35kv變電站設(shè)計(jì)

1、項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告 項(xiàng) 目 名稱： 35KV電源進(jìn)線的總降變配電設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 老師： 成績 評定 2016年7月13日 目錄 前言2 一：原始資料分析3 11負(fù)荷資料3 1. 2各車間和生活變電所的地理位置圖 3 13電源資料4 14氣象及水文地質(zhì)資料4 二、負(fù)荷計(jì)算4 2. 1負(fù)荷計(jì)算所需公式、材料依據(jù) 4 2. 2各車間的計(jì)算負(fù)荷5 2. 3總降的負(fù)荷計(jì)算6 2.4導(dǎo)線選擇7 2. 5所選變壓器型號(hào)表8 三、主接線方案的選定8 四、短路電流的計(jì)算9 4. 1計(jì)算方法的選擇9 4. 2標(biāo)幺值計(jì)算 10 五、電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn) 14 5.1高

2、壓設(shè)備選擇和校驗(yàn)的項(xiàng)目14 5. 2高壓設(shè)備的選擇及其校驗(yàn) 14 5. 3 10KV 一次設(shè)備選擇 15 六、二次保護(hù)16 6.1二次保護(hù)原理圖及其展開圖16 6.2二次保護(hù)的整定及其靈敏度校驗(yàn) 17 七、變電所選址及防雷保護(hù)19 7.1變電所選址19 7. 2防雷保護(hù)資料分析 20 7. 3避雷針的選擇20 21 7.5對雷電侵入波過電壓的保護(hù) 隨著人們生活質(zhì)量的日益提高，用電水平的不斷上升，對電能質(zhì)量的要求 也日益增長。而在工廠、企業(yè)中，通過對配電系統(tǒng)的建立，就可以對自身整體 的電能使用情況和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做到全面了解和控制，對今后生產(chǎn)的調(diào)整進(jìn)行 有效的電力匹配，減少和杜絕電力運(yùn)行中的安全隱

3、患，提高設(shè)備運(yùn)行效率，提 供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)依據(jù)，使整個(gè)工廠電力系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)、安全、可控。 供電技術(shù)是分配和合理使用電能的重要環(huán)節(jié)，本著對供電的四點(diǎn)要求即： 安全，應(yīng)按照規(guī)范能充分保證人身和設(shè)備的安全；優(yōu)質(zhì)，能保證供電電壓和頻 率滿足用戶需求；靈活，能滿足供電系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式，有改擴(kuò)建的可能 性；經(jīng)濟(jì)，盡量使主接線簡單、投資少、節(jié)約電能和有色金屬消耗量。我們在 掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，來設(shè)計(jì)該工廠分級(jí)供電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃。 在設(shè)計(jì)過程中，參照工廠的原始設(shè)備資料進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，由此得出的結(jié)果 來選擇確定車間的負(fù)荷級(jí)別，然后根據(jù)車間負(fù)荷及負(fù)荷級(jí)別來確定變壓器臺(tái)數(shù) 和變壓器容量，由此選擇主接線方案。再通過短路

4、電流的計(jì)算來選擇高低壓電 器設(shè)備和電力導(dǎo)線等?？紤]并設(shè)計(jì)防雷和接地裝置。 原始資料分析 1.1負(fù)荷資料 負(fù)荷計(jì)算的目的 通過對負(fù)荷資料對各負(fù)荷進(jìn)行分析和計(jì)算, 為之后選擇變電所供電線 車間 項(xiàng)目 車間變電所 1 2 3 4 生活區(qū) 負(fù)荷（KW） 300 100 450 420 80 功率因數(shù)（cos 4） 0. 85 0. 75 0. 90 0. 80 1 負(fù)荷類別 二次側(cè)電壓（V） 380 380 380 380 380 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 2000 4500 2200 4000 1800 路的截面積、變壓器容量、開關(guān)電源及互感器等額定參數(shù)提供依據(jù)。確保合理選擇配電系 統(tǒng)的設(shè)備和元件 1.

