工廠35KV總降壓變電所設(shè)計(jì)方案

1、工廠35KV總降壓變電所設(shè)計(jì)方案某xx廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)資料1、全廠用電設(shè)備情況1 負(fù)荷大小用電設(shè)備總安裝容量：6630kW計(jì)算負(fù)荷（10kV側(cè)）有功：4522 kW無功：1405kVar各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表 8 12 負(fù)荷類型本廠絕大部分用電設(shè)備均屬長期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。停電時(shí)間超過兩分鐘將造成產(chǎn)品報(bào)廢；停電時(shí)間超過半小時(shí)， 主要設(shè)備，電爐將會(huì)損壞；全廠停電將造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，故主要車間及輔助設(shè) 施均為I類負(fù)荷。（3）本廠為三班工作制，全年工作時(shí)數(shù)8760小時(shí)，最大負(fù)荷利用 小時(shí)數(shù)5600小時(shí)。3 全廠負(fù)荷分布，見廠區(qū)平面布置圖。（圖8 1）表8 1全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

2、序號負(fù)荷類型計(jì)算負(fù)荷車間名稱Pjs (kW)Qs (kVar)Sjs (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)荷（一）II-I4001684349廠區(qū)其它負(fù)荷（二）II440200483共計(jì)II-I476014484985同時(shí)系數(shù)II0. 950. 97全廠計(jì)算負(fù)荷452214054735.242、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

3、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SFSLZ 31500kVA/ 110kV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8 2）。58E圖8 1廠區(qū)平面布置示意圖8 2 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(yùn)行方式：按 A變電站兩臺變壓器并列運(yùn)行考慮。最小運(yùn)行方式：按 A變電站兩臺變壓器分列運(yùn)行考慮。2 備用電源擬由B變電站接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(shí)，才允許備用電源供電。3 功率因數(shù)供

4、電部門對本廠功率因數(shù)要求值為：當(dāng)以35kV供電時(shí)，cos $ =0.9當(dāng)以10kV供電時(shí)，cos $ =0.954 電價(jià)供電局實(shí)行兩部電價(jià)。基本電價(jià)：按變壓器安裝容量每1千伏安每月4元計(jì)費(fèi)。電度電價(jià)：35kVB =0.05元/ kWh10kVB =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。電力工業(yè)對我國社會(huì)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(yùn)行的可靠性，保證安全供電是從事電力設(shè)計(jì)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、大電流的沖擊。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生 各種故障或出現(xiàn)各種不正常運(yùn)

5、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(jì)運(yùn)行的有效方法之一。本次設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)分析 、電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 、發(fā) 電廠電氣部分 、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理等專業(yè)學(xué)科的基礎(chǔ)上，結(jié) 合實(shí)際對 35kV 變電站電氣部分供電方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)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(jì)算、設(shè)備的選型及保護(hù) 配置、原理、整定計(jì)算進(jìn)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(hù)回路二次接線等，本次 設(shè)計(jì)也旨在加強(qiáng)和提高電力系統(tǒng)一次設(shè)備的運(yùn)行和技術(shù)管理水平，我 通過對三年學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)和應(yīng)用，在本次設(shè)計(jì)

6、中找到一個(gè)理論聯(lián)系實(shí) 際的切入點(diǎn)，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(shí)際問題，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于時(shí)間倉促和本人水平有限，在設(shè)計(jì)中存在不少錯(cuò)誤，懇請老 師提出寶貴意見， ！目錄第一章 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和容第二章高壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7第一節(jié) 概述8第二節(jié)主接線設(shè)計(jì)的原則 8第三節(jié)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案8第三章總降壓變電所的設(shè)計(jì) 21第一節(jié)電氣主接線設(shè)計(jì)21第二節(jié)短路電流計(jì)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(jì) 37第五節(jié)主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 39第六節(jié)防雷接地設(shè)計(jì)48摘要本次通過對35kV總降壓站繼電保護(hù)及主接線的設(shè)計(jì)，對所學(xué)專業(yè)知識的容進(jìn)行全面總結(jié)和應(yīng)用，

