毕业设计（论文）35KV降压变电所继电保护的设计

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1、 35KV35KV 降压变电所继电保护的设计降压变电所继电保护的设计学生姓名学生姓名院系名称院系名称工学院工学院专业专业名称名称电气工程及其自动化电气工程及其自动化班班 级级20072007 级级 学学 号号 指指导导教教师师完成完成时间时间20112011 年年 0505 月月 1515 日日 I35KV 降压变电所继电保护的设计学生： 指导老师： 内容摘要： 本设计根据设计的原始资料及参考书籍，作出了 35KV 降压变电站继电保护设计。设计说明书内容共分为七章，包括负荷计算，功率补偿与变压器，高压电器选择，短路电流计算，继电保护和防雷措施等。改设计以实际负荷为依据，变电所的最佳运行为基础，

2、按照有关规定和规范，完成了满足改要求的35KV 降压变电所继电保护设计。变电所电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。继电保护对我国电力系统的安全运行,起着不可替代的作用,在我国经济持续发展,对电力要求不断增大的情况下,要做好继电保护工作,就要从各方面对继电保护的基本任务和意义,以及起保护作用的继电保护装置有深刻的了解,并要及时掌握未来技术发展的方向。关键词： 35KV35KV 变电所 继电保护The Design Of 35KV step-down substation r

3、elay protectionAbstract :The design according to the design of the original data and reference books, made a 35KV step-down substation relay protection design. Design specification is divided into seven chapters, including load calculations, power compensation and transformers, high voltage electric

4、 appliance choice, short-circuit current calculations, relay protection and lightning protection measures. Change the design based on actual load, substation based on the best run in accordance with relevant regulations and norms, and completed the requirements to meet the change 35KV step-down subs

5、tation relay protection design.Substation power system voltage and current of electrical energy to transform, focus and allocation of places. To ensure the quality of electricity and equipment safety, the need for the substation voltage regulation, power flow control, and the main electrical transmi

6、ssion and distribution lines and equipment protection.Protection of the safe operation of power system, plays an irreplaceable role in Chinas sustained economic development, increasing the power requirements of the case, to do protection work, we should all aspects of the relay Protection of the bas

7、ic tasks and significance, and the protective relay IIdevice has a deep understanding of, and to grasp the future direction of technology development. Key words: 35KV substation relay protection目录目录1设计原始资料 .11.1某 35KV 变电所主要供电用户基础资料.11.2水文资料.11.3电气工程技术指标及各材料供应情况.11.4工厂与供电部门达成的“供电协议”内容：.12负荷计算及功率补偿 .2

8、2.1 铸钢车间的计算负荷 .32.1.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.32.1.2 无功补偿容量.32.1.3 补偿后的变压器容量和功率因数.32.2 下料车间的计算负荷 .42.2.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.42.2.2 无功补偿容量.42.2.3 补偿后的变压器容量和功率因数.52.3 铸铁车间的计算负荷 .52.3.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.52.3.2 无功补偿容量.62.3.3 补偿后的变压器容量和功率因数.62.4 铁铸车间的计算负荷 .6III2.4.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.62.4.2 无功补偿容量.72.4.3 补偿后的变压器容量

9、和功率因数.72.5 工具车间的计算负荷 .72.5.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.82.5.2 无功补偿容量.82.5.3 补偿后的变压器容量和功率因数.82.6 锻压车间的计算负荷 .92.6.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.92.6.2 无功补偿容量.92.6.3 补偿后的变压器容量和功率因数.92.7 锅炉房的计算负荷 .102.7.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.102.7.2 无功补偿容量.102.7.3 补偿后的变压器容量和功率因数.112.8 空压机站的计算负荷 .112.8.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.112.8.2 无功补偿容量.122.8.3

10、 补偿后的变压器容量和功率因数.122.9 机修车间的计算负荷 .122.9.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.122.9.2 无功补偿容量.132.9.3 补偿后的变压器容量和功率因数.13IV2.10 化工厂的计算负荷 .132.10.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值.142.10.2 无功补偿容量.142.10.3 补偿后的变压器容量和功率因数.142.11 全厂总计算负荷 .152.12 估算总降变压器功率损耗 .153工厂供电系统 .163.1 厂区配电电压选择 .163.2 导线的选择 .163.2.1 架空线的选择.163.2.2 选择电缆.173.3 总电压变电所所址的

