工厂降压变电所的电气设计说明

....19/19供电技术供电技术―――结课报告前言变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计建设一座110KV降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。目录正文1:设计任务书2:设计说明书（1）负荷计算和无功功率补偿（2）变电所主变压器和主结线方案的选择（3）短路电流的计算（4）变电所一次设备的选择校验（5）变电所的保护装置3.小结附录1：参考文献附录2：变电站主接线图第一部分：设计任务书（一）设计题目：红星机械厂降压变电所的电气设计（二）设计要求：根据本厂所能取得的电源与本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案与高低压断路器设备和进线，选择整定继电保护装置，最后写出设计说明书。（三）设计依据：1、工厂总平面2、工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4600h，日最大负荷持续时间为6h，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。3、供电电源情况：本厂可由附近一条10Kv的公用电源干线取得工作电源，该干线的导线牌号为LGJ－150，导线为等边三角形排列，线距为2m，干线首端距离本厂约8Km，干线首端所装设的高压断路器的断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由临近的单位取得备用电源。已知本厂高压侧由电气联系的架空线路总长度为80Km，电缆线路总长度为25Km。4、气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38度，年平均气温为23度，年最低气温为－8度，年最热月平均最高气温为33度，年最热月平均气温为26度，年最热月地下0.8m处平均气温为25度。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。5、地质水文资料：本厂所在地区平均海拔500米，地层以砂粘土为主，地下水位为1米。6、电费制度：本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KWh，照明电费为0.5元/KWh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性的向供电部门交纳供电贴费：6～10KV为800元/KVA。（四）设计任务：要求完成以下工作量：设计说明书前言目录负荷计算和无功功率补偿变电所主变压器台数和容量、类型的选择变电所主接线方案的设计短路电流的计算变电所一次设备的选择和校验变电所二次回路的选择与继电保护的整定附录：参考文献设计图纸：变电所主接线图一。表1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数功率因数1铸造车间动力3000.30.7照明60.812锻压车间动力3500.30.65照明80.717金工车间动力4000.20.65照明100.816工具车间动力3600.30.6照明70.914电镀车间动力2500.50.8照明50.813热处理车间动力1500.60.8照明50.819装配车间动力1800.30.7照明60.8110机修车间动力1600.20.65照明40.818锅炉房动力500.70.8照明10.815仓库动力200.40.8照明10.81生活区照明3500.70.9第二部分：设计说明书负荷计算和无功功率补偿1．负荷计算：各厂和生活区的负荷计算如表1所示。2．无功功率补偿由表1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗大于有功损耗，因此380V侧最大负荷功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：选并联电容器为BW0.4—14—3型，总共容量84kvar5=420kvar。因此无功功率补偿后工厂380V侧和10V侧的负荷计算如表2。表2无功功率补偿后工厂的计算负荷项目cosφ计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380V侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380V侧无功补偿容量—420380V侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主变压器功率损耗0.015S30=130.06S30=5210KV侧负荷总计0.92825.2359.690052表1机械厂的负荷计算表编号名称类型设备容量Pe/kw需要系数Kdtanφ功率因数计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A1铸造车间动力3000.31.020.79091.8————照明60.8014.80————小计306——94.891.81322012锻压车间动力3500.31.170.65105122.9————照明80.7015.60————小计358——110.6122.91652517金工车间动力4000.21.170.658093.6————照明100.80180————小计410——8893.61281946工具车间动力3600.31.330.6108143.6————照明70.9016.30————小计367——114.3143.61842804电镀车间动力2500.50.750.812593.8————照明50.80140————小计255——12993.81602443热处理车间动力1500.60.750.89067.5————照明50.80140————小计155——9467.51161769装配车间动力1800.31.020.75455.1————照明60.8014.80————小计186——58.855.180.611210机修车间动力1600.21.170.653237.4————照明40.8013.20————小计164——35.237.451.4788锅炉房动力500.70.750.83526.3————照明10.8010.80————小计51——35.826.344.4675仓库动力200.40.750.886————照明10.8010.80————小计21——8.8610.716.211生活区照明3500.70.480.9245117.6272413总计（380V侧）动力22201015.3856.1————照明403计入KΣP=0.8KΣq=0.850.75812.2727.610901656（二）变电所主变压器和主结线方案的选择1．变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：（1）装设一台主变压器型式采用S9，选SN.T=1000KVA>S30=900KVA，即选一台S9—1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（注意：由于二级负荷达335.1KVA，380V侧电流达509A，距离又较长，因此不能采用低压联络线作备用电源。）