畢業(yè)設(shè)計（論文）-35KV總降壓變電所主接線設(shè)計.docx

畢業(yè)設(shè)計說明書35KV總降壓變電所主接線設(shè)計學(xué)生姓名： 學(xué)號： 學(xué) 院： 計算機與控制工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師： 2015 年 6 月中北大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計說明書35KV總降壓變電所主接線設(shè)計摘 要根據(jù)我國能源利用情況，供電設(shè)計的原則要求，按照設(shè)計任務(wù)書的詳細要求，對該廠進行總體分析，然后著手對該機械廠高壓供配電系統(tǒng)進行設(shè)計。在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，同時借助參考文獻，完成該次設(shè)計。首先，對全廠的負荷進行系統(tǒng)計算，為確定供電系統(tǒng)的電力變壓器、各種開關(guān)電器的容量、電力線路的截面和變電所的所址等提供依據(jù)。并且對其進行無功補償，以減少變壓器、電力線路、開關(guān)設(shè)備的功率損耗，從而減少電器元件的規(guī)格，降低它的功率損耗和電壓損耗，減少投資1。其次，根據(jù)本廠的實際情況和經(jīng)濟技術(shù)比較電力變壓器，確定變電所的地址、類型以及其主接線方案，其中包括變壓器容量以及臺數(shù)的確定，全廠配電系統(tǒng)的設(shè)計。然后，按負荷情況系統(tǒng)地對廠區(qū)進行設(shè)計，為了校驗一次設(shè)備的短路穩(wěn)定度，開關(guān)電器的斷流能力及電流保護裝置的靈敏度，整定電流速斷保護裝置的動作電流，進行短路電流的計算，進而選擇了電力線路和高低壓電氣設(shè)備。關(guān)鍵詞：短路電流計算，無功補償，負荷計算，電氣主接線Main wiring design of 35KV total buck substation AbstractAccording to Chinese energy utilization, power supply in accordance with the principle of design, the design plan descriptions of the factory, the detailed requirements for overall analysis of the factory, and then set high power supply system design. In the guidance, take in your group members, and help with many references to finish the design.First of all, the load calculation system, to determine the power supply system of switch power transformer, electric capacity, power lines and the substation of address, etc. And on the reactive power compensation, to reduce the transformer, electric circuit, the power switch equipment, thereby reducing the loss of electrical components, reduce its specification and voltage loss of power consumption, reducing investment.Secondly, according to the actual situation of our economy and technology power transformer substation, and determine the address, types and its main connection scheme, including transformer capacity and the number of plant distribution system, the design.Then, according to the situation of factory with systematic design, in order to check the equipment, switch short-circuit stability of electric current flow capacity and the sensitivity of protection device, the velocity of electric current protection