毕业设计(论文)抽水站电气及微机监控设计Word格式.doc
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第二节最大运行方式下D2点短路 18
第三节最小运行方式下D2点短路 19
第四节最大运行方式下D3点短路 19
第四章主电动机起动校验 20
第一节求各元件的阻抗:
20
第二节求起动时母线电压:
第五章电气设备选择 21
第一节10kV侧电气设备的选择 21
一、10kV电机侧断路器选择 21
二、操动机构的选择 22
三、载流导体与绝缘子的选择 22
四、10kV互感器选择 26
五、站变熔断器的选择 30
第二节变压器低压侧电气设备选择 31
一、断路器选择 31
二、操动机构的选择 32
三、避雷器的选择 32
四、主变压器二次侧电流互感器的选择 32
第三节110kV侧电气设备的选择 33
一、高压断路器和隔离开关的选择 33
二、110kV母线的选择 34
三、母线支持绝缘子的选择 36
四、避雷器的选择 36
五、110kV电压互感器的选择 36
六、电流互感器的选择 39
第六章继电保护装置设计 40
第一节主电动机保护 40
一、保护配置 40
二、电动机的纵差保护 40
三、过负荷保护 41
四、单相接地保护 41
五、低电压保护 42
六、失步保护 42
第二节主变保护 42
一、保护配置 42
二、纵差保护 43
三、带时限过电流保护 45
四、过负荷保护 46
第三节泵站10kV母线保护 46
第四节保护装置的动作配合 47
第五节主电动机保护用电流互感器的校验 49
一、求保护的一次动作电流倍数 49
二、求电流互感器允许的二次负荷 49
三、计算连接导线的允许阻抗 49
四、计算连接导线的截面积 49
第七章泵站二次接线设计 50
第一节断路器控制回路的设计 50
一、断路器控制回路的基本要求 50
二、拟定控制回路接线 50
第二节电气测量系统的设计 51
一、电气测量仪表的基本要求:
51
二、主变高压侧 51
三、主变低压侧 51
第三节交流绝缘监察装置的设计 52
第四节泵站中央信号系统的设计 52
一、拟定事故信号和预告信号(故障信号)装置的原理接线 52
二、事故信号 52
三、故障信号 53
第五节操作电源系统的设计 53
第八章泵站电气设备布置 54
第一节电气布置 54
第二节控制室布置 54
第三节屋内配电装置布置 54
第四节其他电气设备的布置 54
第九章泵站的防雷设计 56
第一节泵站配电装置的防雷保护 56
一、配电装置的直击雷防护 56
二、配电装置的雷电侵入波防护 57
三、高压电动机的防雷措施 58
第二节泵房建筑物的直击雷防护 58
第十章泵站的接地设计 59
第一节站电气装置所要求的工作接地电阻值 59
第二节接地装置的布置 60
一、接地网的布置 60
二、避雷针及避雷器的接地 60
第十一章微机保护与监控系统的设计 61
第一节泵站微机监控系统的发展概况 61
第二节微机监控系统简介 62
第三节微机保护装置的构成 62
第四节微机保护装置的功能和特点 62
第五节本泵站采用计算机监控系统 65
一、监控对象及系统范围 65
二、电气计量及测量 65
致谢 67
主要参考文献 68
前言
本设计是以泵站电气一次设备和二次接线以及继电保护和微机保护为基本线索进行的。
全设计分十一章,内容包括:
第一章收集资料、第二章主接线设计、第三章短路电流计算、第四章主电动机起动校验、第五章电气设备选择继电保护装置设计、第七章泵站二次接线设计、第八章泵站电气设备布置、第九章泵站的防雷设计、第十章泵站的接地设计、第十一章微机保护与监控系统的设计。
本设计主要研究一次及二次设备。
一次设备包括主变压器、母线、电力电缆、高压开关电器、电流互感器、电压互感器等选择;
二次设备包括继电保护、电气设备控制信号和测量系统、微机保护基本原理等。
通过设计要熟悉和掌握泵站电气部分的设计方法,掌握泵站主变压器和站变所变变压器选择方法,应根据泵站的规模、特点、运行方式和地区电网情况等因素综合考虑,最后由方案经济技术比较确定主接线方案;
作出计算电路图和等值电路图,根据已给数据和已知条件计算系统在最大运行方式和最小运行方式下的短路电流,并列出短路计算表;
根据电动机运行特点,确定其起动时电压降的最大允许值,选择主电动机的起动方式;
会根据具体情况进行电气设备型号形式的选择,并对所选设备进行校验;
泵站二次接线设计要进行主变压器继电保护,主电动机继电保护和10kV母线的保护等的设计,拟定控制回路接线,并绘出泵站各电气回路(电源进线、主变母线、主机、站变等回路)测量仪表的配置图;
泵站配电装置,高压电动机,泵房建筑物等进行防雷接地的设计;
最后对泵站微机保护与监控系统的进行设计,并绘出系统图。
