3207.某廠總降壓變電站供電設(shè)計

1、課程設(shè)計說明書 no.1某廠總降壓變電站供電設(shè)計一、設(shè)計的目的1. 通過課程設(shè)計鞏固工廠供電的理論知識，設(shè)計一個關(guān)于工廠總降壓變電站。2. 了解變電所設(shè)計的基本方法，了解變電所電能分配等各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術(shù)問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解。3. 在計算繪圖、編號、設(shè)計說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ)。設(shè)計思路1.總降壓變電站主結(jié)線的設(shè)計。分析原始資料，列出技術(shù)上可能實現(xiàn)的多個方案，經(jīng)過分析比較，確定最優(yōu)方案。2.短路電流的計算。根據(jù)電氣設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)的需要，確定短路點和運行方式，計算三相短路電流并列出匯總表。3.高壓電

2、氣設(shè)備選擇及校驗。包括斷路器，隔離開關(guān)，互感器，導(dǎo)線截面和型號，絕緣子等設(shè)備的選擇和校驗。4.繼電保護(hù)。包括繼電保護(hù)裝置的選擇及其整定計算，擬定繼電保護(hù)原理。 1. 基礎(chǔ)資料1.1全廠用電設(shè)備情況負(fù)荷大小及類型用電設(shè)備總安裝容量：6630kw計算負(fù)荷（10kv側(cè)）有功：4522kw；無功：1405kvar表1 全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計表序號車間名稱負(fù)荷類型計算負(fù)荷p30(kw)q30(kvar)s30(kva)1空氣壓縮車間i7801808002熔制成型（模具）車間i5601505803熔制成型（熔制）車間i5901706144后加工（磨拋）車間i6502206865后加工（封接）車間i560150

3、5806配料車間i3601003747鍋爐房i4201104348廠區(qū)其它負(fù)荷（一）iiiii4001684349廠區(qū)其它負(fù)荷（二）iiiii440200483共計47601448同時系數(shù)0.950.97全廠計算負(fù)荷452214054735.24沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no2.本廠為三班工作制，全廠工作時數(shù)8760小時，最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)5600小時。全廠負(fù)荷分布：見廠區(qū)平面布置圖全廠設(shè)5個車間變電站：t1為1#車間供電；t2為2#、3#車間供電；t3為4#、5#車間供電；t4為6#、8#車間供電；t5為7#、9#車間供電?？偨祲鹤冸娬倦娫磮D1廠區(qū)平面布置圖1.2電源情況 工作電源本

4、廠擬由距其5公里處的a變電站接一35kv架空線路，線路采用lgj-35鋼芯鋁絞線供電。a變電站110kv母線短路容量為1918mva，基準(zhǔn)容量為1000mva，a變電站安裝兩臺sfslz131500kva/110kv三卷變壓器，其短路電壓u高-中 =10.5%，u高-低 =17%，u中-低 =6%。最大運行方式：按a變電站兩臺變壓器并列運行考慮；最小運行方式：按a變電站兩臺變壓器分列運行考慮。備用電源擬由b變電站接一10kv架空線路作為備用電源，線路采用lgj-120鋼芯鋁絞線。系統(tǒng)要求：只有工作電源停電時，才允許備用電源供電。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.3 圖2供電電源示意圖供電部

5、門對功率因數(shù)要求值為：35kv供電cos=0.9；10kv供電cos=0.9。2 總降壓變電站主結(jié)線的確定2.1 主結(jié)線定義總降壓變電站的電氣主結(jié)線是由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線及電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接組成的電路。2.2主結(jié)線基本要求對電氣主結(jié)線的基本要求是： 根據(jù)用電負(fù)荷的要求，保證供電的可靠性。 電氣主結(jié)線應(yīng)具有一定的運用靈活性。 結(jié)線簡單，運行方便。 在保證安全可靠供電的基礎(chǔ)上，力求投資少，年運行費用低。2.3 主結(jié)線方案確定根據(jù)系統(tǒng)電源情況，供電電壓有兩個方案2。方案1：工作電源與備用電源均用35kv電壓，在這個方案中，工廠總降壓變電站采用內(nèi)橋式接線。方案2：工作電

