工廠35KV總降壓變電所設計畢業(yè)設計

1、- 50 -畢業(yè)設計（論文） 姓 名 ： 學 習 形 式 ：函 授 站 ：專 業(yè) ：電氣工程及其自動化級 別 ：學 號 ：指 導 教 師 ：年九月十三日大學成人高等教育畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目：工廠35kV總降壓變電所設計學生姓名： 學號： 專業(yè)年級： 學習形式：畢業(yè)設計（論文）內容：一、 高壓供電系統(tǒng)設計（根據(jù)供電部門提供的資料，選擇本廠最優(yōu)供電電壓等級）二、 總降壓變電所設計1、 主接線設計2、 短路電流計算3、 主要電器設備選擇4、 主要設備（主變壓器）繼電保護設計5、 配電裝置設計6、 防雷接地設計（只要求方案）三、 設計成果1、 設計說明書2、 設計圖紙二張（1） 總降

2、壓變電站電氣主接線圖（2） 主變壓器繼電保護展開圖專題（子課題）題目： 內容：設計（論文）指導教師：（簽字） 主管教學院長：（簽字） 2005年 9 月 13日 設計任務書某××廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計一、 基礎資料1、全廠用電設備情況1 負荷大小用電設備總安裝容量：6630kW計算負荷（10kV側）有功：4522 kW 無功：1405kVar各車間負荷統(tǒng)計見表812 負荷類型本廠絕大部分用電設備均屬長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過兩分鐘將造成產(chǎn)品報廢；停電時間超過半小時，主要設備，電爐將會損壞；全廠停電將造成嚴重經(jīng)濟損失，故主要車間及輔助設施均為I類負荷。(

3、3) 本廠為三班工作制，全年工作時數(shù)8760小時，最大負荷利用小時數(shù)5600小時。3 全廠負荷分布，見廠區(qū)平面布置圖。（圖81）表81 全廠各車間負荷統(tǒng)計表序號車間名稱負荷類型計算負荷Pjs(kW)Qjs(kVar)Sjs(kVA)123456789空氣壓縮車間熔制成型（模具）車間熔制成型（熔制）車間后加工（磨拋）車間后加工（封接）車間配料車間鍋爐房廠區(qū)其它負荷（一）廠區(qū)其它負荷（二）共計同時系數(shù)全廠計算負荷IIIIIIIII-IIIII-III78056059065056036042040044047600. 95452218015017022015010011016820014480. 9

4、7140580058061468658037443443448349854735.242、電源情況1 工作電源本廠擬由距其5公里處的A變電站接一回架空線路供電，A變電站110kV母線短路容量為1918MVA，基準容量為1000 MVA，A變電站安裝兩臺SFSLZ131500kVA110kV三圈變壓器，其短路電壓U高中=10.5%，U高低=17%，U低中=6%。詳見電力系統(tǒng)與本廠聯(lián)接圖（圖82）。圖81 廠區(qū)平面布置示意圖 82 電力系統(tǒng)與本廠聯(lián)接示意圖供電電壓等級，由用戶選用35kV或10kV的一種電壓供電。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

5、運行考慮。2 備用電源擬由B變電站接一回架空線作為備用電源。系統(tǒng)要求，只有在工作電源停電時，才允許備用電源供電。3 功率因數(shù)供電部門對本廠功率因數(shù)要求值為：當以35kV供電時，cos=0.9當以10kV供電時，cos=0.954 電價供電局實行兩部電價。基本電價：按變壓器安裝容量每1千伏安每月4元計費。電度電價：35kV =0.05元kWh 10kV =0.06元kWh5 線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按每千瓦1000元。前 言電力工業(yè)對我國社會主義建設、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活影響很大，因此，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性，保證安全供電是從事電力設計的重要任務。電氣設備除要承受正常工作電壓、電流

6、外，還要承受異常和故障情況下的過電壓、大電流的沖擊。電力系統(tǒng)在運行中可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)各種不正常運行狀態(tài)，從而在電力系統(tǒng)中引發(fā)事故，故障一旦發(fā)生，能迅速而有選擇性切除故障單元，是保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的有效方法之一。本次設計是在學習電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)自動裝置原理等專業(yè)學科的基礎上，結合實際對35kV變電站電氣部分供電方案進行經(jīng)濟性、可靠性的綜合比較，著重對電氣主接線的選擇、短路電流的計算、設備的選型及保護配置、原理、整定計算進行闡述，掌握一次設備選擇、了解地方變電站接線方式以及繪制變電站的主接線圖、保護回路二次接線等，本次設計也旨在加強和提高電力系統(tǒng)

