某電機修造廠總降壓變電所以及高壓配電系統(tǒng)設計設計

1、某電機修造廠總降壓變電所以及高壓配電系統(tǒng)設計摘要 電力行業(yè)作為國家經濟的命脈之一，無論在工農業(yè)建設還是普通民用都扮演著中流砥柱的作用，為社會主義現(xiàn)代建設奠定了堅實的基礎。宏觀意義電力行業(yè)需要通過客觀縝密的工廠供配電系統(tǒng)設計體現(xiàn)，這是本設計的價值所在。本設計內容針對鄭州某電機修造廠的供配電設計，據任務書要求，通過查閱相關資料文獻，運用大學階段學習成果，通過具體討論工廠配電系統(tǒng)方案設計的原理，進行總體設計和詳細分析說明，包括：負荷計算和無功功率補償、變電所位置和型式的選擇、變電所主變壓器臺數和容量、類型的選擇、變電所主接線方案、短路電流的計算、變電所一次設備的選擇與校驗、變電所出線的選擇、變電所二

2、次回路方案的選擇與繼電保護的整定、防雷保護與接地裝置。以科學嚴謹的方法完成本設計的內容，達到設計任務書的要求，將電力行業(yè)中的單元組成工廠供配電系統(tǒng)設計反應出來。關鍵詞： 負荷計算 短路電流計算 主接線方案 繼電保護整定 防雷和接地ABSTRACTPower industry as the lifeblood of the national economy, both in industrial and agricultural construction or ordinary civilian plays a pillar of strength for the socialist moder

3、nization construction has laid a solid foundation. Macro sense the power industry needs through objective careful plant design reflects the supply and distribution system, which is the design value. The design content for a motor built factory in Zhengzhou for the distribution design, according to t

4、he mission statement requirements, access to relevant information through literature, the use of university level learning outcomes, through specific discussion of plant distribution system design principles, design and carry out a detailed analysis of the overall Description, including: load calcul

5、ation and reactive power compensation, substation location and type selection, and the number of main transformer substation capacity, type of selection, substation main Wiring, short-circuit current calculations, a substation equipment selection and validation, substation outlet choice, substation

6、secondary circuit program selection and tuning protection, lightning protection and grounding devices. Rigorous scientific method to complete the content of this design, to meet the design requirements of the mission statement, the electric power industry in the units - factories reflected supply an

7、d distribution system design.Keywords:Load calculations, short circuit current calculation, Main Wiring, relay setting, lightning protection and grounding目 錄摘要IABSTRACTII1緒論11.1工廠供電的目的意義11.2本次設計的任務要求21.3設計資料21.4工廠平面圖32負荷計算和無功功率補償42.1負荷計算42.1.1負荷計算概述42.1.2按需要系數法確定計算負荷42.1.3多組用電設備計算負荷的確定52.1.4工廠各車間負荷計

8、算表62.1.5全廠負荷計算62.2無功功率的補償73變電所參數的確定103.1總降壓變電所位置的選擇103.2總降壓變電所型式的選擇123.3總降壓變電所主變壓器臺數的選擇123.4總降壓變電所主變壓器容量的選擇123.5總降壓變電所主變壓器的選擇134變電所主接線方案的設計144.1變電所主接線方案的設計原則與一般要求144.2變電所主接線的接線方式144.3變電所主接線圖155短路電流的計算165.1短路電流計算方法165.2短路電流計算過程175.2.1最大運行方式175.2.2系統(tǒng)最小運行方式195.2.3三相短路電流統(tǒng)計表196總降壓變電所一次設備的選擇與校驗206.1一次設備選擇

9、與校驗的條件與項目206.1.1按正常工作條件選擇206.1.2按短路條件校驗206.2 35kV側一次設備選擇與校驗216.3 10kV側一次設備選擇與校驗226.4 高壓開關柜的選擇236.5 母線的選擇237變電所進出線的選擇與校驗247.1進出線方式的選擇247.2進出線的選擇與校驗條件247.2.1按發(fā)熱條件選擇導線和電纜的截面247.2.2按經濟電流密度選擇導線和電纜的截面257.2.3電壓損耗的計算257.3變電所35kV側進線的選擇257.4變電所出線的選擇267.5備用電源線的選擇277.6車間饋線的選擇277.7進出線選擇結果288變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定2

