XX企業(yè)KV降壓變電所的設(shè)計及高壓配電裝置

1、作者:日期:第一章 前 言1。1 選題背景電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來， 又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、 調(diào)節(jié)和測量 , 有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟 生活中應(yīng)用極為廣泛。工廠廠區(qū)供電設(shè)計是整個工廠建設(shè)設(shè)計中的重要組成部分。 供電設(shè)計質(zhì)量 , 會直接 影響到日后工廠的生產(chǎn)與發(fā)展。尤其對那些工業(yè)生產(chǎn)自動化程度很高的大型現(xiàn)代化工 廠， 如果能有一個高質(zhì)量的供電系統(tǒng)， 那么， 就有利于企業(yè)的快速發(fā)展。穩(wěn)定可靠 的供電系統(tǒng)， 有助于工廠增加產(chǎn)品產(chǎn)量 , 提高產(chǎn)品質(zhì)量 , 降低生產(chǎn)

2、成本， 增加企業(yè)經(jīng) 濟效益。如果供電系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量不高 , 將會給企業(yè)， 給國家造成不可估量的損失 1 。1.2 供電系統(tǒng)設(shè)計的原則工廠供電系統(tǒng)設(shè)計必須遵循以下原則：1) 工廠供電設(shè)計必須遵循國家的有關(guān)法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、 政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策 .2) 工廠供電設(shè)計應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進 和經(jīng)濟合理，設(shè)計中應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性 能先進的電氣產(chǎn)品。3) 工廠供電設(shè)計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和 地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計方案 .4) 工廠供電設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點

3、、規(guī)模和發(fā)展計劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的 關(guān)系, 做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性。1。3 供電系統(tǒng)設(shè)計的意義在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力 , 但是它在產(chǎn)品成本中所占的比 重一般很小(除電化工業(yè)外)。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中 或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量, 提高產(chǎn)品質(zhì)量 , 提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度 , 改善工人的勞動條 件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則 對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生

4、產(chǎn)，實現(xiàn)工 業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。本文中的設(shè)計是對全廠總配電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計， 通過對各部分的計算，最終選定廠中所需各種設(shè)備 2:.1.4工廠簡介及設(shè)計要求(1) 工廠總平臺布置圖(圖1)。(2) 工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格：本廠承但某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的大型電機，變電器、鍋爐配件制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為制造大型電機配件7500臺，總?cè)萘繛?5萬KW,制造電機總?cè)萘?萬KW,制造電機最大容量為5520KV. A;生產(chǎn)電氣 器件60萬件。本廠為某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。(3)工廠各車間負荷情況及轉(zhuǎn)供負荷情況如表1所示表1工廠各車間負荷情況及轉(zhuǎn)供負荷情況車間變電 所序號車間名

5、稱設(shè)備容量(kW)需要系數(shù)計算負荷KdcostanPc(KW)Qc(kvar)Sc(kv。A)1電機修理車22500.250。770.82間11900.20.531.586500。0。551。51352機械加工車5200.60。60.85間5700.350。80。788800.250。51.613新產(chǎn)品試驗3000.750.750.88車間3400.560.750.881600.570。740.906500.560.840。644原料車間5700。0。780.802300650。800.750。305備件車間7000。0。760。85528640。350。760。856鍛造車間36000。80

6、0。800.78(4)供電協(xié)議：1)當?shù)毓╇姴块T提供兩個供電電源,供設(shè)計者選用。從某220/35kV區(qū)域變電所提供電源,該變電所距廠南10km。從某220/35KV區(qū)域變電所提供電源，該變電所 距廠南側(cè)5km。2)電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)如表2所示.表2電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)電源編碼電源來源母線電壓短路容量距離l (km)繼電保護整定時間tp (s)U(KV)Sd.maxSd。 minA區(qū)域變電 所35600280101.8B某變電所3525015051。13)供電部門提出的技術(shù)要求：a. 區(qū)域變電所35KV饋出線定時限過電流保護整定時間為1。8s,某變電所 10KV饋出線過電流保護整定時間為1。1s。b.