7、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(shí)際， 保證了設(shè)備安全、 經(jīng)濟(jì)、 穩(wěn)定運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 35kV 變電站 設(shè)計(jì)第一章 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和容通過三年的專業(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(jì)來加強(qiáng) 對發(fā)供電電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的選擇原則、 設(shè)計(jì)方案、 接線方式、 設(shè)備選型、 保護(hù)配置及安全接地保護(hù)的認(rèn)識與了解，運(yùn)用所學(xué)的基本理論知識， 獨(dú)立地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的。第二章 高壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述高壓供配電裝置的設(shè)計(jì)主要以安全、可靠運(yùn)行為原則，同時(shí)兼顧 運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與靈活性。因此，主接線的正確

8、、合理設(shè)計(jì)，必須綜合 處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)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(yùn)行狀態(tài)，并 能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換；三、經(jīng)濟(jì)性：主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足 可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)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(jì)資料，本變電所有兩路電源，正常運(yùn)行時(shí)一路運(yùn) 行一路備用。全所 9回出線有7回為I類負(fù)荷，且對供電可靠性要求 較高，停電時(shí)間超過兩分鐘即會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)廢，停電時(shí)間超過半小時(shí) 主要設(shè)備、鍋爐將會(huì)損壞；全廠停電將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

9、本廠為 三班工作制，全年工作時(shí)數(shù) 8760 小時(shí)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 5600 小時(shí)。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(shí)才 允許備用電源供電。供電局實(shí)行兩部電價(jià)：基本電價(jià)按變壓器安裝容量每千伏安每月4元，電度電價(jià)：35kV按0.05元/kWh，10kV按0.06元/kWh。計(jì)費(fèi)；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(jì) 算。第二節(jié) 主接線設(shè)計(jì)的原則主接線的設(shè)計(jì)， 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(jì)比較，合理地選擇主接線方案。電氣 主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì) 政策、技術(shù)規(guī)定，從全

10、局出發(fā)，結(jié)合工程的實(shí)際情況，在保證供電可 靠、調(diào)度靈活、等各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)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(jì)方案一、供電方案的擬定本所電源進(jìn)線可為 35kV 或 10kV 的兩路，按照要求正常情況下一 路運(yùn)行，一路備用。配電母線為10kV，負(fù)荷出線有9回，且對供電可靠性要求較高，停電時(shí)間超過兩分鐘即會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)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(jìn)線，則可取兩路35kV、兩路10kV 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 35

11、kV 電壓供電。 在這個(gè)方案中，總降壓變電所裝設(shè)兩臺主變壓器。工廠總降壓變電所的咼壓側(cè)接線方式可采用單母線分段接線和橋接線。顯然，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較，橋接線優(yōu)于單母線分段接線，故采用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(jìn)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(gè)方案的主接線圖如下：方案分析比較工廠供電設(shè)計(jì)不僅要滿足生產(chǎn)工藝提出的各項(xiàng)具體要求，保證安 全可靠的

12、供電， 而且應(yīng)力求經(jīng)濟(jì)合理 , 投資少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。 對此， 需要對上述三個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的最佳 方案。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較一般包括技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)計(jì)算和有色金屬消耗量三 個(gè)方面。1、 方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)分析（1）方案一 工作電源和備用電源均采用 35kV 供電 優(yōu)點(diǎn)：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(bǔ)償容量小，可減少投資，供電的 安全可靠性較高。缺點(diǎn)：工廠要設(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(yùn)行維護(hù)費(fèi)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(diǎn)：工廠不設(shè)主變壓器

13、，可以簡化接線，降低了投資及運(yùn)行維 護(hù)費(fèi)。工廠不設(shè)總降壓變電所，可以減少占地面積，減少管理人員及 維護(hù)工作量。缺點(diǎn)：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(bǔ)償裝置及相關(guān)的投資，工廠設(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(jì)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(shí)只用一路供電， 工作電源停運(yùn)時(shí)方用備用電源供電。因此該方案較好，因?yàn)閭溆秒娫垂╇姇r(shí)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(jì)算1.1方案一根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷為 4