6、源采用35kv電壓，工廠總降壓變電站選用一臺主變壓器，構(gòu)成線路-變壓器單元結(jié)線，備用電源采用10kv電壓。2.4主結(jié)線特點為了保證一級負(fù)荷的正常供電，決定總降壓變電站采用單母線分段主結(jié)線方式。如附圖一，該主結(jié)線的主要特點如下： 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.4 總降壓變電站設(shè)一臺5000kva35/10kv的降壓變壓器與35kv架空線路-變壓器組單元結(jié)線。在變壓器高壓側(cè)安裝少油式斷路器。便于變電站的控制、運行和維修。 總降壓變電站的10kv側(cè)采用單母線分段結(jié)線，用10kv少油式斷路器將母線分成兩段。 主變壓器低壓側(cè)將少油式斷路器接至10kv母線的一個分段上，而10kv的備用線路也經(jīng)少油式

7、斷路器接在另一分段上。 各車間的一級負(fù)荷都由兩段母線供電，以保證供電可靠性。 根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停止供電，及主變壓器故障或檢修時才能投入。因此備用電源進(jìn)線開關(guān)在正常時是斷開的，而10kv母線的分段斷路器在正常時則是閉合的。 在10kv母線側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動投入裝置（apd），當(dāng)工作電源因故障而斷開時，備用電源會立即投入。 當(dāng)主電源發(fā)生故障時，變電站的操作電源來自備用電源斷路器前的所用電變壓器。3 短路電流的計算為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定繼電保護(hù)，需要計算總降壓變電站的35kv側(cè)、10kv側(cè)母線以及廠區(qū)高壓配電線路末端(即車間變電站高壓側(cè))的短路電流，但因工廠

8、廠區(qū)不大，總降壓變電站到總降壓最遠(yuǎn)車間的距離不過數(shù)百米，因此10kv母線與10kv線路末端處的短路電流差別極小，故只計算主變壓器高、低電壓側(cè)母線兩點短路電流。短路電流按正常運行方式計算，計算電路如圖3所示。 圖3 短路電流的計算電路根據(jù)計算電路作出的計算短路電流的等值電路如圖4所示。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.5 圖4基本等值電路3.1 求各元件電抗,用標(biāo)幺值計算設(shè)基準(zhǔn)容量sd=1000mva基準(zhǔn)電壓ud1=37kv ud2=10.5kv系統(tǒng)電抗x*t已知地區(qū)變電站110kv母線的短路容量：sk=1918mva可得:x*t=標(biāo)幺值=實際值/基準(zhǔn)值：x*t= =sk* 又因為x*t=*

9、 ，得：=0.52地區(qū)變電站三繞組變壓器的高壓中壓繞組之間的電抗標(biāo)幺值：=35kv供電線路的電抗標(biāo)幺值：lgj-35型鋼芯鋁絞線幾何距離1時的電抗為0.359/km2總降壓變電站的主變壓器電抗標(biāo)幺值：= 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.63.2 k1點三相短路電流計算:系統(tǒng)最大運行方式,等值電路如圖5。圖5系統(tǒng)最大運行方式的等值電路短路回路阻抗:=+=0.52+1.3=3.47按無限大系統(tǒng)計算,計算點三相短路電流標(biāo)幺值為:=0.29可求的基準(zhǔn)電流：=15.6 ka 從而求的k1點三相短路電流的有名值:i(3)k1=id1i(3)*k1=15.60.29=4.5 ka沖擊電流為:i(3)sh