（2）装设两台主变压器型号采用S9，而每台容量为：因此选两台S9—630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的高压联络线承担。主变压器的联结组别均采用。10kv10kvS9-1000S9-630S9-63010/0.4Kv10/0.4kv10/0.4kv220/380V220/380V图一装设一台主变的主结线方案图二装设两台主变的主结线方案2.变电所主结线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：装设一台主变压器的主结线方案如图一装设两台主变压器的主结线方案如图二两种主结线方案的技术经济比较（下表）比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变电压损耗大两台并联，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济投资金额投资低投资高从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。（三）短路电流的计算1．绘制计算电路K-1K-2500MVALG—150，8KMS9—1000系统10.5KV0.4KV2．确定基准值3．计算短路电路中各元件的电抗标么值电力系统架空线路查表，得LG—150的而线路长8km,故（3）电力变压器查表，得故因此绘等效电路，下图所示。k-1k-24．计算k-1点的短路电路总电抗与三相短路电流和短路容量总电抗标么值三相短路电流周期分量有效值其他短路电流三相短路容量5．计算k-2点的短路电路总电抗与三相短路电流和短路容量总电抗标么值三相短路电流周期分量有效值=19.7KA其他短路电流三相短路容量以上计算结果综合如表3：表3短路计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAIKI“I∞ishIshSKk-11.961.961.9652.9635.7k-219.719.719.736.221.513.7（四）变电所一次设备的选择校验10KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI30IKish数据10KV57.7A1.96KA5.0KA7.3额定参数UNINIOCimax低压断路器DW15-1500/310KV6316KA40KA512380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI30IKish数据380V总1320A19.7KA36.2KA272额定参数UNINIOCimax低压断路器DW15-1500/3380V1500A40KA低压断路器DZ20-630380V630A>I30一般30KA低压断路器DZ20-200380V200A>I30一般25KA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A——电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A——电流互感器LMZJ-0.5500V160/5A、100/5A——因此所选设备均满足要求。（五）变电所的保护装置1、主变压器的继电保护装置1）装设瓦斯保护。当变压器油箱故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。2）装设反时限过电流保护。采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。I、过电流保护动作电流的整定。利用式，其中II、过电流保护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5S。电流保护灵敏系数的检验：利用，其中=因此其保护灵敏系数为：3.41>1.5满足要求。3）装设电流速断保护。利用GL15的速断装置。速断电流的整定：利用，其中=：55A速断电流整定为：电流速断保护灵敏系数的检验：利用，其中==1.7KA，因此其保护灵敏系数为：按GB50062-92规定，电流保护（含电流速断保护）的最小灵敏系数为1.5，因此符合要求。第三部分：小结使我了解设计的要求，与设计容，更加深刻了解课本中的容，使知识与理论相结合，使基础知识与实际操作紧密联系。尤其对主接线，电气设备以与导本选择方法进一步掌握。由于水平所限，设计书中难免出现错误和不妥之处，希望指正。附录1：参考文献1、《电力工程电气设计手册》--西北、东北电力编2、《发电厂变电所电气接线和布置》--西北电力编3、《导体和电器选择设计技术规定》4、《10-220kV变电所设计》--科学技术5、《电力设备过电压保护设计技术规程》6、有关教材《发电厂电气部分》《电力系统分析》等附录2：变电站主接线图10KV电源进线联络线（备用电源）S9-100010/0.4Kv、生活区二、回答题（40分）1、谈一谈你对《供电技术》这门课的认识？我认为《供电技术》是一门关于供电，即如何供电、给谁供电、怎样供电的学科，它主要讲了供电过程中各个环节的供电知识、供电常识以与供电理论等。我们学习供电技术，实习下面的功能：发电系统-供电（输、配电）系统-用电系统发电厂（站）-电力网、变电所-电力负荷发电机-高、低压电网等-电动机等我认为《供电技术》是一本很实用的书籍，它解决了我们实际生活中存在的种种疑问，使我们日常生活、工业安全生产、医疗方便、航天飞行准确进行等的前提，是我们合理用电、安全用电，节约用电的手册，更是我们生活中必不可少知识手册。2、分别叙述无功补偿的三种方式（即个别补偿、分组补偿、集中补偿）的优缺点？集中补偿集中补偿一般都集中在变电所，只对系统前端进行补偿，而对下一级各分支电路没有补偿，使分路电线载面加大，浪费了有色金属，同时配电室的建筑面积要相应加大，且保证不了各楼层电压的供电质量。个别补偿个别补偿，就是在单台用电设备旁或每盏照明灯具壳放置一个电容进行补偿，这种补偿方式效果最好，但对于大型商场、楼宇来说，这种补偿投资成本太大，安装分散，会造成后期维修量大、维修困难的结果，且电容器利用率很低，实际应用中效果并不理想，所以很少采用。分组补偿分组补偿，就是在配电系统中，供电比较集中的分支位置进行补偿，这样即解决了系统总的无功补偿，又可有效地利用电容器，使电缆截面减小，线路损耗降低，综合效益比高。3、分别叙述变电所主接线的三种方案（即桥、外桥、全桥）的优缺点和操作过程？外桥结线优点：对变压器的切换方便。缺点：倒换线路时操作不方便，变电所一侧无线路保护。桥结线优点：倒换线路时操作方便。缺点：操作变压器不如外桥方便。全桥结线优点：全桥结线适应性强，对线路、变压器的操作均方便，运行灵活。缺点：设备多、投资大，变电所占地面积大。桥接线（图1）外桥接线（图2）4、分别叙述定时限过流保护和速断保护的整定值计算过程并要求画出保护装置的原理图？答：（1）定时限过流保护整定值的计算：能使电流继电器起动的最小电流称为继电器的动作电流，以表示。若电流互感器的接线系数为，电流比为，则与相对应的电流互感器一次侧动作电流以表示，且=/。另一方面，当保护动作后流入电流继电器的电流将减小。能使电流继电器返回到原先状态的最大电流称为继电器的返回电流，以表示，与这一电流对应的电流互感器一次侧的返回电流以表示，有=/。在供电系统中整定保护装置的电流值时，必须使返回电流大于线路出现且能持续1~2s的尖峰电流，也可考虑为被保护区母线电压恢复后其它非故障线路的电动机自起动时所引起的最大电流，这常以计算负荷电流的倍来表示。于是，>，再引入可靠系数表示成如下等式：=（）