14、735.24kVA，考慮原始資料要求兩 路電源正常時(shí)只用一路供電，工作電源停運(yùn)時(shí)方用備用電源供電，本 方案選用5000 kVA的變壓器兩臺，型號為SJL1 5000/ 35,電壓為35/ 10kV，查表得到變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)：空載損耗厶Po=6.9kW，短路損耗 Pk=45kW阻抗電壓 U% =7 ,空載電流I。 =1.1變壓器的有功功率損耗 Pb=n A Po + Pk(Sjs/Sbe) 2/n( n 為變壓器臺數(shù))已知：n=2 (正常運(yùn)行時(shí)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 APb=2X 6.9 +45 X (4735.2

15、4/5000) 2=54kW變壓器的無功功率損耗A Qb=n(I 0%/ 100)Sbe+(1/n) (U %/ 100) Sbe (Sjs/Sjb)2= 2 X( 1.1/100) X 5000+ ( 7 / 100)X 5000 X (4735.24/5000)2=424kVar一臺變壓器運(yùn)行的有功損耗=A Pb-A P°=54-6.9=47 kW一臺變壓器運(yùn)行的無功損耗=A Q-1.1/100*5000=424-55=369 kVar35kV線路的功率：Pjs ' =Pjs+ A Pb- A Po=4522+54-6.9=4569kWQjs ' =Qjs+ A

16、Q-1.1/100*5000=1405+424-55=1774 kVarSjs ' =,Pjs2 Qjs 2 = 45692 1 7742 =4901kVAIjs ' =Sjs '/( 3Uei) = 4901 /(、3 X 35) =80.9A35kV線路的功率因數(shù)：cos $ = Pjs '/ Sjs ' = 4569 /4901=0.93導(dǎo)線在運(yùn)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(huì)降低導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)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(yùn)行中不致過熱，要求導(dǎo)線的最大負(fù)荷電流 必須小于導(dǎo)線的允許載流量，即 Ij

17、s ' V lux。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：0=0.85 Q/ km ,x 0=0.417 Q/ km 。工作電源電壓損失： ui= (0 X Pjs X Li+ x 0 X Qjs X Li) / Ubi (L=5 km)=(0.85 X 4569 X 5+ 0.417 X 1774 X 5)/ 35=0.66 kV U1V 35 X 5%=1.75 kV，電壓損失合格。備用電源電壓損失： U2= (r 0 X Pjs X L2+ x 0 X Qjs X L2)/ Ub1 (L=7 km)=(

18、0.85 X 4569 X 7+ 0.417 X 1774 X 7)/ 35= 0.92 kV U2V 35 X 5%=1.75 kV，電壓損失合格。(1) 方案二根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷 Sjs=4735.24kVA ,可以計(jì)算出10kV線路的負(fù)荷電流Ijs=Sjs/ (、3Ub2) =4735.24/ ( ,3 X 10) =273A它的功率因數(shù)：cos $ = Pjs /Sjs=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：ro=O.46 Q/km,x o=O.365 Q/km。 電壓損失： ui= (r

19、 o x Pjs x L+ x o x Qjs x L)/ Ue2 (L=5 km)=(0.46 x 4522 x 5+ 0.365 x 1405 x 5)/ 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=0.27 Q/ km ,x 0=0.335 Q/ km電壓損失為： u1=( r 0 x Pjs x L+ x 0 x Qjs x L)/ Ue2 (L=5 km)=(0.27 x 4522x 5+ 0.335 x 1405x 5)/ 10= 0.85 kV同理： U2= (0.27 x 4522 x 7+ 0.3

