工廠35KV總降壓變電所設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、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： 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

2、主接線圖（2） 主變壓器繼電保護展開圖專題（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1、全廠用電設(shè)備情況1 負荷大小用電設(shè)備總安裝容量：6630kW計算負荷（10kV側(cè)）有功：4522 kW 無功：1405kVar各車間負荷統(tǒng)計見表812 負荷類型本廠絕大部分用電設(shè)備均屬長期連續(xù)負荷，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)濟損失，故主要車間及輔助設(shè)施均為I類負荷。(3) 本廠為三班工作制，全年工作時數(shù)

3、8760小時，最大負荷利用小時數(shù)5600小時。3 全廠負荷分布，見廠區(qū)平面布置圖。（圖81）表81 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Pjs(kW)Qjs(kVar)Sjs(kVA)123456789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)其它負荷（一）廠區(qū)其它負荷（二）共計同時系數(shù)全廠計算負荷IIIIIIIII-IIIII-III78056059065056036042040044047600. 95452218015017022015010011016820014480. 9714058005806146865

4、8037443443448349854735.242、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SFSLZ131500kVA110kV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82）。圖81 廠區(qū)平面布置示意圖 82 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 備用電源擬由B變電站接

5、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=0.954 電價供電局實行兩部電價。基本電價：按變壓器安裝容量每1千伏安每月4元計費。電度電價：35kV =0.05元kWh 10kV =0.06元kWh5 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。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

6、、大電流的沖擊。電力系統(tǒng)在運行中可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)各種不正常運行狀態(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)濟運行的有效方法之一。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、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)合實際對35kV變電站電氣部分供電方案進行經(jīng)濟性、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)備的選型及保護配置、原理、整定計算進行闡述，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、保護回路二次接線等，本次設(shè)計也旨在加強和提高電力系統(tǒng)一次設(shè)備的運行和技術(shù)管理水平，我通過

7、對三年學(xué)習(xí)進行總結(jié)和應(yīng)用，在本次設(shè)計中找到一個理論聯(lián)系實際的切入點，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際問題，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。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！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

8、保護及主接線的設(shè)計，對所學(xué)專業(yè)知識的內(nèi)容進行全面總結(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)系實際，保證了設(shè)備安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。關(guān)鍵詞 35kV 變電站 設(shè)計第一章 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、保護配置及安全接地保護的認(rèn)識與了解，運用所學(xué)的基本理論知識，獨立地完成了設(shè)計任務(wù)，以達到理論聯(lián)系實際的目的。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、可靠運行為原則，同時兼顧運行

9、的經(jīng)濟性與靈活性。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)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換；三、經(jīng)濟性：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，正常運行時一路運行一路備用。全所9回出線有7回為類負荷，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

10、嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。本廠為三班工作制，全年工作時數(shù)8760小時，最大負荷利用小時數(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；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)濟政策、技術(shù)規(guī)定，從全局出發(fā)，結(jié)合工程

11、的實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、等各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行和檢修的方便，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線可為35kV或10kV的兩路，按照要求正常情況下一路運行，一路備用。配電母線為10kV，負荷出線有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。而對于電源進線，則可取兩路35kV、兩路10kV一路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

12、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：二、 方案分析比較工廠供電設(shè)計不僅要滿足生產(chǎn)工藝提出的各項具體要求，保證安全可靠的供電，而且應(yīng)力求經(jīng)濟合理,投資少，

13、運行維護費用低。對此，需要對上述三個方案進行技術(shù)和經(jīng)濟比較，選擇一個經(jīng)濟合理的最佳方案。技術(shù)經(jīng)濟比較一般包括技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟計算和有色金屬消耗量三個方面。1、 方案的優(yōu)點和缺點分析（1）方案一 工作電源和備用電源均采用35kV供電優(yōu)點：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，所需補償容量小，可減少投資，供電的安全可靠性較高。缺點：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，投資及運行維護費用高。（2）方案二 工作電源和備用電源均采用10 kV供電優(yōu)點：工廠內(nèi)不設(shè)主變壓器，可以簡化接線，降低了投資及運行維護費。工廠內(nèi)不設(shè)總降壓變電所

14、，可以減少占地面積，減少管理人員及維護工作量。缺點：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，工作電源停運時方用備用電源供電。因此該方案較好，因為備用電源供電時間較少，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

15、運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SJL1500035，電壓為3510kV，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=nP0 +Pk(Sjs/Sbe)2n （n為變壓器臺數(shù)）已知：n=2 （正常運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=26.9 +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) Sb

