某廠總降壓變電站設(shè)計(jì)

1、 某廠總降壓變電站設(shè)計(jì)一、 課程設(shè)計(jì)的目的通過課程設(shè)計(jì)可以鞏固工廠供電的理論知識(shí)，了解變電所設(shè)計(jì)的基本方法，了解變電所電能分配等各種實(shí)際問題，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，同時(shí)對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算繪圖、編號(hào)、設(shè)計(jì)說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ)。二、 設(shè)計(jì)思路主接線的設(shè)計(jì)：分析原始材料，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，經(jīng)過分析比較，確定最優(yōu)方案。短路電流的計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)的需要，計(jì)算最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下三相短路電流并列出匯總表。采用標(biāo)幺制計(jì)算方法。主要電氣設(shè)備選擇：包括斷路器，隔離開關(guān)，互感器，導(dǎo)線截面和型號(hào)

2、，絕緣子等設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：主變壓器的保護(hù)方式選擇及整定計(jì)算。三、 基礎(chǔ)資料1. 全廠用電設(shè)備情況負(fù)荷大小及類型用電設(shè)備總安裝容量：6630kw計(jì)算負(fù)荷（10kv側(cè)）有功：4522kw；無功：1405kvar表1 全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)車間名稱負(fù)荷類型計(jì)算負(fù)荷P30(KW)Q30(KVAR)S30(KVA)1空氣壓縮車間I7801808002熔制成型（模具）車間I5601505803熔制成型（熔制）車間I5901706144后加工（磨拋）車間I6502206865后加工（封接）車間I5601505806配料車間I3601003747鍋爐房I4201104348廠區(qū)其它負(fù)

3、荷（一）II-III4001684349廠區(qū)其它負(fù)荷（二）II-III440200483共計(jì)47601448同時(shí)系數(shù)0.950.97全廠計(jì)算負(fù)荷452214054735.24本廠為三班工作制，全廠工作時(shí)數(shù)8760小時(shí)，最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)5600小時(shí)。全廠負(fù)荷分布：見廠區(qū)平面布置圖全廠設(shè)5個(gè)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.電源情況總降壓變電站電源 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1918MV

4、A，基準(zhǔn)容量為1000MVA，A變電站安裝兩臺(tái)SFSLZ131500KVA/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(yùn)行方式：按A變電站兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行考慮；最小運(yùn)行方式：按A變電站兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行考慮。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(shí)，才允許備用電源供電?？偨祲鹤冸娬綛5KMT 5KM供電部門對(duì)本廠功率因數(shù)要求值為：35KV供電cos=0.9；10KV供電cos=0.9。四、 電氣主結(jié)線設(shè)計(jì)1. 定義：總降壓變電所的電氣主結(jié)線是由變壓器、斷路器、隔

5、離開關(guān)、互感器、母線及電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接組成的電路。2. 要求：對(duì)電氣主結(jié)線的基本要求是： 根據(jù)用電負(fù)荷的要求，保證供電的可靠性。 電氣主結(jié)線應(yīng)具有一定的運(yùn)用靈活性。 結(jié)線簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便。 在保證安全可靠供電的基礎(chǔ)上，力求投資少，年運(yùn)行費(fèi)用低。3. 特點(diǎn)：為了保證一級(jí)負(fù)荷的正常供電，可決定總降壓變電所采用單母線分段主結(jié)線方式。如附圖一，該結(jié)線的主要如下： 總降壓變電所設(shè)一臺(tái)5000KVA35/10KV的降壓變壓器與35KV架空線路-變壓器組單元結(jié)線。在變壓器高壓側(cè)安裝少油式斷路器。這便于變電所的控制、運(yùn)行和維修。 總降壓變電所的10KV側(cè)采用單母線分段結(jié)線，用10KV少油式斷路器將

6、母線分成兩段。 主變壓器低壓側(cè)將少油式斷路器接10KV母線的一個(gè)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(jí)負(fù)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(shí)才能投入。因此備用電源進(jìn)線開關(guān)在正常時(shí)是斷開的，而10KV母線的分段斷路器在正常時(shí)則是閉合的。 在10KV母線側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置（APD），當(dāng)工作電源因故障而斷開時(shí)，備用電源會(huì)立即投入。 當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。五、 短路電流的計(jì)算短路電流按正常運(yùn)行方式計(jì)算如圖1所示圖1 短路電

