工廠35kV總降壓變電所設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 姓 名 ： 學(xué) 習(xí) 形 式 ： 函 授 站 ： 專 業(yè) ：電氣工程及其自動化 級 別 ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 年九月十三日 大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計（論文）題目： 工廠 35kV 總降壓變電所設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專業(yè)年級： - 1 - 學(xué)習(xí)形式：畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容： 一、 高壓供電系統(tǒng)設(shè)計（根據(jù)供電部門提供的資料，選擇本廠最優(yōu)供電電壓等級） 二、 總降壓變電所設(shè)計 1、 主接線設(shè)計 2、 短路電流計算 3、 主要電器設(shè)備選擇 4、 主要設(shè)備（主變壓器）繼電保護(hù)設(shè)計 5、 配電裝置設(shè)計 6、 防雷接地設(shè)計（只要求方案） 三、 設(shè)計成果 1、 設(shè)計說明書 2、 設(shè)計圖紙二張 （ 1） 總降壓變電站電氣主接線圖 （ 2） 主變壓器繼電保護(hù)展開圖 專題（子課題）題目： 內(nèi)容： 設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師：（簽字） 主管教學(xué)院長：（簽字） 2005 年 9 月 13 日 設(shè)計任務(wù)書 某廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計 一、 基礎(chǔ)資料 - 2 - 1、全廠用電設(shè)備情況 1 負(fù)荷大小 用電設(shè)備總安裝容量： 6630kW 計算負(fù)荷（ 10kV 側(cè)）有功： 4522 kW 無功： 1405kVar 各車間負(fù)荷統(tǒng)計見表 8 1 2 負(fù)荷類型 本廠絕大部分用電設(shè)備均屬長期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。停電時間超過兩分鐘將造成產(chǎn)品報廢；停電時間超過半小時，主要設(shè)備，電爐將會損壞；全廠停電將造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，故主要車間及輔助設(shè)施均為 I 類負(fù)荷。 (3) 本廠為三班工作制 ，全年工作時數(shù) 8760小時，最大負(fù)荷利用小時數(shù) 5600小時。 3 全廠負(fù)荷分布，見廠區(qū)平面布置圖。（圖 8 1） 表 8 1 全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計表 序號 車間名稱 負(fù)荷類型 計算負(fù)荷 Pjs(kW) Qjs(kVar) Sjs(kVA) - 3 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空氣壓縮車間 熔制成型（模具）車間 熔制成型（熔制）車間 后加工（磨拋）車間 后加工（封接）車間 配料車間 鍋爐房 廠區(qū)其它負(fù)荷（一） 廠區(qū)其它負(fù)荷（二） 共計 同時系數(shù) 全廠計算負(fù)荷 I I I I I I I II-III II-III 780 560 590 650 560 360 420 400 440 4760 0. 95 4522 180 150 170 220 150 100 110 168 200 1448 0. 97 1405 800 580 614 686 580 374 434 434 483 4985 4735.24 2、電源情況 1 工作電源 本廠擬由距其 5 公里處的 A 變電站接一回架空線路供電， A 變電站110kV母線短路容量為 1918MVA，基準(zhǔn)容量為 1000 MVA， A變電站安裝兩臺 SFSLZ1 31500kVA 110kV三圈變壓器，其短路電壓 U 高 中 =10.5%，U 高 低 =17%， U 低 中 =6%。詳見電力系統(tǒng)與本廠聯(lián)接圖（圖 8 2）。 - 4 - 圖 8 1 廠區(qū)平面布置示意圖 8 2 電力系統(tǒng)與本廠聯(lián)接示意圖 供電電壓等級，由用戶選用 35kV 或 10kV 的一種電壓供電。 最大運(yùn)行方式：按 A 變電站兩臺變壓器并列運(yùn)行考慮。 