10、98.1高壓斷路器的操動機構控制與信號回路298.2電能計量回路298.3測量和絕緣監(jiān)察回路298.4繼電保護概述298.4.1對繼電保護裝置的基本要求298.4.2繼電保護的靈敏系數308.5電力變壓器的繼電保護308.5.1電力變壓器保護裝置的配置要求308.5.2變壓器過電流保護的整定計算308.5.3變壓器電流速斷保護的整定計算318.5.4變電所的保護裝置318.6電力線路的繼電保護328.6.1概述328.6.2電力線路的保護339變電所防雷接地保護與接地裝置的設計369.1變電所和線路的防雷保護369.1.1防雷設備369.1.2電力線路的防雷措施369.1.3總降壓變電所的防雷

11、措施369.2接地裝置的設計3610結論38參考文獻39致謝40附錄一41附錄二421 緒論1.1工廠供電的目的意義 眾所周知，電力工業(yè)是國民經濟建設的重要部門，也是國民經濟建設的基礎，它為工業(yè)、商業(yè)、農業(yè)、交通運輸業(yè)及社會生活提供能源。隨著工農業(yè)生產機械化、自動化水平的快速發(fā)展，對電能的需求量越來越大，對供電的可靠性、經濟性、靈活性及電能質量的要求也越來越高1。雖然電能消耗在工業(yè)生產中的產品成本中占的比重在5%左右，供電設備在工業(yè)生產的總投資中也占5%左右。但是工廠供電卻能提高勞動生產率、提高產品質量、降低生產成本、減輕工人勞動強度等，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。不過也同樣存在巨大的風險，當工

12、廠供電中斷，即使是短時間的中斷都將有可能引起重大人身事故、機械設備損壞、產生大量的報廢品等嚴重后果，給人民、工廠、國家?guī)斫洕h(huán)境的重大損失。因此，做好工廠供電對于發(fā)展工業(yè)生產，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，減少事故傷害都有著重要的意義。此外，在工廠供電的過程中，還要處理好局部和全局，當前與長遠等關系，既要照顧當前利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展2。為了使工廠供電工作更好地為生產服務，切實保證工廠生產和群眾生活用電的需要并節(jié)約能源，當電能從電網引入到工廠時就應滿足供電的基本要求。在工廠供電的基本要求中，安全性指在工廠供電的過程中，不應發(fā)生人身事故和設備事故等重大損失?？煽啃灾高B續(xù)供電的要求，負荷

13、等級的不同對供電可靠性的要求也不同，衡量供電可靠性的指標一般以全部平均供電時間占全年時間的百分數來表示。安全性、可靠性也是對電力系統(tǒng)的基本要求，但是，絕對的安全性、可靠性是不存在的，當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，應能借助保護裝置把故障隔離，使事故停止擴大并盡快恢復供電。衡量電能質量的標準是電壓和頻率，要保證供電的優(yōu)質性，供電的電壓和頻率都必須滿足要求，在配電時需要知道線路、變電所的電壓損耗，通過計算實現(xiàn)電氣設備端電壓為額定電壓，同時電力系統(tǒng)應對配電的頻率給予保證。經濟性指的是供電系統(tǒng)的投資少，運行費用低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量，能源不但是國民經濟的物質基礎，同時也是國民經濟發(fā)展的重要

14、因素，降低能源消耗、提高有效利用程度是一項重大政策，電能是高價的二次能源，它從一次能源的利用程度只有30%，因此節(jié)約電能是節(jié)約能源的重要方面，工業(yè)用電占電能消耗的70%以上，所以工廠的電能節(jié)約有特別重要的意義，節(jié)約電能需滿足技術上可行、經濟上合理和對環(huán)境保護無妨礙3。本次設計是為電機修造廠設計一個總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)，在設計時不僅要滿足工廠生產工藝的具體要求，保證安全可靠的提供電能，同時要力求合理，投資少，運行費用低。在滿足這些要求后也要做到對環(huán)境無妨礙，對有色金屬的消耗量小的原則。1.2本次設計的任務要求鄭州某電機修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設計，是根據各個車間的負荷數量和性質，生