5、2各車間和生活變電所的地理位置圖 位置圖作 通過地理位置圖，可以選擇出負(fù)荷中心（對變電所講行選址） 1.3電源資料 總降變電所從4.5KM處的區(qū)域變電所和17km的火電廠分別引出35kv的電源 電源資料作用：用于短路及防雷保護(hù)時(shí) 1.4氣象及水文地質(zhì)資料 該廠位于海拔1000M處，最熱月的平均溫度為28C,最熱月的最高溫度為35C, 最熱 溫度為39C,最低溫度為-3C,最熱月地下0.8M處平均溫度25C,雷暴日數(shù) 52.2 （日/年）氣象資料：用于導(dǎo)線及防雷選擇時(shí)的依據(jù) 當(dāng)?shù)貫槎嗍寥溃?M以下為砂巖，地下水走2M以下，土壤沒有腐蝕性。水文資 料：為接地電阻的選址、土壤電阻率提供依據(jù) 二、負(fù)

6、荷計(jì)算 2.1負(fù)荷計(jì)算所需公式、材料依據(jù) 一年按 365 天計(jì)算：T=365 24二8760h r= =, X為與銘牌容量對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率。（嚴(yán)t/T）負(fù)荷持續(xù)率：一個(gè)工作周 期內(nèi)工作時(shí)間t與工作周期T的百分比值有功計(jì)算負(fù)荷：Kd Pn t / T無功計(jì) 算負(fù)荷：Q30 =130 tan g甌 sso 匚 / cos =/ 3 計(jì)”峽 I 30s30vN 并聯(lián)電容容量： 齊（tan arccos - tan arccos ） 2.2各車間的計(jì)算負(fù)荷 有功計(jì)算負(fù) .0 =0. 8 300 2000 / 8760 114.7 kw 無功計(jì)算負(fù) 荷: 視在計(jì)算負(fù) 荷 a 114. 7 0. 75 8

7、6 kvar 和 114.7 0. 8 143. 4 KV A 1號(hào)車間： 計(jì)算電流：130= 143. 4 / 3 0 38 217. 87 A 2號(hào)車間: 有功計(jì)算負(fù)P30二 0. 7 100 4500 / 8760 =50. 2 KW 砂功計(jì)算負(fù)Q30= 50. 2 0. 88=44. 2 kvar 視在計(jì)算負(fù)S30 =p30/cos =66. 9KV A 4算電流：I 30 S3o /Un* 7 3=66.9/ 3 0. 38 =18061. . 876 二A 3號(hào)車間： 有功計(jì)算負(fù) 荷：Pbo=O. 7X 450 X=157. 9KW 無動(dòng)計(jì)算負(fù) Q30=157. 9X0. 48=7

8、5. 8kvar 視在計(jì)算負(fù)S30二 157. 9/0. 9=175. 4KV?A 計(jì)算電流：130=266.6A 4號(hào)車間: 有功計(jì)算負(fù) 無功計(jì)算負(fù) 視在計(jì)算負(fù) P30二0.8X420 X=227KW Q30二227X0. 75=170kvar S30二227/0. 8=283. 7KV?A 計(jì)算電流：130=431. 2A 生活區(qū)： 有功計(jì)算負(fù) 羌功計(jì)算負(fù) 視在計(jì)算負(fù) Pbo=O. 8X80X Q30=0kvar S30二29/1 二29KV ?A =29KW 計(jì)算電流：130= =44. 1A 2. 3總降的負(fù)荷計(jì)算 由步驟二的負(fù)荷計(jì)算可求得總的計(jì)算負(fù)荷： P=0.95 (114.7+5

9、0. 2+157. 9+227+29)=550 kw 。=0.97 (86+44. 2+75. 8+170+0)=365 kvar S總二 =660 KV A I總爭二3& 1 *35 總降補(bǔ)償： cosd)二 P30/ S3o=O. 83 Qc=550X (tan arccosO. 83-tan arccosO. 92)=135. 3kvar 取 Qc=140kvar Q30 總=365-140=225kvar S30 總二=594KV A 比補(bǔ)償前減少66KV A =0. 01 S30 總二5 94KW=0. 05 S30 總=29. 7kvar =555. 94KW 二225+29. 7

10、=254. 7kvar =611. 5 KV A cos（1）= =0. 909 0. 9 符合功率因數(shù)要求！ 車間及總降負(fù)荷表: 1號(hào)車間 2號(hào)車間 3號(hào)車間 4號(hào)車間 生活區(qū) 總降 114. 7 86 157.9 227 29 550 86 44.2 75.8 170 0 365 143.4 66.9 175.4 283. 7 29 660 217. 87 101.7 266.6 431.2 44. 1 38. 1 注：二0.95, =0. 97 主接線擬定：選擇兩臺(tái)變壓器，雙回路雙電源35KV進(jìn)線，采用內(nèi)橋式單母線分段與 外橋式單母線分段兩種主接線方式，其中2.4號(hào)車間為2級(jí)負(fù)荷，但無一

