某厂总降压变电站设计

1、 课程设计说明书 No. PAGE 12 沈阳大学 某厂总降压变电站设计课程设计的目的通过课程设计可以巩固工厂供电的理论知识，了解变电所设计的基本方法，了解变电所电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工作奠定基础。设计思路主接线的设计：分析原始材料，列出技术上可能实现的多个方案，经过分析比较，确定最优方案。短路电流的计算：根据电气设备的选择和继电保护的需要，计算最大运行方式和最小运行方式下三相短路电流并列出汇总表。采用标幺制计算方法。主要电气设备选择：包括断

2、路器，隔离开关，互感器，导线截面和型号，绝缘子等设备的选择和校验。主要设备继电保护设计：主变压器的保护方式选择及整定计算。基础资料全厂用电设备情况 = 1 * GB2 负荷大小及类型用电设备总安装容量：6630kw计算负荷（10kv侧）有功：4522kw；无功：1405kvar表1 全厂各车间负荷统计表序号车间名称负荷类型计算负荷P30(KW)Q30(KVAR)S30(KVA)1空气压缩车间 = 1 * ROMAN I7801808002熔制成型（模具）车间 = 1 * ROMAN I5601505803熔制成型（熔制）车间 = 1 * ROMAN I5901706144后加工（磨抛）车间 =

3、 1 * ROMAN I6502206865后加工（封接）车间 = 1 * ROMAN I5601505806配料车间 = 1 * ROMAN I3601003747锅炉房 = 1 * ROMAN I4201104348厂区其它负荷（一） = 2 * ROMAN II- = 3 * ROMAN III4001684349厂区其它负荷（二） = 2 * ROMAN II- = 3 * ROMAN III440200483共计47601448同时系数0.950.97全厂计算负荷452214054735.24 = 2 * GB2 本厂为三班工作制，全厂工作时数8760小时，最大有功负荷利用小时数56

4、00小时。 = 3 * GB2 全厂负荷分布：见厂区平面布置图全厂设5个车间变电站：T1为1#车间供电；T2为2#、3#车间供电；T3为4#、5#车间供电；T4为6#、8#车间供电；T5为7#、9#车间供电。2.电源情况 = 1 * GB3 = 2 * GB3 = 3 * GB3 = 4 * GB3 = 5 * GB3 = 6 * GB3 = 8 * GB3 = 9 * GB3 = 7 * GB3 总降压变电站电源 = 1 * GB2 工作电源本厂拟由距其5公里处的A变电站接一35KV架空线路，线路采用LGJ-35钢芯铝绞线供电。A变电站110KV母线短路容量为1918MVA，基准容量为100

5、0MVA，A变电站安装两台SFSLZ131500KVA/110KV三卷变压器，其短路电压U高-中 =10.5%，U高-低 =17%，U中-低 =6%。最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑；最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。 = 2 * GB2 备用电源拟由B变电站接一10KV架空线路作为备用电源，线路采用LGJ-120钢芯铝绞线。系统要求：只有工作电源停电时，才允许备用电源供电。总降压变电站B5KMT 5KM供电部门对本厂功率因数要求值为：35KV供电cos=0.9；10KV供电cos=0.9。电气主结线设计定义：总降压变电所的电气主结线是由变压器、断路器、隔离开关、互

6、感器、母线及电缆等电气设备，按一定顺序连接组成的电路。要求：对电气主结线的基本要求是：根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性。电气主结线应具有一定的运用灵活性。结线简单，运行方便。在保证安全可靠供电的基础上，力求投资少，年运行费用低。特点：为了保证一级负荷的正常供电，可决定总降压变电所采用单母线分段主结线方式。如附图一，该结线的主要如下：总降压变电所设一台5000KVA35/10KV的降压变压器与35KV架空线路-变压器组单元结线。在变压器高压侧安装少油式断路器。这便于变电所的控制、运行和维修。总降压变电所的10KV侧采用单母线分段结线，用10KV少油式断路器将母线分成两段。主变压器低压侧将少油