11、选择 .183.4 主变压器台数和容量的选择 .183.5 变压器主要运行方式确定 .193.6 主接线的选择 .203.7 低压侧接线方式的确定 .214短路电流计算 .224.1 短路电流计算的目的及方法 .224.2 最小运行方式 .224.3 最大运行方式 .244.4 短路电流计算结果 .265高压电器的选择 .275.1 35KV 高压开关柜的选择.27V5.2 高压断路器的选择 .275.3 高压隔离开关的选择 .285.4 高压负荷开关的选择 .295.5 高压熔断器的选择 .305.6 互感器的选择 .325.6.1 电压互感器 .325.6.2 电流互感器 .336继电保护

12、设计 .336.1 电力变压器的继电保护 .336.1.1 单相短路.346.1.2 过电流保护.346.1.3 电流速断保护.356.1.4 差动保护.356.1.5 过负荷保护.356.1.6 瓦斯保护.366.2 低压侧配电保护 .366.3 高压线路的继电保护 .366.3.1 电流速断保护.366.3.2 限时电流速断保护 .376.3.3 定时限过电流保护 .386.3.4 过负荷保护 .387变电所的防雷、接地与电气安全.39VI7.1 避雷针 .397.2 避雷线 .397.3 避雷器 .397.4 安全保护接地 .407.5 电气安全 .40附 录.41参考文献.42致谢.4

13、311 设计原始资料1.1 某 35KV 变电所主要供电用户基础资料1工厂情况及扩建计划工厂三班工作制。由于工厂受环境限制，有增加 30% 负荷扩建可能。2工厂负荷性质工厂电力负荷情况分析：铸铁车间为一级负荷、化工厂（转供）为二级负荷，锅炉房、铸铁车间、空压机站、热处理车间为二级负荷，其余车间为三级负荷；住宅区为 3 级负荷。工厂昼夜负荷变化较大。1.2 水文资料1厂区砂质粘土，土壤允许承载能力为 20 吨/米2。中等含水量时，实得土壤电阻率为 0.8104/cm。2地下水位 3.55m。3最热月平均温度为 23，极端温度为 38，极最低温度为-26.5。4本地区年雷暴日数为 36.5 天。5

14、最热日地下 0.8m 处，土壤平均温度为 19.5，冬季冷却冻结深度为1.2m。6本地区夏季主导风向为西南风，最大风速为 15m/s。1.3 电气工程技术指标及各材料供应情况由于本地区的电力供应的特定条件，供电部门要求本厂从东北方向45km 的地区变电所用 35KV 的两回线路向本厂供电。该电源短路电抗电源出口过电流保护时间最大为 2.0s。21. 0)*3(max.kX1.4 工厂与供电部门达成的“供电协议”内容：1在本厂总变电所高压侧计量。22功率因数0.92。3对本厂（按大型工业用电企业基本电费）按最大需要量收取为 25.00 元/KW.月,表计电价（或电度电价）为 0.525 元/KW

15、.h。大工业电价适用范围：凡以电为原动力，或以电冶炼、烘熔、熔焊、电解、电化的一切工业生产，受电变压器容量在 315kVA 及以上者，均执行大工业电价。大工业电价均实行二部制电价，即按电表抄见电度计算的电度电费和按变变压器容量（或最大需量）计算的基本电费。表 1 参考负荷表设备容量Pe（KW）需用系数（Kd）功率因数（cos）照明容量（KW）总降到车间长度（m）铸钢车间9400.40.657600下料车间4000.300.653800铸铁车间6000.40.761000铸铁车间9000.350.751500工具车间3500.30.656800锻压车间13000.30.661200锅炉房3000

16、.750.83600空压机站3000.850.81900机修车间2500.250.655600化工厂24000.830.91365000 2 负荷计算及功率补偿负荷计算是确定供电系统选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要依据。计算负荷确定得是否正确，直接影响到电器和导线是否经济合理。如计算负荷确定过大将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，以致发生类别数据车间3事故，同样给造成经济损失。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经

17、济运行的必要手段。无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。考虑用电设备的经济性，本设计中应选择用并联电容器的方式进行分组补偿。它具有投资少、占位小、安装容易、配置灵活、维护简单、事故率低等优点。2.1 铸钢车间的计算负荷由设计任务书可知铸钢车间的设备容量，照明容量为，查wkPe 940kw7工厂供电附录表 1 可