最小運(yùn)行方式：按 A 變電站兩臺變壓器分列運(yùn)行考慮。 2 備用電源 擬由 B 變電站接一回架空線作為備用電源。系統(tǒng)要求，只有在工作電源停電時，才允許備用電源供電。 3 功率因數(shù) 供電部門 對本廠功率因數(shù)要求值為： 當(dāng)以 35kV 供電時， cos =0.9 當(dāng)以 10kV 供電時， cos =0.95 4 電價 供電局實(shí)行兩部電價。 基本電價：按變壓器安裝容量每 1 千伏安每月 4 元計費(fèi)。 電度電價： 35kV =0.05元 kWh 10kV =0.06元 kWh 5 線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按每千瓦 1000 元。 - 5 - 前 言 電力工業(yè)對我國社會主義建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活影響很大，因此，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，保證安全供電是從事電力設(shè)計的重要任務(wù)。電氣 設(shè)備除要承受正常工作電壓、電流外，還要承受異常和故障情況下的過電壓、大電流的沖擊。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)各種不正常運(yùn)行狀態(tài)，從而在電力系統(tǒng)中引發(fā)事故，故障一旦發(fā)生，能迅速而有選擇性切除故障單元，是保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效方法之一。 本次設(shè)計是在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)自動裝置原理等專業(yè)學(xué)科的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際對 35kV變電站電氣部分供電方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性的綜合比較，著重對電氣主接線的選擇、短路電流的計算、設(shè)備的選型及保護(hù)配置、原理、 整定計算進(jìn)行闡述，掌握一次設(shè)備選擇、了解地方變電站接線方式以及繪制變電站的主接線圖、保護(hù)回路二次接線等，本次設(shè)計也旨在加強(qiáng)和提高電力系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行和技術(shù)管理水平，我通過對三年學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)和應(yīng)用，在本次設(shè)計中找到一個理論聯(lián)系實(shí)際的切入點(diǎn)，提高了本人的業(yè)務(wù)水平，以便在生產(chǎn)過程中更好地解決實(shí)際問題，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 由于時間倉促和本人水平有限，在設(shè)計中存在不少錯誤，懇請老師提出寶貴意見，謝謝！ - 6 - 目 錄 第一章 畢業(yè)設(shè)計的目的和內(nèi)容 7 第二章 高壓供電系統(tǒng)設(shè)計 7 第一節(jié) 概述 8 第二節(jié) 主接線設(shè)計的原則 8 第三節(jié) 供電系統(tǒng)的設(shè)計方案 8 第三章 總降壓變電所的設(shè)計 21 第一節(jié) 電氣主接線設(shè)計 21 第二節(jié) 短路電流計算 22 第三節(jié) 主要 電氣設(shè)備選擇 30 第四節(jié) 配電裝置設(shè)計 37 第五節(jié) 主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計 39 第六節(jié) 防雷接地設(shè)計 48 摘要 本次通過對 35kV總降壓站繼電保護(hù)及主接線的設(shè)計，對所學(xué)專業(yè)知識的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)和應(yīng)用，提高了我的專業(yè)技術(shù)水平，使我在以后的生產(chǎn)過程中能更好地理論聯(lián)系實(shí)際，保證了設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 35kV 變電站 設(shè)計 - 7 - 第一章 畢業(yè)設(shè)計的目的和內(nèi)容 通過三年的專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，加深了我對專業(yè)知識的鞏固和提高，為了對專業(yè)知識有更深一步的了解和認(rèn)識，通過畢業(yè)設(shè)計來加強(qiáng)對發(fā)供電電氣設(shè)備設(shè)計的選擇原則、設(shè)計方案、接線方式、設(shè)備選型、保護(hù)配置及安全接地保護(hù)的認(rèn)識與了解，運(yùn)用所學(xué)的基本理論知識，獨(dú)立地完成了設(shè)計任務(wù)，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的。 