11、級(jí)負(fù)荷，因 此選擇一臺(tái)變壓器。 由GB50059-201135kv變電站設(shè)計(jì)規(guī)范一一選擇主變壓器臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)根據(jù) 工廠供電要求，當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)變壓器的變電所每臺(tái)主變壓器的容量知不 應(yīng)小于總負(fù)荷的60%70%,知(0.60. 7幾，同時(shí)每臺(tái)主變壓器的容量Snt不應(yīng)小于 全部一、二級(jí)負(fù)荷之和，。即有： S 30 Snt (0.6 0. 7)S3o=(O. 6 0. 7) X 660=415. 8KV A S- =350. 6初步取兩臺(tái)主變壓器的容量為500KVA并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可以滿足要求。 2. 4導(dǎo)線選擇 35/10KV: =38. 1A 480A 選擇LMY型矩形硬鋁母線，尺寸為40mmX 4mm

12、 車間線路：1號(hào)車間：=217. 87A 265A,選擇LJ型70 2號(hào)車間：=101. 7A 105A ,選擇LJ型16 3號(hào)車間：=266. 6A 325A ,選擇LJ型95 4 號(hào)車間：=431. 2A 440A ,選擇 LJ 型 150 生活區(qū)：=44. 1A 75A,選擇LJ型10 2. 5所選變壓器型號(hào)表 表3-1變壓器型號(hào)及容量 數(shù)據(jù)型號(hào) 額定容量 KV?A 臺(tái)數(shù) 額定電壓 補(bǔ)償容量 Kvar 功率因數(shù) cos e 聯(lián)結(jié)組別 阻抗電壓 咼 壓 低 壓 T1,T2#變壓器 S9-500/10(6) 500 2 35 10 140 0. 909 Ydll 4. 5 1#變壓器 S9-

13、160/10(6) 160 1 10 0. 38 0.9 Dynll 4 2#變壓器 S9-80/10(6) 80 1 0.9 4 3#變壓器 S9-200/10(6) 200 1 0.9 4 生活區(qū)#變壓器 S9-30/10(6) 30 1 1 4 說明:T1 , T2是兩臺(tái)主變壓器，1 #、2#、3#、4#、5#變壓器分別裝設(shè)在車間變電所1、車間變電所2、車 間變電所3、車 間變電所4和生活區(qū)。cos為補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)。 三、主接線方案的選定 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)：GB50059 201135kv110kv變電站設(shè)計(jì)規(guī)范對35kvll0kv變電站的電 氣接線設(shè)計(jì)規(guī)定 l)35kvH0kv線路出

14、線回路超過兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線或單母線分段接線。 (2)由上 述規(guī)定，初擬以下兩種主接線方案 Q T.1 丨 F .I 注釋：方案一為內(nèi)橋式單母線分段接線。 方案二為外橋式單母線分段 綜合比較方案一、方案二，兩個(gè)方案皆能滿足設(shè)計(jì)要求。但 方案二所采用的高壓開關(guān)較多，因此成本會(huì)偏高，而且應(yīng)為設(shè)備的增多，使得故障率升高。且本 設(shè)計(jì)中電源進(jìn)線分別從4.5KM區(qū)域供電所和17KM火電廠引出，屬于遠(yuǎn)距離送電，應(yīng)選擇內(nèi)橋式單 母線分段接線。 所以，綜合經(jīng)濟(jì)和設(shè)備安全可靠運(yùn)行的考慮，我選擇方案一。 四、短路電流的計(jì)算 4. 1計(jì)算方法的選擇 在進(jìn)行短路電流計(jì)算是，首先需要計(jì)算回路中元件的阻抗。各元

15、件阻抗 的計(jì)算通常采用歐姆法和標(biāo)幺值兩種計(jì)算方法。前一種計(jì)算方法只要勇于lkv 一下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一種計(jì)算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電 力系統(tǒng)中 4.2標(biāo)幺值 計(jì)算 短路等效電路圖 4. 2. 1由區(qū)域變電所供電時(shí)，架空線路為4. 5km a=36. 75 KV, v2 =10. 5 KV,取基準(zhǔn)值 Sd=100MVA , soc=1000MVA :di sd / 3 4=100/ 3 36. 75=1. 57 KA I d2 Sd / 3 Uc2=100/ 3 10. 5=5. 5 KA 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：-100KVA/1000KV A=0. 1 架空線路的電抗標(biāo)么值，查

16、表的到, 0. 4 Q /km *2 x2 voL 0. 4 4. 5 100 36.75 0 133 電力變壓器的電抗標(biāo)么值：八K%sd/ 100 sN Uk%=5, X3 4=6.25 mn nnKVA 1）當(dāng)k-1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) K-1點(diǎn)短路等效電路圖 總電抗 x *（ k- d=0. 1+0. 133=0. 233 三相短路電流周期分量有效值： (3) 3) /n gq二 1 只7XA0/XA 其他三相短路電 氣3) (3) (3) *(3)(3) III X1=6.738 KA (3)( 3) 1 Sh 2- 55 ! k- 1 2. 55 6. 738 =17. 182 KA (3)