18、得需要系数分别为 0.3、0.9。2.1.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kwPeKdP2829403 . 0230 var3 .32415. 1282tan230230kPQ2. 低压侧照明： kw3 . 679 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。kVA4004. 低压侧的功率因素： 66. 092.433/3 . 6282/cos2302302302 SPP2.1.2 无功补偿容量 230230PPQccqvar65.27997. 03 . 6282k取var270kQc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器

19、单个容量为 30kvar，故电容器需要个数。930/270/cqQcn AkVQPPS 92.4333 .324) 3 . 6282()(222230223023023042.1.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。VAk 3152. 变压器的功率损耗： kwSPT38. 474.291015. 0015. 0230 var50.1774.29106. 006. 0230kSQT3. 高压侧的计算负荷： kwPPPPT68.29238. 43 . 6282230230130 var9 .7150.172703 .324230130kQQcQQT Ak

20、VQPS38.3019 .7168.29222130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 97. 038.301/68.292/cos130130SP2.2 下料车间的计算负荷 由表 1 可知下料车间的设备容量，照明容量为，查工厂kwPe400kw3供电附录表 1 可得需要系数分别为 0.3、0.9。2.2.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kwPeKdP1204003 . 0230 var4 .12202. 1120tan230230kPQ2. 低压侧照明： kw7 . 239 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选

21、为。VAk 175低压侧的功率因素： 71. 087.251/7 . 2175S/PPcos2302302302 AkVQcQPPS 74.291)65.2793 .324() 3 . 6282()(2222302230230230 AkVQPPS 31.1734 .122)7 . 2120()(222230223023023052.2.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark28.11766. 07 . 2175取vark120Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30kvar，故电容器需要个数。 430/120q/Qcnc2.2.3 补偿后的变压器容量和

22、功率因数1低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。kVA2002. 变压器的功率损耗： kw81. 208.187015. 0S015. 0P230T vark22.1108.18706. 0S06. 0Q230T3. 高压侧的计算负荷： kw51.18081. 27 . 2175PPPPT230230130 vark72.6922.111205 .178QQcQQT230130 kVAQPS5 .19372.695 .18022130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 93. 05 .193/5 .180S/Pcos1301302.3 铸铁车间的计算负荷 由表 1 可知铸铁

23、车间的设备容量，照明容量为，查工kw1050Pe kw6厂供电附录表 1 可得需要系数分别为 0.4、0.9。2.3.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kw42010504 . 0PeKdP230 vark4 .42802. 1420tanPQ230230 kVAQcQPPS08.187)1205 .178()7 . 2175()(2222302230230230 62. 低压侧照明： kw4 . 569 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。VAk630 低压侧的功率因素： 7 . 073.603/4 . 5420S/PPco

24、s2302302302 2.3.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark76.28066. 04 . 5420取vark300Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30kvar， 故电容器需要个数。1030/300q/Qcnc 2.3.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。VAk500 2. 变压器的功率损耗： kw67. 636.444015. 0S015. 0P230T var66.2636.44406. 006. 0230kSQT3. 高压侧的计算负荷： kw07.43267. 64 . 5420PPPPT23

25、0230130 vark06.15566.263004 .428QQcQQT230130 AkV05.45906.15507.432QPS22130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 94. 005.459/07.432S/Pcos130130 AkV36.444)3004 .428() 4 . 5420(QcQ)PP(S2222302230230230 AkV73.6034 .428) 4 . 5420(Q)PP(S2222302230230230 72.4 铁铸车间的计算负荷 由表 1 可知铸铁车间的设备容量，照明容量为，查工kw900Pe kw5厂供电附录表 1 可得需要

26、系数分别为 0.4、0.9。2.4.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kw3609004 . 0PeKdP230 vark2 .36702. 1360tanPQ2302302. 低压侧照明： kw5 . 459 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。VAk630 低压侧的功率因素： 7.039.517/5.4360S/PPcos2302302302 2.4.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark57.24066. 05 . 4360取vark270Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30k