7、 工廠最大負荷時功率因素不得低于0。9。c. 在總降壓變電所35KV側(cè)進行計量。d .供電貼費為700元/(KW.A),每月電費按兩部電價制：基本電費為18元/(KV.A)，動力電費為0.4元/(KW。h)，照明電費為0。5元/(KW。h)。e.工廠負荷性質(zhì)本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班制或三班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為2300h。鍋爐房供生產(chǎn)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，消防用水需要廠方自備 . 鍋爐房供電 要求有較高的可靠性，其中 60為一、二級負荷。f工廠自然條件：氣象資料。年最高溫度31C，年平均溫度20C,年最低溫度-27C,年最熱月 平均最

8、高溫度31C。年最熱月地下土壤中0。71m出平均溫度20C，常年主導(dǎo) 風向為南風。年雷暴雨 37天。地質(zhì)水文資料。平均海拔31m，地層以沙質(zhì)黏土為主且可耕地，自然接地電 阻10Q，地下水位35m,地耐壓為20t/m2.第二章 負荷計算及功率因數(shù)補償計算2.1 負荷計算2。 1。 1 負荷計算的意義工廠進行電力設(shè)計的基本原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量， 但是這種 原始資料要變成電力設(shè)計所需要的假想負荷 -稱為計算負荷，從而根據(jù)計算負荷按照 允許發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)的導(dǎo)線截面，確定變壓器容量，制訂提高功率因數(shù)的措施， 選擇及整定保護設(shè)備以及校驗供電電壓的質(zhì)量等，是一件較為復(fù)雜的事。電力裝

9、備設(shè)計部門對機械設(shè)備進行電氣配套設(shè)計時總有一定的裕度， 即使電動機功 率完全門分機械計算的配套要求。在工廠中使用的情況不同，也會影響到電力負荷的大 小, 但是這種電氣計算負荷還必須認真地確定因為它的濃度程度 ,直接影響整個工廠供 電設(shè)計的質(zhì)量 3 。如計算過高， 將增加供電設(shè)備的容量 , 浪費有色金屬， 增加初投資 . 計算過低則可能使供電元件過熱，加速其絕緣損壞增大電能影響供電系統(tǒng)的正常運行。 還會給工程擴建將來很大的困難。更有甚者，由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，以 不合理的工廠計算負荷為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)， 將給國民經(jīng)濟帶來很大的浪費和 危害，而且使電力系統(tǒng)的建設(shè)和運行受到影響

10、, 給國民經(jīng)濟帶來很大損失。所以對于本 設(shè)計來說，負荷計算尤其重要。2。 1.2 負荷計算的方法常用負荷計算的方法：(1) 需要系數(shù)法(2) 二項式系數(shù)法(3 )形狀系數(shù)法 .在此次設(shè)計中，設(shè)備臺數(shù)較多，各臺設(shè)備容量相差不太懸殊，所以考慮采用需要系數(shù)法。需要系數(shù)法的主要步驟：（1）將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總額定容量。（2）查出各組用電設(shè)備相應(yīng)需要系數(shù)及對應(yīng)的功率因數(shù)。用需要系數(shù)法求車間或全廠的計算負荷時，需要在各級配電點乘以同期系數(shù)K2 .負荷計算的主要公式有：(1)有功計算負荷（單位為KWPcKwKd(2)無功計算負荷（單位為KVar）QcPcta n(3)視在計算負荷（單位為KV

11、AScPccos(4)計算電流（單位為A）I 30Sc 3UnUn為車間或工廠的用電設(shè)備配電電壓（單位為 KV）車間變電所序號車間名稱設(shè)備容 量（kW）需要系數(shù)計算負荷KdcosttanPc(KW)Qc(kv ar)Sc(kv.A)1電機修理車22500.250。770.82562。5461。3730。5間11900.20。53 11.58238.0376。0449.16500。350.551.51227.5352.6413.62機械加工車5200。60.60。85312。0265。2520。0間5700.350。80。78199.5155.6249。48800.250。51。61220.03

12、54。2440.03新產(chǎn)品試驗3000。750。750.88225.0198。0300。0車間3400.560。75 10。88190。4167.6253。91600.570.740。9091。282.1123。26500.560。84 10。64364。0233.0433.34原料車間5700.650。780.80370.5296。4475.023000.300。80 10。75690。0517.5862.55備件車間7000。640。760.85448.0380。8589.55280。35 I0。76 10。85184.8157.1234.26鍛造車間36000.800.800。78288

13、0。 02246。3600。40KE p=0.9KE q=0.950.727202。 46243。89532.02。2功率因數(shù)補償計算功率因數(shù)對供電系統(tǒng)的影響在工廠供電系統(tǒng)中輸送的有功功率維持恒定的情況下，無功功率增大，即供電系統(tǒng) 的功率因數(shù)降低將會引起： 系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、 導(dǎo)線等容量增大，從而使工廠內(nèi)部的啟動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增 大了投資費用；(2) 由于無功功率的增大而引起的總電流的增加，使得設(shè)備及供電線路的有功功率 損耗相應(yīng)地增大；(3) 由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過的電流，因此總電流增大，就使 的供電

14、系統(tǒng)中的電壓損失增加，使得調(diào)壓困難；(4) 對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的增大，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加， 電壓降低，過度增大激磁電流，從而使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過允許范圍，為了保證轉(zhuǎn)子繞 組的正常工作，發(fā)電機就不能達到預(yù)定的效果.無功功率對電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。因此，供電單位和工廠內(nèi)部都有降低無功功率需要量的要求，無功功率的減少就相應(yīng)地提高了功率因數(shù)。2.2。2功率因數(shù)的補償供電單位在工廠進行初步設(shè)計時對功率因數(shù)都要提出一定的要求，它是根據(jù)工廠電源進線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠的相對位置以及工廠負荷的容量決定的 根據(jù)全國供用電規(guī) 則的規(guī)定,本設(shè)計要求用戶的功率因數(shù)cos Q.