20、35 x 1405x 7)/ 10=1.18 kV U2> U1> 10x 5%=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(yùn)行時(shí)以 35kV 單回路供電， 10kV 線路作為備用電源。根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷為4735.24kVA，廠總降壓變電所設(shè)一臺容量為5000 kVA的主變壓器，型號為 SJL1 5000/35，查表得到變壓器的主 要技術(shù)數(shù)據(jù)：空載損耗厶P°=6.9kW，短路損耗 Pk=45kW阻抗電壓 Uk% =7， 空載電流 I 0% =1.1變壓器的有功功率損耗 R=nA P0 + Pk(Sjs/Sbe) 2/n

21、(n 為變壓器臺數(shù))已知： n=1 ；Sjs=4735.24kVA ；Sbe=5000 kVA 所以， R=1 X 6.9 +45 X (4735.24/5000) 2=47kW變壓器的無功功率損耗 Q=n(l o%/ 100)Sbe+(1/n) (U k%Z 100) Sbe (Sjs/Sjb)=1 X (1.1 /100) X 5000+ (7 /100) X 5000 X (4735.24/5000) =369kVar 35kV線路的功率：Pjs ' =Pjs+ Pb=4522+47=4569 kWQjs ' =Qjs+ Qb=1405+369=1774 kVarSjs

22、' = Pjs2Qjs 2 = 45692 1 7742 =4901kVAIjs ' =Sjs '/( 3U&) = 4901 /( .3 X 35) =80.9A35kV線路的功率因數(shù)：cos $ = Pjs '/ Sjs ' = 4569 /4901=0.93導(dǎo)線在運(yùn)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(huì)降低導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)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(yùn)行中不致過熱，要求導(dǎo)線的最大負(fù)荷電流 必須小于導(dǎo)線的允許載流量，即 Ijs ' v Iux 。按照國家電線產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)過查表，35

23、kV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：0=0.85 Q/ km ,x 0=0.417 Q/ km 。35kV工作電源電壓損失： U1= (r 0 X Pjs X L1+ x 0 X Qjs X L1)/ U1 (L=5 km)=(0.85 X 4569 X 5+ 0.417 X 1774 X 5)/ 35 =0.66 kV UiV 35 X 5%=1.75 kV，電壓損失合格。10kV備用線路僅考慮一級負(fù)荷之用，一級計(jì)算負(fù)荷為3868.5kVA，可計(jì)算出10kV備用線路的負(fù)荷電流Ijsljs=Sjs/ (、3Ue) =3868.5/(、3 X 10) =223

24、.35 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ro=O.27 Q ,每公里的電抗值X0=0.335 Q?？捎?jì)算出10kV備用線路的電壓損失： U2= (r 0 X Pjs X L+ x 0 X Qjs X L)/ ue2 (L=7 km)=(0.27 X 3724 X 7+ 0.335 X 1047.6 X 7)/ 10=0.95kV要求電壓損失為：10X 5%=0.5 kV，作為備用電源由于所用時(shí)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(gè)方案的技術(shù)指標(biāo)分析計(jì)算，可知：方案一：供電可靠，運(yùn)行靈活，線路損失小，但

25、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(fù)荷長期正常運(yùn) 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(yùn)行時(shí)，線路損耗低， 電壓損失小，能滿足一級負(fù)荷長期正常運(yùn)行的要求。35kV線路故障或檢修時(shí)，10kV備用線路運(yùn)行期間，電壓損失較大，但這種情況較少， 且時(shí)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

26、進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)計(jì)算比較。2、經(jīng)濟(jì)計(jì)算經(jīng)濟(jì)計(jì)算包括基本建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)兩大項(xiàng)。（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(fèi)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(jià)值、輔助設(shè)備及配件材料費(fèi)和設(shè)備的試驗(yàn)調(diào)試費(fèi)用、土建及安裝 費(fèi)用，也包括設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)。（2）年運(yùn)行費(fèi)用F年運(yùn)行費(fèi)是指設(shè)備投入運(yùn)行后維持正常運(yùn)行每年所付出的費(fèi)用， 一般包括以下四項(xiàng)：設(shè)備的折舊費(fèi)用Fz ;設(shè)備維護(hù)管理費(fèi) Fw;年電能損耗費(fèi)用 Fa；年基本電價(jià)費(fèi) Fj。整個(gè)供電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi) F=Fz+Fw+F+Fj。方案一和方案三的基建投資和年運(yùn)行費(fèi)見表1 4,經(jīng)濟(jì)比較見表5。表1方案