7、一次設備的運行和技術管理水平，我通過對三年學習進行總結和應用，在本次設計中找到一個理論聯(lián)系實際的切入點，提高了本人的業(yè)務水平，以便在生產(chǎn)過程中更好地解決實際問題，保證設備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。由于時間倉促和本人水平有限，在設計中存在不少錯誤，懇請老師提出寶貴意見，謝謝！目 錄第一章 畢業(yè)設計的目的和內容 7第二章 高壓供電系統(tǒng)設計 7第一節(jié) 概述8第二節(jié) 主接線設計的原則8第三節(jié) 供電系統(tǒng)的設計方案 8第三章 總降壓變電所的設計 21第一節(jié) 電氣主接線設計 21第二節(jié) 短路電流計算 22第三節(jié) 主要電氣設備選擇 30第四節(jié) 配電裝置設計37第五節(jié) 主變壓器繼電保護設計39第六節(jié) 防雷接地設計4

8、8摘要本次通過對35kV總降壓站繼電保護及主接線的設計，對所學專業(yè)知識的內容進行全面總結和應用，提高了我的專業(yè)技術水平，使我在以后的生產(chǎn)過程中能更好地理論聯(lián)系實際，保證了設備安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。關鍵詞 35kV 變電站 設計第一章 畢業(yè)設計的目的和內容通過三年的專業(yè)基礎知識學習，加深了我對專業(yè)知識的鞏固和提高，為了對專業(yè)知識有更深一步的了解和認識，通過畢業(yè)設計來加強對發(fā)供電電氣設備設計的選擇原則、設計方案、接線方式、設備選型、保護配置及安全接地保護的認識與了解，運用所學的基本理論知識，獨立地完成了設計任務，以達到理論聯(lián)系實際的目的。第二章 高壓供電系統(tǒng)設計第一節(jié) 概述高壓供配電裝置的設計主要

9、以安全、可靠運行為原則，同時兼顧運行的經(jīng)濟性與靈活性。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術、經(jīng)濟論證比較后方可確定。一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求；二、靈活性：電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換；三、經(jīng)濟性：主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理，主要從以下幾方面考慮：投資省，占地面積少，電能損耗少。 根據(jù)提供的設計資料，本變電所有兩路電源，正常運行時一路運行一路備用。全所9回出線有7回為類負荷，且對供電可靠性要求較高，停電時間超過兩分鐘即會造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時主

10、要設備、鍋爐將會損壞；全廠停電將造成嚴重的經(jīng)濟損失。本廠為三班工作制，全年工作時數(shù)8760小時，最大負荷利用小時數(shù)5600小時。另外，備用電源由B變電站引入，要求只有在工作電源停電時才允許備用電源供電。供電局實行兩部電價：基本電價按變壓器安裝容量每千伏安每月4元，電度電價：35kV按0.05元/kWh，10kV按0.06元/kWh。計費；線路功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按每千瓦1000元計算。第二節(jié) 主接線設計的原則主接線的設計，必須結合電力系統(tǒng)、發(fā)電廠和變電所的具體情況，全面總結分析，經(jīng)過技術與經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，執(zhí)行國家的技術經(jīng)濟

11、政策、技術規(guī)定，從全局出發(fā)，結合工程的實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、等各項技術要求的前提下，兼顧運行和檢修的方便，盡可能地就地取材，節(jié)省投資。第三節(jié) 供電系統(tǒng)的設計方案一、供電方案的擬定本所電源進線可為35kV或10kV的兩路，按照要求正常情況下一路運行，一路備用。配電母線為10kV，負荷出線有9回，且對供電可靠性要求較高，停電時間超過兩分鐘即會造成產(chǎn)品報廢，因此考慮配電母線采用單母線分段接線，為了提高供電可靠性，10kV擬采用成套開關柜單層布置。而對于電源進線，則可取兩路35kV、兩路10kV一路35kV一路10kV，為此得出了三種不同的方案。1、方案一:工作電源與備用電源均采用35k

12、V電壓供電。在這個方案中，總降壓變電所內裝設兩臺主變壓器。工廠總降壓變電所的高壓側接線方式可采用單母線分段接線和內橋接線。顯然，從技術經(jīng)濟上比較，內橋接線優(yōu)于單母線分段接線，故采用內橋接線作為本方案的接線方式。2、方案二:工作電源與備用電源均采用10kV電壓供電，兩路電源進線均采用斷路器控制。3、方案三:工作電源采用35kV電壓供電，用架空線路引入總降壓變電所，裝設一臺主變壓器。備用電源采用10kV電壓供電，35kV降壓后接在10kV的一段配電母線上，備用電源接在10kV的另一段配電母線上。三個方案的主接線圖如下：二、 方案分析比較工廠供電設計不僅要滿足生產(chǎn)工藝提出的各項具體要求，保證安全可靠