第二章 高壓供電系統(tǒng)設(shè)計 第一節(jié) 概述 高壓供配電裝置的設(shè)計主要以安全、可靠運(yùn)行為原則，同時兼顧運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與靈活性。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各個 方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求；二、靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換；三、經(jīng)濟(jì)性：主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，主要從以下幾方面考慮：投資省，占地面積少，電能損耗少。 根據(jù)提供的設(shè)計資料，本變電所有兩路電源，正常運(yùn)行時一路運(yùn)行一路備用。全所 9 回出線有 7 回為類負(fù)荷，且對供電可靠性要求較高，停電時間超過兩分鐘即會造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時主 要設(shè)備、鍋爐將會損壞；全廠停電將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本廠為- 8 - 三班工作制，全年工作時數(shù) 8760 小時，最大負(fù)荷利用小時數(shù) 5600 小時。另外，備用電源由 B 變電站引入，要求只有在工作電源停電時才允許備用電源供電。 供電局實(shí)行兩部電價：基本電價按變壓器安裝容量每千伏安每月 4 元，電度電價： 35kV 按 0.05 元 /kWh， 10kV 按 0.06 元 /kWh。 計費(fèi)；線路功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按每千瓦 1000 元計算。 第二節(jié) 主接線設(shè)計的原則 主接線的設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)、發(fā)電廠和變電所的具體情況，全面總結(jié)分析，經(jīng) 過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策、技術(shù)規(guī)定，從全局出發(fā)，結(jié)合工程的實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、等各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和檢修的方便，盡可能地就地取材，節(jié)省投資。 第三節(jié) 供電系統(tǒng)的設(shè)計方案 一、供電方案的擬定 本所電源進(jìn)線可為 35kV 或 10kV 的兩路，按照要求正常情況下一路運(yùn)行，一路備用。配電母線為 10kV，負(fù)荷出線有 9回，且對供電可靠性要求較高，停電時間超過兩分鐘即會造成產(chǎn)品報廢，因此考慮配電母線采用單母線分段 接線，為了提高供電可靠性， 10kV擬采用成套開關(guān)柜單層布置。而對于電源進(jìn)線，則可取兩路 35kV、兩路 10kV 一- 9 - 路 35kV 一路 10kV，為此得出了三種不同的方案。 1、方案一 :工作電源與備用電源均采用 35kV電壓供電。在這個方案中，總降壓變電所內(nèi)裝設(shè)兩臺主變壓器。工廠總降壓變電所的高壓側(cè)接線方式可采用單母線分段接線和內(nèi)橋接線。顯然，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較，內(nèi)橋接線優(yōu)于單母線分段接線，故采用內(nèi)橋接線作為本方案的接線方式。 2、方案二 :工作電源與備用電源均采用 10kV電壓供電，兩路電源進(jìn)線均采用斷路器控制。 3、方案三 :工作電源采用 35kV電壓供電，用架空線路引入總降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。