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(jī)?cè)u(píng)定2016年7月13日目錄前言2一：原始資料分析31.1 負(fù)荷資料31.2 各車間和生活變電所的地理位置圖31.3 電源資料41.4 氣象及水文地質(zhì)資料4二、負(fù)荷計(jì)算42.1 負(fù)荷計(jì)算所需公式、材料依據(jù)42.2 各車間的方t算負(fù)荷52.3 總降的負(fù)荷計(jì)算62.4 導(dǎo)線選擇72.5 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94.1 計(jì)算方法的選擇94.2 標(biāo)幺值計(jì)算10五、電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)145.1 高壓設(shè)備選擇和校驗(yàn)的項(xiàng)目145.2 高壓設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)145.3

2、 10KV一次設(shè)備選擇15六、二次保護(hù)166.1 二次保護(hù)原理圖及其展開圖166.2 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)197.1 變電所選址197.2 防雷保護(hù)資料分析207.3 避雷針的選擇207.5 對(duì)雷電侵入波過電壓的保護(hù)21、兒、,刖百隨著人們生活質(zhì)量的日益提高，用電水平的不斷上升，對(duì)電能質(zhì)量的要求也日益增長(zhǎng)。而在工廠、企業(yè)中，通過對(duì)配電系統(tǒng)的建立，就可以對(duì)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(duì)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)

3、是分配和合理使用電能的重要環(huán)節(jié)，本著對(duì)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(jiǎn)單、投資少、節(jié)約電能和有色金屬消耗量。我們?cè)谡莆绽碚撝R(shí)的基礎(chǔ)上，來(lái)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(lái)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(lái)確定變壓器臺(tái)數(shù)和變壓器容量，由此選擇主接線方案。再通過短路電流的計(jì)算來(lái)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。二原始資料分析1.1負(fù)荷資料7車間項(xiàng)

4、目車間變電所1234生活區(qū)負(fù)荷（KW）30010045042080功率因數(shù)（cos4）0.850.750.900.801負(fù)荷類別三一三一三二次側(cè)電壓（V）380380380380380最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)20004500220040001800負(fù)荷計(jì)算的目的：通過對(duì)負(fù)荷資料對(duì)各負(fù)荷進(jìn)行分析和計(jì)算，為之后選擇變電所供電線路的截面積、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)備和元件注釋：一公分（一格）=200米位置圖作用：通過地理位置圖，可以選擇出負(fù)荷中心（對(duì)變電所進(jìn)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

5、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)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=36524=8760hpe=pNvN=,N為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率。（N=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。

6、有功計(jì)算負(fù)荷：P30=KdPnt/T30無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Qo=P30tan視在計(jì)算負(fù)荷：S30=P30/cos計(jì)算電流：LoSoYU并聯(lián)電容容量：QC=P30（tanarccos-tanarccos）2.2 各車間的計(jì)算負(fù)荷1號(hào)車間：kw有功計(jì)算負(fù)荷：D.n=0.8300.2000/8760114.73U無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q0114.70.7586kvar視在計(jì)算負(fù)荷：Sm114.70.8143.4KV-A330計(jì)算電流：I.=143.4/30.38217.87A302號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=0.7100.4500/8760=50.2KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30=50.20.88=44.2kvar

7、視在計(jì)算負(fù)荷：S30=P3o/cos（|）=66.9KV,A計(jì)算電流：I30=S3o/Un*，3=66.9/30.38=186.86A3號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=0.7X450X2206/8760=157.9KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q3o=157.9x0.48=75.8kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S3o=157.9/0.9=175.4KV?A計(jì)算電流：130=面誨=266.6人4號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=0.8X420x4000/8760=227KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30=227x0.75=170kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S30=227/0.8=283.7KV?A283.7I計(jì)算電流：I30=.；：=4

8、31.2A生活區(qū)：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=0.8X80xbl8OO/876()=29KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30=0kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S30=29/1=29KV?A計(jì)算電流：I30=44.1A2.3 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+50.2+157.9+227+29)=550kwQ=0.97(86+44.2+75.8+170+0)=365kvar$總=55廿+365二=660KV-A=38.1AI總=總降補(bǔ)償:cos(|)=P30/S30=0.83Qc=550x(tanarccos0.83-tanarccos0.92)=135.3kvar取Qc=14

9、0kvarQ30總=365-140=225kvarS30總=U隔+Q*i=594KV.A比補(bǔ)償前減少66KVAP1=0.01S3o總=5.94KW。乜=0.05S3o總=29.7kvarP1=555.94KWQso=225+29.7=254.7kvar也J=了5,二1一；/=611.5KvPIa嗚cos小度0.909N0.9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P30114.786157.922729550Q308644.275.81700365員143.466.9175.4283.7296601郵217.87101.7266.6431.244.138.