15、產工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經濟的分配電能問題。其基本內容有以下幾方面：1）負荷計算和無功功率補償2）變電所位置和型式的選擇3）變電所主變壓器臺數和容量、類型的選擇4）變電所主接線方案的設計5）短路電流的計算6）變電所一次設備的選擇與校驗7）變電所出線的選擇與繼電保護的整定8）變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定9）防雷保護與接地裝置的設計1.3設計資料 1.工廠生產任務、規(guī)模及產品規(guī)格本廠承擔某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機、變壓器修理和制造任務。年生產規(guī)模為修理電機7500臺，總容量為45萬KW；制造電機總容量為6萬KW，制造單機最大容量

16、為5520KW；修理變壓器500臺；生產電氣備件為60萬件。是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。 2.供用電協(xié)議 1）當地供電部門可提供兩個供電電源，供設計部門選定：（1）從某220/35kV區(qū)域變電所提供電源，此站距廠南側4.5公里。（2）為滿足二級負荷的需求，從某35/10kV變電所，提供10kV備用電源，此所距廠南側4公里。 2） 電力系統(tǒng)短路數據，如表1-1所示。其供電系統(tǒng)圖，如圖1.1所示。表1.1區(qū)域變電站35kV母線短路數據系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數據系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數據系統(tǒng)最大運行方式600MVA系統(tǒng)最小運行方式280MVA 3）供電部門對工廠提出的技術要求：（1）區(qū)域變電所60k

17、V饋電線的過電流保護整定時間1.8s，要求工廠總降壓變電所的過電流保護整定時間不大于1.3s。（2）在企業(yè)總降壓變電所35kV側進行電能計量。（3）該廠的總平均功率因數值應在0.9以上。圖1.1 供電系統(tǒng)圖 4）供電貼費為700元/kVA。每月費用按兩部電費制：基本電費為18元/kVA，動力電費為0.4元/kVA，照明電費為0.5元/kVA。 3. 工廠負荷性質 本廠大部分車間為一班制，少數車間為兩班或三班制，年最大有功負荷利用小時數為2300h。鍋爐房供生產用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。 4.鄭州氣象資料 年最高

18、氣溫43，年平均氣溫14.3，年最低氣溫-17.9，年最熱月平均氣溫32，年最熱月地下0.8m處平均溫度24.4，常年主導風向為東南風和西北風，年雷暴日數22天，平均海拔110.4m，底層以砂粘土為主，地下水位3到5m。1.4工廠平面圖2 負荷計算和無功功率補償2.1負荷計算負荷計算概述計算負荷指通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。根據計算負荷選擇的電氣設備和導線電纜，如果以計算負荷連續(xù)運行，其發(fā)熱溫度不會超過允許值。計算負荷是供電設計計算的基本依據。計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理，因此，正確確定計算負荷非常重要。但是，

19、負荷情況復雜，影響計算負荷的因素很多，雖然各類負荷的變化有一定的規(guī)律可循，但仍難準確確定計算負荷的大小。實際上，負荷也不是一成不變的，它與設備的性能、生產的組織、生產者的技能及能源的狀況等多種因素有關。因此負荷計算只能力求接近實際。目前普遍采用確定用電設備計算負荷的方法有需要系數法和二項式法。現(xiàn)在國際上普遍采用需要系數法確定計算負荷，二項式法在確定設備臺數較少且各臺設備容量差別大的分支干線計算負荷時比較合理4。按需要系數法確定計算負荷1）有功計算負荷(kW) (2-1)式中，Pe為用電設備組的設備容量，為設備的需要系數。2）無功計算負荷(kvar) (2-2)式中，為對應用電設備組的正切值。3

20、）視在計算負荷(kVA) (2-3)式中，為用電設備的平均功率因素。4）計算電流(A) (2-4)式中，為用電設備組的額定電壓(kV)。多組用電設備計算負荷的確定確定擁有多組用電設備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設備的計算負荷時，應結合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數和。對車間干線，取 對低壓母線，分兩種情況：1） 由用電設備組計算負荷直接相加來計算時，取2)由車間干線計算負荷直接相加來計算時，取 總的有功計算負荷為 (2-5)總的無功計算負荷為 (2-6)以上兩式中的和分別為各組用電設備的有功和無

