3207.某厂总降压变电站供电设计

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1、课程设计说明书 NO.1某厂总降压变电站供电设计一、设计的目的1. 通过课程设计巩固工厂供电的理论知识，设计一个关于工厂总降压变电站。2. 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。3. 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1.总降压变电站主结线的设计。分析原始资料，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。2.短路电流的计算。根据电气设备的选择和继电保护的需要，确定短路点和运行方式，计算三相短路电流并列出汇总表。3.高压电

2、气设备选择及校验。包括断路器，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。4.继电保护。包括继电保护装置的选择及其整定计算，拟定继电保护原理。 1. 基础资料1.1全厂用电设备情况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I7801808002熔制成型（模具）车间I5601505803熔制成型（熔制）车间I5901706144后加工（磨抛）车间I6502206865后加工（封接）车间I560150

3、5806配料车间I3601003747锅炉房I4201104348厂区其它负荷（一）IIIII4001684349厂区其它负荷（二）IIIII440200483共计47601448同时系数0.950.97全厂计算负荷452214054735.24沈 阳 大 学课程设计说明书 NO2.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5600小时。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。总降压变电站电源图1厂区平面布置图1.2电源情况 工作电源本

4、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1000MVA，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。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。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.3 图2供电电源示意图供电部

5、门对功率因数要求值为：35KV供电cos=0.9；10KV供电cos=0.9。2 总降压变电站主结线的确定2.1 主结线定义总降压变电站的电气主结线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线及电缆等电气设备，按一定顺序连接组成的电路。2.2主结线基本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。2.3 主结线方案确定根据系统电源情况，供电电压有两个方案2。方案1：工作电源与备用电源均用35KV电压，在这个方案中，工厂总降压变电站采用内桥式接线。方案2：工作电

6、源采用35KV电压，工厂总降压变电站选用一台主变压器，构成线路-变压器单元结线，备用电源采用10KV电压。2.4主结线特点为了保证一级负荷的正常供电，决定总降压变电站采用单母线分段主结线方式。如附图一，该主结线的主要特点如下： 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.4 总降压变电站设一台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。便于变电站的控制、运行和维修。 总降压变电站的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式断路器接至10KV母线的一个分段上，而10KV的备用线路也经少油式

7、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，变电站的操作电源来自备用电源断路器前的所用电变压器。3 短路电流的计算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站的35KV侧、10KV侧母线以及厂区高压配电线路末端(即车间变电站高压侧)的短路电流，但因工厂

8、厂区不大，总降压变电站到总降压最远车间的距离不过数百米，因此10KV母线与10KV线路末端处的短路电流差别极小，故只计算主变压器高、低电压侧母线两点短路电流。短路电流按正常运行方式计算，计算电路如图3所示。 图3 短路电流的计算电路根据计算电路作出的计算短路电流的等值电路如图4所示。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.5 图4基本等值电路3.1 求各元件电抗,用标幺值计算设基准容量Sd=1000MVA基准电压Ud1=37KV Ud2=10.5KV系统电抗X*t已知地区变电站110KV母线的短路容量：Sk=1918MVA可得:X*t=标幺值=实际值/基准值：X*t= =Sk* 又因为X*t=*

9、 ，得：=0.52地区变电站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时的电抗为0.359/Km2总降压变电站的主变压器电抗标幺值：= 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.63.2 K1点三相短路电流计算:系统最大运行方式,等值电路如图5。图5系统最大运行方式的等值电路短路回路阻抗:=+=0.52+1.3=3.47按无限大系统计算,计算点三相短路电流标幺值为:=0.29可求的基准电流：=15.6 KA 从而求的K1点三相短路电流的有名值:I(3)K1=Id1I(3)*k1=15.60.29=4.5 KA冲击电流为:i(3)sh

10、k1=2.55I=2.554.5=11.48 KA K1点短路容量为:=288.18 MVA 系统最小运行方式等值电路图6。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.7 图6系统最小运行方式等值电路短路回路总阻抗:X*kmin=0.52+3.3+1.3=5.12三相短路电流标幺值:I*k1=0.195 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3.053.057.78195.313.3 K2点三相短路电流计算(1) 系统最大运行方式下短路回路总阻抗：X*k2max=X*b+ +=0.52+3.3/2+1.3+1

11、4=17.74(2) 系统最小运行方式下短路回路总阻：X*k2min=0.52+3.3+1.3+14=19.12基准电流:Id2= =55 KA 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.8K2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2.872.877.3152.304 电气设备的选择工厂总降压变电站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，电抗器，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

12、守的原则3。电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择，并且按断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、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。4.1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四1。表四 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