10、1注用0.95，跖”=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(wú)一級(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Sy不NT應(yīng)小于總負(fù)荷的60%70%,Sy(0.60.7)S30,同時(shí)每臺(tái)主變壓器的容量Snt不應(yīng)小TINIJ30/于全部一、二級(jí)負(fù)荷之和S30。即有:Snt(0.60.7)S30=(0.60.7)X660=415.8KV：AS30=350.6初步取兩臺(tái)主變壓

11、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:1為=38.1A480A選擇LMY型矩形硬鋁母線，尺寸為40mmX4mm車間線路：1號(hào)車間：I=217.87A265A,選擇LJ型7Qum22號(hào)車間：L=101.7A105A,選擇LJ型16imF3號(hào)車間：bo=266.6A325A,選擇LJ型95mm?4號(hào)車間：1翎=431.2A440A,選擇LJ型150nm2生活區(qū)：Im=44.1A75A,選擇LJ型1Q】m2.5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小聯(lián)結(jié)組別阻抗電壓壓低壓T1,T2#變壓器S9-5

12、00/10(6)500235101400.909Yd114.51#變壓器S9-160/10(6)1601100.38-0.9Dyn1142#變壓器S9-80/10(6)801-0.943#變壓器S9-200/10(6)2001-0.94生活區(qū)#變壓器S9-30/10(6)301-14說(shuō)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB50059201135kv110kv變電站設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)35kv110kv變電站的電氣接線設(shè)計(jì)規(guī)定(1)35kv

13、110kv線路出線回路超過兩回時(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TJru-.T:r*電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：X1=100KVA/1000KVA=0.1架空線路的電抗標(biāo)么值，查表的到，X00.4Q/Km*.2X2X0L0.41710036.75=0.5*電力變壓器的電抗標(biāo)么值：XTuK%Sd/100SN*Uk%=5,X35100MVA/=6.25100800KVA1)當(dāng)K-1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)*抗X(K-1)=0.1+0.5=0.6三相短路電流周期分量有效值：(3)1Kl|d1/0.233=1.57KA/0.6=2.617KA其他三相短路電流I(3)i：

14、2.55I:2.55shk-1I(3)I：i=2.617KA2.617=2.617KA(3)(3)Ish1.51Ik-14.036KA三相短路容量S(K3)1Sd/X*(K1)=100/0.6=166.7MVA2）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),_1KlId1/3.725=5.5KA/3.725=1.48KA其他三相短路電流I(3)(3)(3)ih2.55I-2.55shk-1I(3)I：1=1.48KA1.48=4.18KA(3) (3)Ish1.51Ik-12.23KA三相短路容量s(k3)1Sd/X*(

15、K1)=100/3.725=26.85MVA短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量/MVA馥檄廊唳K-12.6172.6172.6176.6734.036166.7K-21.481.481.483.772.2326.85五、電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)3.1 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裝置類型戶內(nèi)戶夕卜準(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熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)高壓短路器XXXVVV負(fù)荷開關(guān)XXXVVV隔離開關(guān)XXXVV熔斷器XXXV電流互感器XXXXVVV電壓互感器XXXV母線XXVVV電纜XXVVV說(shuō)明：X一需要選擇的項(xiàng)目，一需要校驗(yàn)的項(xiàng)目3.2

16、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E=38.1A,選才?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)：混=17.16KA67.9合格！WL2回路：QF12、QF22均屬于等電位，因此只需要選擇校驗(yàn)QF12即可。選才?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)：6.67310.14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)區(qū)陋您蠹數(shù)據(jù)35155.36.87317.18297.33

17、高壓隔離開關(guān)GN19-35XT35630-50640高壓斷路器SW2-35/110035100016.54516.53.3 10KV一次設(shè)備選擇由U也一斷路器安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓為10KV:上=1=2.46I卜=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/20010KV2000A5585KA36KA0.06S0.1S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6-10KV原理圖:出寸限過電流保護(hù)電流速斷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)展開圖:交流:|”TA1A

18、TA2crrKS3YR畀一過淺跳閘信號(hào)署一速斷跳閘信號(hào)合L*過負(fù)荷信號(hào)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Krel=1.3,Kw=1,Kre=0.8,Ki=100/5=20tn乎Iln=2h1=2X7T0=57.7A故其動(dòng)作電流為：71IKJn-=4.68A取5A2）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0.5S3）電流速斷保護(hù)的整定取Krel=1.5,而1l-wk=6.73X0.38/10=0.25KA=250A故其速斷電流：-1L九1Ljb=-X250=18.75A倍數(shù)為:型號(hào)額定

19、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-15/55A5A0.5S40.8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1K=1.2KAIkm產(chǎn)0.866XIk2=1039Ap=10.391.5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：1 .，“=21包=76.2AIKit.cAHCIcu=k長(zhǎng).h,m八=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)：h.中j33.tin=5.6查GL-15型的動(dòng)作特性曲線得，1.6S因此KA2實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為=-.=1.6-0.7=0.9S3）靈敏度校驗(yàn)4） Il=0.866xK%=10

20、39AYKT=8.62s該設(shè)備滿足條件。七、變電所選址及防雷保護(hù)4.1 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(cè)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P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),P4(x4,y4),P5(x5,y5)。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：P1(2600,1200)P2(1600,60

21、0)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(P11P22P33P44P55pyp2y2P3y3P4y4P5y5)PiPi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。圖例：下問變電所生活變電所O應(yīng)陛變空比4.2 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(wú)腐蝕性。查附錄表可知：土壤電阻率p=400Q.m由DL/T6201997條文7.1.8規(guī)定，當(dāng)土壤電阻率p350Q.m時(shí)，不允許裝設(shè)避雷針、避雷

22、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日/年一該地區(qū)為多雷區(qū)。4.3 避雷針的選擇由DL/T62019977.1.7規(guī)定，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米，我們選定為5m。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100mm/建筑物高度為4米。2）根據(jù)r=1.5hp;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DLT62019977.1.1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)的長(zhǎng)度不小于15m7.5對(duì)雷電侵入波過電壓的保護(hù)1）未沿全線架設(shè)避雷線的35KV架空線路，應(yīng)在該總降壓變電所12KM的進(jìn)線段架設(shè)避雷線（避雷線保護(hù)角