鑄造廠總降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)

鑄造廠總降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)電力業(yè)對(duì)我國(guó)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)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)。變電站是電力系統(tǒng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)。變電站不僅是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)之一，也是滿足現(xiàn)代化供電的實(shí)時(shí)、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動(dòng)化EMS和DMS的基礎(chǔ)。本課程設(shè)計(jì)根據(jù)老師所給原始資料，對(duì)資料進(jìn)行分析，完成某鑄造廠總降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)，主要包括6、工廠總降壓變電所10KV饋線保護(hù)（4）廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 1 4 4 5 5 6 6 6 7 8 8 8 第六節(jié)工廠總降壓變電所10KV饋線保護(hù) 第四章廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一節(jié)設(shè)計(jì)對(duì)象簡(jiǎn)介變電所由主接線，主，高、裝置，和控制系統(tǒng)，所用電和，遠(yuǎn)動(dòng)和通信系置等屬于；繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)和通信系統(tǒng)等屬。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運(yùn)行質(zhì)量、維形式。主變壓器是變電所最重要的設(shè)備，它的性能與配置直接影響到變電所的第二節(jié)原始資料介紹（KW）ⅠKd266Ⅰ7Ⅰ8ⅠⅡ9ⅡⅡ距該廠5km有一座A變電站，其主要技術(shù)參數(shù)如下：主變?nèi)萘繛?×31.5MVA；型號(hào)為SFSLZ－31500kVA／110kV三相三繞組1變壓器；短路電壓比110KV/35KV為Δu%=10.5；110KV/10KV為ku%=17%。110kV母線三相短路容量：1918MVA；k擬由B變電站提供一回10kV架空線作為備電源。系統(tǒng)要（3）(（6）(短路計(jì)算點(diǎn)，分別按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)6、工廠總降壓變電所10KV饋線保護(hù)，保護(hù)方式的選擇和整定值計(jì)算。（4）廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)只要求對(duì)廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則給予扼要的論述，對(duì)廠區(qū)線路進(jìn)行初第二章外部供電方案設(shè)計(jì)第一節(jié)供電方案的主要內(nèi)容工廠的供電方案主要依據(jù)工廠的用電要求、用電性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的信息以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行情況來(lái)確定。其主要內(nèi)容包括供電電源位置、出線方式、供電線路敷設(shè)、供電回路數(shù)、走徑、跨越、工廠進(jìn)線方式、工廠受（送）電裝置容量、主接線、繼電保護(hù)方式、電能計(jì)量方式、運(yùn)行方式、調(diào)度通信等內(nèi)容。第二節(jié)供電方案的基本原則（2）符合電網(wǎng)建設(shè)、改造和發(fā)展規(guī)劃的要求（4）符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，以及技術(shù)裝備先進(jìn)要求，并應(yīng)對(duì)多種供電方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最佳方案。第三節(jié)鑄造廠供用電情況分析高壓供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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)性和靈活性。因此，主接線的正確、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。本變電所原始資料有兩路電源可供選擇。并且該廠1～6車間為長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。停電時(shí)間超過2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)備將受到損壞，故這6個(gè)車間定為Ⅰ級(jí)負(fù)荷。由于一級(jí)負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如果中斷供電造成的后果十分嚴(yán)第四節(jié)供電方案的選擇該廠供電電源可由35KV高壓線和10KV高壓線提供，可作出三種供電電1.工作電源與備用電源均來(lái)自A變電站35KV母線；2.工作電源與備用電源均來(lái)自A變電站或B變電站10KV母線；3.工作電源來(lái)自A變電站35KV母線，備用電源來(lái)自B變電站10KV母三種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎(chǔ)上選擇最經(jīng)濟(jì)的方案。由所給資料知，該廠工作電源由A變電站提供，備用電源由B變電站10KV架空線提供，故選擇方案3供電，即工作電源來(lái)自A變電站35KV母線，備用電源來(lái)自B變電站10KV母線。LGJ-35+LGJ_120變電設(shè)備維護(hù)費(fèi)按照綜合投資的6%計(jì)算0.6變電設(shè)備折舊費(fèi)按照綜合投資的6%計(jì)算0.65000x12x4x10-4第六節(jié)變壓器的選擇由于該廠的負(fù)荷有一級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求高，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一級(jí)負(fù)荷繼續(xù)變電所主變壓器容量的選擇：裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器第三章總降壓變電站設(shè)計(jì)第一節(jié)主接線的設(shè)計(jì)安全符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全可靠應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是期中一二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性的要求。靈活應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)符合的經(jīng)濟(jì)在滿足上述要求的前提下，應(yīng)盡量是主接線簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進(jìn)線之間，猶如一架橋梁，而且處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。高好高一樣一樣一樣通過表2的比較得出：在技術(shù)指標(biāo)方面，三種方案均能滿足要求；在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，方案三的初期投入較方案一、二的多。