13、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 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.9高压电气的热稳定性校验： 母线及电缆的热稳定性校验：断路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算： 电流互感器的力稳定计算： 母线的力稳定计算： 由于跨距在两个以上，所以选择：4.2 35KV侧设备，设备名称及型号见表58。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.10表5 35KV侧电气设备设备 名称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-35U = 35KV35KV35KV35KV35KV35K

14、VI = 82.48A1000A600A150/5Ik（3）= 4.5KVSk = 288.18MVA1500MVAish = 11.48KV63.4KA50KA21.2KAI2ti = 4.52*0.34It2*t = 24.82*4142*4”95.064.3 10KV侧设备，设备名称及型号见表68。表6 10KV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线） 设备名数据高压断路器隔离开关电流互感器隔离开关备注SN10-10/600GN8-10T/600LAF10-300/5GN6-10T/600采用GG-10高压开关柜U = 10KV10KV10KV10KV10KVI =274.9A600A6

15、00A300/5A600Aish=8.16KV52KA52KA57KA52KAI2ti=3.22*0.34It2*t =20.2*4”202*5”(100*0.3)2*1”202*5”10KV侧设备，设备名称及型号见表78。 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.11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-10/0.5-300/510KV10KV10KV600A400A300/533KA50KA200MVA4.4 10KV母线选择1) 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：Ica=Ica=274

16、.94 A母线计算截面： Sec=305.49 mm2选用标准截面650的铝母线允许电流740A大于工作电流274.94A，满足要求热稳定校验： Smin=76.946*50 mm2 ,满足要求动稳定校验母线采用平放装设:W =0.167bh2=0.167*0.6*52=2.5 cm2 f =9.28*10-2 kg/cm 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.12母线最大允许跨度 已知： =700 kg/cm2 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。2) 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

17、小截面为76.94小于440满足要求。动稳定校验母线平放：=0.167bh2=0.1670.442=1.07 cm2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。5 继电保护的选择与整定5.1总降压变电站需设计以下继电保护装置（1） 主变压器保护（2） 备用电源进线保护（3） 变电站10KV母线保护（4） 10KV馈电线路保护此外还需设置以下装置：（1）备用电源自动投入装置（2）绝缘监察装置 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.135.2、主变压器保护5.2.1根据规格5000KVA变压

18、器设下列保护：（1） 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。（2） 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。（3） 过电流保护：防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护。保护动作于跳闸。（4） 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。5.2.2整定计算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法，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5。即按公式计算： Iop1.qh=Kco*I（3）Kmax=1.3*3.2=4.16 KA归算到35KV侧

19、：Iop1.qh=4160（）1190 A灵敏度按系统最小运行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验： Ks=I（2）klmin/Iop1.qh=2.232 ，满足要求。过电流保护采用三个电流互感器接成全星形结线方式，以提高保护动作灵敏度，继电器采用DJ11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5 Iop1=Iwl.max=Kco*I30=1.2*82.48=549.33 A进入继电器的电流：Iop=11.64 A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1秒，则变压器过流保护动作时间为：t =1+0.5=1.5 s 沈

20、阳 大 学课程设计说明书 NO.14灵敏度按二次侧母线发生两相短路的条件来校验： K（2）s=2.041.5 满足要求。5.2.3主变压器继电保护原理主变压器保护的原理展开图见附图二。6 心得体会 经过一周的课程设计，某工厂总降压变电站供电设计做完了，经过翻阅书籍资料，查看表格图纸，进行了技术参数的选择与整定，以及对继电器的保护、校验等相关的基础知识的应用。这些应用对于巩固课堂所学的理论知识有非常显著的效果，这是我们在课堂上所学不到的。课程设计不但让我们把理论与实际联系起来，学以致用，在绘制主结线图的同时还培养了我们的细心和耐心。总而言之，通过这次课程设计，我独立思考的能力得到了锻炼，受益良多

21、。7 参考文献1 周瀛,李鸿儒 .工业企业供电M.北京：冶金工业出版社，2007.98-103，237 2 王荣藩. 供电设计与实验M.天津： 天津大学出版社,1995.95-1043 华东电力管理局 .电气工程电工手册M 第二分册,北京：水利电力出版社,1995.115,204,3674 电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册M.北京：中国电力出版,1990.135 天津大学.电力系统继电保护原理M.北京：水利电力出版社，1998.56-726 姚炳华，彭振民.电气调整工程便携手册M.北京：机械工业出版社，1991.285，313，327，382 7 华中工学院.发电厂电气部分M. 北京：水利电力出版社，1987.56-348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,1984.224-278. 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.15 附图二 总降压变电站主变压器继电保护展开接线图 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO. 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO. 沈 阳 大 学