device, the calculation of short-circuit current, and then choose the power line and high-low voltage electrical equipment.Key words : Calculation of short-circuit current，Reactive power compensation，Load calculation，Electrical main wiring中北大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計說明書目 錄摘 要2Abstract3目 錄I1 引言11.1 研究背景和意義11.2 設(shè)計任務(wù)和要求11.3 本設(shè)計的內(nèi)容概述12 某機械廠基本數(shù)據(jù)32.1 工廠總平面布置圖32.2 全廠各車間負荷情況匯總表32.3 工廠的負荷性質(zhì)42.4 工廠的自然條件42.5 總變電所設(shè)計43 全廠負荷計算63.1 用電設(shè)備的負荷計算63.2 變壓器損耗估算73.3 無功功率補償計算74 系統(tǒng)主接線方案的選擇94.1 主接線設(shè)計的基本要求94.2 變電所的主接線方式94.3 方案的比較與選擇135 變電所位置及變壓器、配電裝置選擇165.1 變電所位置165.1.1 變電所所址選擇的一般原則165.2 變壓器選擇165.2.1 所用變壓器選擇165.3 配電裝置選擇166 短路電流的計算176.1 確定計算電路及計算電抗176.1.1 計算電路圖如圖6-1所示177 高壓電氣設(shè)備的選擇217.1 35kV架空線的選擇217.2 10KV匯流母線217.3 主要電氣設(shè)備的選擇227.3.1 35KV側(cè)電氣設(shè)備選擇227.3.2 10KV側(cè)電氣設(shè)備選擇238 繼電保護裝置設(shè)計248.1 繼電保護配置248.1.1 主變壓器保護配置248.1.2 瓦斯保護248.1.3 差動保護248.1.4 過流保護248.1.5 過負荷保護248.1.6 10kV線路保護配置248.1.7 10kV電容器保護配置248.2 主變壓器保護的繼保整定258.2.1 過負荷保護258.2.2 過電流保護258.2.3 電流速斷保護268.3 防雷措施的選擇278.3.1 避雷器的選擇288.4 變電站的進線段保護288.5 接地設(shè)計28總結(jié)30參考文獻31附錄1 電氣主接線圖33附錄2 設(shè)備匯總一覽表34附錄3 系統(tǒng)繼電保護全圖35致 謝36第III頁 共III頁1 引言1.1 研究背景和意義隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高。用戶對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造、拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。近年來35KV 變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展。科學(xué)的變電站設(shè)計方案能夠提升配電網(wǎng)的供電能力和適應(yīng)性, 降低配電網(wǎng)的損耗和供電成本，減少電力設(shè)施占地資源。體現(xiàn)“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術(shù)改造思路。同時可以增加系統(tǒng)的的靠性，節(jié)約占地面積，使變電站的配置達到最佳，不斷提高經(jīng)濟效益和社會效益。就電網(wǎng)建設(shè)，造價分析，運行情況等方面進行，有針對性地研究了其負荷特性，高峰時期的避峰措施，注意到中高壓配電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化，與周邊電網(wǎng)的協(xié)調(diào)配合等問題2。從我國現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢出發(fā)，對選擇電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及配電，進行了經(jīng)濟技術(shù)比較及可行性分析，提高城鄉(xiāng)電壓等級是必然趨勢。電氣主接線式變電站電氣主體部分，是電力系統(tǒng)中電能傳遞通道的重要組成部分之一；其連接方式的確定對電力系統(tǒng)整體以及變電站本身的供電可靠性、運行靈活性、檢修方便與否和經(jīng)濟合理性起著決定性的作用，同時也對變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方式的擬定有著很大的影響。