而方案一更適用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所；方案二更適合用于電源線路較短而變電所晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大、適于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。本次設(shè)計(jì)電源距離變電所5KM或者7KM，且本工廠采用三班工作制，晝夜負(fù)荷變動(dòng)較小，切不需要經(jīng)常切換變壓器。所以綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終選擇方案一，即一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖。工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個(gè)元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷。我國(guó)目前普遍采用的確定用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的方法，有需求系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是國(guó)際上普遍采用確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，最為簡(jiǎn)便。二項(xiàng)式法的局限性比較大，但是確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，較之需要系數(shù)法合理，切計(jì)算比較簡(jiǎn)便。先求各車間的計(jì)算負(fù)荷30(2)30(2)30(5)30(5)30(6)30(6)30(7)30(7),其他負(fù)荷Ⅱ設(shè)備總?cè)萘縋=561kW,e故d30(9)30(9)同時(shí)系數(shù)K=0.9，因此總的計(jì)算負(fù)荷為Σ一級(jí)負(fù)荷總的計(jì)算負(fù)荷為各個(gè)車間的計(jì)算負(fù)荷、總的計(jì)算負(fù)荷及一級(jí)負(fù)荷總的計(jì)算負(fù)荷如下表所示。k房1房122334455荷荷工廠中由于有大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的功率因數(shù)要求，則需要增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降有功計(jì)算負(fù)荷4522KVA。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為1405KVAR,視在計(jì)算負(fù)荷為第三節(jié)短路電流計(jì)算短路是指不同電位的導(dǎo)體之間電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的一種故障。短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。短路按短路電路的對(duì)稱性來(lái)分可分為對(duì)稱性短路和非對(duì)稱性短路，三相短路屬于對(duì)稱性短路，其他形式的短路均為非對(duì)稱性短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但是一般情況下，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。短路電流的計(jì)算，常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法，（本次設(shè)計(jì)采用歐姆法）。為了選擇電氣設(shè)備，整定繼電保護(hù)，需要計(jì)算總降壓變電所35KV側(cè)、求K1點(diǎn)的三相短路電流（U=37KV）ddkU2=.XX=ΔUU2=.KN2XXIK1U==ΣK1C2k.X'X'=ΔU%.K=U2= C2x2N0兩線圈變壓器電抗(Δu%=7）k.X'X'=ΔU%.K=U2=C22xNXX'X'//X'K2U==ΣK2三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3)=I(3)=I(3)=5.27kA求K1點(diǎn)的三相短路電流（U=37KV）dΩU2==U2=.K.N2ΣK1U2C2=dC2k22AKU2.x'=2=C2N0兩線圈變壓器電抗(Δu%=7）k====ΔU%K=U2= C22xNx=x'+x'+x'+x'//x'K2U==ΣK2三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3)=I(3)=I(3)=4.53kA三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值三相短路電流/三相短路電流/kA/MVA式K2K1K2K1示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次設(shè)備的二次設(shè)備組合為--------電流/A電壓/kV斷流能力/kA電流/A電壓/kVMVA度√√√--√√√√--√件件高壓斷路器（文字符號(hào)為QF）的功能是：不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且一般35KV及以下的戶內(nèi)配電裝置中都采用少有斷路器。因?yàn)镮=S==N16kA40kA高壓隔離開關(guān)（文字符號(hào)QS）的功能主要是隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。因此其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設(shè)備的安全。但是隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負(fù)荷操作。然而可用來(lái)隔離一定的小電流，如勵(lì)磁電流不超過2A的空載變壓器，電容電流不超過5A的空載線路及高壓互感器和避雷電路等。高壓隔離開關(guān)按安裝地點(diǎn)不同，可分為戶根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)隔離開關(guān)型式，初步選用GN5-35G/600-72戶內(nèi)型隔離開關(guān)來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)，如下表6所示，校驗(yàn)結(jié)果，所選GN5-35G/600-72戶序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件GN5-35G/600-72戶內(nèi)型隔離開關(guān)3535kV35kV600A72kA2高壓負(fù)荷開關(guān)（文字符號(hào)QL）是一種功能介于高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)22630A320kA4550kA熔斷器（文字符號(hào)為FU）是最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，它用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備免受根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的高壓戶內(nèi)熔斷器型式，初步選用RN1-35G/1000-2000型熔20kA20kA較少，工作時(shí)一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組則并聯(lián)儀表、繼電器的35kV35kV一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工根據(jù)我國(guó)生產(chǎn)的電流互感器型式，初步選用LMCQ-35型電流互感器來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)，如下表10所示校驗(yàn)結(jié)果，故所選LMCQ-35型電流互感器滿足要求。