27、var， 故电容器需要个数。930/270q/Qcnc 2.4.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。VAk400 2. 变压器的功率损耗： kw66. 524.377015. 0S015. 0P230T vark63.2224.37706. 0S06. 0Q230T kVAQcQPPS24.377)2702 .367() 5 . 4360()(2222302230230230 AkV39.5172 .367)5 . 4360(Q)PP(S2222302230230230 83. 高压侧的计算负荷： kw16.37066. 55 . 4360PPPPT

28、230230130 vark83.11963.222702 .367QQcQQT230130 kVAQPS07.38983.11916.37022130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 95. 007.389/16.370S/Pcos1301302.5 工具车间的计算负荷 由表 1 可知工具车间的设备容量，照明容量为，查工厂kw360Pe kw6供电附录表 1 可得需要系数分别为 0.34、0.9。2.5.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kw4 .12236034. 0PeKdP230 vark21.14317. 14 .122tanPQ2302302

29、. 低压侧照明： kw4 . 569 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。VAk200 低压侧的功率因素： 67. 094.191/4 . 54 .122S/PPcos2302302302 2.5.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark68.9978. 04 . 54 .122取vark120Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30kvar，故电容器需要个数。430/120q/Qcnc kVAQPPS94.19121.143) 4 . 54 .122()(2222302230230230 9 2.5.3 补偿

30、后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。VAk160 2. 变压器的功率损耗： kw95. 189.129015. 0S015. 0P230T vark79. 789.12906. 0S06. 0Q230T3. 高压侧的计算负荷： kw75.12995. 14 . 54 .122PPPPT230230130 vark3179. 712021.143QQcQQT230130 kVAQPS4 .1333175.12922130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 97. 04 .133/75.129S/Pcos1301302.6 锻压车间的计算负荷由表

31、 1 可知锻压车间的设备容量，照明容量为，查工kw1300Pe kw6厂供电附录表 1 可得需要系数分别为 0.3、0.9。2.6.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kw39013003 . 0PeKdP230 vark3 .45617. 1390tanPQ2302302. 低压侧照明： kw4 . 569 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。VAk630 4. 低压侧的功率因素： 65. 078.603/4 . 5390S/PPcos2302302302 kVAQcQPPS89.129)12021.143() 4 . 54

32、.122()(2222302230230230 AkV78.6033 .456)4 . 5390(Q)PP(S2222302230230230 102.6.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark14.33284. 04 . 5390取vark360Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30kvar，故电容器需要个数。1230/360q/Qcnc 2.6.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。VAk500 2. 变压器的功率损耗： kw11. 6407015. 0S015. 0P230T vark42.2440706

33、. 0S06. 0Q230T3. 高压侧的计算负荷： kw51.40111. 64 . 5390PPPPT230230130 vark72.12042.243603 .456QQcQQT230130 AkV27.41972.12051.401QPS22130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 96. 027.419/51.401S/Pcos1301302.7 锅炉房的计算负荷 由表 1 可知锅炉房的设备容量，照明容量为，查工厂供kw320Pe kw3电附录表 1 可得需要系数分别为 0.75、0.9。2.7.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kw24032

34、075. 0PeKdP230 vark18075. 0240tanPQ230230 AkV407)3603 .456() 4 . 5390(QcQ)PP(S2222302230230230 112. 低压侧照明： kw7 . 239 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。VAk315 4. 低压侧的功率因素： 8 . 016.302/7 . 2240S/PPcos2302302302 2.7.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark65.9439. 07 . 2240取vark120Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容

35、量为 30kvar，故电容器需要个数。 430/120q/Qcnc2.7.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。VAk315 2. 变压器的功率损耗： kw75. 3250015. 0S015. 0P230T vark1525006. 0S06. 0Q230T3. 高压侧的计算负荷： kw45.24675. 37 . 2240PPPPT230230130 vark7515120180QQcQQT230130 AkV61.2577545.246QPS22130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 96. 061.257/45.246S/Pc

36、os130130 AkV250)120180() 7 . 2240(QcQ)PP(S2222302230230230 AkV16.302180)7 . 2240(Q)PP(S2222302230230230 122.8 空压机站的计算负荷 由表 1 可知空压机站的设备容量，照明容量为，查工厂kw120Pe kw1供电附录表 1 可得需要系数分别为 0.8、0.9。2.8.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kw961208 . 0PeKdP230 vark7275. 096tanPQ2302302. 低压侧照明： kw9 . 019 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负

37、荷：故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。VAk125 4. 低压侧的功率因素： 8 . 072.120/9 . 096S/PPcos2302302302 2.8.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark79.3739. 09 . 096取vark60Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30kvar， 故电容器需要个数。 230/60q/Qcnc2.8.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷： 故变压器容量可选。VAk100 2. 变压器的功率损耗： kw46. 164.97015. 0S015. 0P230T vark86. 564.

