某廠總降壓變電站設計

某廠總降壓變電站設計課程設計的目的通過課程設計可以穩(wěn)固工廠供電的理論知識，了解變電所設計的根本方法，了解變電所電能分配等各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關政策、方針、技術規(guī)程有一定的了解，在計算繪圖、編號、設計說明書等方面得到訓練，為今后的學習工作奠定根底。設計思路主接線的設計：分析原始材料，列出技術上可能實現(xiàn)的多個方案，經(jīng)過分析比擬，確定最優(yōu)方案。短路電流的計算：根據(jù)電氣設備的選擇和繼電保護的需要，計算最大運行方式和最小運行方式下三相短路電流并列出匯總表。采用標幺制計算方法。主要電氣設備選擇：包括斷路器，隔離開關，互感器，導線截面和型號，絕緣子等設備的選擇和校驗。主要設備繼電保護設計：主變壓器的保護方式選擇及整定計算。根底資料全廠用電設備情況=1\*GB2⑴負荷大小及類型用電設備總安裝容量：6630kw計算負荷〔10kv側〕有功：4522kw；無功：1405kvar表1全廠各車間負荷統(tǒng)計表序號車間名稱負荷類型計算負荷P30(KW)Q30(KVAR)S30(KVA)1空氣壓縮車間=1\*ROMANI7801808002熔制成型〔模具〕車間=1\*ROMANI5601505803熔制成型〔熔制〕車間=1\*ROMANI5901706144后加工〔磨拋〕車間=1\*ROMANI6502206865后加工〔封接〕車間=1\*ROMANI5601505806配料車間=1\*ROMANI3601003747鍋爐房=1\*ROMANI4201104348廠區(qū)其它負荷〔一〕=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII4001684349廠區(qū)其它負荷〔二〕=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII440200483共計47601448同時系數(shù)0.950.97全廠計算負荷452214054735.24=2\*GB2⑵本廠為三班工作制，全廠工作時數(shù)8760小時，最大有功負荷利用小時數(shù)5600小時。=3\*GB2⑶全廠負荷分布：見廠區(qū)平面布置圖全廠設5個車間變電站：T1為1#車間供電；T2為2#、3#車間供電；T3為4#、5#車間供電；T4為6#、8#車間供電；T5為7#、9#車間供電。2.電源情況=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥=8\*GB3⑧=9\*GB3⑨=7\*GB3⑦總降壓變電站電源=1\*GB2⑴工作電源本廠擬由距其5公里處的A變電站接一35KV架空線路，線路采用LGJ-35鋼芯鋁絞線供電。A變電站110KV母線短路容量為1918MVA，基準容量為1000MVA，A變電站安裝兩臺SFSLZ1—31500KVA/110KV三卷變壓器，其短路電壓U高-中=10.5%，U高-低=17%，U中-低=6%。最大運行方式：按A變電站兩臺變壓器并列運行考慮；最小運行方式：按A變電站兩臺變壓器分列運行考慮。=2\*GB2⑵備用電源擬由B變電站接一10KV架空線路作為備用電源，線路采用LGJ-120鋼芯鋁絞線。系統(tǒng)要求：只有工作電源停電時，才允許備用電源供電。總降壓變電站B5KM總降壓變電站B5KMT5KM供電部門對本廠功率因數(shù)要求值為：35KV供電cosφ=0.9；10KV供電cosφ=0.9。電氣主結線設計定義：總降壓變電所的電氣主結線是由變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線及電纜等電氣設備，按一定順序連接組成的電路。要求：對電氣主結線的根本要求是：根據(jù)用電負荷的要求，保證供電的可靠性。電氣主結線應具有一定的運用靈活性。結線簡單，運行方便。在保證平安可靠供電的根底上，力求投資少，年運行費用低。特點：為了保證一級負荷的正常供電，可決定總降壓變電所采用單母線分段主結線方式。如附圖一，該結線的主要如下：總降壓變電所設一臺5000KVA35/10KV的降壓變壓器與35KV架空線路-變壓器組單元結線。在變壓器高壓側安裝少油式斷路器。這便于變電所的控制、運行和維修?？偨祲鹤冸娝?0KV側采用單母線分段結線，用10KV少油式斷路器將母線分成兩段。