10、k1=2.55i=2.554.5=11.48 ka k1點短路容量為:=288.18 mva 系統(tǒng)最小運行方式等值電路圖6。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.7 圖6系統(tǒng)最小運行方式等值電路短路回路總阻抗:x*kmin=0.52+3.3+1.3=5.12三相短路電流標(biāo)幺值:i*k1=0.195 其他計算結(jié)果見表2。表2 k1點三相短路電流計算結(jié)果項目計算公式系統(tǒng)最大運行方式4.54.511.48288.18系統(tǒng)最小運行方式3.053.057.78195.313.3 k2點三相短路電流計算(1) 系統(tǒng)最大運行方式下短路回路總阻抗：x*k2max=x*b+ +=0.52+3.3/2+1.3+1

11、4=17.74(2) 系統(tǒng)最小運行方式下短路回路總阻：x*k2min=0.52+3.3+1.3+14=19.12基準(zhǔn)電流:id2= =55 ka 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.8k2點三相短路電流計算結(jié)果見下表3。表3 k2點三相短路電流計算結(jié)果項目計算公式系統(tǒng)最大運行方式3.23.28.1657.24系統(tǒng)最小運行方式2.872.877.3152.304 電氣設(shè)備的選擇工廠總降壓變電站的各種高壓電氣設(shè)備，主要指610千伏以上的斷路器，隔離開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)，熔斷器，互感器，電抗器，母線，電纜支持絕緣子及穿墻套管等。這些電氣各自的功能和特點不同，要求的運行條件和裝設(shè)環(huán)境也各不同，但也具有共同遵

12、守的原則3。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常條件進(jìn)行選擇，并且按斷路情況進(jìn)行穩(wěn)定檢驗。對于供電系統(tǒng)高壓電氣設(shè)備的選擇，除了根據(jù)正常運行條件下的額度電壓、額度電流等選擇條件外，還應(yīng)該按短路電流所產(chǎn)生的電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)進(jìn)行校驗?！鞍凑＿\行條件選擇，按短路條件進(jìn)行校驗”，這是高壓電氣設(shè)備選擇的一般原則。4.1在選擇供電系統(tǒng)的高壓電氣設(shè)備時，應(yīng)進(jìn)行的選擇及校驗項目見表四1。表四 選擇電氣設(shè)備時應(yīng)校驗的項目校驗項目設(shè)備名稱電壓/kv電流/a遮斷容量/mva短路電流校驗動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器xxxxx負(fù)荷開關(guān)xxxxx隔離開關(guān)xxxx熔斷器xxx電流互感器xxxx電壓互感器x支柱絕緣子xx套管絕緣子xx

13、母線xxx電纜xxx限流電抗器xxxx注：表中“x”表示選擇及校驗項目 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.9高壓電氣的熱穩(wěn)定性校驗： 母線及電纜的熱穩(wěn)定性校驗：斷路器、負(fù)載開關(guān)、隔離開關(guān)及電抗器的力穩(wěn)定計算： 電流互感器的力穩(wěn)定計算： 母線的力穩(wěn)定計算： 由于跨距在兩個以上，所以選擇：4.2 35kv側(cè)設(shè)備，設(shè)備名稱及型號見表58。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.10表5 35kv側(cè)電氣設(shè)備設(shè)備 名稱計算數(shù)據(jù)高壓斷路器sw2-35/1000隔離開關(guān)gw2-35gd/600電壓互感器jdjj-35電流互感器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側(cè)設(shè)備，設(shè)備名稱及型號見表68。表6 10kv側(cè)電氣設(shè)備（變壓器低壓側(cè)及備用電源進(jìn)線） 設(shè)備名數(shù)據(jù)高壓斷路器隔離開關(guān)電流互感器隔離開關(guān)備注sn10-10/600gn8-10t/600laf10-300/5gn6-10t/600采用gg-10高壓開關(guān)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側(cè)設(shè)備，設(shè)備名稱及型號見表78。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.11表7 10kv饋電線路設(shè)備設(shè)備名稱及型號計算數(shù)據(jù)高壓斷路器sn8-10隔離開關(guān)gn8-10電流互感器ldc-10/0.5-300/510kv10kv10kv600a400a300/533ka50ka200mva4.4 10kv母線選擇1) 變壓器低壓側(cè)引出線選擇 主變壓器低壓側(cè)引出線按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇工作電流：ica=ica=274