21、功計算負荷之和?？偟囊曉谟嬎阖摵蔀?(2-7)總的計算電流為 (2-8)工廠各車間負荷計算表表2.1 工廠各車間負荷計算表序號車間名稱設備容量（kW）計算負荷變壓器臺數及容量車間變電所代號P30（kW）Q30（kvar）S30（kVA）1電機修造車間250560950078811000No.1車變2機械加工車間8861632583051400No.2車變3新品試制車間6342223364031500No.3車變4原料車間5143101833601400No.4車變5備件車間5621991582541315No.5車變6鍛造車間1053658681100No.6車變7鍋爐房26919717226

22、21315No.7車變8空壓站3221811592411315No.8車變9汽車庫53302740180No.9車變10大線圈車間3351871182211250No.10車變11半成品試驗站3652874641500No.11車變12成品試驗站229064048080011000No.12車變13加壓站（10kV轉供負荷）256163139214125014設備處倉庫（10kV轉供負荷）338288444150015成品試驗站內大型集中負荷3600288023003686主要為高壓整流裝置，要求專線供電。全廠負荷計算由于此處按逐級計算法計算全廠負荷，則應該是高壓母線上所有高壓配電線路計算負荷

23、之和，再乘上一個同時系數。高壓配電線路的計算負荷，應該是該線路所供車間變電所低壓側的計算負荷，加上變壓器功率損耗PT和高壓配電線路的功率損耗PWL，如此逐級計算即可求得供電系統(tǒng)所有元件的計算負荷。但對于一般工廠來說，由于高低壓配電線路一般不是很長，其損耗較小，因此在確定其計算負荷時往往不計線路損耗2。變壓器的功率損耗可簡化公式近似計算：有功損耗 (2-9)無功損耗 (2-10)以上二式中為變壓器二次側的視在計算負荷。由于加壓站、設備處倉庫、成品試驗站內大型集中負荷都是高壓設備，因此沒有車間變電所，所以并無變電所損耗。在表2-1中可計算得知380V側總的視在計算負荷為則車間變電所有功損耗： 車間

24、變電所無功損耗： 取，由表2-1可計算得知，。因此總的計算負荷為 2.2無功功率的補償工廠中由于有大量的異步電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數降低。如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數的情況下，尚達不到規(guī)定的工廠功率因數要求時，則需考慮增設無功功率補償裝置。電力系統(tǒng)中無功補償常用同步調相機、并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器3種方式。同步調相機是電力系統(tǒng)中最早使用補償裝置的典型代表，并聯(lián)電容器是應用最廣泛的無功補償裝置。目前國內外大多數工廠就采用并聯(lián)電容器的方式進行無功補償。依照電力電容器在工廠供電系統(tǒng)中安裝地點的不同又可以分為高壓集中

25、補償、低壓集中補償和低壓分散補償3 種方式5。由于本次設計中的車間變電所較多，所以本次設計在總降壓變電所的10kV側進行無功功率補償。在10kV側進行無功功率補償后，可使得10kV側的總的視在計算負荷減小，使得總降壓變電所主變壓器的容量減小，不僅可以減小變電所的初投資，同時也可以減小工廠的電費開支。補償容量可按下式確定： (2-11) (2-12)式中，為補償前自然平均功率因數對應的正切值；為補償后自然平均功率因數對應的正切值；為補償率；為設計時求得的平均負荷，單位為；為單個電容器的容量，單位為；為并聯(lián)電容器的個數。在本次設計中，總降壓變電所10kV側的功率因數為按規(guī)定，該廠的總平均功率因數值

26、應在0.9以上，考慮到總降壓變電所變壓器本身的無功功率損耗遠大于其有功功率損耗，一般，因此在變壓器10kV側進行無功功率補償時，10kV側補償后的功率因數應略高于0.9，這里取。要使10kV側功率因數由0.739提高到0.92，10kV側需裝設的并聯(lián)電容器容量為取 補償后的變電所10kV側的視在計算負荷為主變壓器的功率損耗為 變電所高壓側的計算負荷為補償后工廠的功率因數為這一功率因數滿足要求。通過查表可選擇補償電容器的型號為BWF10.5-100-1,額定容量為100kvar，則通過2-12公式可知所需并聯(lián)電容器的個數為 無功補償前后的計算負荷如表2.2所示。表2.2 無功補償前后的計算負荷項