38、9706. 0S06. 0Q230T AkV64.97)6072() 9 . 096(QcQ)PP(S2222302230230230 AkV72.12072)9 . 096(Q)PP(S2222302230230230 133. 高压侧的计算负荷： kw36.9846. 19 . 096PPPPT230230130 vark86.1786. 56072QQcQQT230130 AkV97.9986.1736.98QPS22130213021304. 高压侧的功率因素： 满足要求 98. 097.99/36.98S/Pcos1301302.9 机修车间的计算负荷 由表 1 可知机修车间的设备容

39、量，照明容量为，查工厂kw250Pe kw5供电附录表 1 可得需要系数分别为 0.25、0.9。2.9.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力： kw5 .6225025. 0PeKdP230 vark13.10873. 15 .62tanPQ2302302. 低压侧照明： kw5 . 459 . 0P230 3. 低压侧的视在计算负荷:故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。kVA1604. 低压侧的功率因素: 53. 02 .127/5 . 45 .62S/PPcos2302302302 2.9.2 无功补偿容量 230230PPQccqvark11.8933. 15 . 4

40、5 .62取vark90Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30kvar， 故电容器需要个数。 330/90q/Qcnc kvAQPPS2 .12713.108) 5 . 45 .62()(2222302230230230 142.9.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷 故变压器容量可选。VAk80 2. 变压器的功率损耗: kw04. 141.69015. 0S015. 0P230T vark16. 441.6906. 0S06. 0Q230T3. 高压侧的计算负荷: kw04.6804. 15 . 45 .62PPPPT230230130

41、 vark29.2216. 49013.108QQcQQT230130 AkV6 .7129.2204.68QPS22130213021304. 高压侧的功率因素: 满足要求 95. 06 .71/04.68S/Pcos1301302.10 化工厂的计算负荷由表 1 可知机修车间的设备容量,查工厂供电附录表 1 可kw800Pe 得需要系数为 0.35。 2.10.1 补偿前应选变压器容量及功率因素值1. 低压侧电力: kw28080035. 0PeKdP230 vark6 .32717. 1280tanPQ2302302. 低压侧的视在计算负荷:故未进行无功补偿时，变压器容量应选为。kVA5

42、003. 低压侧的功率因素: 65. 095.430/280S/Pcos2302302 AkV41.69)9013.108() 5 . 45 .62(QcQ)PP(S2222302230230230 kVAQPS95.4306 .3272802222302230230152.10.2 无功补偿容量 230PQccqvark2 .23584. 0280取vark240Qc 选择电容器 BCMJ0.4-30-3,此电容器单个容量为 30kvar， 故电容器需要个数。 830/240q/Qcnc2.10.3 补偿后的变压器容量和功率因数1. 低压侧的视在计算负荷 故变压器容量可选。kVA3152.

43、变压器的功率损耗: kw4 . 438.293015. 0S015. 0P230T vark6 .1738.29306. 0S06. 0Q230T3. 高压侧的计算负荷 kw4 .2844 . 4280PPPT230130 vark2 .1056 .172406 .327QQcQQT230130 kVAQPS23.3032 .1054 .28422130213021304. 高压侧的功率因素 满足要求 94. 023.303/4 .284S/Pcos1301302.11 全厂总计算负荷 根据经验知线路的损耗与各车间的负荷之和相比可忽略不计。固各车间高低压侧计算负荷求和后，再乘以同时系数（取 0

44、.9） ，可得总降压变电dKdK所 1. 10KV 侧的计算负荷，即 130d230PKP 36.9845.24654.40175.12916.37007.4325 .18082.231(9 . 0 kw76.219807.24439 . 0)4 .28404.68 kVAQcQPS38.293)2406 .327(280222230223023016 130d230QKQ 86.177572.1203183.11906.15572.6935.69(9 . 0 vark43.70703.7869 . 0)2 .10529.222. 视在计算负荷: kVAQPS76.230943.70776.2