備用電源采用 10kV 電壓供電， 35kV 降壓后接在 10kV 的一段配電母線上，備用電源接在 10kV 的另一段配電母線上。 三個方案的主接線圖如下： - 10 - 二、 方案分析比較 - 11 - 工廠供電設(shè)計不僅要滿足生產(chǎn)工藝提出的各項(xiàng)具體要求，保證安全可靠的供電，而且應(yīng)力求經(jīng)濟(jì)合理 ,投資少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。對此，需要對上述三個方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比 較，選擇一個經(jīng)濟(jì)合理的最佳方案。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較一般包括技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)計算和有色金屬消耗量三個方面。 1、 方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)分析 （ 1）方案一 工作電源和備用電源均采用 35kV 供電 優(yōu)點(diǎn)：供電電壓高，線路功率損耗少，電壓損失小，調(diào)壓問題易解決，要求的功率因數(shù)值低，所需補(bǔ)償容量小，可減少投資，供電的安全可靠性較高。 缺點(diǎn)：工廠內(nèi)要設(shè)總降壓變電所，占用的土地面積多，總降壓變電所要裝設(shè)兩臺主變壓器，投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。 （ 2）方案二 工作電源和備用電源均采用 10 kV 供電 優(yōu)點(diǎn)：工廠內(nèi)不設(shè)主變壓器，可以簡化接線，降 低了投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)。工廠內(nèi)不設(shè)總降壓變電所，可以減少占地面積，減少管理人員及維護(hù)工作量。 缺點(diǎn)：供電電壓低，線路的功率損耗增大，電壓損失也大，要求的功率因數(shù)值高，需增加補(bǔ)償裝置及相關(guān)的投資，工廠內(nèi)設(shè)總配電所，供電的安全可靠性不如 35kV。 （ 3）方案三 工作電源采用 35kV 供電，備用電源采用 10kV 供電。本方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介于方案一和方案三之間。但是由于原始資料要求兩路電源正常時只用一路供電，工作電源停運(yùn)時方用備用電源供 電。- 12 - 因此該方案較好，因?yàn)閭溆秒娫垂╇姇r間較少，所以該方案既能滿足供電可靠性要求，投 資也相對較少。 1、技術(shù)指標(biāo)計算 1.1 方案一 根據(jù)全廠計算負(fù)荷為 4735.24kVA，考慮原始資料要求兩路電源正常時只用一路供電，工作電源停運(yùn)時方用備用電源供電，本方案選用 5000 kVA 的變壓器兩臺，型號為 SJL1 5000 35，電壓為35 10kV，查表得到變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)： 空載損耗 P0=6.9kW ，短路損耗 Pk=45kW 阻抗電壓 Uk% =7 ， 空載電流 I0% =1.1 變壓器的有功功率損耗 Pb=n P0 + Pk(Sjs/Sbe)2 n （ n 為變壓器臺數(shù)） 已知： n=2 （正常運(yùn)行時備用變壓器充電備用）； Sjs=4735.24kVA ；Sbe=5000 kVA 所以，變壓器的有功損耗 Pb=2 6.9 +45 (4735.24/5000)2=54kW 變壓器的無功功率損耗 Qb=n(I0% 100)Sbe+(1/n) (Uk% 100) Sbe (Sjs/Sjb)2= 2（ 1.1 100） 5000+（ 7 100） 5000 (4735.24/5000)2=424kVar 一臺變壓器運(yùn)行的有功損耗 = Pb P0=54-6.9=47 kW 一臺變壓器運(yùn)行的無功 損耗 = Qb-1.1/100*5000=424-55=369 kVar 35kV線路的功率： Pjs =Pjs+ Pb P0=4522+54-6.9=4569kW Qjs =Qjs+ Qb-1.1/100*5000=1405+424-55=1774 kVar Sjs = 22 sQj sPj = 22 1774 4569 =4901kVA - 13 - Ijs =Sjs（ 3 Ue1） = 4901（ 3 35） =80.9A 35kV 線路的功率因數(shù)： cos = Pjs Sjs = 4569 4901=0.93 導(dǎo)線在運(yùn)行中，因其中有電流流過，將使導(dǎo)線溫度升高。