第一章收集资料
第一节概况
临洪西抽水站位于连云港市境内,该区河湖堤防已基本解决洪患问题,但由于汛期外河水位较高,内湖涝水无法自流排出,导致积涝成灾,90年受涝面积占该排水区总面积的50%以上,粮食减产5-7成,许多厂房、民宅被淹,给当地的工农业生产以及人民的生命财产安全带来严重损失。
为此,决定兴建临洪西排水站。
临洪西抽水站位于连云港市东海县浦南镇三一O国道北侧,临洪闸下游左堤800m乌龙河下游入临洪河口处,距入海口12km,主要担负着新沭河扩大行洪7000m3/s后,排除原属于乌龙河流域197km2范围内五年一遇的内涝,同时为保证工程效益的发挥,在该站东侧配套建有净跨10m的自排闸一座。
受益范围包括东海县的青湖、黄川和浦南三个乡镇。
该站安装叶轮直径3.1m的ZL30-7型轴流泵,泵设计扬程7.0m,泵站设计扬程5.8m.。
泵站主电机选择
水泵选定后可以根据水泵的参数确定配套的电动机功率
(1-1)
式中K——功率备用系数
——水泵效率
——传动效率
因此可选用TK3000-20/2600型3000kW同步电机。
泵站年最大负荷利用小时Timex=2500h。
供电可靠性要求:
二级负荷。
表1.1主电动机技术参数
型号
容量
(kW)
额定电压
(kV)
额定电流
(A)
起动电流倍数
额定转数
(r/min)
TK3000-20/2600
33000
10
337
5.5
300
起动转矩/
额定转矩
牵入转矩/额定转矩
失步转矩/额定转矩
励磁电压
(V)
励磁电流
负荷系数
(K1)
1
0.8
1.8
150
220.7
0.9
第二节气象资料
最热月平均最高气温:
33.4℃
最热月平均气温:
28.4℃
最高气温:
42℃;
最低气温:
-10℃;
最热月地面下0.8m处土壤平均温度:
27.7℃
雷暴日数:
34日/年
土壤性质:
粘土
第三节站用电负荷
一、泵站辅助设备的选择
(一)水系统
下机架油冷却
压力
(1-2)
因此推力轴承供水量为
(1-3)
所以下机架供水为Q1=1.2=13.68
上机架导轴承供水为Q2=0.1=1.14
水泵填料1.5
动静环0.8
水系统设计
流量计算Q=(13.68+1.14+1.5+0.8)3=51.36
而技术供水占总供水的85%,所以流量Q=51.36/0.85=60.42
采用间接供水,流量增加30%,所以流量为Q=78.54
管径选择用公式可以得到各个管段上的管径。
据上机架的进水口压力要求和管路损失计算可以得到水塔的高程,并依次可以得到水泵的供水泵的扬程。
图1.1泵站水系统原理图
水泵选择可以选择CZ65-200型供水泵,流量90,扬程40m。
与之配套的电机为Y60L-200两台,额定电压380V、额定功率18.5kW、额定电流35.5A、效率89、功率因数0.89。
按照调相是排水量最多原则,一台机组检修其余机组调相排水时排水量最大。
由
(1-4)
式中——参加调相运行的主泵台数
——每台主泵的闸门漏水量
V——单台主泵的进水流道与泵室的积水量
T——排水泵工作时间
L——闸门水封长度
q——每米橡皮止水的漏水量
可以选择CZ65-200与之配套的电机为Y60L-200两台,额定电压380V、额定功率18.5kW、额定电流35.5A、效率89、功率因数0.89。
(二)油系统
用油量估计
设备用油量:
电机上导轴承:
0.60m3
电机下到轴承:
0.35m3
水泵油轴承:
0.195m3
接力器,受油器:
0.71m3
透平油用油量计算:
运行用油量V1=0.6+0.35+0.195+0.71=1.855m3
事故备用油量V2=1.1V1=2.04m3
补充备用油量
系统总用油量
设备选择
滤油机
选用压—30型滤油机,功率1kW
油泵Q=V1/t=1.855/4=0.464m3/h
选用CB—B80型油泵,与之配套的电机选用Y132S-4型,功率5.5kW效率85.5、电流11.7、功率因数0.84
(三)气系统
泵站在压力油罐,叶片调节,刹车、顶车装置,气动工具,设备吹尘中需要压力气体。
出水管道不是虹吸式,因此不需要真空系统。
各种站用电设备的容量、台数和负荷性质如下表所示。
二、辅机负荷统计
表1.2站用电负荷表
设备名称
设备配用电机的额定容量(kW)
负荷性质
供水泵
218.5
1用1备
消防泵
235
排水泵
经常而间断负荷
生活用水泵
215
高压油系统泵
25.5
经常而连续负荷
照明
20
压缩空气系统泵
硅整流装置
40
清污系统泵
27.5
办公室及其他用电
80
检修排水泵
125
不经常而连续负荷
可控硅励磁
333kVA
第四节电源情况
电源位于泵站西北9km处与电网直接相连的火力电厂供电,就近架设一条110kV专用线供电。