13、的供電，而且應力求經(jīng)濟合理,投資少，運行維護費用低。對此，需要對上述三個方案進行技術和經(jīng)濟比較，選擇一個經(jīng)濟合理的最佳方案。技術經(jīng)濟比較一般包括技術指標、經(jīng)濟計算和有色金屬消耗量三個方面。1、 方案的優(yōu)點和缺點分析（1）方案一 工作電源和備用電源均采用35kV供電優(yōu)點：供電電壓高，線路功率損耗少，電壓損失小，調壓問題易解決，要求的功率因數(shù)值低，所需補償容量小，可減少投資，供電的安全可靠性較高。缺點：工廠內要設總降壓變電所，占用的土地面積多，總降壓變電所要裝設兩臺主變壓器，投資及運行維護費用高。（2）方案二 工作電源和備用電源均采用10 kV供電優(yōu)點：工廠內不設主變壓器，可以簡化接線，降低了投資

14、及運行維護費。工廠內不設總降壓變電所，可以減少占地面積，減少管理人員及維護工作量。缺點：供電電壓低，線路的功率損耗增大，電壓損失也大，要求的功率因數(shù)值高，需增加補償裝置及相關的投資，工廠內設總配電所，供電的安全可靠性不如35kV。（3）方案三 工作電源采用35kV供電，備用電源采用10kV供電。本方案的技術經(jīng)濟指標介于方案一和方案三之間。但是由于原始資料要求兩路電源正常時只用一路供電，工作電源停運時方用備用電源供電。因此該方案較好，因為備用電源供電時間較少，所以該方案既能滿足供電可靠性要求，投資也相對較少。1、技術指標計算1.1方案一 根據(jù)全廠計算負荷為4735.24kVA，考慮原始資料要求兩

15、路電源正常時只用一路供電，工作電源停運時方用備用電源供電，本方案選用5000 kVA的變壓器兩臺，型號為SJL1500035，電壓為3510kV，查表得到變壓器的主要技術數(shù)據(jù)：空載損耗P0=6.9kW ，短路損耗Pk=45kW阻抗電壓Uk% =7 ， 空載電流I0% =1.1 變壓器的有功功率損耗Pb=nP0 +Pk(Sjs/Sbe)2n （n為變壓器臺數(shù)）已知：n=2 （正常運行時備用變壓器充電備用）；Sjs=4735.24kVA ；Sbe=5000 kVA 所以，變壓器的有功損耗Pb=2×6.9 +45×(4735.24/5000)2=54kW變壓器的無功功率損耗Qb=

16、n(I0%100)Sbe+(1/n) (Uk%100) Sbe (Sjs/Sjb)2= 2×（1.1100）×5000+（7 100）×5000× (4735.24/5000)2=424kVar一臺變壓器運行的有功損耗=PbP0=54-6.9=47 kW一臺變壓器運行的無功損耗=Qb-1.1/100*5000=424-55=369 kVar35kV線路的功率：Pjs=Pjs+PbP0=4522+54-6.9=4569kWQjs=Qjs+Qb-1.1/100*5000=1405+424-55=1774 kVarSjs=4901kVAIjs=Sjs（Ue1）

17、= 4901（×35）=80.9A35kV線路的功率因數(shù)：cos= PjsSjs= 45694901=0.93導線在運行中，因其中有電流流過，將使導線溫度升高。溫度過高，將會降低導線的機械強度，加大導線接頭處的接觸電阻，增大導線的弧垂。為保證導線在運行中不致過熱，要求導線的最大負荷電流必須小于導線的允許載流量，即IjsIux 。按照國家電線產(chǎn)品技術標準規(guī)定，經(jīng)過查表，35kV線路選用LGJ35鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為2.5米。查表得：r0=0.85km ,x0=0.417km 。工作電源電壓損失：u1=（r0 ×Pjs×L1+ x0 ×Qjs

18、15;L1）Ue1 (L=5 km) =（0.85 ×4569×5+ 0.417×1774×5）35 = 0.66 kVu135×5%=1.75 kV ，電壓損失合格。備用電源電壓損失：u2=（r0 ×Pjs×L2+ x0 ×Qjs×L2）Ue1 (L=7 km) =（0.85 ×4569×7+ 0.417×1774×7）35= 0.92 kVu235×5%=1.75 kV ，電壓損失合格。（1） 方案二 根據(jù)全廠計算負荷Sjs=4735.24kVA，可以

19、計算出10kV線路的負荷電流Ijs=Sjs/（Ue2）=4735.24/（×10）=273A它的功率因數(shù)：cos= PjsSjs=4522/4735.24=0.95根據(jù)導體的發(fā)熱條件，10kV線路選用LGJ70鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為1.5米。查表得：r0=0.46km ,x0=0.365km 。電壓損失：u1=（r0 ×Pjs×L+ x0 ×Qjs×L）Ue2 (L=5 km) =（0.46 ×4522×5+ 0.365×1405×5）10 = 1.3 kV電壓損失過大，為了降低電壓損失，10kV