27、目計算負荷10kV側補償前負荷0.7395905.865389.647995.46461.6310kV側無功補償容量-300010kV側補償后容量0.9275905.862389.646371367.84主變壓器功率損耗63.7318.6總降壓變電所35kV側負荷總計0.9175969.62708.26555.2108.143 變電所參數的確定3.1總降壓變電所位置的選擇變電所位置的選擇，應根據下列要求同時進行經技術經濟分析比較后確定：1）盡量接近負荷中心；2）進出線方便；3）接近電源側；4）設備運輸方便；5）不應設在有劇烈振動或高溫的場所，無法避開時，應有防震和隔熱的措施；6）不宜設在多塵或

28、有腐蝕性氣體的場所，無法遠離時，不應設在污染源的下風側；7）不應設在浴室、廁所等經常積水場所的下方，且不宜與上述場所相鄰；8）不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，同時不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方；9）不應設在地勢低洼和可能積水的地方。在滿足了技術經濟比較后，同時需要滿足總體布置要求：1.便于運行維修和檢修。2.保證安全運行。3.便于進出線。4.節(jié)約土地和建筑費用。5.適應發(fā)展要求。在選擇負荷中心的確定方法時，本設計選擇利用功率矩法確定負荷中心。在工廠平面圖的下邊和左側，任作一直角坐標x軸和y軸，測出各車間負荷區(qū)的坐標位置，例如,、,、,等。而工廠的負荷中心設在,，P為。因此仿照力

29、學中計算重心的力矩方程，可得負荷中心的坐標： (3-1) (3-2)通過該電機修造廠總平面圖可以測得每個車間負荷區(qū)的坐標位置：No.1車變： ,=(16.4，8.2)；No.2車變： ,=(14.1，5.1)；No.3車變： ,=(9.3，5.0)；No.4車變： ,=(12.2，4.8)；No.5車變： ,=(11.1，9.3)；No.6車變： ,=(13.6，12.5)；No.7車變： ,=(9.8，7.0)；No.8車變： ,=(9.8，9.2)；No.9車變： ,=(7.2，4.9)；No.10車變： ,=(14.6，7.8)；No.11車變： ,=(16.4，4.8)；No.12車變

30、： ,=(16.4，10.5)；加壓站： ,=(16.4，10.5)；設備處倉庫： ,=(16.4，10.5)；成品試驗站內大型集中負荷：,=(16.4，10.5)；坐標圖如圖2.1所示。圖2.1 工廠車間坐標圖將以上數據帶入公式3-1和3-2可得 所以全廠的負荷中心為,=(15.25，11.71)。由計算可知，工廠的負荷中心在成品試驗房的東側，該負荷中心位于水塔、水池等積水中心的正南側，由于鄭州常年主導風向是東南風和西北風，因此負荷中心滿足不在這些積水場所的正下方。該負荷中心同時是處于該廠的南側，而該工廠是在距廠南側4.5公里的區(qū)域變電所提供電源，滿足了進線方便的原則。同時，該負荷中心基本滿

31、足變電所所址選擇的一般原則。因此，將總降壓變電所位置設于成品試驗站的東南側。3.2總降壓變電所型式的選擇 35/10kV變電所分屋內式和屋外式，屋內式運行維護方便，占地面積少。在選擇35kV總降壓變電所型式時，應考慮設在地區(qū)的地理情況和環(huán)境條件，因地制宜；技術經濟合理時，應優(yōu)先選用占地面積少的型式。35kV變電所宜用屋內式。在負荷較大時，應該采用附設式或半露天式變電所。而在半露天式的變電所不宜設在有可燃粉塵、可燃纖維的場所，容易沉積灰塵或導電塵埃，且嚴重影響變壓器安全運行的場所。獨立式變電所中，不受車間生產影響，不占車間生產面積，但是建筑費用高，該型式主要應用于總降壓變電所、高壓配電所及各車間