因此，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析相關(guān)影響因素，綜合評價各項技術(shù)，合理確定主接線方案是十分必要的。本文研究的電氣主接線，主要針對35KV降壓變電站電氣主接線的設(shè)計。1.2 設(shè)計任務(wù)和要求本課題要求學(xué)生掌握35KV總降壓變電所主接線設(shè)計的內(nèi)容、思路、方法和步驟。獲得綜合運用所學(xué)知識、已有能力解決供配電系統(tǒng)工程實際問題的技術(shù)和能力，實踐工程設(shè)計的實際鍛煉。典型35KV總降壓變電所所址和型式的選擇；主接線方案的確定；負荷計算和無功補償計算；主變型式、組別、臺數(shù)、容量的選擇；短路計算；主接線設(shè)計（設(shè)備導(dǎo)體的選擇校驗）；進出線的設(shè)計；結(jié)構(gòu)布置方案的確定。1.3 本設(shè)計的內(nèi)容概述第一章：本章介紹了機械廠的車間分布、車間負荷等基本情況。第二章：本章根據(jù)車間負荷進行全廠的負荷計算和無功功率補償計算。第三章：本章根據(jù)負荷計算的結(jié)果確定主接線方案。第四章：本章根據(jù)前三章計算結(jié)果，選擇合適的變壓器并確定變電所的位置。第五章：本章進行短路計算。第六章：本章根據(jù)前面計算結(jié)果選擇合適的電氣設(shè)備。第五章：本章進行繼電保護設(shè)置和防雷設(shè)計。2 某機械廠基本數(shù)據(jù)2.1 工廠總平面布置圖 圖2.1 工廠總平面圖2.2 全廠各車間負荷情況匯總表表2.1 全廠各車間負荷情況匯總表車間名稱Pe/kWKdcos電機修理車間23000.60.7機械加工車間8800.650.65新品試制車間6500.550.6原料車間5500.350.65備件車間5600.50.7鍛造車間1800.60.65鍋爐房2600.90.8空壓房3020.80.65續(xù) 表2.1汽車庫560.50.7線圈車間3280.550.65半成品試驗車間7500.650.75成品試驗車間25640.350.6加壓站（10KV轉(zhuǎn)供負荷）2740.550.65設(shè)備處倉庫（10KV轉(zhuǎn)供負荷）6540.550.75成品試驗站內(nèi)大型集中負荷38740.650.752.3 工廠的負荷性質(zhì)1.本工廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大負荷利用小時數(shù)為2500小時。2.鍋爐房提供高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。由于距離市區(qū)較遠，消防用水需要廠方自備。因此，鍋爐房要求較高的可靠性。2.4 工廠的自然條件1.年最高氣溫為40，年最低氣溫5，年平均氣溫為10。2.站所選地址地質(zhì)以粘土為主，地下水位3-5米。3.風(fēng)向以東南風(fēng)為主。 2.5 總變電所設(shè)計工廠變電所系統(tǒng)設(shè)計必須遵循以下原則：1.工廠變電所設(shè)計必須遵循國家的有關(guān)法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。2.工廠變電所設(shè)計應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，設(shè)計中應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。3.工廠變電所設(shè)計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計方案。4.工廠變電所設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展計劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。本文中的設(shè)計是對全廠總配電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計，通過對各部分的計算，最終選定廠中所需各種設(shè)備 3。工廠變電所系統(tǒng)設(shè)計步驟：1.主結(jié)線設(shè)計：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實現(xiàn)的多個方案，經(jīng)過概略分析比較，留下2-3個較優(yōu)方案進行詳細計算和分析比較（經(jīng)濟計算分析時，設(shè)備價格、使用綜合投資指標），確定最優(yōu)方案。2.短路電流計算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護的需要，確定短路計算點，計算三相短路電流，計算結(jié)果列出匯總表。3.主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，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)備的選擇及效驗。