16、e (Sjs/Sjb)2= 2（1.1100）5000+（7 100）5000 (4735.24/5000)2=424kVar一臺變壓器運行的有功損耗=PbP0=54-6.9=47 kW一臺變壓器運行的無功損耗=Qb-1.1/100*5000=424-55=369 kVar35kV線路的功率：Pjs=Pjs+PbP0=4522+54-6.9=4569kWQjs=Qjs+Qb-1.1/100*5000=1405+424-55=1774 kVarSjs=4901kVAIjs=Sjs（Ue1）= 4901（35）=80.9A35kV線路的功率因數(shù)：cos= PjsSjs= 45694901=0.93

17、導(dǎo)線在運行中，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)線的機械強度，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)線在運行中不致過熱，要求導(dǎo)線的最大負荷電流必須小于導(dǎo)線的允許載流量，即IjsIux 。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LGJ35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=0.417km 。工作電源電壓損失：u1=（r0 PjsL1+ x0 QjsL1）Ue1 (L=5 km) =（0.85 45695+ 0.41717745）35 = 0.66 kVu1355%=1.75 kV ，電壓損失合格。備用電源電

18、壓損失：u2=（r0 PjsL2+ x0 QjsL2）Ue1 (L=7 km) =（0.85 45697+ 0.41717747）35= 0.92 kVu2355%=1.75 kV ，電壓損失合格。（1） 方案二 根據(jù)全廠計算負荷Sjs=4735.24kVA，可以計算出10kV線路的負荷電流Ijs=Sjs/（Ue2）=4735.24/（10）=273A它的功率因數(shù)：cos= PjsSjs=4522/4735.24=0.95根據(jù)導(dǎo)體的發(fā)熱條件，10kV線路選用LGJ70鋼芯鋁絞線架設(shè)，幾何均距確定為1.5米。查表得：r0=0.46km ,x0=0.365km 。電壓損失：u1=（r0 PjsL+

19、 x0 QjsL）Ue2 (L=5 km) =（0.46 45225+ 0.36514055）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LGJ120的鋼芯鋁絞線架設(shè)。查表得：r0=0.27km ,x0=0.335km電壓損失為：u1=（r0 PjsL+ x0 QjsL）Ue2 (L=5 km) =（0.27 45225+ 0.33514055）10= 0.85 kV同理：u2=（0.27 45227+ 0.33514057）10=1.18 kVu2u1105%=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 正常運行時以

20、35kV單回路供電，10kV線路作為備用電源。根據(jù)全廠計算負荷為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SJL15000/35 ，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=nP0 +Pk(Sjs/Sbe)2n （n為變壓器臺數(shù)）已知：n=1 ；Sjs=4735.24kVA ；Sbe=5000 kVA 所以，Pb=16.9 +45(4735.24/5000)2=47kW變壓器的無功功率損耗Qb=n(I0%100)Sbe+(1/n) (Uk

21、%100) Sbe (Sjs/Sjb)2= 1（1.1100）5000+（7 100）5000 (4735.24/5000)2= 369kVar35kV線路的功率：Pjs=Pjs+Pb=4522+47=4569 kWQjs=Qjs+Qb=1405+369=1774 kVarSjs=4901kVAIjs=Sjs（Ue1）= 4901（35）=80.9A35kV線路的功率因數(shù)：cos= PjsSjs= 45694901=0.93導(dǎo)線在運行中，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)線的機械強度，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)線在運行中不致過熱，要求導(dǎo)線的最大負荷

22、電流必須小于導(dǎo)線的允許載流量，即IjsIux 。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LGJ35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=0.417km 。35kV工作電源電壓損失：u1=（r0 PjsL1+ x0 QjsL1）Ue1 (L=5 km) =（0.85 45695+ 0.41717745）35 = 0.66 kVu1355%=1.75 kV ，電壓損失合格。10kV備用線路僅考慮一級負荷之用，一級計算負荷為3868.5kVA ，可計算出10kV備用線路的負荷電流IjsIjs=Sjs/（Ue）=3868.5/（10）=223.35

23、 A按導(dǎo)體的發(fā)熱條件選用LGJ120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 。可計算出 10kV備用線路的電壓損失：u2=（r0 PjsL+ x0 QjsL）ue2 (L=7 km) =（0.27 37247+ 0.3351047.67）10 = 0.95kV要求電壓損失為：105%=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