45、1982223022302230故未进行无功补偿时，总降变压器容量应选为kVA25003. 功率因数:满足要求 95. 076.2309/76.2198S/Pcos2302302.12 估算总降变压器功率损耗 kw64.3476.2309015. 0S015. 0P230T vark59.13876.230906. 0S06. 0Q230T1. 高压侧的计算负荷: kw4 .223364.3476.2198PPPT230130 vark02.84659.13843.707QQQT230130 kVAQPS27.238802.8464 .22332221302130130高压侧的功率因素: 94

46、. 027.2388/4 .2233S/Psco130130因此，满足要求。173 工厂供电系统3.1 厂区配电电压选择一个地区的供配电系统如果没有一个全面的规划，往往造成资金浪费、能耗增加等不合理现象。因此，在供配电系统设计中，应由供电部门与用电单位全面规划，从国家整体利益出发，判别供配电系统合理性。如果我们选择 110KV 高压电供电的话，我们不但在刚开始投入的时候资金高，并且在以后的各种设备的选择之中，比如变压器、断路器、互感器等设备的选择中，投资也较高，各方面的消耗都较高。相反，如果我们选择的是 35KV高压电供电的话，我们不但在开始的时候投资少，而且在各种设备的选择上以及各方面的消耗

47、上的花费都较少。所以，我们选择 35KV 高压电供电。3.2 导线的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线截面时必须满足下列条件：1.发热条件 2.电压损耗条件3.经济电流密度4.机械强度 一般情况之下，车间内以及变电所各车间之间的导线，我们都采取电缆线路。因为电缆线路与架空线路相比，具有运行可靠、不易受外界的影响、不需架设电杆、不占地面、不碍观瞻等优点，特别是在有腐蚀性气体和易燃、易爆场所，不宜架设架空线路时，只有敷设电缆线路。而且在现代化工厂和城市中，电缆线路得到了越来越广泛的应用。当变电所向各种用户端输电时，才常采用架空线路。那是因为架空线路成本低、投资少、安装容易、

48、维护和检修方便、易于发现和排除故障。所以在长距离的输电过程中，为了减小成本等，我们经常且普遍采用架空线路。综合考虑架空线和电缆各自的优点，本次设计中在高压侧采用架空线，低压侧选择铝母线，到各个车间用电缆。 3.2.1 架空线的选择35KV 及以上的高压线路及电压在 35KV 以下但距离长电流大的线路，其导线的截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年运行费用支出最小。1.按经济电流密度选择选择经济截面： A39)94. 0353/(89.2225)cosU3/(PIN13030，查工厂供电表 5-3 得年最大负荷2ec30ecmm33.439 . 0/39j/IA18利用小时按 5000h 以上，

49、取。2ecmm/A9 . 0j选最接近的标准截面，即选 LGJ-50 型钢芯铝绞线。2mm502.校验发热条件导线在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。LGJ-50 的允许载流量（室外）C25o,因此满足发热条件。30alIA220I3.校验电压损耗导线在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验，但对供电距离较远、容量较大的架空线来说，应校验其电压损失。%U三相架空线路电压损耗值，查工厂供电附录表 3 得，kmR/68. 00km/39. 0X0V29.137

50、335)39. 026(02.846)68. 026(4 .2233UqXpRUN电压损耗百分值：%5%9 . 3%100KV35V29.1373%100UU%UN因此所选 LGJ-50 满足允许电压损耗要求。4.校验机械强度导线（包括裸导线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面，35KV 架空线路钢芯铝绞线的最小允许截面，因此所选 LGJ-50 也满足机械2minmm35A强度要求。3.2.2 选择电缆 10KV 及以下线路，通常不按经济截面电流密度选择。根据设计经验，一般 10kv 及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件选择截面，再就算电压损耗。1. 按发热条件选择允许载流量计算电

51、流，根据第二章各车间的计算负荷可知铸铁车间alI30I的视在功率，故计算电流为 AkVS05.459130 AUSIN5 .2610305.459313030最大。19查工厂供电附录表 22 得三芯电缆（敷设方式空气中）的允许载流量最小为 100A，均大于车间的计算电流，满足发热条件，故选择缆芯截面为。225mm2. 计算电压损耗查工厂供电附录表 3 得，kmR/41. 11kmX/12. 01电压损耗值：V45.1810)12. 03 . 0(06.155)41. 13 . 0(07.423UqXpRUN电压损耗百分值：%5%2 . 0%100KV10V45.18%100UU%UN因此满足允