選用設(shè)備型號、數(shù)量、匯總設(shè)備一覽表4。4.主要設(shè)備繼電保護設(shè)計：包括主變壓器、線路等元件的保護方式選擇和整定計算。5.配電裝置設(shè)計：包括配電裝置形式的選擇、設(shè)備布置圖。3 全廠負荷計算3.1 用電設(shè)備的負荷計算根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，按照需要系數(shù)法及以下計算公式 (3.1) (3.2) (3.3) (3.4)表3.1 有點設(shè)備負荷計算表用電設(shè)備Pe/kWKdCos計 算 負 荷Pj/kWQj/kVASj/kVAIj/A電機修理車間23000.60.713801407.61971.2332.52機械加工車間8800.650.65572669.24880.3814.52新品試制車間6500.550.6357.5475.48594.889.81原料車間5500.350.65192.5225.23296.284.89備件車間5600.50.7280285.6399.966.59鍛造車間1800.60.65108126.36166.232.74鍋爐房2600.90.8234175.5292.54.83空壓房3020.80.65241.6282.67371.856.13汽車庫560.50.72828.56400.66線圈車3280.550.65180.4211.07277.664.58半成品試驗車間7500.650.75487.5496.74695.9911.48續(xù) 表 3.1成品試驗車間25640.350.6897.41193.541493.2724.67加壓站（10KV轉(zhuǎn)供負荷）2740.550.65150.7176.32231.953.82設(shè)備處倉（10KV轉(zhuǎn)供負荷）6540.550.75359.7366.89479.157.91成品試驗站內(nèi)大型集中負荷38740.65 0.752518.12215.933596.9259.33合 計7987.48336.7311788.25194.48有功負荷同時系數(shù)取無功負荷同時系數(shù)取7588.038086.7311089.34182.933.2 變壓器損耗估算 (3.5) (3.6)3.3 無功功率補償計算從設(shè)計任務(wù)書的要求可知，工廠35kV高壓側(cè)進線在最大負荷時，其功率因數(shù)不應(yīng)小于0.9，考慮到變壓器的無功功率損耗，遠遠大于有功功率損耗，因此，在變壓器的10kV側(cè)進行無功功率補償時，其補償后的功率因素應(yīng)稍大于0.9，現(xiàn)設(shè)。 10kV側(cè)在補償前的功率因數(shù)為: (3.7)因此，所需要的補償容量為： (3.8) 選取35kV側(cè)在補償后的負荷及功率因素計算： (3.9) (3.10) (3.11)所以慮工廠5-10年的負荷增長，變壓器容量考慮一定的預(yù)留，本工廠負荷能保證變壓器運行在60-70%經(jīng)濟負荷區(qū)內(nèi)即可，因此選擇型號為：SFZ7-10000-353*2.5%/10.5kV YN,d11的變壓器。 (3.12)滿足了設(shè)計任務(wù)書的要求，其計算數(shù)據(jù)見表3.2表3.2 無功功率補償項 目cos計算機負荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A（10kV側(cè)）10kV側(cè)補償前0.687588.038086.7311089.34640.24需要補償容量-5500變壓器損耗166.34665.3635kV側(cè)補償后0.927754.373252.098408.71138.71根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求以及以上計算結(jié)果，選取并聯(lián)補償電容為 BWF10.5-100-1W型電容器55只。補償總?cè)萘繛?00kvar55=5500kvar4 系統(tǒng)主接線方案的選擇4.1 主接線設(shè)計的基本要求安全：保證在進行任何切換操作時人身和設(shè)備的安全?？煽浚簯?yīng)滿足各級電力負荷對供電可靠性的要求。靈活：應(yīng)能適應(yīng)各種運行方式的操作和檢修、維護需要。經(jīng)濟：在滿足以上要求的前提下，主接線應(yīng)力求簡單，盡可能減少一次性投資和年運行費用5。4.2 變電所的主接線方式電氣主接線，又叫一次接線，是由各種開關(guān)電器、變壓器、互感器、線路、電抗器、母線等按一定順序連接而成的接受和分配電能的總電路。1.線路變壓器接線當供電電源只有一回路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組接線。如圖4.1所示。變電所的變壓器的高壓側(cè)可以裝設(shè)負荷開關(guān)QL、隔離開關(guān)QS、高壓跌落式熔斷器FU或高壓斷路器QF受電，裝設(shè)哪種設(shè)備合適視具體情況而定6。