27、一的投資費(fèi)乙項(xiàng)目說明單價(jià)（萬元）數(shù)量費(fèi)用（萬元）線路綜合投資LGJ- 351.005+712.00變壓器綜合投資SJL15000/357.00214.0035kV斷路器SW35/10002.0636.18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3ljs2r°LX 10-3 + AR1000 元 /kW137.4513.745合計(jì)47.765表2方案一的年運(yùn)行費(fèi)Fi項(xiàng)目說明費(fèi)用（萬元）線路折舊費(fèi)按線路投資的3.4%計(jì)算0.41線路維護(hù)費(fèi)按線路折舊費(fèi)的100%+算0.41變電設(shè)備折舊費(fèi)按投資的5.8%計(jì)算1.28變電設(shè)備維修費(fèi)按投資的5.8%計(jì)算

28、1.28線路電能損耗 Fx=3X 80.9 2x 0.85 x 5X 5600X 0.05 x 10-3-4x 102.34變壓器電能損耗2 Fb= :2X 6.9 x 8760+45X( 4985/5000) x5600X 0.05 x 10-41.85基本電價(jià)費(fèi)用5000x 12x 4x 10-424合計(jì)31.57表3方案三的投資費(fèi)Za項(xiàng)目說明單價(jià)（萬元）數(shù)量費(fèi)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SJL1 5000/357.0017.0035kV斷路器SW35/10002.0612.06電壓互感器及避雷器JDJJ-35+FZ-3

29、50.9210.92功率損耗引起附加投資3ljs2r°LX 10-3+ Fb1000 元/kW130.4513.045合計(jì)37.475表4方案二的年運(yùn)行費(fèi)F3項(xiàng)目說明費(fèi)用（萬元）線路折舊費(fèi)按線路投資的3.4%計(jì)算0.49線路維護(hù)費(fèi)按線路折舊費(fèi)的100%+算0.49變電設(shè)備折舊費(fèi)按投資的5.8%計(jì)算0.58變電設(shè)備維修費(fèi)按投資的5.8%計(jì)算0.58線路電能損耗 Fx=3X 80.9 2x 0.85 x 5X 5600X 0.05 x 10-3-4x 102.34變壓器電能損耗2斤=6.9 x 8760+45X (4985/5000) x 5600x 0.05 x 10-41.55基本電

30、價(jià)費(fèi)用5000x 12x 4x 10-424.00合計(jì)30.03表5方案一與方案三的經(jīng)濟(jì)比較費(fèi)方方案一方案三差額（萬元）投資Z （萬元）47.76537.47510.3年運(yùn)行費(fèi)F （萬兀）31.5730.031.54由經(jīng)濟(jì)計(jì)算比較結(jié)果可知，方案三的綜合投資及年運(yùn)行費(fèi)均低于 方案一。從供電的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，決定采用方案 三，即正常運(yùn)行時(shí)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(jì)第一節(jié) 電氣主接線設(shè)計(jì)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(xiàng)技術(shù)要求， 兼顧運(yùn)行、 維護(hù)方便， 盡可能地節(jié)省投資， 力爭設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的

31、先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持安全可靠與經(jīng)濟(jì)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?？傮w來說，本次設(shè)計(jì)根據(jù)前面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇方案三，正常運(yùn)行時(shí)采用35kV供電，35kV供電系統(tǒng)故障或檢修時(shí)，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(diǎn)：Gjt&-i#r s»i-io Hi»S-36G/*00LCT-!3&-lEW/n旦CC-1O血D|9(10-1 ILAI-LoaoeXh ir.- -1! rLtT-LOA ITriijiIiTTTH-rt-03盼!