32、負荷小而分散，或需遠離有易燃易爆危險及有腐蝕性車間。該負荷中心的周圍是材料房，屬于易燃易爆類，因此采用屋內式。同時，在本次設計中采用獨立式變電所6。3.3總降壓變電所主變壓器臺數的選擇總降壓變電所主變壓器的臺數應根據負荷特點和經濟運行要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺及以上變壓器：1） 有大量一級和二級負荷。2） 季節(jié)性負荷變化較大，適于采用經濟運行方式。3） 集中負荷較大，例如大于1250kVA。其他情況宜裝設一臺變壓器2。在本工廠中，鍋爐房供生產用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠房自備。因此，要求供電具有一定的可靠性，故鍋爐房屬于一級負荷。在

33、另外的車間中，大多數都屬于三級負荷。同時負荷晝夜變化較大，因此在選擇主變壓器臺數時選擇為兩臺。3.4總降壓變電所主變壓器容量的選擇 在3.3中已經知道，主變壓器的臺數選擇為兩臺，而選擇變電所裝有兩臺主變壓器的容量時，每臺變壓器的容量SNT 應滿足以下兩個條件：1） 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30的大約60%70%的需要，即 (3-3)2）任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要，即 （3-4)同時，對于總降壓變電所的選擇需要適當考慮以后電力負荷的增長，留有一定的余地。由式3-3、3-4可知 當選擇單臺變壓器的容量為5000kVA時，滿足式3-4。這里的容量是在一定溫

34、度（20）下的持續(xù)最大輸出容量。如果安裝地點的年平均氣溫不是20時，則年平均氣溫每升高1，變壓器容量相應的減小1%，而在室內運行時，在該基礎上還要減小8%。因此室內電力變壓器的實際容量為 (3-5) 鄭州的年平均氣溫為14.3。因此鎖選擇變壓器的實際容量為 該實際容量滿足要求。3.5總降壓變電所主變壓器的選擇主變壓器的型式可分為一下幾類：1） 油浸式，一般正常的變電所。2） 干式，用于防火要求較高或環(huán)境潮濕、多塵的場所。3） 密閉式，用于具有化學腐蝕性氣體、蒸汽或具有導電、可燃粉塵、纖維會嚴重影響變壓器安全運行的場所。4） 防雷式，用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)。5） 有載調壓室，用于電力系

35、統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動嚴重且用電設備對電壓質量又要求較高的場所。 綜合比較可選擇該變壓器型式為油浸式。 主變壓器的聯(lián)結組別通常有Yyn0、Dyn11、Yd11三種類型。Yyn0、Dyn11的聯(lián)結組別的主要適用于10KV系統(tǒng)。Yd11的聯(lián)結組別主要適用于35kV配電系統(tǒng)。因此，在本次設計中選用Yd11的聯(lián)結組別?？偨祲鹤冸娝淖儔浩鞯倪x擇可選S9-5000/35型變壓器，聯(lián)結組別是Yd11。4 變電所主接線方案的設計4.1變電所主接線方案的設計原則與一般要求在35kV變電所主接線設計應根據負荷性質、負荷容量大小、電源條件、變壓器容量及臺數、設備特點以及進出線回路數等綜合分析來確定。主接線應力求

36、簡單、操作方便、設備少并便于維修，節(jié)約投資和便于擴建等要求，同時主接線方案還應滿足安全、可靠、靈活、經濟的基本要求。4.2變電所主接線的接線方式 在本次設計中，采用的是兩臺變壓器，裝有兩臺主變壓器的總降壓變電所主接線有以下幾種情況：1.一次側采用內橋式接線、二次側采用單母線分段。這種接線方式多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變壓器不需要經常切換的總降壓變電所。2.一次側采用外橋式接線、二次側采用單母線分段。這種接線方式適用于電源線路較短而變電所晝夜負荷變動較大、宜于經濟運行需經常切換變壓器的總降壓變電所。3.一、二次側均采用單母線分段。這種方式兼有內橋和外橋接線運行靈活性