15、9供電單位對工廠功率因數(shù)這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法，一般 不能滿足要求。因此，工廠便需要裝設(shè)無功補償裝置，對功率因數(shù)進行人工補償。由上表可知，可知該廠 220V側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有 0.72,而要求該廠35KV 進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于 0.90。考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗 ， 因此220V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于 0.90,選取0.92來計算220V側(cè)所需的無功功 率補償容量：需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：cos0.92Qc 7202tan(arccos0.76) tan(arccos0.92)kvar 0.44 7202 3168.9KVA取 Qc

16、=3170KVA3)補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：Sc(2). 72022(6243 3170)2kVA 7830kVA變壓器的功率損耗為：Pt 0.015S30(2)0.015 7830kVA117.5kWQt 0.06S30(2)0.06 362.3kVA469.8k var變電所高壓側(cè)的計算負荷為Pc(d7202kW 117.5kW 7319.5kWQc(1)(6243 3170) k var 469.8k var 3542.8k varSc(1). (7319.5)2(3542.8)28131.8kVA補償后工廠的功率因數(shù)為cosP30(1)S30(1)7319.5 8131.8

17、 0.9采用PGJ1型補償屏，并聯(lián)電容器為BWF10 5-120 1W型采用其方案一（主屏）1臺與方案3（輔屏）4臺相組合，總共容量120*6kvar*5=3600kvar。因此無功補償后工廠220V 側(cè)和35KV側(cè)的負荷計算如下表所示：項目CO計算負荷Pc (KW)Qc (kvar)Sc(kv.A)I%220V側(cè)補償前負荷0.727202。 46243.89532。014229。2220V側(cè)無功補償容量3600220V側(cè)補償后負荷0。9296906。383074。 9783011280主變壓器功 率損耗0.015Sc 117.50.06S 469.835kv側(cè)負荷計算0。907319.535

18、42.88131.84292。3變壓器的選擇2。3.1主變壓器臺數(shù)的選擇由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，且集中負荷較大，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時， 另一臺變壓器能對一、二級負 荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器 。2。3。2變電所主變壓器容量的選擇計算無功補償容量根據(jù)功率因數(shù)考核基準值 0.9 的要求，應(yīng)將本站功率因數(shù)補償至 0.9. 所以補償電容值為cos 0.92Qc 7202tan(arccos0.76) tan(arccos0.92)k var 0.44 7202 3168.9KVA選用的補償電容型號及臺數(shù)：TBB1Q 5-2250/25兩套裝

19、有兩臺主變壓器的變電所每臺容量 Sn?t不應(yīng)小于總的計算負荷S30的60%，最好 為總計算負荷的 70左右，即SN?T =( 0.6 0.7) Sc同時每臺主變壓器容量Sn?t不應(yīng)小于全部一、二級負荷之和 Sc()，即S30( II) S30( II)Snt ( 0。6 0.7 ) $ ； Snt Sc()(不應(yīng)小于全部一、二級負荷之和)SNT=8131.8 (0。 60.7) =(4879-5692) KVA因此選兩臺 SL7-6300/35 型低損耗配電變壓器。工廠二級的備用電源亦由與鄰近單 位相連的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。主變壓器的鏈接組別均采用 Y/d11.2.3 。 3車間變電所變壓器選擇

20、車間變電所位置一般按下述原則確定：分散設(shè)置并接近負荷中心；便于低壓網(wǎng)絡(luò)的 備用聯(lián)絡(luò)，節(jié)省變壓器及開關(guān)等設(shè)備的投資。根據(jù)廠區(qū)平面布置圖提供的車間分布情況及各車間負荷的性質(zhì)及大小， 本廠擬設(shè)置 六個車間變電所，由于主要車間的負荷均屬于I類負荷，故每個車間變電所均設(shè)置兩臺 變壓器。每臺變壓器的容量按能擔負全部車間負荷來選擇 6 .車間變電所的名稱、位置、型式以及變壓器的容量和臺數(shù)如下表所示：第三章總配電所主結(jié)線方案的設(shè)計設(shè)計依據(jù)：變電所主接線（一次接線）表示變電所接受、變換和分配電能的路徑。它由各種電力 設(shè)備（隔離開關(guān)、避雷器、斷路器、互感器、變壓器等）及其連接線組成。通常用單線圖 表示.主接線是否