20、線路考慮選用LGJ120的鋼芯鋁絞線架設。查表得：r0=0.27km ,x0=0.335km電壓損失為：u1=（r0 ×Pjs×L+ x0 ×Qjs×L）Ue2 (L=5 km) =（0.27 ×4522×5+ 0.335×1405×5）10= 0.85 kV同理：u2=（0.27 ×4522×7+ 0.335×1405×7）10=1.18 kVu2u110×5%=0.5 kV ，電壓損耗仍然偏高。只有通過提高供電側電壓才能保證供電電壓。1.2.方案三 正常運行時以

21、35kV單回路供電，10kV線路作為備用電源。根據(jù)全廠計算負荷為4735.24kVA，廠內總降壓變電所設一臺容量為5000 kVA的主變壓器，型號為SJL15000/35 ，查表得到變壓器的主要技術數(shù)據(jù)：空載損耗P0=6.9kW ，短路損耗Pk=45kW阻抗電壓Uk% =7 ， 空載電流I0% =1.1 變壓器的有功功率損耗Pb=nP0 +Pk(Sjs/Sbe)2n （n為變壓器臺數(shù)）已知：n=1 ；Sjs=4735.24kVA ；Sbe=5000 kVA 所以，Pb=1×6.9 +45×(4735.24/5000)2=47kW變壓器的無功功率損耗Qb=n(I0%100)S

22、be+(1/n) (Uk%100) Sbe (Sjs/Sjb)2= 1×（1.1100）×5000+（7 100）×5000× (4735.24/5000)2= 369kVar35kV線路的功率：Pjs=Pjs+Pb=4522+47=4569 kWQjs=Qjs+Qb=1405+369=1774 kVarSjs=4901kVAIjs=Sjs（Ue1）= 4901（×35）=80.9A35kV線路的功率因數(shù)：cos= PjsSjs= 45694901=0.93導線在運行中，因其中有電流流過，將使導線溫度升高。溫度過高，將會降低導線的機械強度，加大

23、導線接頭處的接觸電阻，增大導線的弧垂。為保證導線在運行中不致過熱，要求導線的最大負荷電流必須小于導線的允許載流量，即IjsIux 。按照國家電線產(chǎn)品技術標準規(guī)定，經(jīng)過查表，35kV線路選用LGJ35鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為2.5米。查表得：r0=0.85km ,x0=0.417km 。35kV工作電源電壓損失：u1=（r0 ×Pjs×L1+ x0 ×Qjs×L1）Ue1 (L=5 km) =（0.85 ×4569×5+ 0.417×1774×5）35 = 0.66 kVu135×5%=1.75 kV

24、 ，電壓損失合格。10kV備用線路僅考慮一級負荷之用，一級計算負荷為3868.5kVA ，可計算出10kV備用線路的負荷電流IjsIjs=Sjs/（Ue）=3868.5/（×10）=223.35 A按導體的發(fā)熱條件選用LGJ120鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為1.5米，查表得每公里的電阻值r0=0.27,每公里的電抗值x0=0.335 ?？捎嬎愠?10kV備用線路的電壓損失：u2=（r0 ×Pjs×L+ x0 ×Qjs×L）ue2 (L=7 km) =（0.27 ×3724×7+ 0.335×1047.6×

25、;7）10 = 0.95kV要求電壓損失為：10×5%=0.5 kV ，作為備用電源由于所用時間少，基本滿足要求；另外也可通過提高供電側電壓來保證。通過對三個方案的技術指標分析計算，可知：方案一 ：供電可靠，運行靈活，線路損失小，但因裝設兩臺主變壓器和三臺35kV斷路器，致使投資增大。方案二 ：工作及備用電源均采用10kV，無須裝設主變壓器，投資小，但線路損耗大，電壓損失嚴重，無法滿足一級負荷長期正常運行的要求，故不予考慮。方案三 ：介于方案一和方案二之間，正常運行時，線路損耗低，電壓損失小，能滿足一級負荷長期正常運行的要求。35kV線路故障或檢修時，10kV備用線路運行期間，電壓損

26、失較大，但這種情況較少，且時間不長，從設備投資來看，方案三比方案一少一臺主變壓器和兩臺35kV斷路器，投資降低。至于備用線路電壓損失問題，可采用適當提高線路導線截面的辦法來降低電壓損失或適當提高供電側電壓。因此，將方案一與方案三再作進一步的經(jīng)濟計算比較。2、 經(jīng)濟計算經(jīng)濟計算包括基本建設投資和年運行費兩大項。（1） 基建投資Z基建投資一般采用供配電系統(tǒng)中各主要設備從訂貨到安裝完成所需的全部工程費用的綜合投資指標表示。所謂綜合投資，包括設備本體價值、輔助設備及配件材料費和設備的試驗調試費用、土建及安裝費用，也包括設備的運輸費。（2） 年運行費用F年運行費是指設備投入運行后維持正常運行每年所付出的