16、.94 a母線計算截面： sec=305.49 mm2選用標(biāo)準(zhǔn)截面650的鋁母線允許電流740a大于工作電流274.94a，滿足要求熱穩(wěn)定校驗： smin=76.946*50 mm2 ,滿足要求動穩(wěn)定校驗?zāi)妇€采用平放裝設(shè):w =0.167bh2=0.167*0.6*52=2.5 cm2 f =9.28*10-2 kg/cm 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.12母線最大允許跨度 已知： =700 kg/cm2 進(jìn)線的絕緣子間距離取2米即可。絕緣子采用zna-10mm破壞負(fù)荷375公斤，滿足要求。2) 10kv母線選擇按發(fā)熱條件選用440鋁母線允許電流395a大于計算電流。按上述計算的熱穩(wěn)定最

17、小截面為76.94小于440滿足要求。動穩(wěn)定校驗?zāi)妇€平放：=0.167bh2=0.1670.442=1.07 cm2根據(jù)前面計算：求得：gg-10高壓開關(guān)柜一般寬距1m,進(jìn)線柜最寬為1.5m，以此上述檢驗滿足動穩(wěn)定要求。由于采用標(biāo)準(zhǔn)高壓開關(guān)柜，故不必選擇母線支持絕緣子。5 繼電保護(hù)的選擇與整定5.1總降壓變電站需設(shè)計以下繼電保護(hù)裝置（1） 主變壓器保護(hù)（2） 備用電源進(jìn)線保護(hù)（3） 變電站10kv母線保護(hù)（4） 10kv饋電線路保護(hù)此外還需設(shè)置以下裝置：（1）備用電源自動投入裝置（2）絕緣監(jiān)察裝置 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.135.2、主變壓器保護(hù)5.2.1根據(jù)規(guī)格5000kva變壓

18、器設(shè)下列保護(hù)：（1） 瓦斯保護(hù)：防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低。輕瓦斯動作與信號；重瓦斯作用于跳閘。（2） 電流速斷保護(hù)：防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動作于跳閘。（3） 過電流保護(hù)：防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)動作于跳閘。（4） 過負(fù)荷保護(hù)：防御變壓器本身的對稱過負(fù)荷及外部短路引起的過載。按具體條件裝設(shè)。5.2.2整定計算各個保護(hù)的具體整定計算如下：電流速斷保護(hù)速斷保護(hù)采用兩相不完全星形接法，動作電流應(yīng)躲過系統(tǒng)最大運行方式時，變壓器二次側(cè)三相短路值5。即按公式計算： iop1.qh=kco*i（3）kmax=1.3*3.2=4.16 ka歸算到35kv側(cè)

19、：iop1.qh=4160（）1190 a靈敏度按系統(tǒng)最小運行方式時保護(hù)裝置安裝處的兩相短路電流來校驗： ks=i（2）klmin/iop1.qh=2.232 ，滿足要求。過電流保護(hù)采用三個電流互感器接成全星形結(jié)線方式，以提高保護(hù)動作靈敏度，繼電器采用dj11型保護(hù)動作電流按躲過變壓器一次側(cè)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定5 iop1=iwl.max=kco*i30=1.2*82.48=549.33 a進(jìn)入繼電器的電流：iop=11.64 a動作時間510kv母線保護(hù)配合，10kv饋電線的保護(hù)動作時間為0.5秒，母線保護(hù)動作時間為1秒，則變壓器過流保護(hù)動作時間為：t =1+0.5=1.5 s 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計說明書 no.14靈敏度按二次側(cè)母線發(fā)生兩相短路的條件來校驗： k（2）s=2.041.5 滿足要求。5.2.3主變壓器繼電保護(hù)原理主變壓器保護(hù)的原理展開圖見附圖二。6 心得體會 經(jīng)過一周的課程設(shè)計，某工廠總降