32、«-|!W3i5G-|Q-«3M-1H,GG-in-aagc-JA-D3用*fflB*IKeTI.2KL沏ammttpJIH -S 0壞“=!HIT7® “E C3- _ m廠、會(huì)血帝n nGK-i<r .歸KITSG-LTr/COIJ理政q) ()0 o (b(b 7 rzUM 10-3C'Firnqc- ia-Di1、總降壓變電所設(shè)一臺主變壓器，型號為 SJL1 5000/35。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SW 35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 SN10-

33、10）接在10kV母線 的一個(gè)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 SN10-10）接在10kV母線的另一個(gè)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(fù)荷都由兩段母線供電，以提高供電的可靠性。5、根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停運(yùn)及主變壓器故障或檢修時(shí)， 才能投入使用。因此，在正常運(yùn)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(dòng)投入裝置（APD,當(dāng)工作電源故障時(shí)，自動(dòng)投入備用電 源，保證一級負(fù)荷車間的正常供

34、電。6、主變壓器檢修時(shí)，只需合上10kV備用電源進(jìn)線開關(guān)，就可實(shí)現(xiàn)一級負(fù)荷車間的正常供電。第二節(jié)短路電流計(jì)算對擬訂的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。一、短路點(diǎn)的確定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，由于工廠廠區(qū)不大，總降壓變電所到最遠(yuǎn) 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(jì)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(diǎn)確定在主變壓器的高低壓兩側(cè)（如圖1示）。1、短路電流計(jì)算等值電路圖（1）基本等值電路：U5k

35、V37 kV(2) 最大運(yùn)行方式的等值電路圖：H5kV37 kVVX,無；(3) 最小運(yùn)行方式的等值電路圖:115 kV37 kV37 kVW5kV2、短路電流計(jì)算(1) 計(jì)算各元件的電抗標(biāo)么值設(shè)基準(zhǔn)容量為 S=1000MVA基準(zhǔn)電壓 Uji=37kV，U=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：XxSj 1000Sd1918 °5214 三圈變壓器:1 Ud1 2 Ud1 3 Ud2 3Sj2 100Sbe1 10.5 17 6 10002 10031.53.411 Ud1 2 Ud2 3 Ud1 3 Sj2 100S,e1 10.5 6 17 10002 1

36、0031.50 .08（計(jì)算時(shí)按正值計(jì)算） 線路:XlXoLSj0.4 5 10002j13721.46 變壓器（雙線圈）：*xb100Sj71001000（2）計(jì)算d1點(diǎn)短路電流（35kV側(cè)） 最大運(yùn)行方式下：短路電流Id1iOOOMVA,uji 37kV)* Sj1 di I di J (Sj <3U ji短路電流有效值標(biāo)么值*Id*Id*1 di1*Xd1*Xdi1*1 *1 * *Xx2xij2x2jXl*1 dii0.2681 i0.52 3.4i 0.08 i.462 2最大運(yùn)行方式下di點(diǎn)短路電流：Idi idiT 0.26910004.19kAv3U j1v 3 37最大

37、運(yùn)行方式下di點(diǎn)短路沖擊電流:ici 2.551 di2.55 4.2 10.7kA最大運(yùn)行方式下di點(diǎn)短路沖擊電流有效值:I ci 1 511 di1.51 4.26.3kA最大運(yùn)行方式下短路容量:Sd1 Id1 Sj 0.269 1000 269MVA 最小運(yùn)行方式下:短路電流Idi*Sj1 dihi j(sj<3U ji短路電流有效值標(biāo)么值*Id*Idi*Xd*I dii*Xdii* * * *XxXijX2jXl*1 di0.i830.52 3.4i 0.08 i.46最小運(yùn)行方式下di點(diǎn)短路電流：Idi 心 0.i8i0002.85kAV3U jiv3 37最小運(yùn)行方式下di點(diǎn)