27、費用，一般包括以下四項：設備的折舊費用Fz ；設備維護管理費Fw；年電能損耗費用FA；年基本電價費FJ。整個供電系統(tǒng)的年運行費F=Fz+Fw+FA+FJ 。方案一和方案三的基建投資和年運行費見表14，經(jīng)濟比較見表5。表1 方案一的投資費Z1項目說明單價（萬元）數(shù)量費用 （萬元）線路綜合投資LGJ351.005+712.00變壓器綜合投資SJL15000/357.00214.0035kV斷路器SW235/10002.0636.18電壓互感器及避雷器JDJJ-35+FZ-350.9221.84功率損耗引起附加投資3Ijs2r0L×10-3+Pb1000元/kW137.4513.745合計

28、47.765表2 方案一的年運行費F1項目說明費用 （萬元）線路折舊費按線路投資的3.4%計算0.41線路維護費按線路折舊費的100%計算0.41變電設備折舊費按投資的5.8%計算1.28變電設備維修費按投資的5.8%計算1.28線路電能損耗Fx=3×80.92×0.85×5×5600×0.05×10-3×10-42.34變壓器電能損耗Fb=2×6.9×8760+45×（4985/5000）2×5600×0.05×10-41.85基本電價費用5000×12

29、×4×10-424合計31.57表3 方案三的投資費Z3項目說明單價 （萬元）數(shù)量費用 （萬元）線路綜合投資LGJ-35+LGJ-1201.00+1.355+714.45變壓器綜合投資SJL15000/357.0017.0035kV斷路器SW235/10002.0612.06電壓互感器及避雷器JDJJ-35+FZ-350.9210.92功率損耗引起附加投資3Ijs2r0L×10-3+ Pb1000元/kW130.4513.045合計37.475表4 方案三的年運行費F3項目說明費用 （萬元）線路折舊費按線路投資的3.4%計算0.49線路維護費按線路折舊費的100%

30、計算0.49變電設備折舊費按投資的5.8%計算0.58變電設備維修費按投資的5.8%計算0.58線路電能損耗Fx=3×80.92×0.85×5×5600×0.05×10-3×10-42.34變壓器電能損耗Fb=6.9×8760+45×（4985/5000）2×5600×0.05×10-41.55基本電價費用5000×12×4×10-424.00合計30.03表5 方案一與方案三的經(jīng)濟比較費用 方案方案一方案三差額（萬元）投資Z（萬元）47.765

31、37.47510.3年運行費F（萬元）31.5730.031.54由經(jīng)濟計算比較結果可知，方案三的綜合投資及年運行費均低于方案一。從供電的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性綜合考慮，決定采用方案三，即正常運行時以35kV單回路供電，備用電源采用10kV線路供電。第三章 總降壓變電所的設計第一節(jié) 電氣主接線設計通過對以上資料的分析及方案的比較，為了滿足保證供電可靠、調度靈活及各項技術要求，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持安全可靠與經(jīng)濟適用的前提下。10kV配電系統(tǒng)采用單母線分段接線以提高供電可靠性?？傮w來說，本次設計根據(jù)前面的技術經(jīng)濟比較選擇方案三，正常運行時采

32、用35kV供電，35kV供電系統(tǒng)故障或檢修時，采用10kV備用電源系統(tǒng)供電。10kV配電系統(tǒng)采用上述的單母線分段接線。為此，所選定的主接線（見電氣主接線圖）具有如下特點：1、總降壓變電所設一臺主變壓器，型號為SJL15000/35。以35kV架空線從電力網(wǎng)中引入作為工作電源。在變壓器的高壓側裝設一臺SW235型少油斷路器，便于變電所的控制和維修。2、主變壓器低壓側經(jīng)少油斷路器（型號為SN1010）接在10kV母線的一個分段上。另一路以10kV架空線引入作為備用電源，也經(jīng)少油斷路器（型號為SN1010）接在10kV母線的另一個分段上。3、總降壓變電所的10kV側采用單母線分段接線，選用LMY型硬

33、鋁母線，用10kV少油斷路器將母線分段。4、各車間的一級負荷都由兩段母線供電，以提高供電的可靠性。5、根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停運及主變壓器故障或檢修時，才能投入使用。因此，在正常運行方式下，主變壓器兩側開關合上，10kV母線分段開關合上，備用電源開關斷開。在備用電源開關上裝設備用電源自動投入裝置（APD），當工作電源故障時，自動投入備用電源，保證一級負荷車間的正常供電。6、主變壓器檢修時，只需合上10kV備用電源進線開關，就可實現(xiàn)一級負荷車間的正常供電。第二節(jié) 短路電流計算對擬訂的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。 一、短路點的確定 為了選擇高壓電氣設備，整定繼電保護