17、( 3) 10. 174 KA 1. 5 三相短路容量 sk3）1 sd / x*（k 1）二 100/0. 233=429. 18 MV A 2）當(dāng)k-2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) k-2點(diǎn)短路等效電路圖 總電抗） *(k-1)=0. 1+0. 133+6. 25/2=3. 358 三相短路電流周期分量有效值 V/0 233=1. 57KA0/ 233=6.738 KA 其他三相短路電流 I 三相短路電流周期分量有效值： (3) V/0 233=1. 57KA0/ 6=2.617 KA 其他二相短路電流! !3)! k3)：=2. 617 KA 1 sh 2 55 丁2.55 2.617 =2.617 K

18、A (3)(3) T1. 51 J4.036 KA 三相短路容量i sa / r(K 1)100/0. 6166. 7 MVA 2)當(dāng)k-2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) 總電抗 X -(k-1)=0. 1+0. 5+6. 25/2=3. 725 三相短路電流周期分量有效值： (3) 七 1 di /3 725=5. 5KA3/ 725=1. 48 KA 其他三相短路電流：“上=1. 48 KA .(3) 12. 55 I k_ ! 2.551. 48=4. 18 KA (3)(3) i sh 1. 51冷 2.23 KA 三相短路容量心 /=100/3. 725=26. 85 MVA 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流

19、/KA 三相短路容 量/MVA K-l 2.617 2. 617 2.617 6. 673 4. 036 166. 7 K-2 1. 18 1. IS 1. IS 3. 77 2. 23 26.85 五、電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn) 5. 1高壓設(shè)備選擇和校驗(yàn)的項(xiàng)目 設(shè)備名稱 選擇項(xiàng)目 校驗(yàn)項(xiàng)目 額 定電 壓KV 額 定電 流KV 準(zhǔn)確 度級(jí) 電抗百 分?jǐn)?shù) X% 短路電流 動(dòng)穩(wěn) 定 二次 容量 剩余 電壓 裝置 類型戶 內(nèi)戶外 熱穩(wěn) 定 動(dòng)穩(wěn) 定 高壓短路器 X X X V V V 負(fù)荷開關(guān) X X X V V V 隔離開關(guān) X X X V V 熔斷器 X X X V 電流互感器 X X X X V

20、V V 電壓互感器 X X X 母線 X X V V V 電纜 X X V V V 說明：X需要選擇的項(xiàng)目需要校驗(yàn)的項(xiàng)目 5. 2高壓設(shè)備的選擇及其校驗(yàn) WL1回路：QF11、QF10、QF20、QF21均屬于等電位，因此只需要選擇校驗(yàn)QF11即 可。選擇：線路計(jì)算電流=38. 1A,選擇SW2-35/1100型號(hào)高壓斷路器，其動(dòng)穩(wěn)定度 63. 41KA,熱穩(wěn)定值 24. 8KA. 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：=17. 16KA 63. 4KA符合要求！ 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：tima二 X ( 1. 1+0.4) =67.9 t=2401 67.9 合格！ WL2回路：QF12、QF22均屬于等電位，因此只需要選擇校

21、驗(yàn)QF12即可。選擇 SW2-35/1100型號(hào)高壓斷路器，其動(dòng)穩(wěn)定度63. 41KA,熱穩(wěn)定值24. 8KA動(dòng)穩(wěn)定校 驗(yàn):6. 673 63. 4KA 合格！ 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：tima=X ( 1. 1+0.4) =10. 14 t=2401 10. 14 合格! 選擇檢驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流能力 動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 35 155. 3 6. 873 17. 182 97. 33 高壓隔離開關(guān)GN19-35XT 35 630 50 640 高壓斷路器SW2-35/1100 35 1000 16. 5 45 16. 5 5. 310KV 一次設(shè)備選擇 由一斷路器安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電

22、壓為10KV ,二98.9A =2. 46 =24KA同理：滿足熱穩(wěn)定要求。 10KV斷路器參數(shù)： 型號(hào) 額定電壓 額定電流 極限峰值 電流有效值 10S熱穩(wěn)定值 合閘時(shí)間 分閘時(shí)間 SNZ-10T/200 10KV 2000A 55 85KA 36KA 0. 06S 0. 1S 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，10KV進(jìn)線上斷路器的選擇與10KV側(cè)選擇相同 六、二次保護(hù) 6. 1二次保護(hù)原理圖及其展開圖 原理圖: QF2 KT2 展開圖: 6. 2二次保護(hù)的整定及其靈敏度校驗(yàn) 1. 電力變壓器保護(hù)整定 1）過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定:取K rel=l. 3, K w=l, K re=O. 8, K i=100