溫度過高，將會降低導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度，加大導(dǎo)線接頭處的接觸電阻，增大導(dǎo)線的弧垂。為保證導(dǎo)線在運(yùn)行中不致過熱，要求導(dǎo)線的最大負(fù)荷電流必須小于導(dǎo)線的允許載流量，即 Ijs Iux 。 按照國家電線產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)過查表， 35kV 線路選用 LGJ 35 鋼芯鋁絞線架設(shè)，幾何均距確定為 2.5 米。查表得： r0=0.85km ,x0=0.417 km 。 工作電源電壓損失： u1=（ r0 Pjs L1+ x0 Qjs L1） Ue1 (L=5 km) =（ 0.85 4569 5+ 0.417 1774 5） 35 = 0.66 kV u1 35 5%=1.75 kV ，電壓損失合格。 備用電源電壓損失： u2=（ r0 Pjs L2+ x0 Qjs L2） Ue1 (L=7 km) =（ 0.85 4569 7+ 0.417 1774 7） 35= 0.92 kV u2 35 5%=1.75 kV ，電壓損失合格。 （ 1） 方案二 根據(jù)全廠計算負(fù)荷 Sjs=4735.24kVA，可以計算出 10kV 線路的負(fù)荷電流 Ijs=Sjs/（ 3 Ue2） =4735.24/（ 3 10） =273A 它的功率因數(shù)： cos = Pjs Sjs=4522/4735.24=0.95 - 14 - 根據(jù)導(dǎo)體的發(fā)熱條件， 10kV 線路選用 LGJ 70 鋼芯鋁絞線架設(shè)，幾何均距確定為 1.5 米。查表得： r0=0.46 km ,x0=0.365 km 。 電壓損失： u1=（ r0 Pjs L+ x0 Qjs L） Ue2 (L=5 km) =（ 0.46 4522 5+ 0.365 1405 5） 10 = 1.3 kV 電壓損失過大，為了降低電壓損失， 10kV 線路考慮選用 LGJ 120的鋼芯鋁絞線架設(shè)。查表得： r0=0.27 km ,x0=0.335 km 電壓損失為： u1=（ r0 Pjs L+ x0 Qjs L） Ue2 (L=5 km) =（ 0.27 4522 5+ 0.335 1405 5） 10= 0.85 kV 同理： u2=（ 0.27 4522 7+ 0.335 1405 7） 10=1.18 kV u2 u1 10 5%=0.5 kV ，電壓損耗仍然偏高。只有通過提高供電側(cè)電壓才能保證供電電壓。 1.2.方案三 正常運(yùn)行時以 35kV 單回路供電， 10kV 線路作為備用電源。根據(jù)全廠計算負(fù)荷為 4735.24kVA，廠內(nèi)總降壓變電所設(shè)一臺容量為 5000 kVA 的主變壓器，型號為 SJL1 5000/35 ，查表得到變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)： 空載損耗 P0=6.9kW ，短路損耗 Pk=45kW 阻抗電壓 Uk% =7 ， 空載電流 I0% =1.1 變壓器的有功功率損耗 Pb=n P0 + Pk(Sjs/Sbe)2 n （ n 為變壓器臺數(shù) ） 已知： n=1 ； Sjs=4735.24kVA ； Sbe=5000 kVA - 15 - 所以， Pb=1 6.9 +45 (4735.24/5000)2=47kW 變壓器的無功功率損耗 Qb=n(I0% 100)Sbe+(1/n) (Uk% 100) Sbe (Sjs/Sjb)2 = 1（ 1.1 100） 5000+（ 7 100） 5000 (4735.24/5000)2 = 369kVar 35kV 線路的功率： Pjs =Pjs+ Pb=4522+47=4569 kW Qjs =Qjs+ Qb=1405+369=1774 kVar Sjs = 22 sQj sPj = 22 1774 4569 =4901kVA Ijs =Sjs（ 3 Ue1） = 4901（ 3 35） =80.9A 35kV 線路的功率因數(shù)： cos = Pjs Sjs = 4569 4901=0.93 導(dǎo)線在運(yùn)行中，因其中有電流流過，將使導(dǎo)線溫度升高。溫度過高，將會降低導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度，加大導(dǎo)線接頭處的接觸電阻，增大導(dǎo)線的弧垂。為保證導(dǎo)線在運(yùn)行中不致過熱，要求導(dǎo)線的最大負(fù)荷電流必須小于導(dǎo)線的允許載流量，即 Ijs Iux 。 