24、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，無法滿足一級負荷長期正常運行的要求，故不予考慮。方案三 ：介于方案一和方案二之間，正常運行時，線路損耗低，電壓損失小，能滿足一級負荷長期正常運行的要求。35kV線路故障或檢修時，10kV備用線路運行期間，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一步的經(jīng)濟計算比較。2、 經(jīng)濟計算經(jīng)濟計算包括基本建設(shè)投資和年運行費兩大項。（

25、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)備及配件材料費和設(shè)備的試驗調(diào)試費用、土建及安裝費用，也包括設(shè)備的運輸費。（2） 年運行費用F年運行費是指設(shè)備投入運行后維持正常運行每年所付出的費用，一般包括以下四項：設(shè)備的折舊費用Fz ；設(shè)備維護管理費Fw；年電能損耗費用FA；年基本電價費FJ。整個供電系統(tǒng)的年運行費F=Fz+Fw+FA+FJ 。方案一和方案三的基建投資和年運行費見表14，經(jīng)濟比較見表5。表1 方案一的投資費Z1項目說明單價（萬元）數(shù)量費用 （萬元）線路綜合投資LGJ351.005+

26、712.00變壓器綜合投資SJL15000/357.00214.0035kV斷路器SW235/10002.0636.18電壓互感器及避雷器JDJJ-35+FZ-350.9221.84功率損耗引起附加投資3Ijs2r0L10-3+Pb1000元/kW137.4513.745合計47.765表2 方案一的年運行費F1項目說明費用 （萬元）線路折舊費按線路投資的3.4%計算0.41線路維護費按線路折舊費的100%計算0.41變電設(shè)備折舊費按投資的5.8%計算1.28變電設(shè)備維修費按投資的5.8%計算1.28線路電能損耗Fx=380.920.85556000.0510-310-42.34變壓器電能損耗

27、Fb=26.98760+45（4985/5000）256000.0510-41.85基本電價費用500012410-424合計31.57表3 方案三的投資費Z3項目說明單價 （萬元）數(shù)量費用 （萬元）線路綜合投資LGJ-35+LGJ-1201.00+1.355+714.45變壓器綜合投資SJL15000/357.0017.0035kV斷路器SW235/10002.0612.06電壓互感器及避雷器JDJJ-35+FZ-350.9210.92功率損耗引起附加投資3Ijs2r0L10-3+ Pb1000元/kW130.4513.045合計37.475表4 方案三的年運行費F3項目說明費用 （萬元）線

28、路折舊費按線路投資的3.4%計算0.49線路維護費按線路折舊費的100%計算0.49變電設(shè)備折舊費按投資的5.8%計算0.58變電設(shè)備維修費按投資的5.8%計算0.58線路電能損耗Fx=380.920.85556000.0510-310-42.34變壓器電能損耗Fb=6.98760+45（4985/5000）256000.0510-41.55基本電價費用500012410-424.00合計30.03表5 方案一與方案三的經(jīng)濟比較費用 方案方案一方案三差額（萬元）投資Z（萬元）47.76537.47510.3年運行費F（萬元）31.5730.031.54由經(jīng)濟計算比較結(jié)果可知，方案三的綜合投資及

29、年運行費均低于方案一。從供電的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性綜合考慮，決定采用方案三，即正常運行時以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)度靈活及各項技術(shù)要求，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持安全可靠與經(jīng)濟適用的前提下。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)濟比較選擇方案三，正常運行時采用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

30、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：1、總降壓變電所設(shè)一臺主變壓器，型號為SJL15000/35。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SW235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SN1010）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SN1010）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、各車間的一級負荷都由兩段母線供電，以提高供電的可靠性。5、根據(jù)規(guī)

31、定，備用電源只有在主電源停運及主變壓器故障或檢修時，才能投入使用。因此，在正常運行方式下，主變壓器兩側(cè)開關(guān)合上，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備用電源進線開關(guān)，就可實現(xiàn)一級負荷車間的正常供電。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，需進行短路電流計算。 一、短路點的確定 為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定繼電保護，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

32、，由于工廠廠區(qū)不大，總降壓變電所到最遠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（1）基本等值電路：（2）最大運行方式的等值電路圖：（3）最小運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：電源：三圈變壓器：（計算時按正值計算）線路：變壓器（雙線圈）：