52、许电压损耗要求。 3.3 总电压变电所所址的选择变电所的所址选择也分为规划选所和工程选所两个阶段。所址选择应按审定的本地区电力系统远景发展规划，综合考虑网络结构、负荷分布、城建规划、土地征用、出线走廊、交通运输、水文地质、环境影响、地震烈度和职工生活条件等因素，通过技术经济比较和经济效益分析，然后选择最佳方案。具体原则有以下几种：1. 变电所的设立要有利于电力系统运行性能的提高，便于系统的控制和管理；110KV 及以下变电所应接近负荷中心。2. 注意节约用地，尽量不占或少占耕地，减少拆迁。3. 充分考虑出线条件，避免或减少相互交叉跨越。4. 所址应有适宜的地质条件，避开滑坡、滚石、洞穴、明暗河

53、塘、岸边冲刷区等不良的地质结构。5. 交通运输方便。6. 应有满足生产和生活用水需要的可靠水源。7. 所址不宜设在大气严重污秽地区和严重盐雾地区。8. 选址时应注意变电所与邻近设施的相互影响，如军事设施、通信电台、飞机场、导航台、风暴旅游区等，应与有关部门达成协议。9. 所址的选择应考虑职工生活方便。10. 所址位置必将影响企业供电系统接线方式，送电线路的而已，电网损失和投资的大小，故所址位置的选择应与各变电所的数量、容量、用户负荷的分配同时考虑，亦应避免电力倒流。对于相近方案则应进行技术经济比较。根据综合考虑和供电部门的要求变电所应该设在本厂的东北方向 45km 的地区。3.4 主变压器台数

54、和容量的选择1. 主变压器台数的选择20由于该厂的二级负荷比较多，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。2. 主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：（1）任一台单独运行时， 130TS)7 . 06 . 0(S kVAS27.2388130 kVAST)16721433(27.2388)7 . 06 . 0( (2) 任一台单独运行时，III30TSS kVASII105023.30397.9961.25707.38930 AkV1050ST 因此选容量

55、为的变压器，35kV 级 9 型三相双绕组有载调压变压AkV2000器型号为 SZ9-2000/35，其技术参数：联结组标号,空载损耗,负载11YdkW9 . 2损耗,空载电流，短路阻抗。kW72.18%4 . 1%5 . 63.5 变压器主要运行方式确定1. 变压器的负载与损耗的关系 变压器的有功功率损耗是由空载损耗和负载损耗两部分组成的，空载损耗是一个常数，它不随变压器负载的变化而变化。而负载损耗则与变压器负载的平方成正比，在一定的负载下，变压器的有功功率损耗为： kw62.2172.189 . 2PPPk0变压器在一定负载时总的有功功率损耗为： kw6 .4772.182200027.2

56、3889 . 2P2SSPPke13002. 两台相同容量变压器的运行方式此方式可以是单台变压器运行(条件是变压器的负载不大于其中一台变压器的容量)和两台变压器并列运行。假设变压器单台运行时，变压器的负载为 S，则此时改为两台变压器并列运行时变压器的总有功功率损耗为： kw1772.182200027.2388419 . 22P2SS41P2Pke1300T2如果两台变压器的负载由一台变压器单独运行，另一台备用，则此时变压器的有功功率损耗为：ke0T1P2SSPP21设实际负荷为 S，当 SS时，单台变压器带全部负载运行的总有功功率损耗小于两台变压器并列运行的总有功功率损耗；当 SS时，则两台

57、变压器并列运行较为经济。令，则可求得单台变压器带全部负载运行与两台变压器并列运行T2T1PP时，总的有功功率损耗相等时的临界负载：kVAPSPPSkeT2 .75372.18220009 . 217201即当负载达到时，投入两台变压器并列运行较为经济。AkV8003.6 主接线的选择 对于电源进线电压为 35kV 及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为 610kV 的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压用电设备所需的电压。总降压变电所主接线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电