37、的優(yōu)點，但采用的高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二次側進出線較多的總降壓變電所。4.一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所主接線。供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關設備也相應大大增加，從而大大增加了初投資，該主接線方式很少應用于工廠變電所中2。在本次設計中，大部分車間為一班制，少數車間為兩班或三班制，因此變電所晝夜負荷變動較大，為了滿足經濟運行，兩臺變壓器應該經常切換，故最佳的選擇方案是采用一次側為外橋式接線、二次側為單母線分段的接線方式。但是，在本次設計中只有一條電源進線，因此，本次設計采用35KV側單母線，10KV側采用單母線分段的接線方式。4.3變電所主接線圖5 短路電流

38、的計算5.1短路電流計算方法短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標幺制法。短路電路中各主要元件的電抗標幺值求出以后，即可利用其等效電路圖進行電路化簡，求出其總的電抗標幺值。由于各元件均采用相對值，與短路計算點的電壓無關，因此電抗標幺值無需進行電壓換算，而在歐姆法中需要進行換算，這也是標幺制法較之歐姆法的優(yōu)越之處。因此在本次設計中采用標幺制法計算短路電流。標幺制法進行短路電流計算時，一般先選定基準容量和基準電壓?；鶞嗜萘?，工程設計中通常取基準電壓，通常取元件所在處的短路計算電壓，即取。選定了基準容量和基準電壓以后，基準電流則按下式計算： （5-1）基準電抗則按下式計算： （5-2）電力系統(tǒng)的電抗

39、標幺值： （5-3）電力變壓器的電抗標幺值： （5-4）電力線路的電抗標幺值： (5-5)無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標幺值按下式計算： （5-6）三相短路容量的計算公式為： (5-7)5.2短路電流計算過程供電系統(tǒng)的短路計算電路如圖5.1所示。圖5.1 短路電流計算電路由于該工廠晝夜負荷變化較大，因此在負荷小時需要單臺變壓器運行，而在負荷大時需要兩臺變壓器同時運行，所以在計算短路電流時需要考慮兩臺變壓器的并列與不并列運行。最大運行方式 系統(tǒng)的最大運行方式指電路的阻抗最小，在兩臺變壓器并列運行時阻抗最小。（）（1）確定基準值取而 （2） 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 1）

40、電力系統(tǒng)電抗標幺值 2）架空線路電抗標幺值通過查表可得，因此 3）電力變壓器的電抗標幺值通過查表可知，因此 短路等效電路如圖5.2所示。 圖5.2 短路等效電路圖（3）計算k-1點的短路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標幺值2) 三相短路電流周期分量有效值3）其他三相短路電流4） 三相短路容量（4）計算k-2點的短路電路電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1）總電抗標幺值2）三相短路電流周期分量有效值3）其他三相短路電流4）三相短路容量系統(tǒng)最小運行方式 計算方法同最大運行方式。三相短路電流統(tǒng)計表運行方式短路點三相短路電流/kA三相短路容量/MVA最大運行方式k-15.25.25.2

41、13.267.85333.3k-25.505.505.5010.126.0100最小運行方式k-13.183.183.188.114.8204.8k-22.912.912.915.353.1752.916 總降壓變電所一次設備的選擇與校驗6.1一次設備選擇與校驗的條件與項目為了保證一次設備安全可靠地運行，則須按下列條件選擇與校驗：1） 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開關電流等。2）按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗。3）考慮電氣設備運行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4）按各類設備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負荷和準確級等進行選擇

42、7。按正常工作條件選擇1.按工作電壓選擇 設備的額定電壓不能小于所在線路的額定電壓，即 （6-1）2.按工作電流選擇 設備的額定電流不能小于所在線路的計算電流，即 （6-2）3.按斷流能力選擇 設備的額定開斷電流或斷流容量不能小于設備分斷瞬間的短路電流有效值或短路容量,即 （6-3）或 （6-4）按短路條件校驗短路條件校驗，就是校驗電器和導體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。1. 隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗（1） 動穩(wěn)定校驗條件 （6-5）或 (6-6)式中、為開關的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為kA）；、為開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kA）。（2