按照國家電線產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)過查表， 35kV 線路選用 LGJ 35 鋼芯鋁絞線架設(shè)，幾何均距確定為 2.5 米。查表得： r0=0.85km ,x0=0.417 km 。 35kV 工作電 源電壓損失： u1=（ r0 Pjs L1+ x0 Qjs L1） Ue1 (L=5 km) =（ 0.85 4569 5+ 0.417 1774 5） 35 = 0.66 kV - 16 - u1 35 5%=1.75 kV ，電壓損失合格。 10kV 備用線路僅考慮一級負(fù)荷之用，一級計算負(fù)荷為3868.5kVA ，可計算出 10kV 備用線路的負(fù)荷電流 Ijs Ijs=Sjs/（ 3 Ue） =3868.5/（ 3 10） =223.35 A 按導(dǎo)體的發(fā)熱條件選用 LGJ 120 鋼芯鋁絞線架設(shè)，幾何均距確定為 1.5米，查表得每公里的電阻值 r0=0.27 ,每公里的電抗值 x0=0.335 ?？捎嬎愠?10kV 備用線路的電壓損失： u2=（ r0 Pjs L+ x0 Qjs L） ue2 (L=7 km) =（ 0.27 3724 7+ 0.335 1047.6 7） 10 = 0.95kV 要求電壓損失為： 10 5%=0.5 kV ，作為備用電源由于所用時間少，基本 滿足要求；另外也可通過提高供電側(cè)電壓來保證。 通 過對三個方案的技術(shù)指標(biāo)分析計算，可知： 方案一 ：供電可靠，運(yùn)行靈活，線路損失小，但因裝設(shè)兩臺主變壓器和三臺 35kV 斷路器，致使投資增大。 方案二 ：工作及備用電源均采用 10kV，無須裝設(shè)主變壓器，投資小，但線路損耗大，電壓損失嚴(yán)重，無法滿足一級負(fù)荷長期正常運(yùn)行的要求，故不予考慮。 方案三 ：介于方案一和方案二之間，正常運(yùn)行時，線路損耗低，電壓損失小，能滿足一級負(fù)荷長期正常運(yùn)行的要求。 35kV 線路故障或檢修時， 10kV 備用線路運(yùn)行期間，電壓損失較大，但這種情況較少，且時間不長，從設(shè)備投資來看，方案三比方案一 少一臺主變壓器和兩臺 35kV 斷路器，投資降低。至于備用線路電壓損失問題，可采用適- 17 - 當(dāng)提高線路導(dǎo)線截面的辦法來降低電壓損失或適當(dāng)提高供電側(cè)電壓。因此，將方案一與方案三再作進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)計算比較。 2、 經(jīng)濟(jì)計算 經(jīng)濟(jì)計算包括基本建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)兩大項(xiàng)。 （ 1） 基建投資 Z 基建投資一般采用供配電系統(tǒng)中各主要設(shè)備從訂貨到安裝完成所需的全部工程費(fèi)用的綜合投資指標(biāo)表示。所謂綜合投資，包括設(shè)備本體價值、輔助設(shè)備及配件材料費(fèi)和設(shè)備的試驗(yàn)調(diào)試費(fèi)用、土建及安裝費(fèi)用，也包括設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)。 （ 2） 年運(yùn)行費(fèi)用 F 年運(yùn)行費(fèi)是指設(shè)備投入運(yùn)行后維持正常運(yùn)行 每年所付出的費(fèi)用，一般包括以下四項(xiàng)：設(shè)備的折舊費(fèi)用 Fz ；設(shè)備維護(hù)管理費(fèi) Fw；年電能損耗費(fèi)用 FA；年基本電價費(fèi) FJ。整個供電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)F=Fz+Fw+FA+FJ 。 方案一和方案三的基建投資和年運(yùn)行費(fèi)見表 1 4，經(jīng)濟(jì)比較見表 5。 表 1 方案一的投資費(fèi) Z1 項(xiàng)目 說明 單價 （萬元） 數(shù)量 費(fèi)用 （萬元） 線路綜合投資 LGJ 35 1.00 5+7 12.00 變壓器綜合投資 SJL1 5000/35 7.00 2 14.00 35kV 斷路器 SW2 35/1000 2.06 3 6.18 電壓互感器及避雷器 JDJJ-35+FZ-35 0.92 2 1.84 - 18 - 功率損耗引起附加投資 3Ijs2r0L 10-3+Pb 1000 元 /kW 137.45 13.745 合計 47.765 表 2 方案一的年運(yùn)行費(fèi) F1 項(xiàng)目 說明 費(fèi)用 （萬元） 線路折舊費(fèi) 按線路投資的 3.4%計算 0.41 線路維護(hù)費(fèi) 按線路折舊費(fèi)的 