a高壓側(cè)僅設(shè)置負荷開關(guān)b高壓側(cè)采用戶外跌落式熔斷器c高壓側(cè)采用負荷開關(guān)與熔斷器串聯(lián)d高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與斷路器串聯(lián)圖4.1 線路變壓器組結(jié)線線路變壓器組接線方式的優(yōu)點是接線簡單，使用的設(shè)備少，基建投資省。缺點是供電可靠性低。當主接線中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時，全部負荷都將停電。所以，這種接線方式多用于僅有二、三級負荷的變電所，如大型企業(yè)的車間變電所和小型用電單位的10KV變電所等。2.單母線接線母線又稱匯流排，用于匯集和分配電能。 圖4.2 單母線接線單母線的優(yōu)點是接線簡單、使用設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴建。缺點是當母線及母線隔離開關(guān)故障或檢修時，將造成整個配電裝置停電；當檢修一回路的斷路器時，該回路要停電。因此，單母線接線的供電可靠性和靈活性均較差，只適用于容量小和用戶對供電可靠性要求不高的場所7。3.單母線分段接線當出現(xiàn)回路數(shù)較多且有兩路電源進線時，可采用斷路器或隔離開關(guān)將母線分段，成為單母線分段接線如圖4.3所示。單母線分段接線可以分段單獨運行，也可以并列同時運行。用斷路器分段,運行的可靠性和靈活性都較大。 用隔離開關(guān)分段,運行的可靠性和靈活性較差。 圖4.3 單母線分段接線單母線分段結(jié)縣既保留了單母線接線的優(yōu)點，又提高了供電的可靠性。但該接線仍不能克服某一回路斷路器檢修時，該回路要長時間停電的缺點。4.單母線帶旁路接線為了解決出現(xiàn)斷路器檢修時的停電問題，可采用加單母線加旁路母線，圖中W2為旁路母線，QF2為旁路斷路器，QS3、QS4、QS7、QS10、QS13為旁路隔離開關(guān)。圖4.4 單母線帶旁路接線單母線帶旁路接線的優(yōu)點是供電可靠性高，檢修出線斷路器時，不需停電。缺點是需增加一組母線、專用的旁路斷路器和旁路隔離開關(guān)等設(shè)備，使配電裝置復(fù)雜，投資增大，且隔離開關(guān)要用來操作，增加了誤操作的可能性8。5.雙母線結(jié)線雙母線接線是正對單母線分段接線的缺點而提出的。雙母線接線的每一回路都通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)與兩組母線相連，其中一組隔離開關(guān)閉合，另一組隔離開關(guān)打開，兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接起來。雙母線接線有兩種運行方式：（1）只有一組母線工作，分為工作母線和備用母線，正常工作時母線打開，全部賄賂接在工作母線上，相當于單母線運行。當工作母線發(fā)生故障時，引起全部用戶暫時停電，經(jīng)過倒閘操作，將備用母線投入工作，很快恢復(fù)對全部用戶的供電。它和分段的單母線相比，故障停電的范圍擴大了，但供電的連續(xù)性卻大大提高。（2）兩組母線同時工作，互為備用。正常運行時母聯(lián)閉合，相當于單母線分段接線，當任一祖母線發(fā)生故障時，只有接在該組母線上的用戶暫時停電，經(jīng)過倒閘操作，將于該組母線相連接的所有回路切換到另一組母線上去，仍可繼續(xù)正常工作。它和分段的單母線相比，故障停電范圍相同，但供電的連續(xù)性卻大大提高9。圖4.5 雙母線接線雙母線接線的優(yōu)點是在輪換檢修母線時不致中斷供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時僅使該回路停電，工作母線發(fā)生故障時，經(jīng)倒閘操作這一段停電時間后可迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器來代替，不致于使該回路的供電長期中斷。雙母線接線的缺點是在倒閘操作時隔離開關(guān)作為操作電器使用易誤操作。工作母線發(fā)生故障時會引起整個配電裝置短時停電，使用的隔離開關(guān)數(shù)目多，配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積較大，投資較高10。6.橋式接線當變電所具有兩臺變壓器和兩條線路是，在線路變壓器單元接線的基礎(chǔ)上，在其中間跨接一連接“橋”，便構(gòu)成橋形接線。按照跨接斷路器的位置，可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線。內(nèi)橋適用于電源進線線路較長而變壓器又不需要經(jīng)常切換的場所。外橋適用于電源進線線路較短而變壓器需要經(jīng)常切換的場所。