21、合理，對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的靈活性、安全性、可靠性和經(jīng)濟性 以及繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系。 它是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié).在圖上所有電器 均以新的國家標準圖形符號表示，按它們的正常狀態(tài)畫出所謂正常狀態(tài)，就是電器所處 的電路中既無電壓，也無外力作用的狀態(tài)。對于圖中的斷路器和隔離開關(guān)，是畫出它們 的斷開位置。在圖上高壓設(shè)備均以標準圖形符號代表 ，一般在主接線路圖上只標出設(shè)備 的圖形符號，在主接線的施工圖上，除畫出代表設(shè)備的圖形符號外，還應(yīng)在圖形符號旁 邊寫明設(shè)備的型號與規(guī)范。從主接線圖上我們可了解變電所設(shè)備的電壓、電流的流向、 設(shè)備的型號和數(shù)量、變電所的規(guī)模及設(shè)備間的連接方式等，因此，主

22、接線圖是變電所的 最主要的圖紙之一。3.2 電氣主接線的設(shè)計原則和要求3.2.1電氣主接線的設(shè)計原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用 變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素 . 變電所不管是樞紐變電所、 地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位 和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。（2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。 應(yīng)根據(jù)負荷的大小及分 布負荷增長速度和潮流分布 , 并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所 連接電源數(shù)和出線回數(shù)。（3 ） 考慮用電負荷的重要性

23、分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 對一級用電負荷 , 必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應(yīng)保證全部一 級用電負荷不間斷供電 ; 對二級用電負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去 后，能保證大部分二級用電負荷供電，三級用電負荷一般只需一個電源供電。（4 ）考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將會產(chǎn)生直接的影響。通常對大 型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高 , 因此，其對主接線的可靠性、靈 活性的要求也高 . 而容量小的變電所，其傳輸容量小 ,對主接線的可靠性、靈活性的要求 低。（5）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、變

24、的備用容量是為了保證可靠的供電 , 適應(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情 況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路 器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時否允切除線路、變壓器的 數(shù)量等, 都直接影響主接線的形式。3.2.2 電氣主接線設(shè)計的基本要求 變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性 質(zhì)、線路、變壓器連接總數(shù)、 設(shè)備特點等條件確定。 并應(yīng)綜合考慮供電可靠、 運行靈活、 操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求 .（1）、可靠性： 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù) ,保證供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求

25、，主接線首先應(yīng)滿 足這個要求。具體要求：1）斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)和負荷的供電。2）斷路器檢修和母線故障以及母線檢修應(yīng)盡量減少停電時間及回數(shù)，并保證一級負荷及大部分二級負荷的供電。3）應(yīng)盡量避免全所停運、停電的可能性 .（ 2）、靈活性 : 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。1）調(diào)度時，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方 式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求 .2）檢修時 ,可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修，而不影響電力網(wǎng)的 運行和對用戶的供電。3）擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線.在不影響連續(xù)供電或停電時間最短

26、的情況下，投變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。（3）、經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。1）投資省 :主接線應(yīng)力求簡單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一 次設(shè)備；要能使繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜,以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；要能限制短路電流 ,以便于選擇廉價的電氣設(shè)備或輕型電路 ;如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求， 110KV 及以 下終端或分支變電可采用簡易電器。2）占地面積下：主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡量使占地面積減少.3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類、數(shù)量、容量，要避免兩

27、次變壓而增加電能損 失。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐.為簡化主接線 ,發(fā)電廠、變電所所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過 2 種。（4） 操作方便 主接線操作簡便與否，視主接線各回路是否按一條回路配置一臺斷路器的原則，符合這 一原則，不僅操作簡便、二次接線簡單、擴建也方便，而且一條回路發(fā)生故障時不影響 非故障回路供電。（5） 便于發(fā)展設(shè)計主接線時 ,要為布置配電裝置提供條件 ,盡量減少占地面積。 但是還應(yīng)考慮工廠企業(yè) 的發(fā)展，有的用戶第一期工程往往只上一臺變壓器 ,經(jīng) 35年后，需建設(shè)第二臺主變壓 器，變電所布局、基建一般都是根據(jù)主接線的規(guī)模確定的。因此，選擇主接線方案時 , 應(yīng)