33、（2） 計算d1點短路電流（35kV側(cè)） 最大運行方式下：短路電流Id1短路電流有效值標(biāo)么值最大運行方式下d1點短路電流：最大運行方式下d1點短路沖擊電流：最大運行方式下d1點短路沖擊電流有效值：最大運行方式下短路容量： 最小運行方式下：短路電流Id1短路電流有效值標(biāo)么值最小運行方式下d1點短路電流：最小運行方式下d1點短路沖擊電流：最小運行方式下d1點短路沖擊電流有效值：最小運行方式下d1點短路容量：（3） 計算d2點短路電流（10kV側(cè)） 最大運行方式下：短路電流Id2短路電流有效值標(biāo)么值最大運行方式下d2點短路電流：最大運行方式下d2點短路沖擊電流：最大運行方式下d2點短路沖擊電流有效值

34、：最大運行方式下d2點短路容量： 最小運行方式下：短路電流Id2短路電流有效值標(biāo)么值最小運行方式下d2點短路電流：最小運行方式下d2點短路沖擊電流：最小運行方式下d2點短路沖擊電流有效值：最小運行方式下d2短路容量：三、短路電流計算結(jié)果表序號短路點運行 方式短路電流Id（kA）I（kA）沖擊電流ic（kA）短路容量Sd（MVA）135kVd1最大4.1910.7269最小2.857.27183210kVd2最大3.17.9156最小2.87.1451第三節(jié) 主要電氣設(shè)備選擇一、設(shè)備選擇概述正確地選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，

35、在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新工藝，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。電器要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。三、35kV側(cè)高壓電氣設(shè)備的選擇其主要設(shè)備包括：高壓斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器和避雷器。1、35kV斷路器選擇（1）、高壓斷路器的選擇及校驗原則 高壓斷路器的選擇主要考慮以下五個方面： 斷路器種類和型式的選擇一般35kV回路的斷路器多選用少油斷路器，也可用多油斷路器或真空斷路器。額定電壓選擇UN UNS額定電流選擇IN Imax開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr，不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路次暫態(tài)電流I

36、/INbr I 短路關(guān)合電流選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷 路器的額定關(guān)合電流iNc1不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值iimiNc1 iim斷路器的校驗則需要校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定： 熱穩(wěn)定校驗It2t Qk 動穩(wěn)定校驗ies iim（2）35kV斷路器的選擇主變35kV供電回路最大持續(xù)工作電流為IN=SN/（UN） =5000/（35）=82.48（A） 根據(jù)規(guī)定，在發(fā)電機、調(diào)相機、變壓器回路一般考慮1.05倍的額定電流，因此 Imax =1.05 IN=1.0582.48=86.6（A）UN=35kV根據(jù)35kV斷路器的UN 、Imax及安裝在屋外的要求，查表，可選擇SW2-35/600

37、型斷路器。取短路計算時間tk=4s根據(jù)上面計算出的短路電流值為：I=I2s=I4s= I.=4.2（kA） iC=10.7（kA）短路電流周期分量的熱效應(yīng)QpQp= tk/12（I2+10 Itk/2 2 + Itk 2） =4（4.2 2+10 4.2 2+ 4.2 2）/12 =70.56（kA）2s由于設(shè)計手冊規(guī)定：遠離發(fā)電廠的變電所和配電網(wǎng)無需考慮非周期分量的影響，故不計非周期熱效應(yīng)。因此短路電流引起的熱效應(yīng)Qk= Qp=70.56（kA）2s下表中列出了斷路器的有關(guān)參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)SW2-35/600斷路器UNs35（kV）UN35（kV）Imax

38、86.6（A）IN600（A）I4.2（kA）INbr6.6（kA）iim10.7（kA）iNc117（kA）Qk70.56 （kA）2sIt2.t6.624=174.24（kA）2siim10.7（kA）ies17（kA）Sd269（MVA）SN400（MVA）由選擇結(jié)果可見各項條件均能滿足，故所選SW2-35/600型少油斷路器合格。2、35kV隔離開關(guān)選擇隔離開關(guān)是發(fā)電廠中常用的電器，它可以在電氣設(shè)備檢修時，將被檢修設(shè)備與電源電壓隔離，以保證檢修的安全；也可以與斷路器配合使用，根據(jù)需要實現(xiàn)發(fā)電廠的倒閘操作；還可以分合一些小電流電路。其選擇及校驗原則如下：（1） 種類和形式的選擇一般35k