38、短路沖擊電流:ici 2.551 di 2.55 2.8i7.27kA最小運(yùn)行方式下di點(diǎn)短路沖擊電流有效值：Ici i.5iIdi i.5i 2.8i4.3kA最小運(yùn)行方式下di點(diǎn)短路容量：SdiIdi Sj0.i8 i000 i83MVA（3）計(jì)算d2點(diǎn)短路電流（10kV側(cè)）最大運(yùn)行方式下：短路電流Id21000MVA,uj2 10.5kV) i *Sj/I d2 人2 (Sj<3U j2短路電流有效值標(biāo)么值*Id*Id1*Xd*I d21*Xd21* 1 * 1 * * *Xx2勺X2jXl Xb10.056110.52 3.41 0.08 1.46 1422最大運(yùn)行方式下d2點(diǎn)短

39、路電流：*1 d2* Sj1000Id2 Id2 j 0.0563.1kAv3Uj2<3 10.5d2點(diǎn)短路沖擊電流：最大運(yùn)行方式下ic2 255Id22.55 3.08 7.91kA最大運(yùn)行方式下d2點(diǎn)短路沖擊電流有效值:1.51 3.084.68kA最大運(yùn)行方式下d2點(diǎn)短路容量:*Sd21 d2 Sj0.056 1000 56MVA最小運(yùn)行方式下:短路電流Id21000MVA,Uj2 10.5kV)I * Sj zI d2 I d2(Sjj2* SjId2 Id20.051-3Uj2d2點(diǎn)短路沖擊電流:最小運(yùn)行方式下10002.8kA3 10.5*Id1*Xd*I d 211* *X

40、d2Xx*X1j*X2j*Xl*Xb*I d210.0510.52 3.410.081.4614短路電流有效值標(biāo)么值*Id最小運(yùn)行方式下d2點(diǎn)短路電流:ic2 2.55Id2 2.55 2.8 7.14kA最小運(yùn)行方式下d2點(diǎn)短路沖擊電流有效值:Ic2 1.51Id2 1.51 2.84.228kA最小運(yùn)行方式下d2短路容量：*Sd2 Id2 Sj 0.051 1000 51MVA三、短路電流計(jì)算結(jié)果表序號短路占八、運(yùn)行方式短路電流1 d(kA)I a (kA)沖擊電流i c(kA)短路容量Sd(MVA135kV最大4.1910.7269di最小2.857.27183210kVd2最大3.17

41、.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(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況， 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(jìn)行選 擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)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(yàn)原則高壓斷路器的選擇主要考慮以下五個(gè)方面：斷路器種類和型式的選擇一般35kV回路的斷路器多

42、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UNUNs 額定電流選擇 開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流lb，不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路次暫態(tài)電流1I Nbr > I 短路關(guān)合電流選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流i NC1不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值i imi Nc1i im斷路器的校驗(yàn)則需要校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定： 熱穩(wěn)定校驗(yàn)I t2t > Qk 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)i esi im(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I n=Sn/ ( ,3Un =5000/ ( ,3 X 35) =82.48 (A)根據(jù)規(guī)定，在發(fā)電機(jī)、

43、調(diào)相機(jī)、變壓器回路一般考慮1.05倍的額定電流，因此I max=1.05 I n=1.05 X 82.48=86.6(A)LN=35kV根據(jù)35kV斷路器的LN、I max及安裝在屋外的要求，查表，可選擇SW2-35/600型斷路器。取短路計(jì)算時(shí)間t k=4s根據(jù)上面計(jì)算出的短路電流值為：I =l2s=l4s= I.=4.2 (kA)ic=10.7 (kA)短路電流周期分量的熱效應(yīng)QQP= t k/12 x( I 2+10 I tk/2 2 + I tk 2)=4 X( 4.2 2+10X 4.2 2+ 4.22) /12=70.56( kA) 2 s由于設(shè)計(jì)手冊規(guī)定：遠(yuǎn)離發(fā)電廠的變電所和配電