7、流的計(jì)算電路根據(jù)計(jì)算電路做出的計(jì)算短路電流的等值電路的如圖所示圖2基本等值電路為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定繼電保護(hù)，需要計(jì)算總降壓變電所的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，但因工廠廠區(qū)不大，總降壓變電所到總降壓最遠(yuǎn)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別極小，故先計(jì)算主變壓器高低電壓側(cè)短路電流。1. 求各元件電抗,用標(biāo)幺值計(jì)算設(shè)基準(zhǔn)容量基準(zhǔn)電壓 系統(tǒng)電抗已知地區(qū)變電所110KV母線的短路容量因此系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值的公式可得：標(biāo)幺值=實(shí)際值/基準(zhǔn)值=又因?yàn)?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(biāo)幺值35KV供電

8、線路的電抗標(biāo)幺值：LGJ-35型鋼芯鋁絞線幾何距離1時(shí)的電抗為總降壓變電所的主變壓器電抗標(biāo)幺值：2. k1點(diǎn)三相短路電流計(jì)算：(1) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式,等值電路如圖3圖3系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的等值電路短路回路總阻抗：按無限大系統(tǒng)計(jì)算,計(jì)算點(diǎn)三相短路電流標(biāo)幺值為：可求的基準(zhǔn)電流 從而求的d1點(diǎn)三相短路電流的有名值：沖擊電流為： k1點(diǎn)短路容量為：(2) 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式等值電路圖4圖4系統(tǒng)最小運(yùn)行方式等值電路短路回路總阻抗： 三相短路電流標(biāo)幺值： 其他計(jì)算結(jié)果見表2表2 k1點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目計(jì)算公式系統(tǒng)最大運(yùn)行方式4.54.511.48288.18系統(tǒng)最小運(yùn)行方式3.053.057.781

9、95.313k2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算(1) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下短路回路總阻抗(2) 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路回路總阻基準(zhǔn)電流： k2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果見下表3表3 k2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目計(jì)算公式系統(tǒng)最大運(yùn)行方式3.23.28.1657.24系統(tǒng)最小運(yùn)行方式2.872.877.3152.30六、 電氣設(shè)備的選擇工廠總降壓變電所的各種高壓電氣設(shè)備，主要指610千伏以上的斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、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(diǎn)不同，要求的運(yùn)行條件和裝設(shè)環(huán)境也各不同，但也具有共同遵守的原則。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常條件進(jìn)行選擇，并

10、且按短路情況進(jìn)行穩(wěn)定檢驗(yàn)。對(duì)于供電系統(tǒng)高壓電氣設(shè)備的選擇，除了根據(jù)正常運(yùn)行條件下的額度電壓、額度電流等選擇條件外，還應(yīng)該按短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)?！鞍凑＿\(yùn)行條件選擇，按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)”，這是高壓電氣設(shè)備選擇的一般原則。在選擇供電系統(tǒng)的高壓電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)進(jìn)行的選擇及校驗(yàn)項(xiàng)目。見表4表4 選擇電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)校驗(yàn)的項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備名稱電壓/KV電流/A遮斷容量/MVA短路電流校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器XXXXX負(fù)荷開關(guān)XXXXX隔離開關(guān)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(yàn)項(xiàng)目

11、高壓電氣的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： 母線及電纜的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：短路器、負(fù)載開關(guān)、隔離開關(guān)及電抗器的力穩(wěn)定計(jì)算： 電流互感器的力穩(wěn)定計(jì)算： 母線的力穩(wěn)定計(jì)算： 根據(jù)上面短路電流計(jì)算結(jié)果按正常工作條件選擇和按短路情況校驗(yàn)確定的總降壓變電所高低壓電氣設(shè)備如下：1 . 35KV側(cè)設(shè)備表5 35KV側(cè)電氣設(shè)備設(shè)備名稱及型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW2-35/1000隔離開關(guān)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6 10KV側(cè)電氣設(shè)備（變壓器低壓側(cè)及