圖4.6 橋式結(jié)線a)內(nèi)橋 b)外橋 橋形接線的四個回路只有三個斷路器，投資小，接線簡單，供電的可靠性和靈活性較高，適用于向一、二類負荷供電11。4.3 方案的比較與選擇為了保證一次設(shè)備安全可靠的運行，必須按下列條件選擇和校驗 ：1.應(yīng)滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發(fā)展。2.應(yīng)滿足安裝地點和當?shù)丨h(huán)境條件校核。3.應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準12。技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓。2.電流選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，本廠基本負荷為一班制，少數(shù)負荷為兩班或三班制，屬于二級負荷；同時鍋爐房供電可靠性要求高，屬于一級負荷。主接線的設(shè)計必須滿足工廠電氣設(shè)備的上述要求，因此：方案1：該方案35kV側(cè)為單回路線路-變壓器組接線、10kV單母線，與10kV備用電源通過母聯(lián)連接，正常運行時母聯(lián)合閘，由主電源供給鍋爐房；當主電源故障或主變等設(shè)備停電檢修退出運行時，母聯(lián)分閘，由10kV備用電源直供鍋爐房及其他重要負荷。由于本廠基本負荷為二級負荷，對供電可靠性要求不高，采用單回路進線和1臺主變基本可滿足對二級負荷供電的要求，對于鍋爐房等重要負荷采用10kV備用電源作為備用，以保證工廠的重要用電設(shè)備不會出現(xiàn)長時間斷電，即在任何時候都能滿足對二級負荷的供電要求。方案2：該方案35kV側(cè)采用從220/35kV變電站出雙回路電源、高壓線路變壓器組接線、10kV側(cè)為單母線分段接線。方案2的特點就是采用雙電源、可靠性高。其缺點就是設(shè)備投資大、運行維護費用高，同時本廠最大負荷利用小時僅為2600小時，相對來說，變壓器的利用率低，2臺主變的空載損耗將大大超過1臺主變的選擇。選擇結(jié)果：從上述分析可知，方案1能滿足供電要求，同時設(shè)備投資、運行維護費用和占地面積、建筑費用等方面均優(yōu)于方案2，技術(shù)和經(jīng)濟的綜合指標最優(yōu)，因此，在本設(shè)計中，選用方案1作為本設(shè)計的主接線方案。見附錄15 變電所位置及變壓器、配電裝置選擇5.1 變電所位置5.1.1 變電所所址選擇的一般原則變電所所址選擇要靠近負荷中心;進出線方便;占地面積小;避免設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所；避免設(shè)在有劇烈震動的地方或低洼積水處;不妨礙工廠的發(fā)展，考慮擴建的可能;所址的選擇應(yīng)方便職工的生活13。5.2 變壓器選擇根據(jù)設(shè)計方案的選擇結(jié)果，本期只設(shè)計1臺主變壓器即可滿足需要，因此變壓器選擇結(jié)果不變，即為如表5.1所示。表5.1 主變壓器參數(shù)型號SFZ7-10000/35聯(lián)接組標號YN， d11空載電流%1.1額定電壓(KV)高壓低壓3532.5%10.5阻抗電壓高中7.5型號中個符號表示意義：S：三相 F：風(fēng)冷卻 Z：有載調(diào)壓 7：性能水平號 10000：額定容量 35：電壓等級5.2.1 所用變壓器選擇為保證變電所正常運行，需要設(shè)置所用變壓器。根據(jù)常規(guī)，本所所用變壓器可以選擇為：SC9-30/10 105%/0.4kV Y,y11 阻抗電壓4%，布置在10kV柜內(nèi)。5.3 配電裝置選擇根據(jù)供電電壓等級選擇的結(jié)果：進線電源采用35kV，經(jīng)過變壓器降為10kV供給各車間配電所，從經(jīng)濟性和運行維護等方面考慮，35kV配電裝置采用戶外常規(guī)布置，10kV采用戶內(nèi)配電裝置。6 短路電流的計算6.1 確定計算電路及計算電抗6.1.1 計算電路圖如圖6.1所示圖6.1 短路電流計算電路圖1.求各元件電抗標幺值設(shè)，則 (6.1) (6.2) (6.3)(1)電力系統(tǒng)當時 (6.4)當時 (6.5)（2）架空線路WL (6.6)（3）主變壓器T1 (6.7)(4) 車間變電站T2 (6.8) 圖6.1 等效電路圖2.系統(tǒng)最大運行方式下三相短路短路電流及短路容量計算（1）K1點短路 總阻抗標幺值為： (6.9)因此K1點短路時的三相短路電路及短路容量分別為： (6.10) (6.11) (6.12) (6.13)（2）K2點短路 總阻抗標幺值為： (6.14)因此K2點短路時的三相短路電路及短路容量分別為： (6.15) (6.16) (6.17) (6.18)（3）K3點短路 總阻抗標幺值為： (6.19) 因此K3點短路時的三相短路電路及短路容量分別為： (6.20) (6.21) (6.22) (6.23)3.