28、留有發(fā)展余地。擴建時可以很容易地從初期接線過度到最終接線。第 4。3 節(jié) 電氣主接線方案的比較 變電所的接線應(yīng)從安全、可靠、靈活、經(jīng)濟出發(fā)。本次設(shè)計的 * 新北區(qū)市希 望化工廠35KV總降變電所,地位較為重要，應(yīng)盡量保證供電的可靠性，又由于是總降變 電所，從經(jīng)濟性來考慮主接線不宜復(fù)雜。（1）只裝有一臺主變壓器的總降變電所主接線 通常采用一次側(cè)無母線、二次側(cè)為單母線的主接線。一次側(cè)采用斷路器為主開關(guān)。其特 點是簡單經(jīng)濟，但供電可靠性不高，只適用于三級負荷 .（2）一次側(cè)為內(nèi)橋式接線的總降變電所主接線 這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷 . 這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路

29、較長而主變壓器不須經(jīng)常切換的總降壓變電所。（3）一次側(cè)為外橋式接線的總降變電所主接線 這種主接線也適用于一、二級負荷。這種外橋式接線多用于電源線路不長而主變壓器需 經(jīng)常切換以適應(yīng)經(jīng)濟運行的總降壓變電所 .（4）一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線 這種主接線兼有上述內(nèi)橋式和外橋式兩種接線的運行靈活性的優(yōu)點 , 但所用高壓開關(guān)設(shè) 備較多，投資較大 . 可供一、二級負荷，適用于一、二次側(cè)進出線較多的情況。（5）一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主接線 采用雙母線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備 也大大提高 , 從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在企業(yè)

30、中少用，主要用于電力系 統(tǒng)中。綜合上述的主接線方案的比較，一次側(cè)選用線路變壓器組接線方式，即采用兩臺 變壓器分列運行，二次側(cè)采用單母分段接線方式。第四章 短路計算4.1 概述工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對用電負荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常 進行。但是由于各種原因 , 也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運行遭到破壞。系統(tǒng)中最 常見的故障就是短路 .發(fā)生短路時，因短路回路的總阻抗非常小， 故短路電流可能達到很大值 . 強大的短路 電流所產(chǎn)生的熱和電動力效應(yīng)會使電氣設(shè)備遭受破壞，短路點的電弧可能燒毀電氣設(shè) 備，短路點附近的電壓顯著降低 , 使供電受到嚴重的影響或中斷。若在發(fā)電廠附近發(fā)上 短路，還

31、可能會使電力系統(tǒng)運行解列 , 引起嚴重后果。此外，接地短路故障所造成的零 序電流會在鄰近的通信線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，干擾通信，亦可能危及人身和設(shè)備安全 8。因此為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，必 須進行短路電流計算，已解決下列技術(shù)問題。1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度；2）設(shè)置和整定繼電保護裝置，使之正確的切除短路故障；3）確定限流措施， 當短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟時， 可采取限制短 路電流的措施；4）確定合理的主接線方案和主要運行方式等 .4.2 短路計算短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進行

32、繼電保護裝置的整 定計算。短路計算常用的方法有兩種 : 有名值法和標幺值法 .對于低壓回路中的短路，由于電壓等級較低，一般用有名值法計算短路電流。對于 高壓回路中的短路，由于電壓等級較多采用有名值法計算時 , 需要多次折算，非常復(fù)雜。 為了計算方便 , 在高壓回路短路中，通常采用標幺值法計算短路電流。故本次設(shè)計選擇 標幺值法進行短路電流計算。（1）先取基準值： Sd 100MVA ，基準值電壓 Ud1 35KV ，Ud2 0.22KV基準電流：Id1Sj1001.65KA1003 ?351.65KAj3UdiJ3?35k1. max| d1Z k1- min1.651.21.375| k1.m

33、inId1 1.65Z k1.max 1.26電源內(nèi)阻:Xs.maxSd1000.357sd .min280Sd100Xs.min0.166Sd .max600線路：R、wlR1 丨爭1.44 10 100 1.1755U d135X wLSd100X1l2d0.12 1020.098U 2d1352變壓器：Xt 5%25100 1037.937100 Snt 100630Id?Sd3Udi(2)計算K1點和K2點的短路電流為:Xk1 .maxXs. maxX wL0.3570.098 ().455X k1 .minXs.minX wL0.16670.0980.2647Rk1RWL1.1755

34、Zk1 .minRk1jxk1.min1.1755j 0.2647 1.2Zk1 .maxRk1jxk1.max1.1755j 0.4551.26X k2.maxXk1.maxXt0.4557.9378.392Xk2.minXk1.minXt0.26477.9378.2017I k2.maxd2X k2.min262.48.39231.27I k2.min| d2X k2.max262.48.201731.99所以短路容量為:Sk2 .max高壓沖擊系數(shù)一SdZ k1.min 1100 83.321009低壓沖擊系數(shù)運行方式短占八、最大運行方式短路(KA )1。375最小運行方式短路沖擊電流值