主變壓器低壓側將少油式斷路器接10KV母線的一個分段上，而10KV的備用線路也經(jīng)少油式斷路器接在另一分段上。各車間的一級負荷都由兩段母線供電，以保證供電可靠性。根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停止供電，及主變壓器故障或檢修時才能投入。因此備用電源進線開關在正常時是斷開的，而10KV母線的分段斷路器在正常時那么是閉合的。在10KV母線側，工作電源與備用電源之間設有備用電源自動投入裝置〔APD〕，當工作電源因故障而斷開時，備用電源會立即投入。當主電源發(fā)生故障時，變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。短路電流的計算短路電流按正常運行方式計算如圖1所示圖1短路電流的計算電路根據(jù)計算電路做出的計算短路電流的等值電路的如下圖圖2根本等值電路為了選擇高壓電氣設備，整定繼電保護，需要計算總降壓變電所的35KV側、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)的短路電流，但因工廠廠區(qū)不大，總降壓變電所到總降壓最遠車間的距離不過數(shù)百米，因此10KV母線與10KV電線末端處的短路電流差異極小，故先計算主變壓器上下電壓側短路電流。求各元件電抗,用標幺值計算設基準容量基準電壓系統(tǒng)電抗地區(qū)變電所110KV母線的短路容量因此系統(tǒng)電抗標幺值的公式可得：標幺值=實際值/基準值==又因為得地區(qū)變電所三繞組變壓器的高壓—中壓繞組之間的電抗標幺值35KV供電線路的電抗標幺值：LGJ-35型鋼芯鋁絞線幾何距離1時的電抗為總降壓變電所的主變壓器電抗標幺值：k1點三相短路電流計算：系統(tǒng)最大運行方式,等值電路如圖3圖3系統(tǒng)最大運行方式的等值電路短路回路總阻抗：按無限大系統(tǒng)計算,計算點三相短路電流標幺值為：可求的基準電流從而求的d1點三相短路電流的有名值：沖擊電流為：k1點短路容量為：系統(tǒng)最小運行方式等值電路圖4圖4系統(tǒng)最小運行方式等值電路短路回路總阻抗：三相短路電流標幺值：其他計算結果見表2表2k1點三相短路電流計算結果工程計算公式系統(tǒng)最大運行方式4.54.511.48288.18系統(tǒng)最小運行方式3.053.057.78195.313．k2點三相短路電流計算系統(tǒng)最大運行方式下短路回路總阻抗(2)系統(tǒng)最小運行方式下短路回路總阻基準電流：k2點三相短路電流計算結果見下表3表3k2點三相短路電流計算結果工程計算公式系統(tǒng)最大運行方式3.23.28.1657.24系統(tǒng)最小運行方式2.872.877.3152.30電氣設備的選擇工廠總降壓變電所的各種高壓電氣設備，主要指6~10千伏以上的斷路器、隔離開關、負荷開關、熔斷器、互感器、電抗，、母線、電纜支持絕緣子及穿墻套管等。這些電氣各自的功能和特點不同，要求的運行條件和裝設環(huán)境也各不同，但也具有共同遵守的原那么。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常條件進行選擇，并且按短路情況進行穩(wěn)定檢驗。對于供電系統(tǒng)高壓電氣設備的選擇，除了根據(jù)正常運行條件下的額度電壓、額度電流等選擇條件外，還應該按短路電流所產(chǎn)生的電動力效應及熱效應進行校驗?！鞍凑＿\行條件選擇，按短路條件進行校驗”，這是高壓電氣設備選擇的一般原那么。在選擇供電系統(tǒng)的高壓電氣設備時，應進行的選擇及校驗工程。見表4表4選擇電氣設備時應校驗的工程校驗工程設備名稱電壓/KV電流/A遮斷容量/MVA短路電流校驗動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器XXXXX負荷開關XXXXX隔離開關XXXX熔斷器XXX電流互感器XXXX電壓互感器X支柱絕緣子XX套管絕緣子XX母線XXX電纜XXX限流電抗器XXXX注：表中“X”表示選擇及校驗工程高壓電氣的熱穩(wěn)定性校驗：母線及電纜的熱穩(wěn)定性校驗：短路器、負載開關、隔離開關及電抗器的力穩(wěn)定計算：電流互感器的力穩(wěn)定計算：母線的力穩(wěn)定計算：根據(jù)上面短路電流計算結果按正常工作條件選擇和按短路情況校驗確定的總降壓變電所上下壓電氣設備如下：1.35KV側設備表535KV側電氣設備設備名稱及型號計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW2-35/1000隔離開關GW2-35GD/600電壓互感器JDJJ-35電流互感器LCW-35避雷器FZ-3535KV35KV35KV35KV35KV1000A600A150/51500MVA63.4KA50KV21.2KA2.