7、式断路器接10KV母线的一个分段上，而10KV的备用线路也经少油式断路器接在另一分段上。各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电可靠性。根据规定，备用电源只有在主电源停止供电，及主变压器故障或检修时才能投入。因此备用电源进线开关在正常时是断开的，而10KV母线的分段断路器在正常时则是闭合的。在10KV母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置（APD），当工作电源因故障而断开时，备用电源会立即投入。当主电源发生故障时，变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。短路电流的计算短路电流按正常运行方式计算如图1所示图1 短路电流的计算电路根据计算电路做出的计算短路电流的等值电

8、路的如图所示图2基本等值电路为了选择高压电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电所的35KV侧、10KV母线以及厂区高压配电线路末端(即车间变电所高压侧)的短路电流，但因工厂厂区不大，总降压变电所到总降压最远车间的距离不过数百米，因此10KV母线与10KV电线末端处的短路电流差别极小，故先计算主变压器高低电压侧短路电流。求各元件电抗,用标幺值计算设基准容量基准电压 系统电抗已知地区变电所110KV母线的短路容量因此系统电抗标幺值的公式可得：标幺值=实际值/基准值=又因为 得地区变电所三绕组变压器的高压中压绕组之间的电抗标幺值35KV供电线路的电抗标幺值：LGJ-35型钢芯铝绞线几何距离1时的

9、电抗为总降压变电所的主变压器电抗标幺值：k1点三相短路电流计算：系统最大运行方式,等值电路如图3图3系统最大运行方式的等值电路短路回路总阻抗：按无限大系统计算,计算点三相短路电流标幺值为：可求的基准电流 从而求的d1点三相短路电流的有名值：冲击电流为： k1点短路容量为：系统最小运行方式等值电路图4图4系统最小运行方式等值电路短路回路总阻抗： 三相短路电流标幺值： 其他计算结果见表2表2 k1点三相短路电流计算结果项目计算公式系统最大运行方式4.54.511.48288.18系统最小运行方式3.053.057.78195.313k2点三相短路电流计算系统最大运行方式下短路回路总阻抗(2) 系统

10、最小运行方式下短路回路总阻基准电流： k2点三相短路电流计算结果见下表3表3 k2点三相短路电流计算结果项目计算公式系统最大运行方式3.23.28.1657.24系统最小运行方式2.872.877.3152.30电气设备的选择工厂总降压变电所的各种高压电气设备，主要指610千伏以上的断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、互感器、电抗，、母线、电缆支持绝缘子及穿墙套管等。这些电气各自的功能和特点不同，要求的运行条件和装设环境也各不同，但也具有共同遵守的原则。电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择，并且按短路情况进行稳定检验。对于供电系统高压电气设备的选择，除了根据正常运行条件下的额度电压、

11、额度电流等选择条件外，还应该按短路电流所产生的电动力效应及热效应进行校验。“按正常运行条件选择，按短路条件进行校验”，这是高压电气设备选择的一般原则。在选择供电系统的高压电气设备时，应进行的选择及校验项目。见表4表4 选择电气设备时应校验的项目校验项目设备名称电压/KV电流/A遮断容量/MVA短路电流校验动稳定热稳定断路器XXXXX负荷开关XXXXX隔离开关XXXX熔断器XXX电流互感器XXXX电压互感器X支柱绝缘子XX套管绝缘子XX母线XXX电缆XXX限流电抗器XXXX注：表中“X”表示选择及校验项目高压电气的热稳定性校验： 母线及电缆的热稳定性校验：短路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳

12、定计算： 电流互感器的力稳定计算： 母线的力稳定计算： 根据上面短路电流计算结果按正常工作条件选择和按短路情况校验确定的总降压变电所高低压电气设备如下：1 . 35KV侧设备表5 35KV侧电气设备设备名称及型号计算数据高压断路器SW2-35/1000隔离开关GW2-35GD/600电压互感器JDJJ-35电流互感器LCW-35避雷器FZ-3535KV35KV35KV35KV35KV1000A600A150/51500MVA63.4KA50KV21.2KA2 . 表6 10KV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）设备名称及型号计算数据高压断路器SN10-10/600隔离开关GN8-10T/

13、600电流互感器LAF10-300/5隔离开关GN6-10T/600备注10KV10KV10KV10KV采用GG-10高压开关柜600A600A300/5A600A52KA52KA57KA52KA350MVA3 . 表7 10KV馈电线路设备设备名称及型号计算数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/510KV10KV10KV600A400A300/533KA50KA200MVA4 . 10KV母线选择变压器低压侧引出线选择主变压器低压侧引出线按经济电流密度选择工作电流： 母线计算截面： 选用标准截面650的铝母线允许电流740A大于工作电流274.

14、94A，满足要求热稳定校验：满足要求动稳定校验：母线采用平放装设母线最大允许跨度 已知： 进线的绝缘子间距离取2米即可,绝缘子采用ZNA-10MM破坏负荷375公斤，满足要求。10KV母线选择按发热条件选用440铝母线允许电流395A大于计算电流。按上述计算的热稳定最小截面为76.94小于440满足要求。动稳定校验：母线平放：根据前面计算：求得：GG-10高压开关柜一般宽距1m,进线柜最宽为1.5m，以此上述检验满足动稳定要求。由于采用标准高压开关柜，故不必选择母线支持绝缘子。继电保护的选择与整定总降压变电所需设置以下继电保护装置：主变压器保护备用电源进线保护变电所10KV母线保护10KV馈电

15、线路保护此外还需设置以下装置：备用电源自动投入装置绝缘监察装置主变压器保护：根据规程规定5000KVA变压器设下列保护：瓦斯保护：防御变压器铁壳内部短路和油面降低。轻瓦斯动作与信号，重瓦斯作用于跳闸。电流速断保护：防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。过电流保护：防御外部相间短路并作为瓦斯保护及短路速断保护的后备保护。保护动作于跳闸。过负荷保护：防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。按具体条件装设。各个保护的具体整定计算如下：电流速断保护速断保护采用两相不完全星形接发，动作电流应躲过系统最大运行方式时，变压器二次侧三相短路值。即按公式计算：归算到35KV侧 灵敏度按系统最小运

16、行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验满足要求。 过电流保护：采用三个电流互感器接成完全星形接线方式，以提高保护动作灵敏度，继电器采用DJ-11型保护动作电流按躲过变压器一次侧可能出现的最大负荷电流来整定进入继电器的电流：动作时间510KV母线保护配合，10KV馈电线的保护动作时间为0.5秒，母线保护动作时间为1s，则变压器过流保护时间为：灵敏度按二次侧母线方式两相短路的条件来校验。满足要求。主变压器保护的原理展开图见附图2总结通过这次课程设计巩固工厂供电的理论知识，了解了变电所设计的基本方法，变电所电能分配等各种实际问题。尤其是巩固了主接线的设计、短路电流的计算、主要电气设备选择和主要设

17、备继电保护设计等专业知识。并且培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工作奠定基础。主要参考资料1 周赢、李洪儒.工业企业供电.M.北京：冶金工业出版社.（授课教材），20022李友文.工厂供电.M. 北京：化学工业出版社，20053王荣藩.工厂供电设计与实验.M天津：天津大学出版社，19894工业与民用配电设计手册.M.北京：中国电力出版社，20005工厂常用电气设备手册（上、下册、补充本）.M北京：水利电力出版社，19906电气制图及图形符号国家标准汇编. 北京：中国标准出版社，1989 2、主变压器台数的选择 应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应选用两台变压器。对只有少量二级而无一级负荷的变电所，如低压侧有与其他变电所相联的联络线作为备用电源，亦可只采用一台变压器。 季节性负荷变化较