23、/5=20 =2=2X=57.7A 故其動(dòng)作電流為： =4. 68A 取 5A 2）過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限整定 考慮到變電所為總降變電所，因此其過電流保護(hù)的10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間 為 0. 5S 3）電流速斷保護(hù)的整定 取 Krei=l. 5,而 =6. 73 X 0. 38/10=0. 25KA=250A 故其速斷電流： X 250=18. 75A 倍數(shù) 為： 型號(hào) 額定電流 動(dòng)作電流 10倍動(dòng)作時(shí)間 速斷電流倍數(shù) 返回系數(shù) GL-15/5 5A 5A 0. 5S 1 0.8 所選設(shè)備符合條件 靈敏度校驗(yàn)：在最小系統(tǒng)運(yùn)行方式下=1. 2KA =0.866 X =1039A =10. 39 1

24、. 5該設(shè)備負(fù)荷要求！ 2. 電力線路保護(hù)整定 1）過電流保護(hù) 10KV側(cè)的動(dòng)作電流整定： =2 =76. 2A 二=6. 19A取6A根據(jù)GL-15/10型，動(dòng)作電流整定為6A動(dòng)作電流倍數(shù): n= =5. 6 查GL-15型的動(dòng)作特性曲線得, 因此KA2實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為 =1. 60. 7=0. 9S 3) 靈敏度校驗(yàn) 4) =0.866X =1039A =8. 6 2S 滿足條 七、變電所選址及防雷保護(hù) 7. 1變電所選址 利用負(fù)荷功率距法確定負(fù)荷中心： 在工廠平面圖的下方和左側(cè)，分別作為一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸，然后測出個(gè)車間(建筑)和 生活 區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置,例如 Pl(xl,yl),

25、P2(x2,y2), P3(x3,y3), P4(x4,y4), P5(x5,y5) o而工廠的負(fù)荷中心假設(shè) 為P(x, y),其中P=P1+ P2 +P3+ P4+ P5 ；仿照力學(xué) 中計(jì)算重心力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)。 比例：1公分(格)=200米。 以此圖建立x, y軸坐標(biāo)：以左下表格邊間為坐標(biāo)原點(diǎn)，可以得出各點(diǎn)坐標(biāo)大概數(shù)字如下： PK2600, 1200) P2C1600,600) P3(600, 1200) P4( 2800, 200) P5(1200,1800) 114.7+43+202. 5+227+29=616. 2 所以負(fù)荷中心的坐標(biāo)為： p (Pi 1P2 2 P3 3

26、 P4 4 P5 s, Py Ry 2 P3y3 P. y4 Py) 代入數(shù)值得：P(1881,818) P在表中占得格子數(shù)為：X=9.4格，Y=4.1格。 3、kv電源進(jìn)線 / / / / 圖,2負(fù)荷中心送址 7. 2防雷保護(hù)資料分析 由氣象資料可知：該地區(qū)為多石土壤，3m以下為砂巖，地下水位于2m以下，土壤無腐蝕 性。 查附錄表可知：土壤電阻率=400 m 由DL/T620 1997條文7. 1.8規(guī)定，當(dāng)土壤電阻率350 .m時(shí)，不允許裝設(shè)避雷針、避雷 線。為了解決這一問題，我們向土壤中傾倒島碎的木炭，使其電阻率降低到40左右。 雷暴日為52.2 H /年一該地區(qū)為多雷區(qū)。 7. 3避雷

27、針的選擇 由 DL/T620 19977. 1. 7 規(guī)定, 米，定為5m o 避雷針及其接地裝置與道路或出入口相等的距離不宜小于三 我們選 1）在此我們選擇單支避雷針進(jìn)行保護(hù)，設(shè)我們變電所的總面積為100mnT2建筑物高度為 扌）輪據(jù)r=l. 5hp；代入數(shù)據(jù)算得h=6. 7m；又由避雷針的實(shí)際保護(hù)高度公式進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在 4m水平 面上面的保護(hù)半徑為6m,易知該避雷針高度不符合要求。所以將保護(hù)半徑為10m帶入公式進(jìn)行計(jì) 算可得 H=15M 為避雷針的高度。 3）由 DL T620 1997 7. 1. 1 知： 避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kv到以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，確定接地 點(diǎn)