35、（KA）最大三相短路容量3sh1則 ish2K流(KA )1.31F戎嚀i 3。5MV .A)83。32 Ksh I k221.375maxmax2 1I1 31.27K231。2731。9948。6413.53.5(A)48.64(A)第5章電氣設(shè)備選擇和校驗5.1高壓電器選擇的一般原則高壓電器選擇的主要任務(wù)是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作 要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟的運行條件。要使企業(yè)供電系統(tǒng)的安 全可靠，必須正確合理的選擇各種電氣設(shè)備，選擇企業(yè)供電系統(tǒng)中高壓電氣設(shè)備的一般原 則，除按正常運行下的額定電壓、 額定電流等條件外，還應(yīng)按短路情況下進行校驗，但

36、各 種電氣設(shè)備的選擇與校驗項目也不盡一樣，表 5 1 :設(shè)備名稱選擇項目校驗項目額 疋 電 壓K V額 疋 電 流K V裝置 類型 戶內(nèi) 戶外準 確 度 級電抗 百分 數(shù)X%短路電 流開斷 能力二次 容量剩余電壓熱穩(wěn)定動穩(wěn)定咼壓短路器XXX*負荷開關(guān)XXX*隔離開關(guān)XXX*熔斷器XXX*電流互感器XXXX*電壓互感器XXX*電抗器XXX*支持瓷瓶XX*套管瓷瓶XXX*母線XX*電纜XX*X-需要選擇的項目需要校驗的項目5。2設(shè)備的選擇校驗要求1、 為了保證一次設(shè)備安全可靠的運行，必須按下列條件選擇和校驗：(1 )。應(yīng)滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發(fā)展。(2) 。應(yīng)滿足安裝地

37、點和當?shù)丨h(huán)境條件校核。(3) 。應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。(4) .同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種.(5) .與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。(6) .選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng) 正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準.2、技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、 過電流的情況下保持正常運行(1) 。電壓選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓。(2) .電流選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流。3、電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動熱穩(wěn)定校驗, 校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。4、用

38、熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。5、短路的熱穩(wěn)定條件6、短路熱穩(wěn)定校驗 短路熱穩(wěn)定校驗就是要求所選的電器 , 當短路電流通過它時，其最高溫度不 應(yīng)超過制造廠規(guī)定的短路時發(fā)熱允許溫度，即 :|2Rtj WtfRt或|2tj wI式中I2Rtj短路電流所產(chǎn)生的熱量；I2Rt 電器在短路時的允許發(fā)熱量，制造廠通常以t秒（通常為1, 4,5秒）內(nèi)通 過的電流It所產(chǎn)生的熱量表示；tj短路延續(xù)時間，秒tj=td+O。05秒=tb+tfd+0.05秒式中 t d- 短路延時時間tb主保護動時間tfd -斷路器分閘時間如果缺乏斷路器分閘時間數(shù)據(jù)，當主保護為速動時 , 短路電流可取下列數(shù) 據(jù)；對于快速及中速短

39、路器， td =0.15秒。 對于低速斷路器 t d =0.2 秒.此外當td 1秒時，可認為td= t j7、動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是指電器承受短路電流引起機械效應(yīng)的能力，在校驗時，用短路電流 的最大幅值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進行比較即 :ich w i max或：ch w I max式中I ch, i ch短路沖擊電流及其有效值;Imax，i max電器極限通過電流的最大值及有效值。5。3電器設(shè)備的選擇、校驗5。3。1 35KV側(cè)的選擇一、母線的選擇1、10K V母線選擇校驗(1) 母線形式確定 由于正常工作時流經(jīng)母線的電流Se 8131.8 8131.8| g 1.05 e1.05

40、939V 4000AgU e 310.5 .3因此應(yīng)選擇矩形鋁導(dǎo)體。(2 )母線截面積選擇2 按經(jīng)濟電流密度選擇，Tmax 5000h，鋁導(dǎo)體經(jīng)濟電流密度1.15A/mm, 截面則應(yīng)選擇 s ig15 939/1.15 816.5mm2;本方案按按經(jīng)濟電流密度選擇母線型號：LMY-63 X 8(3) 熱穩(wěn)定校驗SminC tt 取1, 70C時C=87. Smin 142230/87 163.6mm22 2所選導(dǎo)體截面816.5 mm163.6 mm,故滿足熱穩(wěn)定條件.2、35KV母線選擇校驗35K母線采用戶外布置,選擇軟導(dǎo)體較為經(jīng)濟,便于施工。(1)型式選擇 選擇鋼芯鋁絞線。(2 )截面選擇