43、）熱穩(wěn)定校驗條件 (6-7）式中，是開關熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）； t是開關熱穩(wěn)定試驗時間（單位為s）；是開關所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；是短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。短路發(fā)熱假想時間一般按下式計算： （6-8） 式中為短路持續(xù)時間，采用該電路主動保護動作時間加對應的斷路器全分閘時間。當時，取。 （6-9）2. 電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗（1）動穩(wěn)定校驗條件 （6-10）式中，為電流互感器的動穩(wěn)定電流（單位為kA）。（2）熱穩(wěn)定校驗條件 （6-11）式中為電流互感器的熱穩(wěn)定電流（單位為kA）。3.母線的短路穩(wěn)定度校驗熱穩(wěn)定校驗條件 (6-12)式中，為母線截面積（單位）；為

44、滿足短路熱穩(wěn)定條件的最小截面積（單位）；為母線材料的熱穩(wěn)定系數（）；為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為）7。6.2 35kV側一次設備選擇與校驗（1） 斷路器的選擇與校驗高壓斷路器有高壓少油斷路器、高壓真空斷路器和高壓六氟化硫斷路器，本次設計采用真空斷路器，因為該斷路器具有體積小、動作快、壽命長、安全可靠和便于維修等優(yōu)點。通過查表，初選高壓斷路器為ZN12-35。通過下表進行校驗。選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數數據35kV108.14A5.2kA13.26kA額定參數ZN12-35351250A31.5kA63kA根據校驗條件比較得，該斷路器滿足要求。其他一

45、次設備選擇校驗同理可得。選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數數據35kV108.14A5.2kA13.26 kA一次設備型號規(guī)格額定參數真空斷路器ZN12-3535kV1250A31.5kA63kA高壓隔離開關GN19-35、35XT35kV630A-50kA高壓熔斷器RN3-3535kV7.5A-電壓互感器JDJ -3535/0.1kV-電壓互感器JDZJ-35/ kV-電流互感器LZZB9-35C35kV200A-75kA避雷器FS4-3535kV-6.3 10kV側一次設備選擇與校驗10kV側一次設備的選擇方法與35kV側一次設備的選擇相同。選擇校驗項目電壓電

46、流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數數據10kV367.84A5.50kA10.12 kA一次設備型號規(guī)格額定參數真空斷路器ZN4-10/125010kV1250A20kA50-隔離開關GN24-10D10kV1250A-100-電流互感器LMZJ1-1010kV1500/5A-電流互感器LQJ-1010kV100/5A-31.8kA-刀開關HD13-40010KV400A-6.4 高壓開關柜的選擇開關柜編號開關柜名稱開關柜型號No.101電能計量柜GG-1A-JNo.102避雷器及電壓互感器GG-1A(F)-54No.1031號進線開關柜GG-1A(F)-03No.1042號進線開

47、關柜GG-1A(F)-03No.105避雷器及電壓互感器GG-1A(F)-54No.201出線柜PGL2-05ANo.202出線柜PGL2-05ANo.203備用電源進線柜PGL2-05A6.5 母線的選擇 10kV母線初選LMY-3(505)，即母線尺寸為50mm5mm。 當選擇母線為平放方式時，LMY-3(505)的允許載流量在25時為661A，鄭州的環(huán)境溫度為32，查表可得該溫度校正系數為0.94，因此該母線的實際允許載流量為，因此滿足要求。熱穩(wěn)定校驗： 該母線的截面為250，因此滿足熱穩(wěn)定條件。綜上所述，母線選擇為LMY-3(505)滿足要求。同理，35KV側的母線選擇為LMY-3(808)。7 變電所進出線的選擇與校驗7.1進出線方式的選擇進出線的方式有架空線和電纜兩種方式，架空線主要用于供電可靠性要求不很高或投資較少的中小型工廠供電設計中優(yōu)先選用，電纜主要用于供電可靠性要求較高或投資較高的各類工廠供電設計中優(yōu)先選用7。在本次設計中，鍋爐房的供電要求較高，由于該工廠有備用電源，因此在選擇進線時采用架空線，出線至母線時采用架空線的方式，備用電源線路也采用架空線路的方式，母線至車間變電所采用電纜的方式。7.2進出線的選擇與校驗條件為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經濟地運行，選擇電纜和導線的截面時必須滿足以下四個