12、備用電源進(jìn)線）設(shè)備名稱及型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10/600隔離開關(guān)GN8-10T/600電流互感器LAF10-300/5隔離開關(guān)GN6-10T/600備注10KV10KV10KV10KV采用GG-10高壓開關(guān)柜600A600A300/5A600A52KA52KA57KA52KA350MVA3 . 表7 10KV饋電線路設(shè)備設(shè)備名稱及型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN8-10隔離開關(guān)GN8-10電流互感器LDC-10/0.5-300/510KV10KV10KV600A400A300/533KA50KA200MVA4 . 10KV母線選擇1) 變壓器低壓側(cè)引出線選擇主變壓器低壓側(cè)引出線按經(jīng)濟(jì)電流

13、密度選擇工作電流： 母線計(jì)算截面： 選用標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)：滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：母線采用平放裝設(shè)母線最大允許跨度 已知： 進(jìn)線的絕緣子間距離取2米即可,絕緣子采用ZNA-10MM破壞負(fù)荷375公斤，滿足要求。2) 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(jì)算電流。按上述計(jì)算的熱穩(wěn)定最小截面為76.94小于440滿足要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：母線平放：根據(jù)前面計(jì)算：求得：GG-10高壓開關(guān)柜一般寬距1m,進(jìn)線柜最寬為1.5m，以此上述檢驗(yàn)滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。由于采用標(biāo)準(zhǔn)高壓開關(guān)柜，故不必選擇母線支持絕緣子。七、 繼電保護(hù)

14、的選擇與整定總降壓變電所需設(shè)置以下繼電保護(hù)裝置：n 主變壓器保護(hù)n 備用電源進(jìn)線保護(hù)n 變電所10KV母線保護(hù)n 10KV饋電線路保護(hù)此外還需設(shè)置以下裝置：n 備用電源自動(dòng)投入裝置n 絕緣監(jiān)察裝置主變壓器保護(hù)：根據(jù)規(guī)程規(guī)定5000KVA變壓器設(shè)下列保護(hù)：1) 瓦斯保護(hù)：防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低。輕瓦斯動(dòng)作與信號(hào)，重瓦斯作用于跳閘。2) 電流速斷保護(hù)：防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動(dòng)作于跳閘。3) 過電流保護(hù)：防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及短路速斷保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于跳閘。4) 過負(fù)荷保護(hù)：防御變壓器本身的對(duì)稱過負(fù)荷及外部短路引起的過載。按具體條件裝設(shè)。各個(gè)保護(hù)的具體整定計(jì)算

15、如下：1) 電流速斷保護(hù)速斷保護(hù)采用兩相不完全星形接發(fā)，動(dòng)作電流應(yīng)躲過系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，變壓器二次側(cè)三相短路值。即按公式計(jì)算：歸算到35KV側(cè) 靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)保護(hù)裝置安裝處的兩相短路電流來校驗(yàn)滿足要求。2) 過電流保護(hù)：采用三個(gè)電流互感器接成完全星形接線方式，以提高保護(hù)動(dòng)作靈敏度，繼電器采用DJ-11型保護(hù)動(dòng)作電流按躲過變壓器一次側(cè)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定進(jìn)入繼電器的電流：動(dòng)作時(shí)間510KV母線保護(hù)配合，10KV饋電線的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5秒，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1s，則變壓器過流保護(hù)時(shí)間為：靈敏度按二次側(cè)母線方式兩相短路的條件來校驗(yàn)。滿足要求。主變壓器保護(hù)的原理展開圖見附圖2

16、八、 總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)鞏固工廠供電的理論知識(shí)，了解了變電所設(shè)計(jì)的基本方法，變電所電能分配等各種實(shí)際問題。尤其是鞏固了主接線的設(shè)計(jì)、短路電流的計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇和主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)等專業(yè)知識(shí)。并且培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，同時(shí)對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算繪圖、編號(hào)、設(shè)計(jì)說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ)。九、 主要參考資料1 周贏、李洪儒.工業(yè)企業(yè)供電.M.北京：冶金工業(yè)出版社.（授課教材），20022李友文.工廠供電.M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20053王榮藩.工廠供電設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).M天津：天津大學(xué)出版社，19894工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè).M.北京：中國(guó)電力出版社，20005工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（上、下冊(cè)、補(bǔ)充本）.M北京：水利電力出版社，19906電氣制圖及圖形符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989 2、主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)選用兩臺(tái)變壓器。對(duì)只有少量二級(jí)而無一級(jí)負(fù)荷的變電所，如低壓側(cè)有與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，亦可只采用一臺(tái)變壓器。 季節(jié)性負(fù)荷變化較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行