41、Se 8131.8 8131.8I g 1.05 e1.05 266.5A1 gUe 337.3按經(jīng)濟電流密度選擇，Tmax=5000h鋁導(dǎo)體經(jīng)濟電流密度1.15A/mm2, 截面則應(yīng)選擇 Sj I g/1.15266.5/1.15231.7mm經(jīng)查表即選取LGJ-150/8(3) 截面熱穩(wěn)定校驗SminI 、t t取0.35,70 C 時C C87Smin 11280/87 129.7mm2Sj Smin即滿足熱穩(wěn)定要求.二、隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所中常用的開關(guān)電器，它需與斷路器配套使用。但 隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。(1)35KV隔離開關(guān)的選

42、擇根據(jù)隔開發(fā)展和應(yīng)用情況，選取隔離開關(guān)型式為GW 35T/630A戶外雙柱隔離開 關(guān)。其銘牌參數(shù)如下： 額定工作電壓Ug 35KV ； 額定工作電流630A I g 266.5A(2 ) 10KV隔離開關(guān)選擇GN19-10C/1000型其額定工作電壓為10KV滿足要求額定工作電流1000A I g =939A三、斷路器高壓斷路器是變電所主要電氣設(shè)備之一，其選擇的好壞，不但直接影響變電所的正常 狀態(tài)下運行，而且也影響在故障條件下是否能可靠地分斷。斷路器的選擇根據(jù)額定電壓、 額定電流、裝置種類、構(gòu)造型式、開斷電流或開斷容量各技術(shù)參數(shù)，并且進行動穩(wěn)定和 熱穩(wěn)定校驗。 按額定電壓選擇斷路器的額定電壓，

43、應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓，即UZd Ue式中Uzd -制造廠保證的最高工作電壓，KV;UI 斷路器的額定電壓，KV。 按額定電流選擇斷路器的額定電流Ie應(yīng)不小于回路的持續(xù)工作電流，即I eI G 式中I e 斷路器額定電流，A； Ig-回路持續(xù)工作電流,A。 按配電裝置種類選擇裝置的種類指斷路器安裝的場所.裝設(shè)在屋內(nèi)的應(yīng)選屋內(nèi)型，裝設(shè)在屋外的，應(yīng)選屋外 型。 按構(gòu)造型式選擇在相同技術(shù)參數(shù)的條件下，有各種型式的斷路器，如多油斷路器、少油斷路器、空氣斷 路器、六氟化硫斷路器等。要根據(jù)配電裝置的工作條件和要求，結(jié)合各斷路器的特點來選用。少油斷路器的特點是油量少、重量輕，不用采取特殊的防火防爆措施。

44、且其尺寸小、占 地面積小，造價低。因此，凡是在技術(shù)上能滿足要求的場合應(yīng)優(yōu)先采用。但少油斷路器 由于油量少，在低溫下易于凝凍，故不適宜嚴寒地區(qū)低溫下運行也不適于多次重合的場 合?？諝鈹嗦菲魇菬o油不會起火，而且其動作速度快，斷路時間短，斷流容量大，適用于多次重合的場合。但是，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，附有一套壓縮空氣裝置，價值高。因此，只在要求 動作速度快，多次重合的情況下，才選用空氣斷路器。六氟化硫斷路器的特點滅弧性能好，在密封不好的情況下，在斷路器周圍環(huán)境中易于沉 積SF6氣體，并需進行充氣。在設(shè)計時，具體問題要具體分析，根據(jù)上述條件，選用技術(shù)上合理而又經(jīng)濟的斷路器為 宜。35KV側(cè)斷路器選擇ZN540。5

45、14229Igmax 1-05 喬 246-4AI 301.05142293 10862.6A校驗如下：表52ZN540。5 數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)Un40.5KVU LN37KV1 N1250A丨max246.4Ai max63KA318。68KA1 oc25KAIk37.326KA熱穩(wěn)校驗252 42500KASIk3 tj7.3262 2.05110.024KAS10KV側(cè)斷路器選擇ZN-10/1250表5-3ZN-10/1250 數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)Un10KVU LN6。3KVI N1250AI ca-j862.6Ai max40KA3Ish10.72KA -j熱穩(wěn)校驗402 4I2 tj10.722

46、 2.056400KA2S230.458KA2S開斷電流100KAI I27.34KA四、電流互感器(1) 電流互感器選擇步驟： 選擇額定電壓和額定電流 確定裝置類別和結(jié)構(gòu) 確定準確度級 校驗二次負荷或容量 校驗動穩(wěn)定性 校驗熱穩(wěn)定性(2) 電流互感器的選擇電流互感器的準確度級別有0。2,0.5，1.0,3。0，10等級。測量和計量儀表使用的 電流互感器為0.2級，只為電流、電壓測量用的電流互感器允許使用1.0級，對非重要的測量允許使用3。0級。根據(jù)上述條件和短路電流計算結(jié)果選LCW35(L:電流互感器，C:鏈式，w:瓷絕緣，35:額定工作電壓(KV)型，0.2級，額定電流比為300/5。表5