表610KV側電氣設備〔變壓器低壓側及備用電源進線〕設備名稱及型號計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10/600隔離開關GN8-10T/600電流互感器LAF10-300/5隔離開關GN6-10T/600備注10KV10KV10KV10KV采用GG-10高壓開關柜600A600A300/5A600A52KA52KA57KA52KA350MVA3.表710KV饋電線路設備設備名稱及型號計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN8-10隔離開關GN8-10電流互感器LDC-10/0.5-300/510KV10KV10KV600A400A300/533KA50KA200MVA4.10KV母線選擇變壓器低壓側引出線選擇主變壓器低壓側引出線按經(jīng)濟電流密度選擇工作電流：母線計算截面：選用標準截面650的鋁母線允許電流740A大于工作電流274.94A，滿足要求熱穩(wěn)定校驗：滿足要求動穩(wěn)定校驗：母線采用平放裝設母線最大允許跨度：進線的絕緣子間距離取2米即可,絕緣子采用ZNA-10MM破壞負荷375公斤，滿足要求。10KV母線選擇按發(fā)熱條件選用440鋁母線允許電流395A大于計算電流。按上述計算的熱穩(wěn)定最小截面為76.94小于440滿足要求。動穩(wěn)定校驗：母線平放：根據(jù)前面計算：求得：GG-10高壓開關柜一般寬距1m,進線柜最寬為1.5m，以此上述檢驗滿足動穩(wěn)定要求。由于采用標準高壓開關柜，故不必選擇母線支持絕緣子。繼電保護的選擇與整定總降壓變電所需設置以下繼電保護裝置：主變壓器保護備用電源進線保護變電所10KV母線保護10KV饋電線路保護此外還需設置以下裝置：備用電源自動投入裝置絕緣監(jiān)察裝置主變壓器保護：根據(jù)規(guī)程規(guī)定5000KVA變壓器設以下保護：瓦斯保護：防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低。輕瓦斯動作與信號，重瓦斯作用于跳閘。電流速斷保護：防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動作于跳閘。過電流保護：防御外部相間短路并作為瓦斯保護及短路速斷保護的后備保護。保護動作于跳閘。過負荷保護：防御變壓器本身的對稱過負荷及外部短路引起的過載。按具體條件裝設。各個保護的具體整定計算如下：電流速斷保護速斷保護采用兩相不完全星形接發(fā)，動作電流應躲過系統(tǒng)最大運行方式時，變壓器二次側三相短路值。即按公式計算：歸算到35KV側靈敏度按系統(tǒng)最小運行方式時保護裝置安裝處的兩相短路電流來校驗滿足要求。過電流保護：采用三個電流互感器接成完全星形接線方式，以提高保護動作靈敏度，繼電器采用DJ-11型保護動作電流按躲過變壓器一次側可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定進入繼電器的電流：動作時間510KV母線保護配合，10KV饋電線的保護動作時間為0.5秒，母線保護動作時間為1s，那么變壓器過流保護時間為：靈敏度按二次側母線方式兩相短路的條件來校驗。滿足要求。主變壓器保護的原理展開圖見附圖2總結通過這次課程設計穩(wěn)固工廠供電的理論知識，了解了變電所設計的根本方法，變電所電能分配等各種實際問題。尤其是穩(wěn)固了主接線的設計、短路電流的計算、主要電氣設備選擇和主要設備繼電保護設計等專業(yè)知識。并且培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關政策、方針、技術規(guī)程有一定的了解，在計算繪圖