100%計算 0.41 變電設(shè)備折舊費(fèi) 按投資的 5.8%計算 1.28 變電設(shè)備維修費(fèi) 按投資的 5.8%計算 1.28 線路電能損耗 Fx=3 80.92 0.85 5 5600 0.05 10-3 10-4 2.34 變壓器電能損耗 Fb= 2 6.9 8760+45（ 4985/5000） 25600 0.05 10-4 1.85 基本電價費(fèi)用 5000 12 4 10-4 24 合計 31.57 表 3 方案三的投資費(fèi) Z3 項(xiàng)目 說明 單價 （萬元） 數(shù)量 費(fèi)用 （萬元） 線路綜合投資 LGJ-35+LGJ-120 1.00+1.35 5+7 14.45 變壓器綜合投資 SJL1 5000/35 7.00 1 7.00 35kV 斷路器 SW2 35/1000 2.06 1 2.06 - 19 - 電壓互感器及避雷器 JDJJ-35+FZ-35 0.92 1 0.92 功率損耗引起附加投資 3Ijs2r0L 10-3+ Pb 1000 元/kW 130.45 13.045 合計 37.475 表 4 方案三的年運(yùn)行費(fèi) F3 項(xiàng)目 說明 費(fèi)用 （萬元） 線路折舊費(fèi) 按線路投資的 3.4%計算 0.49 線路維護(hù)費(fèi) 按線路折舊費(fèi)的 100%計算 0.49 變電設(shè)備折舊費(fèi) 按投資的 5.8%計算 0.58 變電設(shè)備維修費(fèi) 按投資的 5.8%計算 0.58 線路電能損耗 Fx=3 80.92 0.85 5 5600 0.05 10-3 10-4 2.34 變壓器電能損耗 Fb= 6.9 8760+45（ 4985/5000） 2 5600 0.05 10-4 1.55 基本電價費(fèi)用 5000 12 4 10-4 24.00 合計 30.03 表 5 方案一與方案三的經(jīng)濟(jì)比較 費(fèi)用 方案 方案一 方案三 差額（萬元） 投資 Z（萬元） 47.765 37.475 10.3 年運(yùn)行費(fèi) F（萬元） 31.57 30.03 1.54 - 20 - 由經(jīng)濟(jì)計算比較結(jié)果可知，方案三的綜合投資及年運(yùn)行費(fèi)均低于方案一。從供電的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，決定采用方案三，即正常運(yùn)行時以 35kV 單回路供電，備用電源采用 10kV 線路供電。 第三章 總降壓變電所的設(shè)計 第一節(jié) 電氣主接線設(shè)計 通過對以上資料的分析及方案的比較，為了滿足保證供電可靠、調(diào)度靈活及各項(xiàng)技術(shù)要求，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持安全可靠與經(jīng)濟(jì)適用的前提下。 10kV 配電系統(tǒng)采用單母線分段接線以提高供電可靠性。 總體 來說，本次設(shè)計根據(jù)前面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇方案三，正常運(yùn)行時采用 35kV供電， 35kV供電系統(tǒng)故障或檢修時，采用 10kV 備用電源系統(tǒng)供電。 10kV 配電系統(tǒng)采用上述的單母線分段接線。為此，所選定的主接線（見電氣主接線圖）具有如下特點(diǎn)： - 21 - 1、總降壓變電所設(shè)一臺主變壓器，型號為 SJL1 5000/35。以 35kV架空線從電力網(wǎng)中引入作為工作電源。在變壓器的高壓側(cè)裝設(shè)一臺SW2 35 型少油斷路器，便于變電所的控制和維修。 2、主變壓器低壓側(cè)經(jīng)少油斷路器（型號為 SN10 10）接 在 10kV 母線的一個分段上。另一路以 10kV 架空線引入作為備用電源，也經(jīng)少油斷路器（型號為 SN10 10）接在 10kV 母線的另一個分段上。 3、總降壓變電所的 10kV 側(cè)采用單母線分段接線，選用 LMY 型硬鋁母線，用 10kV 少油斷路器將母線分段。 4、各車間的一級負(fù)荷都由兩段母線供電，以提高供電的可靠性。 5、根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停運(yùn)及主變壓器故障或檢修時，才能投入使用。因此，在正常運(yùn)行方式下，主變壓器兩側(cè)開關(guān)合上，- 22 - 10kV 母線分段開關(guān)合上，備用電源開關(guān)斷開。在備用電源開關(guān)上裝設(shè)備用電源自動投入裝置（ APD），當(dāng)工作電源故障時，自動投入備用電源，保證一級負(fù)荷車間的正常供電。 