为提高可靠性,变电所另架设一条9km专线与正南方另一变电所连接,并可接入电网变电所。
110kV侧最大三相短路容量为1000MVA,最小三相短路容量为500MVA。
泵站在计费计量点的功率因数不应低于0.9。
第二章主接线设计
第一节泵站负荷统计
一、主电动机的负荷计算
计算负荷
(2-1)
其中—全泵站主电机的计算负荷;
kVA
—主电机的额定功率;
kW
—主电机的功率因数;
—配电线路的效率,=1
—主电机的效率
—同时系数
—主电机负荷系数
二、站用电负荷统计
站用电设备的计算负荷有下式求得:
(2-2)
式中—站用电机的需要系数,0.8
—整流设备和照明的需要系数,0.95
根据各站用电设备运行连续性的不同,分别统计出各类负荷的合计,再根据相应的公式分别计算出:
P1、P2、P3、P4、,最后统计出站用电计算负荷(取K2=0.8,K3=0.95),见表2.1。
表2.1各站用电负荷的合计
设备
名称
安装
台数
(台)
经常而连续负荷Pjl(kW)
Pjd(kW)
Pbl(kW)
不经常而间断负荷Pbd(kW)
照明负荷
Pm
硅整流装置负荷
Sz(kW)
18.5
2
15
25
7.5
35
33kVA
3
99
机修车间
55
合计
39
33.5
116
97.5
100
139
表2.2各站用电负荷的统计
计算公式
计算结果
P1=
P1=39kW
P2=0.5
P2=0.533.5=16.75kW
P3=0.35+0.6P(3)
P3=0.35116+0.678.5=87.7kW
P4=0.14+0.4P(5)
P4=0.1497.5+0.497.5=52.65kW
Sm=Km
Sm=0.9100=90kW
Sz=
Sz=139kVA
三、站变的选择
考虑到站用电设备对供电可靠性和灵活性的要求,根据统计出的站用电计算负荷(Sjs2=374.43kVA)选择1台站变,接在(10kV)母线上,站变的技术参数见表2.3。
表2.3站变技术参数
额定容量
(kVA)
连接组
短路阻抗
(%)
空载损耗(W)
负载损耗(W)
空载电流(%)
高压
低压
S11-M-500/10
500
0.4
YynO
4
680
5100
1.0
四、泵站总计算负荷
将主电动机计算负荷、站用电计算负荷以及主变、站变的损耗叠加一起,最后求得全泵站的计算负荷
统计时,近似地取站用电负荷的平均功率因数为0.8。
两台站变的功率损耗及主变的功率损耗分别按下式进行计算
泵站变压器有功功率损耗:
无功功率损耗:
如果在负荷统计时变压器尚未选出,变压器的功率损耗可近似地按下式求得
表2.4全泵站负荷统计
负荷名称
平均功率因数
平均功率因数角的正切
计算负荷
有功功率Pjs(kW)
无功功率Qja(kvar)
视在功率Sjs(kVA)
站用电计算负荷
0.75
299.54
224.66
374.43
站变损耗
11.9
16.22
加上站变损耗后站用电负荷
311.44
240.88
3台主电动机计算负荷
0.9(超前)
0.4843
8526.6
-4129.43
9474
主变低压侧负荷
8838.04
-3888.55
9655.66
主变损耗
189.48
947.4
加上主变损耗后计算负荷
9027.52
-2941.15
9495.55
泵站总计算负荷
由上表可以得到全站的功率因数为COSφ=9027.52/9495.55=0.951>
因此不需要功率补偿。
第二节主接线方案比较
一、主变选择和主接线方案
根据上表统计,主变低压侧的负荷Sjs=9655.66kVA,查表得K=0.99(上海)。
显然,选择两台10000kVA或一台20000kVA主变都能满足要求。
结合电源情况,列出以下方案进行比较。
表2.5主接线方案
方案
接入系统地点
火力电厂、临洪变电所
供电线路电压(kV)
110
供电线路长度(km)
9
主变台数和型号
2台SFZ11-10000/110
1台SFZ11-20000/110
表2.6有关电力变压器参数
型号
容量(kVA)
变比(kV)
接法
空载损耗
负载损耗
阻抗压降Ud
空载电流Io
SFZ11-10000/110
10000
110/10.5
YNd11
11
50.2
10.5
0.3
SFZ11-20000/110
20000
18.2
88.4
0.2
二、供电导线的选择
方案比较涉及供电线路的投资及电能损耗,因此应先把各方案供电导线的型号和截面选出,选择计算见表2.7。
选用LGJ-185型号导线
表2.7方案1和2的选择计算见下表
计算内容
110kV方案1
110kV方案2
计算电流(A)
供电导线截面积(mm2)
S=Ijs/
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