39、V及以上的屋外中型配電裝置多采用三柱式隔離開關(guān)。（2） 額定電壓選擇UN UNS（3） 額定電流選擇IN Imax（4） 熱穩(wěn)定校驗It2t Qk（5） 動穩(wěn)定校驗ies Iim由于選擇的隔離開關(guān)為總降壓變電所主變壓器回路隔離開關(guān)，因此其最大持續(xù)工作電流Imax和短路電流引起的熱效應(yīng)Qk與上述選擇斷路器時相同，即UNS=35（kV）Imax=86.6（A）Qk= 70.56（kA）2s根據(jù)總降壓變電所主變壓器回路隔離開關(guān)的UNS 、Imax及安裝在屋外的要求，查表，可選擇GW5-35G/600-72型屋外隔離開關(guān)。 下表中列出了隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)

40、據(jù)GW5-35G/600-72型隔離開關(guān)UNs35（kV）UN35（kV）Imax86.6（A）IN600（A）Qk70.56 （kA）2sIt2.t1624=1024（kA）2siim10.7（kA）ies72（kA）由表中可以看出，所選GW5-35G/600-72型屋外隔離開關(guān)合格。3、35kV電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇（1） 一二次電壓應(yīng)滿足要求；（2） 應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點和使用條件選擇種類和型式；（3） 應(yīng)根據(jù)接入的測量儀表、繼電器和自動裝置等設(shè)備對準(zhǔn)確度等級的要求確定準(zhǔn)確度；（4） 容量和二次負荷；（5） 接線方式，在滿足二次電壓和負荷要求的條件下，電壓互感器應(yīng)盡量采

41、用簡單接線。35kV側(cè)進線裝設(shè)電流表3只，電壓表1只，功率表1只，有功電度表和無功電度表各1只。二次側(cè)負荷如下表所示：35kV電壓互感器二次負荷儀表名稱儀表型號電壓線圈數(shù)目每個線圈消耗功率（VA）cos負荷AB相BC相PabQabPbcPbc電壓表ITI-V14.514.5功率表IDI-W20.7510.750.75有功電表DS-I21.50.380.571.390.571.39無功電表DX-I21.50.380.571.390.571.39合計6.392.781.892.78求各相負荷：Sab=6.97 VASbc=3.36 VACosab=Pab/Sab=6.39/6.97=0.92 ab

42、=23.07Cosbc=Pbc/Sbc=1.89/3.36=0.56 bc=55.94A相負荷為：PA=1/Sabcos（ab30） =1/6.97cos（23.0730）=3.99 WQA=1/Sabsin（ab30） =1/6.97sin（23.0730）=0.49 VarB相負荷為：PB=1/Sabcos（ab+30）+ Sbccos（bc30） =1/6.97cos（23.07+30）+ 3.36cos（55.9430）=4.16 WQB=1/Sabsin（ab+30）+ Sbcsin（bc30） =1/6.97sin（23.07+30）+ 3.36sin（55.9430）= 4.07

43、 VarC相負荷為：PC=1/Sbccos（bc+30） =1/3.36cos（55.94+30）=0.14 WQC=1/Sbcsin（bc+30） =1/3.36sin（55.94+30）=1.94 Var可見，B相負荷較大，故應(yīng)按B相總負荷進行選擇：SB=5.82 VA查表可選JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器，其0.5級的二次繞組額定容量為150VA 。由于B相負荷較大，故按照B相總負荷進行校驗SB=5.82150/3=50 VA故所選JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器滿足要求。4、35kV側(cè)電流互感器的選擇為便于設(shè)備的安裝、運行、維護及檢修，35kV系統(tǒng)的電流互感器全部選擇成一致，

44、按最大短路電流回路來校驗。35kV側(cè)電流互感器校驗二次負荷表儀表名稱儀表型號電流線圈數(shù)目A相B相C相VAVAVA電流表ITI-A130.1230.1230.12功率表ITI-W21.450.0581.450.058有功電表DS-120.50.020.50.02無功電表DX-120.50.020.50.02合計5.450.21830.125.450.218根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓（35kV）、最大工作電流（86.6A）和安裝地點的要求，查表初選LCW-35型油浸式電流互感器，因所選電流互感器除用于電流測量和繼電保護外，還用于電度計量，故應(yīng)選用0.5級，其二次負荷額定阻抗為2，互感器變比為1

45、50/5，動穩(wěn)定倍數(shù)Kes=100，熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=65 。由上表可以看出，A、C相負荷最大，為Sn=5.45 VA，其阻抗為ra=Sn/I2n2= 5.45/52 =0.218 電流互感器接線為不完全星型接線，連接線的計算長度Lc=L，則SLc/（Zn2-ra-rc）=（1.7510-8100）/（2-0.218-0.1）=1.8mm2選用標(biāo)準(zhǔn)截面為2.5mm2的銅線。熱穩(wěn)定校驗：（KtIN1）2= （650.15）2=95.0670.56（kA）2s動穩(wěn)定校驗：IN1Kes=0.15100=21.210.7 kA故所選LCW-35型電流互感器滿足要求。四、10kV側(cè)電氣設(shè)備選擇1、變壓器低