系統(tǒng)最小運行方式下三相短路短路電流及短路容量計算（1）K1點短路 總阻抗標幺值為： (6.24)因此K1點短路時的三相短路電路及短路容量分別為： (6.25) (6.26) (6.27) (6.28)（2）K2點短路 總阻抗標幺值為： (6.29)因此K2點短路時的三相短路電路及短路容量分別為： (6.30) (6.31) (6.32) (6.33)（3）K3點短路 總阻抗標幺值為： (6.34) 因此K3點短路時的三相短路電路及短路容量分別為： (6.35) (6.36) (6.37) (6.38) 表6.1 短路電流計算結(jié)果匯總短路計算點運行方式三相短路電流/KA短路容量IkishIshSkK1最大6.7517.2210.19432.9最小4.7112.027.11302.11K2最大3.879.875.8470.37最小3.629.225.4766.75K3最大29.3253.9531.9520.32最小23.9744.126.1316.617 高壓電氣設(shè)備的選擇7.1 35kV架空線的選擇1.按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面積 線路最大持續(xù)工作電流 (7.1)根據(jù)設(shè)計條件Tmax=2500，取Jec=1.31A/mm2 則導(dǎo)線的經(jīng)濟截面積 (7.2) (7.3)所以選LGJ-95鋼芯鋁絞線2.案發(fā)熱條件校驗。根據(jù)工作溫度為300，查的修正系數(shù),300時LGJ-95型鋼芯鋁絞線允許載流量為 (7-4)因此滿足發(fā)熱條件。3校驗機械強度。35KV以上甘心鋁絞線最小允許截面積為35mm2。因此LGJ-95滿足機械強度。4. 熱穩(wěn)定校驗。滿足熱穩(wěn)定度最小允許截面積為 (7.5) 所以滿足熱穩(wěn)定度要求。7.2 10KV匯流母線 (7.6)1.按照發(fā)熱條件選擇截面。10KV母線最大持續(xù)工作電流為54.99A,選擇單條矩形鋁導(dǎo)線平放作母線。其允許載流量為： (7.7)2熱穩(wěn)定度校驗。滿足熱穩(wěn)定的最小截面積為： (7.8)所以熱穩(wěn)定性滿足要求。3.動穩(wěn)定校驗。取母線間距L為1.5m,相間中心線距為0.5m。母線的截面系數(shù)為 (7.9)三相短路沖擊電流在中間相產(chǎn)生的電動力為： (7.10) 母線的彎曲力矩為： (7.11)母線受到的最大計算應(yīng)力為： (7.12)所以滿足動穩(wěn)定要求。7.3 主要電氣設(shè)備的選擇7.3.1 35KV側(cè)電氣設(shè)備選擇主變壓器35KV側(cè)計算電流 ,35KV配電裝置采用戶外布置。表7.1 35KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目斷路器SW2-35隔離開關(guān)GW4-35G/600電流互感器LCW-35電壓互感器JDJJ-35避雷器FZ-35UN/KV35UN/KV3535353535I30/A103.92IN/A1000600100/5Ik/KA6.75Ioc/KA16.5Sk/MVA432.9Soc/MVA1000Ish/KA17.22imax/KA455014.147.3.2 10KV側(cè)電氣設(shè)備選擇 表7.2 10KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目高壓斷路器SN10-10I/630隔離開關(guān)GNS-10T/600電流互感器4AJ-10UN/KV10UN/KV101010I30/A220IN/A630600300/5Ik/KA3.87Ioc/KA16Sk/MVA70.37Soc/MVA300Ish/KA9.87imax/KA40528 繼電保護裝置設(shè)計8.1 繼電保護配置根據(jù)主接線方案，本降壓變電所采用線路變壓器組接線，35kV進線電源線路保護由上級變電站提供，本站在繼保設(shè)計時無須考慮35kV線路故障，只需要考慮本所主變壓器保護和10kV線路保護、10kV電容器保護14。8.1.1 主變壓器保護配置電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備之一，它的安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，特別是大型電力變壓器，由于其造價昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦因故障而遭到損壞，其修復(fù)難度大，時間也很長，必然造成很大的經(jīng)濟損失。所以，本設(shè)計中主變保護配置為：主保護-瓦斯保護、縱聯(lián)差動保護，后備保護-過流保護、過負荷保護、復(fù)合電壓閉鎖過流15。8.1.2 瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器16。