，语言通顺简练，图表画法符合国家标准；7.完成与设计有关的英文资料翻译；2第 2 章 主变压器选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。2.1 变电所变压器容量、台数、型号选择2.1.1 变压器容量变压器空载

11、运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。变压器的最佳负载率在 40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，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，按照 5-10 年的发展计划来确定， 按照通用机器厂变电所的设计选用的变压器容量为1000kVA。2.1.2 主变压器台数和型号1台数变压器的台数

12、应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的变电所取得低压备用电源，可以只采用一台变压器。对于像通用机器厂来说主要负荷是二、 三类负荷 ， 二级负荷主要是消防电梯、应急照明等负荷；而三级负荷主要是电力设备和普通照明，根据需要拟装设两台变压器。2型号3主变压器的型号选择主要考虑以下因素：1）.变电所的所址选择；2）.建筑物的

13、防火等级；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用电设备对供电的要求；5）.当地供电部门对变电所的管理体制等。设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环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。2.1.3 主变压器确定通用机器厂变电所的主变压器型号为环氧树脂浇注型，其技术参数如表 2-1所示。表 4-1 S

14、CB9-1000/10 变压器技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（kV）空载损耗（W）负载损耗（W）短路阻抗（%）空载电流（%）变压器连接组高压低压SCB9-1000/10100010.50.41660855061.011, ynD2.2 干式变压器的结构为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当今，随着社会进步，干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准干式变压器定义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。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45全斜接缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合，

15、铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大时，铁芯中要有气道，气道尺寸为 15-20mm，而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈（1000V 及以下） ，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路能力，而且经过冷热循环试验，证明了线圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自4熄功能。由于干式变压器的适用材料不同，其绝缘等级也不同，绝缘材料等级与绝缘材料最高允许温度见表 4-2。表 4-2绝缘等级与最高允许温度绝缘等级YAEBFHC绝缘材料最

16、高允许温度(C）951051201301551802202.3 干式变压器的特点1. 占地面积小， 不必单独建设变压器室， 它可以和 10kV 的高压柜， 380/220V的低压配电柜装在一个室内。2. 运行、维修量小。3. 具有耐热、防尘、耐潮的特点，适合于安装负荷中心，对系统经济运行节电起到了一定作用。4. 损耗小、噪声小。5. 绝缘性好，局部放电量小，耐雷电冲击力强。6. 机械强度高,抗温度变化，抗短路能力强。7. 价格昂贵。8. 寿命期后，不易回收，污染环境。2.4 干式变压器的使用注意事项1. 干式变压器选择不同的外壳，是由所处的环境和防护要求而定。2. 干式变压器绕组的绝缘，很大程度影响变压器的安全和使用寿命。3. 自然空气冷却和强迫空气冷却。4干式变压器的过载能力与环境温度、载前的负荷情况、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数有关。5第 3 章 变电所电气主接线电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或