46、壓側(cè)及備用電源進線設(shè)備的選擇10kV側(cè)電氣設(shè)備選擇參數(shù)比較表 設(shè)備名稱型號 計算數(shù)據(jù) 斷路器SN10-10隔離開關(guān)GN6-10T/600電壓互感器JDJ-10電流互感器LAT-10-300/5UN=10kV10 kV10 kV10 kV10 kVIN=273A600A600A600A300/5Aic=7.91kA52 kA52 kA52 kA57kASk=56MVA350 MVAI2tj= 37.94 （kA）2s1632 （kA）2s2000 （kA）2s2000 （kA）2s900 （kA）2s根據(jù)列表比較，各種條件均滿足，故所選設(shè)備合格。1、 10kV饋電線路設(shè)備的選擇以負荷最大的空氣壓

47、縮車間為例，選用GG-10型高壓開關(guān)柜，見下表：10kV饋電線路設(shè)備選擇參數(shù)表設(shè)備名稱計算數(shù)據(jù) 型號 斷路器SN8-10隔離開關(guān)GN8-10電流互感器LAT-10-300/5UN=10kV10 kV10 kV10 kVIN=46A600A400A300/5Aic=7.91kA33 kA50 kA57.3kASk=56MVA200 MVAI2tj=37.94 （kA）2s11.624 （kA）2s1425 （kA）2s可見，所選設(shè)備合格。3、10kV母線的選擇（1） 導(dǎo)體類型的選擇10kV設(shè)備為戶內(nèi)成套配電裝置，考慮方便布置、大電流、配線合理等因素，10kV配電裝置采用硬導(dǎo)體。（2） 按經(jīng)濟電流

48、密度選擇截面在正常情況下，各回路的持續(xù)工作電流Igmax=1.05In=1.05Sn/（Un）=1.055000/（10） =303.1 A考慮環(huán)境條件，查表得綜合校正系數(shù)K=0.88Imax= Igmax/K=303.1/0.88=344.43 A查表，選用3條404mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時允許電流為456A，S=160mm2，滿足最大持續(xù)工作電流的要求。（3） 導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗Smin=I=3.08（2/95）103=64.84160 mm2（4） 導(dǎo)體的動穩(wěn)定校驗導(dǎo)體截面系數(shù)W=0.167bh2=0.1670.442 =1.07cm3f =1.76ic2（1/a）10-2= 1.767.9

49、12（1/25）10-2=0.044 kg/cm得lmax= 412.6cmGG-10型高壓開關(guān)柜一般柜寬為1米，進線柜最寬為1.5米，因此上述校驗滿足動穩(wěn)定要求。由于采用標(biāo)準(zhǔn)柜，故不必再選擇支持絕緣子。第四節(jié) 配電裝置設(shè)計一、配電裝置的分類及特點配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置按電器裝設(shè)地點不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為裝配式和成套式：在現(xiàn)場將電器組裝而成的稱為裝配式；在制造廠預(yù)先將開關(guān)電器、互感器等組裝成各種電路成套供應(yīng)的稱為成套式。屋外式的

50、特點：土建工作量及費用較小，建設(shè)周期短；擴建比較方便；相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；占地面積大；受外界環(huán)境影響設(shè)備運行條件較差，須加強絕緣；不良氣候?qū)υO(shè)備維修和操作有影響。屋內(nèi)式的特點：允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較??；維修操作不受氣候影響；外界環(huán)境影響較小，可減少維護工作量；房屋建筑投資大。成套配電裝置的特點：電器布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊占地面積??；所有電器元件已在工廠組裝成一體，大大減少現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴建和搬遷；運行可靠性高，維護工作量??；耗用鋼材較多，造價較高。鑒于以上配電裝置的特點，且負荷要求供電可靠性較高，年工作時數(shù)較長，為保證安全生產(chǎn)以減小維護工作量，決定選擇屋內(nèi)成套配電裝置。第五節(jié) 主變壓器繼電保護設(shè)計一、主設(shè)備繼電保護設(shè)計原則繼電保護裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于短路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置，其基本任務(wù)是：（1）自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到