47、4型號額定電 流比(KA級次組合二次容量(VA)熱穩(wěn)定 電流KA動穩(wěn) 定電流KA35kV 側(cè)LCV 35300/510P/10P/10P/0.25010。49(1S)18。6810kV 側(cè)LZZQ10D1600/50.2/0。5/10P5040 (4S)10035K V側(cè)電流互感器校驗表5-5項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)U N.TA35KVUn35KVUn1250AI max216。 51A動穩(wěn)定2Kes I1N血 100 0.3=42.42KAish7.326KA門熱穩(wěn)定65 0.3 =19.5KAI 土tjma7.32610.49KAKt* I1NV tV 1校驗合格 五、電壓互感器（1 ）電壓互感器

48、選擇步驟： 選擇額定電壓確定電壓互感器類型及結(jié)構(gòu)選擇準確度級 校驗二次容量2）電壓互感器的選擇項目如下： 其額定電壓要與供電電路的額定電壓相同合適的類型：戶內(nèi)、戶外型準確度和二次側(cè)負荷應(yīng)滿足下式關(guān)系Sntv S2 J （Scos i）（SiSin i）V i 1cos式中的Si及i為儀表并聯(lián)線圈所消耗的功率及其功率因數(shù)此值可查有關(guān)手冊得到。由于電壓互感器兩側(cè)均裝有熔斷器，故不需要進行短路的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗電壓感器的主要技術(shù)參數(shù)如下表67型號額定電壓JDZ- 3535000/100JDZX9-106000/100電壓互感器型號表示:JDA 35J-電壓互感器D-單相Z澆注絕緣六、避雷器根據(jù)避雷

49、器的工頻電壓要大于最大運行相電壓的3。5倍的原理來選，而最大運行相電壓的3.5倍為3533.570.73KV，因此可選 FZ 35 型（F：閥式避雷器,Z:電站用,35:額定工作電壓（K）。根據(jù)避雷器的工頻電壓要大于最大運行相電壓的3。5倍的原理來選，而最大運行相電壓的3.5倍為103.520.2KV ,因此可選 FZ2-10 型（F:閥式避雷器，乙電站用,2:設(shè)計序號，6:額定工作電壓（KV）七、接地開關(guān)根據(jù)短路電流計算結(jié)果選JN-35型（J :接地開關(guān),N :戶內(nèi)用,35：額定工作電壓（KV）. 根據(jù)短路電流計算結(jié)果選JN2-10型（J:接地開關(guān),N:戶內(nèi)用，2 :設(shè)計序號，10:額定 工

50、作電壓（KV）。5。3。2 220V側(cè)低壓母線的選擇1）各車間變電所計算電流計算如下：表5。2各車間變電所計算電流序號車間負荷（KW）計算電流（A）NO 141311459NO.25791621NO 3r 4501140NO.48501845NO.554012342）根據(jù)計算電流選擇母線截面及其載流量（見下表）：表5 o 3選擇導(dǎo)線截面及其載流量序號導(dǎo)線類型導(dǎo)線截面導(dǎo)線數(shù)量允許載流 量結(jié)論NO 1矩形鋁母線100X 811542合格NO.2矩形鋁母線100X 1011728合格NO.3矩形鋁母線63 X 1011168合格NO 4矩形鋁母線125X 1012089合格NO.5矩形鋁母線80 X

51、 1011427合格第6章 變電所的平面布置第6o 1節(jié)變電所位置選擇選擇變電所位置時，應(yīng)依照國家十至二十年的長遠規(guī)劃和五至十年的系統(tǒng)設(shè)計，搞清所 選變電所的負荷分布，近期和遠期在系統(tǒng)中的地位和作用，系統(tǒng)連接方式，電源潮流， 負荷對象，供電要求等，以滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，從而使所址位置選擇得比較合理。 變電所位置的選擇必須適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和布局的要求 ，盡可能的接近主要用戶， 靠近負荷中心。這樣，必然就會減少輸電線路的投資和電能的損耗， 既經(jīng)濟又節(jié)省能源 因此變電所位置的確定遵循以下原則：（1）接近負荷中心.接近負荷中心主要從節(jié)約一次投資和減少運行時電能損耗的角度出 發(fā)。(2) 進出線方便。要有足夠的進出線走廊，提供給架空