8.1.3 差動保護對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開變壓器高低壓側(cè)斷路器17。8.1.4 過流保護為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設(shè)過電流保護。8.1.5 過負荷保護變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設(shè)單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)延時動作于信號。在無人值班站，過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷16。8.1.6 10kV線路保護配置10kV出線一般配置限時電流速斷保護、定時限過電流保護、過負荷保護。8.1.7 10kV電容器保護配置10kV電容其一般配置限時電流速斷保護、定時限過電流保護、過電壓保護、欠電壓保護。8.2 主變壓器保護的繼保整定8.2.1 過負荷保護1.電流整定：取可靠系數(shù)，繼電器返回系數(shù) 變壓器的一次額定電流，換算成二次額定電流為： (8.1) (8.2)2.動作時限 8.2.2 過電流保護1.電流整定：取可靠系數(shù)，接線系數(shù)，電流互感器變比，繼電器返回系數(shù)變壓器最大負荷電流為： (8.3) (8.4)2.保護動作時間整定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，本所保護動作時間3.靈敏度效驗： (8.5)滿足要求。8.2.3 電流速斷保護1.電流整定：取可靠系數(shù)，接線系數(shù)，電流互感器變比，電壓互感器變比=50.26A (8.6)2.靈敏度效驗： 2 (8.7)滿足要求。交直流回路繼電保護如圖8.1及圖8.2所示圖8.1 交流回路圖8.2 直流回路繼電保護全圖見附錄38.3 防雷措施的選擇由于供電部門到工廠之間的35kV架空線路的距離比較短（5kM），因此沒有必要安裝避雷線，只需要在高壓側(cè)進行對雷入侵波的防護，就可以滿足防雷的要求19。本降壓變電所35kV配電裝置為戶外布置，為避免直接雷擊，考慮裝設(shè)獨立避雷針，獨立避雷針應(yīng)距變壓器金屬外殼接地點地中距離達到大于15M。獨立避雷針的接地電阻不大于10歐姆20。如圖8.3所示 圖8.3 避雷針8.3.1 避雷器的選擇1為了保護35kV進線設(shè)備和變壓器，在35kV線路進線和母線PT處各安裝一套避雷器。2為了保護10kVPT，在10kV I、II段母線PT處各安裝一套避雷器。3避雷器的安裝點與35kV進線設(shè)備和變壓器的之間的距離不大于15m21。435kV所選擇的避雷器為Y10W1-51/125型氧化鋅無間隙避雷器，10kV所選擇的避雷器為HY5WZ-17/45型氧化鋅無間隙避雷器其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓滅弧電壓沖擊放電電壓幅值50kV雷電沖擊電流下的殘壓35kV51kV125kV不大于50kV101745不大于17kV8.4 變電站的進線段保護對35kV的小容量變電所，可根據(jù)變電所的重要性和雷電活動強度等情況采取簡化的進線保護。由于35kV小容量變電所范圍小，避雷器距變壓器的距離在10m內(nèi)，故入侵波陡度的增加，進線長度可以縮短到500600m。如圖8.4所示圖8.4 35kV變電站的進線保護8.5 接地設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的條件，工廠區(qū)域地點的土壤為砂質(zhì)粘土、可耕地，所以：電阻率=100/m，可選用直徑為50mm、長2.5m的鋼管作為人工接地體。由于在廠區(qū)的地下水位為3-5m，為了得到良好的接地效果，接地體的頂面埋設(shè)深度為0.8m，采用環(huán)行敷設(shè)方式（=0.65），用長L=2.5m，直徑d=50mm的鋼管作為人工接地體。單根接地體電阻為： (8.8)35kV系統(tǒng)為中性點非直接接地系統(tǒng)，允許接地電阻 ，則垂直接地體根數(shù)為： (8.9)取 根。根據(jù)以上分析和計算，接地網(wǎng)的垂直接地體采用96根50mm，長2.5m的鍍鋅鋼管，整個接地網(wǎng)采用網(wǎng)格狀布局，網(wǎng)格間的間距為55m，鋼管之間采用40mm40mm4mm的鍍鋅扁鋼構(gòu)成水平均壓帶，防止跨步電壓，同時在人行通道出入口鋪設(shè)瀝青地面。變電所內(nèi)接地線及引至公共接地網(wǎng)的接地干線均采用25mm25mm4mm的鍍鋅扁鋼?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計花費了不少時間，一開始覺得并沒有覺得這是個比較困難的設(shè)計，在實際寫論文過程中發(fā)現(xiàn)了很多問題，漸漸覺得這不是一件好完成的畢業(yè)設(shè)計。僅僅只是根據(jù)課本上的知識根本無法完成本設(shè)計任務(wù)，