34、，需要計算總降壓變電所35kV側、10kV母線以及廠區(qū)高壓配電線路末端（即車間變電所高壓側）的短路電流。但是，由于工廠廠區(qū)不大，總降壓變電所到最遠的車間距離不過幾百米，因此，10kV母線與10kV配電線路末端的短路電流差別較小。故只計算主變壓器高壓側和低壓側兩邊的短路電流，即短路點確定在主變壓器的高低壓兩側（如圖1示）。二、短路電流計算圖1 短路電流計算接線圖1、短路電流計算等值電路圖（1）基本等值電路：（2）最大運行方式的等值電路圖：（3）最小運行方式的等值電路圖：2、短路電流計算（1） 計算各元件的電抗標么值 設基準容量為Sj =1000MVA，基準電壓 Uj1=37kV，Uj2=10.5

35、kV，根據(jù)已知條件就可以求出元件的電抗標么值：電源：三圈變壓器：（計算時按正值計算）線路：變壓器（雙線圈）：（2） 計算d1點短路電流（35kV側） 最大運行方式下：短路電流Id1短路電流有效值標么值最大運行方式下d1點短路電流：最大運行方式下d1點短路沖擊電流：最大運行方式下d1點短路沖擊電流有效值：最大運行方式下短路容量： 最小運行方式下：短路電流Id1短路電流有效值標么值最小運行方式下d1點短路電流：最小運行方式下d1點短路沖擊電流：最小運行方式下d1點短路沖擊電流有效值：最小運行方式下d1點短路容量：（3） 計算d2點短路電流（10kV側） 最大運行方式下：短路電流Id2短路電流有效值

36、標么值最大運行方式下d2點短路電流：最大運行方式下d2點短路沖擊電流：最大運行方式下d2點短路沖擊電流有效值：最大運行方式下d2點短路容量： 最小運行方式下：短路電流Id2短路電流有效值標么值最小運行方式下d2點短路電流：最小運行方式下d2點短路沖擊電流：最小運行方式下d2點短路沖擊電流有效值：最小運行方式下d2短路容量：三、短路電流計算結果表序號短路點運行 方式短路電流Id（kA）I（kA）沖擊電流ic（kA）短路容量Sd（MVA）135kVd1最大4.1910.7269最小2.857.27183210kVd2最大3.17.9156最小2.87.1451第三節(jié) 主要電氣設備選擇一、設備選擇概

37、述正確地選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術、新工藝，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。電器要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。三、35kV側高壓電氣設備的選擇其主要設備包括：高壓斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器和避雷器。1、35kV斷路器選擇（1）、高壓斷路器的選擇及校驗原則 高壓斷路器的選擇主要考慮以下五個方面： 斷路器種類和型式的選擇一般35kV回路的斷路器多選用少油斷路器，也可用多油斷路器或真空斷路器。額定電壓選擇UN UNS額

38、定電流選擇IN Imax開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr，不應小于實際開斷瞬間的短路次暫態(tài)電流I/INbr I 短路關合電流選擇為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷 路器的額定關合電流iNc1不應小于短路電流最大沖擊值iimiNc1 iim斷路器的校驗則需要校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定： 熱穩(wěn)定校驗It2t Qk 動穩(wěn)定校驗ies iim（2）35kV斷路器的選擇主變35kV供電回路最大持續(xù)工作電流為IN=SN/（UN） =5000/（×35）=82.48（A） 根據(jù)規(guī)定，在發(fā)電機、調相機、變壓器回路一般考慮1.05倍的額定電流，因此 Imax =1.05 IN=1.05

39、5;82.48=86.6（A）UN=35kV根據(jù)35kV斷路器的UN 、Imax及安裝在屋外的要求，查表，可選擇SW2-35/600型斷路器。取短路計算時間tk=4s根據(jù)上面計算出的短路電流值為：I=I2s=I4s= I.=4.2（kA） iC=10.7（kA）短路電流周期分量的熱效應QpQp= tk/12×（I2+10 Itk/2 2 + Itk 2） =4×（4.2 2+10× 4.2 2+ 4.2 2）/12 =70.56（kA）2·s由于設計手冊規(guī)定：遠離發(fā)電廠的變電所和配電網(wǎng)無需考慮非周期分量的影響，故不計非周期熱效應。因此短路電流引起的熱效應

40、Qk= Qp=70.56（kA）2·s下表中列出了斷路器的有關參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。斷路器選擇結果表計算數(shù)據(jù)SW2-35/600斷路器UNs35（kV）UN35（kV）Imax86.6（A）IN600（A）I4.2（kA）INbr6.6（kA）iim10.7（kA）iNc117（kA）Qk70.56 （kA）2·sIt2.t6.62×4=174.24（kA）2·siim10.7（kA）ies17（kA）Sd269（MVA）SN400（MVA）由選擇結果可見各項條件均能滿足，故所選SW2-35/600型少油斷路器合格。2、35kV隔離開關選擇隔離開關