6、主變壓器檢修時，只需合上 10kV 備用電源進(jìn)線開關(guān)，就可實(shí)現(xiàn)一級負(fù)荷車間的正常供電。 第二節(jié) 短路電流計算 對擬訂的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計算。 一、短路點(diǎn)的確定 為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定繼電保護(hù)，需要計算總降壓變電所 35kV 側(cè)、 10kV 母線以及廠區(qū)高壓配電線路末端（即車間變電所高壓側(cè)）的短路電流。但是，由于工廠廠區(qū)不大，總降壓變電所到最遠(yuǎn)的車間距離不過幾百米，因此， 10kV 母線與 10kV 配電 線路末端的短路電流差別較小。故只計算主變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)兩邊的短路電流，即短路點(diǎn)確定在主變壓器的高低壓兩側(cè)（如圖 1 示）。 二、短路電流計算 圖 1 短路電流計算接線圖 1、短路電流計算等值電路圖 - 23 - （ 1）基本等值電路： （ 2）最大運(yùn)行方式的等值電路圖： （ 3）最小運(yùn)行方式的等值電路圖： 2、短路電流計算 （ 1） 計算各元件的電抗標(biāo)么值 設(shè)基準(zhǔn)容量為 Sj =1000MVA，基準(zhǔn)電壓 Uj1=37kV， Uj2=10.5kV，根據(jù)已知條件就可以求出元件的電抗標(biāo)么值： - 24 - 電源： 52.019181000* djx SSx 三圈變壓器： bejdddSSuuux 10021 323121*15.3110 0010 06175.1021 41.3 bejdddSSuuux 10021 313221*2 5.3110 0010 01765.1021 08.0 （計算時按正值計算） 線路： 46.137100054.02210* jjL ULSxx 變壓器（雙線圈）： 1451 0 0 01 0 071 0 0 00*bejdb SSux （ 2） 計算 d1點(diǎn)短路電流（ 35kV 側(cè)） 最大運(yùn)行方式下： - 25 - 短路電流 Id1 )37,1000(3 11*11 kVuM V AsUSII jjjjdd 短路電流有效值標(biāo)么值 *dI * 1dd XI *2*1*1*1212111LjjxddxxxxXI 268.046.108.02141.32152.01*1 dI 最大運(yùn)行方式下 d1點(diǎn)短路電流： kAUSIIjjdd 19.43731000269.03 1*11 最大運(yùn)行方式下 d1點(diǎn)短路沖擊電流： kAIi dc 7.102.455.255.2 11 最大運(yùn)行方式下 d1點(diǎn)短路沖擊電流有效值： kAII dc 3.62.451.151.1 11 最大運(yùn)行方式下短路容量： M V ASIS jdd 2691 0 0 0269.0* 11 最小運(yùn)行方式下： - 26 - 短路電流 Id1 )37,1000(3 11*11 kVuM V AsUSII jjjjdd 短路電流有效值標(biāo)么值 *dI * 1dd XI *2*1*1*111Ljjxdd xxxxXI 183.046.108.041.352.0 1* 1 dI 最小運(yùn)行方式下 d1點(diǎn)短路電流： kAUSIIjjdd 85.2373100018.03 1*11 最小運(yùn)行方式下 d1點(diǎn)短路沖擊電流： kAIi dc 27.781.255.255.2 11 最小運(yùn)行方式下 d1點(diǎn)短路沖擊電流有效值： kAII dc 3.481.251.151.1 11 最小運(yùn)行方式下 d1點(diǎn)短路容量： M V ASIS jdd 1831 0 0 018.0* 11 （ 3） 計算 d2點(diǎn)短路電流（ 10kV 側(cè)） 最大運(yùn)行方式下： - 27 - 短路電流 Id2 )5.10,1000(3 22*22 kVuM V AsUSII jjjjdd 短路電流有效值標(biāo)么值 *dI * 1dd XI*2*1*2*2212111bLjjxddxxxxxXI 056.01446.108.02141.32152.01*2 dI 最大運(yùn)行方式下 d2點(diǎn)短路電流： kAUSIIjjdd 1.35.1031000056.03 2*22 最大運(yùn)行方式下 d2點(diǎn)短路沖擊電流： kAIi dc 91.708.355.255.2 22 最大運(yùn)行方式下 d2點(diǎn)短路沖擊電流有效值： kA