序號(hào)序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件LMCQ-35型電流互感器135kV35kV合格壓一次設(shè)備的選擇與高壓一次設(shè)備的選擇一樣，必須滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)電壓/kV電流/A斷流能力/kA器√√√√√－器√－－器√√－DZ10-600LNH3-400LAT-300380V380V285A20kA400A300A32kA600A600A52kA52kA380V380V380V380V根據(jù)規(guī)定，對(duì)于高壓側(cè)為35KV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來(lái)說(shuō)，應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和瓦斯保護(hù)；在有可能過負(fù)荷時(shí)應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。如果單臺(tái)運(yùn)行的變壓器容量在10000kVA及以上或者并列運(yùn)行的變壓器每臺(tái)容量在6300kVA及以上時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)來(lái)取代電流速斷保護(hù)。本課程設(shè)計(jì)所選主變壓器容量為5000kVA，故應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)、電流400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。氣體保護(hù)裝置主要由氣體繼電器構(gòu)成。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)出現(xiàn)故障時(shí)，電弧高溫使變壓器內(nèi)裝應(yīng)取1%～1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時(shí)，聯(lián)通管對(duì)油箱頂蓋也有2%~4%的傾斜度。變壓器電流速度按保護(hù)的接線、工作原理與線路電流速斷保護(hù)當(dāng)線路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器的電流大于電流速斷的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，接通信號(hào)繼電器和中間繼電器，動(dòng)作發(fā)訊和使用斷路器跳閘。變壓器電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流與線路電流素緞保護(hù)相似，應(yīng)躲過變壓器二次側(cè)母線三相短路時(shí)的最大穿越電流。變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，與線路速斷保護(hù)靈敏度校驗(yàn)一樣，以變壓器一次側(cè)最小兩相短路電流進(jìn)行采用兩相不完全星型接法，動(dòng)作電流按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)三相短路值整定IKK=KIk.maxi,wK,wiSpKI(2)Akk,p=KwIk=iqb變壓器過電流保護(hù)裝置的接線、工作原理和線路過電流飽保護(hù)作原理完全相同。也按階梯原則整定。但對(duì)電力系統(tǒng)的終端變電所入車間變電變壓器過電流飽和的靈敏度檢驗(yàn)按最小運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)發(fā)采用兩個(gè)電流互感器接成不完全星型，保護(hù)電流按照躲過最大負(fù)荷電KKIop=KrelKwIL.max，其中Krel=1.3，Kw=1，Kre=0.8，iL.max30所以Iop=relwIL.max=x161.52A=13.12A。10KV饋電線路的保護(hù)p=2in=變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流I的整定計(jì)算公式為op(OL)i第六節(jié)工廠總降壓變電所10kV饋線保護(hù)66KV電力線路，應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。簡(jiǎn)單。作為線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過電流和瞬種是兩相一繼電器式接線。兩相一繼電器式接線能反映各種相間短路故障，但不同的短路保護(hù)靈敏度不同，有的甚至相差一倍，因此不如兩相兩繼電器式接帶時(shí)限的過電流保護(hù)按照動(dòng)作時(shí)限分可分為定時(shí)限和反時(shí)與短路電流成反比關(guān)系；定時(shí)限是保護(hù)裝置的動(dòng)作過電流整定計(jì)算，帶時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流I,應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流以免保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)作，而且其返回電流也應(yīng)該躲過線路的最大整定動(dòng)作電流，取K=1.3，K=1，relwL.max30,K=0.8,K=20i,則IwIL.max=161.52A=13.12A，故動(dòng)作電流整定為10A。p=2in=限過電流保護(hù)中抽去時(shí)間繼電器，在啟動(dòng)電流繼電器后直接將信號(hào)繼電器和中i,kk,pk.maxk2則IKK=KiKI(2)KI(2)=KwKI(2)=KwIk=iqbp該圖中同時(shí)裝有定時(shí)限的過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，其中KA1、KA2、KT、KS1、和KM屬于定時(shí)限過電流保護(hù)，當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，起動(dòng)用的電流繼電器KA動(dòng)作，使時(shí)間繼電器動(dòng)作，經(jīng)過一定延時(shí)后，接通信號(hào)繼電器和中間繼電器。KM就接通斷路器的跳閘回路使斷路器QF自動(dòng)跳閘。KA3KS2和KM屬于電流速斷保護(hù)，當(dāng)線路發(fā)生短路故障后，起動(dòng)用的電流繼電器動(dòng)作不經(jīng)過時(shí)間繼電器，直接接通信號(hào)繼電器及中間繼電器，使跳閘回路在小接地電流的電力系統(tǒng)中，若發(fā)生單相接地故障時(shí)，只有很小的接地電容電流，而相間電壓不變，因此可暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。但是這畢竟是一種故障，而一種威脅，如果長(zhǎng)期下去可能引起非故障相路，這將引起開關(guān)跳閘，線路停電。因此，應(yīng)裝設(shè)絕緣op(_E)icK=KrelIci,取K=1.5，變電所擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配點(diǎn)的任務(wù)。而配電所擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配點(diǎn)的任務(wù)。顯然，變高壓配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循上級(jí)頒布的有備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，并且經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠運(yùn)配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部