41、是發(fā)電廠中常用的電器，它可以在電氣設備檢修時，將被檢修設備與電源電壓隔離，以保證檢修的安全；也可以與斷路器配合使用，根據(jù)需要實現(xiàn)發(fā)電廠的倒閘操作；還可以分合一些小電流電路。其選擇及校驗原則如下：（1） 種類和形式的選擇一般35kV及以上的屋外中型配電裝置多采用三柱式隔離開關。（2） 額定電壓選擇UN UNS（3） 額定電流選擇IN Imax（4） 熱穩(wěn)定校驗It2t Qk（5） 動穩(wěn)定校驗ies Iim由于選擇的隔離開關為總降壓變電所主變壓器回路隔離開關，因此其最大持續(xù)工作電流Imax和短路電流引起的熱效應Qk與上述選擇斷路器時相同，即UNS=35（kV）Imax=86.6（A）Qk= 70.

42、56（kA）2·s根據(jù)總降壓變電所主變壓器回路隔離開關的UNS 、Imax及安裝在屋外的要求，查表，可選擇GW5-35G/600-72型屋外隔離開關。 下表中列出了隔離開關的有關參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。隔離開關選擇結果表計算數(shù)據(jù)GW5-35G/600-72型隔離開關UNs35（kV）UN35（kV）Imax86.6（A）IN600（A）Qk70.56 （kA）2·sIt2.t162×4=1024（kA）2·siim10.7（kA）ies72（kA）由表中可以看出，所選GW5-35G/600-72型屋外隔離開關合格。3、35kV電壓互感器的選擇電壓互感

43、器應按下列技術條件選擇（1） 一二次電壓應滿足要求；（2） 應根據(jù)裝設地點和使用條件選擇種類和型式；（3） 應根據(jù)接入的測量儀表、繼電器和自動裝置等設備對準確度等級的要求確定準確度；（4） 容量和二次負荷；（5） 接線方式，在滿足二次電壓和負荷要求的條件下，電壓互感器應盡量采用簡單接線。35kV側進線裝設電流表3只，電壓表1只，功率表1只，有功電度表和無功電度表各1只。二次側負荷如下表所示：35kV電壓互感器二次負荷儀表名稱儀表型號電壓線圈數(shù)目每個線圈消耗功率（VA）cos負荷AB相BC相PabQabPbcPbc電壓表ITI-V14.514.5功率表IDI-W20.7510.750.75有功電

44、表DS-I21.50.380.571.390.571.39無功電表DX-I21.50.380.571.390.571.39合計6.392.781.892.78求各相負荷：Sab=6.97 VASbc=3.36 VACosab=Pab/Sab=6.39/6.97=0.92 ab=23.07°Cosbc=Pbc/Sbc=1.89/3.36=0.56 bc=55.94°A相負荷為：PA=1/Sabcos（ab30°） =1/×6.97×cos（23.07°30°）=3.99 WQA=1/Sabsin（ab30°） =1/

45、×6.97×sin（23.07°30°）=0.49 VarB相負荷為：PB=1/Sabcos（ab+30°）+ Sbccos（bc30°） =1/×6.97×cos（23.07°+30°）+ 3.36×cos（55.94°30°）=4.16 WQB=1/Sabsin（ab+30°）+ Sbcsin（bc30°） =1/×6.97×sin（23.07°+30°）+ 3.36×sin（55.94

46、76;30°）= 4.07 VarC相負荷為：PC=1/Sbccos（bc+30°） =1/×3.36×cos（55.94°+30°）=0.14 WQC=1/Sbcsin（bc+30°） =1/×3.36×sin（55.94°+30°）=1.94 Var可見，B相負荷較大，故應按B相總負荷進行選擇：SB=5.82 VA查表可選JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器，其0.5級的二次繞組額定容量為150VA 。由于B相負荷較大，故按照B相總負荷進行校驗SB=5.82150/3=50 VA故

47、所選JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器滿足要求。4、35kV側電流互感器的選擇為便于設備的安裝、運行、維護及檢修，35kV系統(tǒng)的電流互感器全部選擇成一致，按最大短路電流回路來校驗。35kV側電流互感器校驗二次負荷表儀表名稱儀表型號電流線圈數(shù)目A相B相C相VAVAVA電流表ITI-A130.1230.1230.12功率表ITI-W21.450.0581.450.058有功電表DS-120.50.020.50.02無功電表DX-120.50.020.50.02合計5.450.21830.125.450.218根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓（35kV）、最大工作電流（86.6A）和安裝地點的要求，