44、網(wǎng)無需考慮非周 期分量的影響，故不計(jì)非周期熱效應(yīng)。因此短路電流引起的熱效應(yīng)Q= Qp=70.56(kA) 2 s下表中列出了斷路器的有關(guān)參數(shù)，并與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。斷路器選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)SW2-35/600 斷路器UNs35 (kV)UN35 (kV)I max86.6 (A)I N600 (A)I 4.2 (kA)I Nbr6.6 (kA)i im10.7 (kA)i Nc117 (kA)Q270.56 (kA) sIt2.t2 26.6 x 4=174.24 (kA) si im10.7 (kA)i es17 (kA)Sd269 (MVASn400 (MVA由選擇結(jié)果可見各項(xiàng)條件均能滿足

45、，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(shí)，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(shí)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(yàn)原則如下:(1) 種類和形式的選擇般35kV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UNUNsI NI maxI t2t > Qki esI im(3) 額定電流選擇(4) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)(5) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)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

46、熱效應(yīng) Qk與上述選擇斷路器時(shí)相同，即UNs=35 (kV)I maX=86.6 ( A)Q= 70.56( kA) 2 s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(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)GW5-35G/600-72型隔離開關(guān)UNs35 (kV)UN35 (kV)I max86.6 (A)I N600 (A)Q270.56 ( kA) sIt2.t2 216 x 4=1024 (kA) si im10.7（ kA）i es72（ kA）由表中可以看出

47、，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(diǎn)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(dòng)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(fù)荷；（5） 接線方式，在滿足二次電壓和負(fù)荷要求的條件下，電壓互 感器應(yīng)盡量采用簡單接線。35kV側(cè)進(jìn)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(fù)荷如下表所示：35kV電壓互感器二次負(fù)荷儀表名稱儀表型號電壓 線圈 數(shù)目每個(gè)線圈消 耗功率（VAcos ©負(fù)荷A

48、B相BC相PabQbPbcPbc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(jì)6.392.781.892.78求各相負(fù)荷:Sab= Pab2 Qab2 二 6.392 2.782 =6.97 VASbC=Pbc2 Qbc2= 1.8I92 2.782 =3.36 VACOS $ ab=Pab/S ab=6.39/6.97=0.92$ab=23.07 °Cos $ bc=Pbc/S bc=1.89/3.36=0.56$bc=5

49、5.94 °A相負(fù)荷為：Pa=1/3 SabCOS ($ ab 30°)=1/ ,3 X 6.97 X cos(23.07° 30°)=3.99 WQ=1/ 3 SabSin ($ ab 30°)=1/、3 X 6.97 X sin(23.07° 30°)-0.49 VarB相負(fù)荷為:Pb=1/、3 SabcOS ($ ab+30°) + S bccos($ bc 30° )=1/.3 X 6.97 X cos ( 23.07° +30°)+ 3.36X cos(55.94-30

50、76;)=4.16 WQ=1/ 3 SabSin ($ ab+30°) +S bcSin($bc 30° )=1/,3 X 6.97 X Sin ( 23.07° +30°)+ 3.36X sin(55.94-30°)=4.07 VarC相負(fù)荷為：Pc=1/ 3 Sbccos ($ bc+30 )=1/.,3 X 3.36 X cos (55.94 °+30°)=0.14 WQ=1/ 3SbcSin ($ bc+30°)=1/3 X 3.36 X sin (55.94 °+30°)=1.94 V

51、ar可見，B相負(fù)荷較大，故應(yīng)按 B相總負(fù)荷進(jìn)行選擇：Sb= . Pb2Qb2 = 4162 4.072 =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(fù)荷較大，故按照 B相總負(fù)荷進(jìn)行校 驗(yàn)Sb=5.82 V 150/3=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(yùn)行、維護(hù)及檢修，35kV系統(tǒng)的電流互感器全部選擇成一致，按最大短路電流回路來校驗(yàn)。35kV側(cè)電流互感器校驗(yàn)二次負(fù)荷表儀表名稱儀表型號電流線A相B相C相圈數(shù)目VAQVAQVAQ電流表ITI-A130.1230.1230.12功率表ITI-W21.450.0581.450.0