铸造厂总降压变电所的电气设计

铸造厂总降压变电所的电气设计电力业对我国社会主义建设工农业生产和人民生活影响很大，因此，提高电力系统的可靠性，保证安全供电是从事电力设计的重要任务。变电站是电力系统不可或缺的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务。变电站不仅是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。本课程设计根据老师所给原始资料，对资料进行分析，完成某铸造厂总降压变电所的电气设计，主要包括6、工厂总降压变电所10KV馈线保护（4）厂区10KV配电系统设计 1 1 1 4 4 5 5 6 6 6 7 8 8 8 第六节工厂总降压变电所10KV馈线保护 第四章厂区10KV配电系统设计 第一节设计对象简介变电所由主接线，主，高、装置，和控制系统，所用电和，远动和通信系置等属于；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的第二节原始资料介绍（KW）ⅠKd266Ⅰ7Ⅰ8ⅠⅡ9ⅡⅡ距该厂5km有一座A变电站，其主要技术参数如下：主变容量为2×31.5MVA；型号为SFSLZ－31500kVA／110kV三相三绕组1变压器；短路电压比110KV/35KV为Δu%=10.5；110KV/10KV为ku%=17%。110kV母线三相短路容量：1918MVA；k拟由B变电站提供一回10kV架空线作为备电源。系统要（3）(（6）(短路计算点，分别按系统最大运行方式和最小运6、工厂总降压变电所10KV馈线保护，保护方式的选择和整定值计算。（4）厂区10KV配电系统设计只要求对厂区10KV配电系统设计原则给予扼要的论述，对厂区线路进行初第二章外部供电方案设计第一节供电方案的主要内容工厂的供电方案主要依据工厂的用电要求、用电性质、现场调查的信息以及电网结构和运行情况来确定。其主要内容包括供电电源位置、出线方式、供电线路敷设、供电回路数、走径、跨越、工厂进线方式、工厂受（送）电装置容量、主接线、继电保护方式、电能计量方式、运行方式、调度通信等内容。第二节供电方案的基本原则（2）符合电网建设、改造和发展规划的要求（4）符合相关国家标准、电力行业技术标准和规程，以及技术装备先进要求，并应对多种供电方案进行技术经济比较，确定最佳方案。第三节铸造厂供用电情况分析高压供电系统的设计要以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性和灵活性。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。本变电所原始资料有两路电源可供选择。并且该厂1～6车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为Ⅰ级负荷。由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严第四节供电方案的选择该厂供电电源可由35KV高压线和10KV高压线提供，可作出三种供电电1.工作电源与备用电源均来自A变电站35KV母线；2.工作电源与备用电源均来自A变电站或B变电站10KV母线；3.工作电源来自A变电站35KV母线，备用电源来自B变电站10KV母三种方案综合考虑，在安全可靠的基础上选择最经济的方案。由所给资料知，该厂工作电源由A变电站提供，备用电源由B变电站10KV架空线提供，故选择方案3供电，即工作电源来自A变电站35KV母线，备用电源来自B变电站10KV母线。LGJ-35+LGJ_120变电设备维护费按照综合投资的6%计算0.6变电设备折旧费按照综合投资的6%计算0.65000x12x4x10-4第六节变压器的选择由于该厂的负荷有一级负荷，对电源的供电可靠性要求高，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一级负荷继续变电所主变压器容量的选择：装设两台主变压器的变电所，每台变压器第三章总降压变电站设计第一节主接线的设计安全符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全可靠应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。灵活应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应符合的经济在满足上述要求的前提下，应尽量是主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一、二级负荷的工厂。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。高好高一样一样一样通过表2的比较得出：在技术指标方面，三种方案均能满足要求；在经济指标方面，方案三的初期投入较方案一、二的多。而方案一更适用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所；方案二更适合用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。本次设计电源距离变电所5KM或者7KM，且本工厂采用三班工作制，昼夜负荷变动较小，切不需要经常切换变压器。所以综合技术经济指标，最终选择方案一，即一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图。工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各个元件的负荷值，称为计算负荷。我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需求系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用确定计算负荷的基本方法，最为简便。二项式法的局限性比较大，但是确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，切计算比较简便。先求各车间的计算负荷30(2)30(2)30(5)30(5)30(6)30(6)30(7)30(7),其他负荷Ⅱ设备总容量P=561kW,e故d30(9)30(9)同时系数K=0.9，因此总的计算负荷为Σ一级负荷总的计算负荷为各个车间的计算负荷、总的计算负荷及一级负荷总的计算负荷如下表所示。k房1房122334455荷荷工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求，则需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降有功计算负荷4522KVA。无功计算负荷为1405KVAR,视在计算负荷为第三节短路电流计算短路是指不同电位的导体之间电气短接，这是电力系统中最常见的一种故障，也是电力系统中最严重的一种故障。短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。短路按短路电路的对称性来分可分为对称性短路和非对称性短路，三相短路属于对称性短路，其他形式的短路均为非对称性短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但是一般情况下，三相短路的短路电流最大，因此造成的危害也最为严重。为了使电力系统的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。短路电流的计算，常用的有欧姆法和标幺值法，（本次设计采用欧姆法）。