58、所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。对于装有两台主变压器的总降压变电所的主接线方式有下列四种选择： 1. 一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段：这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，使用于一、二级负荷的工厂；外桥式接线适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。2. 一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段： 这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷的工厂；内桥接线多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经常切换的总降

59、压变电所。 3. 一、二次侧均采用单母线分段: 这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。4. 一、二次侧均采用双母线:采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也相应大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在工厂变电所中很少采用，它主要用于电力系统的枢纽变电站。结合实际情况，本次设计主接线采用双回路供电，一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线方式。一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线如下图 1 所

60、示。这种主结线，其一次侧的高压断路器 QF3 也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器 QF1 和 QF2 的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。如果某台变压器例如 T1 停电检修或发生故障时，则断开 QF1 ，投入 QF3 （其两侧 QS 先合） ，使两路电源进线又恢复并列运行。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF1 、QF2，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。22 L1 L2 QS1 QS2 QS3 QF5 QS4 QS5 QS6 QF1 QF2 T1 T2 QF3 QF4 QS7 QS8 QS9 QF6 QS

61、6 图 1 主接线运行图3.7 低压侧接线方式的确定工厂的低压配电线路也有放射式、树干式和环形等基本接线方式。工厂的低压配电系统往往也上采用几种接线方式的组合，依具体情况而定。不过在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备不很大而无特殊要求时，宜采用树干式配电，这一方面是由于树干式配电较之放射式经济，另一方面是由于我国各工厂的供电技术人员对采用树干式配电积累了相当成熟的运行经验。本次设计中选择放射式接线方式。234 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的及方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上

62、，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制

63、法） 。 本设计采用标幺制法进行短路计算。4.2 最小运行方式1. 确定基准值取基准容量基准电压AMV100SdkV5 .10UU,kV37UU2c2d1c1d从而基准电流:kA56. 1kV373AMV100U3SU3SI1cd1dd1dkA5 . 5kV5 .103AMV100U3SU3SI2cd2dd2d2. 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 (1)电力系统21. 0X*1 (2)架空线路 LGJ-50,查工厂供电表 3-1 得km/4 . 0X076. 0)kV37(AMV100km26)km/(4 . 0USlXX221cd0*2 (3)电力变压器 SZ9-2000/35，其短路

64、阻抗5 . 6%Uk24 25. 3AkV2000100AkV101005 . 6S100S%UXX3Ndk*4*3 绘制等效电路如下图 2 所示： 图 2 最小运行方式等效电路图3. 求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值:97. 076. 021. 0XXX*2*1*)1k(1) 三相短路电流周期分量有效值: kA61. 197. 0kA56. 1XII*1k1d31k(2) 其他三相短路电流: kA61. 1III31k33 kA11. 461. 155. 2I55. 2i33sh kA43. 261. 151. 1I51. 1I33sh (3) 三相短

65、路容量: AMV1 .10397. 0100XSS*1kd31k4. 求 k-2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值:22. 425. 376. 021. 0XXXX*3*2*1*2k(1) 三相短路电流周期分量有效值: kA3 . 122. 4kA5 . 5XII*2k2d32k(2) 其他三相短路电流: kA3 . 1III32k33 kA4 . 23 . 184. 1I84. 1i33sh kA4 . 13 . 109. 1I09. 1I33sh 25(3) 三相短路容量: MVAXSSkdk7 .2322. 4100*2324.3 最大运行方式1. 确定基准值

66、取基准容量基准电压AMV100SdkV5 .10UU,kV37UU2c2d1c1d从而基准电流:kA56. 1kV373AMV100U3SU3SI1cd1dd1dkA5 . 5kV5 .103AMV100U3SU3SI2cd2dd2d2. 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值(1) 电力系统21. 0X*1(2) 架空线路 LGJ-50,查工厂供电表 3-1 得km/4 . 0X076. 0)kV37(AMV100km26)km/(4 . 0USlXX221cd0*2(3) 电力变压器 SZ7-2000/35，5 . 6%Uk25. 3AkV2000100AkV101005 . 6S100S%UXX3Ndk*4*3绘制等效电路如下图 3 所示： 图 3 最大运行等效电路图 3. 求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值: 97. 076. 021. 0XXX*2*1*)1k(26三相短路电流周期分量有效值: kA61. 197. 0kA56. 1XII*1k1d31k其他三相短路电流: kA61. 1III31k33 kA11. 461. 155. 2I