48、查表初選LCW-35型油浸式電流互感器，因所選電流互感器除用于電流測量和繼電保護外，還用于電度計量，故應選用0.5級，其二次負荷額定阻抗為2，互感器變比為150/5，動穩(wěn)定倍數(shù)Kes=100，熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=65 。由上表可以看出，A、C相負荷最大，為Sn=5.45 VA，其阻抗為ra=Sn/I2n2= 5.45/52 =0.218 電流互感器接線為不完全星型接線，連接線的計算長度Lc=L，則SLc/（Zn2-ra-rc）=（1.75×10-8××100）/（2-0.218-0.1）=1.8mm2選用標準截面為2.5mm2的銅線。熱穩(wěn)定校驗：（KtIN1）2= （

49、65×0.15）2=95.0670.56（kA）2·s動穩(wěn)定校驗：IN1Kes=×0.15×100=21.210.7 kA故所選LCW-35型電流互感器滿足要求。四、10kV側電氣設備選擇1、變壓器低壓側及備用電源進線設備的選擇10kV側電氣設備選擇參數(shù)比較表 設備名稱型號 計算數(shù)據(jù) 斷路器SN10-10隔離開關GN6-10T/600電壓互感器JDJ-10電流互感器LAT-10-300/5UN=10kV10 kV10 kV10 kV10 kVIN=273A600A600A600A300/5Aic=7.91kA52 kA52 kA52 kA57kASk=5

50、6MVA350 MVAI2tj= 37.94 （kA）2·s1632 （kA）2·s2000 （kA）2·s2000 （kA）2·s900 （kA）2·s根據(jù)列表比較，各種條件均滿足，故所選設備合格。1、 10kV饋電線路設備的選擇以負荷最大的空氣壓縮車間為例，選用GG-10型高壓開關柜，見下表：10kV饋電線路設備選擇參數(shù)表設備名稱計算數(shù)據(jù) 型號 斷路器SN8-10隔離開關GN8-10電流互感器LAT-10-300/5UN=10kV10 kV10 kV10 kVIN=46A600A400A300/5Aic=7.91kA33 kA50 kA57

51、.3kASk=56MVA200 MVAI2tj=37.94 （kA）2·s11.62×4 （kA）2·s142×5 （kA）2·s可見，所選設備合格。3、10kV母線的選擇（1） 導體類型的選擇10kV設備為戶內成套配電裝置，考慮方便布置、大電流、配線合理等因素，10kV配電裝置采用硬導體。（2） 按經(jīng)濟電流密度選擇截面在正常情況下，各回路的持續(xù)工作電流Igmax=1.05In=1.05Sn/（Un）=1.05×5000/（×10） =303.1 A考慮環(huán)境條件，查表得綜合校正系數(shù)K=0.88Imax= Igmax/K=30

52、3.1/0.88=344.43 A查表，選用3條40×4mm矩形鋁導體，平放時允許電流為456A，S=160mm2，滿足最大持續(xù)工作電流的要求。（3） 導體的熱穩(wěn)定校驗Smin=I=3.08×（2/95）×103=64.84160 mm2（4） 導體的動穩(wěn)定校驗導體截面系數(shù)W=0.167bh2=0.167×0.4×42 =1.07cm3f =1.76ic2（1/a）×10-2= 1.76×7.912×（1/25）×10-2=0.044 kg/cm得lmax= 412.6cmGG-10型高壓開關柜一般柜寬為

53、1米，進線柜最寬為1.5米，因此上述校驗滿足動穩(wěn)定要求。由于采用標準柜，故不必再選擇支持絕緣子。第四節(jié) 配電裝置設計一、配電裝置的分類及特點配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置按電器裝設地點不同，可分為屋內和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為裝配式和成套式：在現(xiàn)場將電器組裝而成的稱為裝配式；在制造廠預先將開關電器、互感器等組裝成各種電路成套供應的稱為成套式。屋外式的特點：土建工作量及費用較小，建設周期短；擴建比較方便；相鄰設備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；占地面積大；受外界環(huán)境影響設備運行條件較差，須加強絕緣；不良氣候對設備維修和操作有影響。屋內式的特點：允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較??；維修操作不受氣候影響；外界環(huán)境影響較小，可減少維護工作量；房屋建筑投資大。成套配電裝置的特點：電器布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結構緊湊占地面積??；所有電器元件已在工廠組裝成一體，大大減少現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮短建設周期，也便于擴建和搬遷；運行可靠性高，維護工作量??；耗用鋼材較多，造價較高。鑒于以上配電裝置的特點，且負荷要求供電可靠性較高，年工作時數(shù)較長，為保證安全生產(chǎn)以減小維護工作量，決定選擇屋內成套配電裝置。第五節(jié) 主變