为了选择电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电所35KV侧、求K1点的三相短路电流（U=37KV）ddkU2=.XX=ΔUU2=.KN2XXIK1U==ΣK1C2k.X'X'=ΔU%.K=U2= C2x2N0两线圈变压器电抗(Δu%=7）k.X'X'=ΔU%.K=U2=C22xNXX'X'//X'K2U==ΣK2三相短路次暂态电流和稳态电流I''(3)=I(3)=I(3)=5.27kA求K1点的三相短路电流（U=37KV）dΩU2==U2=.K.N2ΣK1U2C2=dC2k22AKU2.x'=2=C2N0两线圈变压器电抗(Δu%=7）k====ΔU%K=U2= C22xNx=x'+x'+x'+x'//x'K2U==ΣK2三相短路次暂态电流和稳态电流I''(3)=I(3)=I(3)=4.53kA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路电流/三相短路电流/kA/MVA式K2K1K2K1示、监测和保护一次设备的二次设备组合为--------电流/A电压/kV断流能力/kA电流/A电压/kVMVA度√√√--√√√√--√件件高压断路器（文字符号为QF）的功能是：不仅能通断正常负荷电流，而且一般35KV及以下的户内配电装置中都采用少有断路器。因为I=S==N16kA40kA高压隔离开关（文字符号QS）的功能主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。然而可用来隔离一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器，电容电流不超过5A的空载线路及高压互感器和避雷电路等。高压隔离开关按安装地点不同，可分为户根据我国生产的高压户内隔离开关型式，初步选用GN5-35G/600-72户内型隔离开关来进行校验，如下表6所示，校验结果，所选GN5-35G/600-72户序号装设地点电气条件GN5-35G/600-72户内型隔离开关3535kV35kV600A72kA2高压负荷开关（文字符号QL）是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关22630A320kA4550kA熔断器（文字符号为FU）是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受根据我国生产的高压户内熔断器型式，初步选用RN1-35G/1000-2000型熔20kA20kA较少，工作时一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组则并联仪表、继电器的35kV35kV一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工根据我国生产的电流互感器型式，初步选用LMCQ-35型电流互感器来进行校验，如下表10所示校验结果，故所选LMCQ-35型电流互感器满足要求。序号序号装设地点电气条件LMCQ-35型电流互感器135kV35kV合格压一次设备的选择与高压一次设备的选择一样，必须满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济电压/kV电流/A断流能力/kA器√√√√√－器√－－器√√－DZ10-600LNH3-400LAT-300380V380V285A20kA400A300A32kA600A600A52kA52kA380V380V380V380V根据规定，对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时应装设过负荷保护。如果单台运行的变压器容量在10000kVA及以上或者并列运行的变压器每台容量在6300kVA及以上时，则应装设纵联差动保护来取代电流速断保护。本课程设计所选主变压器容量为5000kVA，故应装设过电流保护、电流400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。气体保护装置主要由气体继电器构成。当变压器油箱内出现故障时，电弧高温使变压器内装应取1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有2%~4%的倾斜度。变压器电流速度按保护的接线、工作原理与线路电流速断保护当线路发生短路，流经继电器的电流大于电流速断的动作电流时，电流继电器动作，其常开触点闭合，接通信号继电器和中间继电器，动作发讯和使用断路器跳闸。变压器电流速断保护的动作电流与线路电流素缎保护相似，应躲过变压器二次侧母线三相短路时的最大穿越电流。变压器电流速断保护的灵敏度校验，与线路速断保护灵敏度校验一样，以变压器一次侧最小两相短路电流进行采用两相不完全星型接法，动作电流按系统最大运行方式下变压器二次侧三相短路值整定IKK=KIk.maxi,wK,wiSpKI(2)Akk,p=KwIk=iqb变压器过电流保护装置的接线、工作原理和线路过电流饱保护作原理完全相同。也按阶梯原则整定。但对电力系统的终端变电所入车间变电变压器过电流饱和的灵敏度检验按最小运行方式下变压器二次侧发采用两个电流互感器接成不完全星型，保护电流按照躲过最大负荷电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馈电线路的保护p=2in=变压器过负荷保护的动作电流I的整定计算公式为op(OL)i第六节工厂总降压变电所10kV馈线保护66KV电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。简单。作为线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流和瞬种是两相一继电器式接线。两相一继电器式接线能反映各种相间短路故障，但不同的短路保护灵敏度不同，有的甚至相差一倍，因此不如两相两继电器式接带时限的过电流保护按照动作时限分可分为定时限和反时与短路电流成反比关系；定时限是保护装置的动作过电流整定计算，带时限过电流保护的动作电流I,应躲过线路的最大负荷电流以免保护装置发生误动作，而且其返回电流也应该躲过线路的最大整定动作电流，取K=1.3，K=1，relwL.max30,K=0.8,K=20i,则IwIL.max=161.52A=13.12A，故动作电流整定为10A。p=2in=限过电流保护中抽去时间继电器，在启动电流继电器后直接将信号继电器和中i,kk,pk.maxk2则IKK=KiKI(2)KI(2)=KwKI(2)=KwIk=iqbp该图中同时装有定时限的过电流保护和电流速断保护，其中KA1、KA2、KT、KS1、和KM属于定时限过电流保护，当线路发生短路时，起动用的电流继电器KA动作，使时间继电器动作，经过一定延时后，接通信号继电器和中间继电器。KM就接通断路器的跳闸回路使断路器QF自动跳闸。KA3KS2和KM属于电流速断保护，当线路发生短路故障后，起动用的电流继电器动作不经过时间继电器，直接接通信号继电器及中间继电器，使跳闸回路在小接地电流的电力系统中，若发生单相接地故障时，只有很小的接地电容电流，而相间电压不变，因此可暂时继续运行。但是这毕竟是一种故障，而一种威胁，如果长期下去可能引起非故障相路，这将引起开关跳闸，线路停电。因此，应装设绝缘op(_E)icK=KrelIci,取K=1.5，变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配点的任务。而配电所担负着从电力系统受电，然后直接配点的任务。显然，变高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，并且经济合理、安全可靠运配电装置是发电厂和变电所的重要组成部