35kv變電站設(shè)計(jì).doc

.項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目 名 稱：35KV電源進(jìn)線的總降變配電設(shè)計(jì)專 業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指 導(dǎo) 老 師： 成績(jī)?cè)u(píng)定 2016年7月13日目錄前言2一：原始資料分析31.1負(fù)荷資料31.2各車間和生活變電所的地理位置圖31.3電源資料41.4氣象及水文地質(zhì)資料4二、負(fù)荷計(jì)算42.1負(fù)荷計(jì)算所需公式、材料依據(jù)42.2 各車間的計(jì)算負(fù)荷52.3總降的負(fù)荷計(jì)算62.4 導(dǎo)線選擇72.5所選變壓器型號(hào)表8三、主接線方案的選定8四、短路電流的計(jì)算94.1計(jì)算方法的選擇94.2標(biāo)幺值計(jì)算10五、電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)145.1高壓設(shè)備選擇和校驗(yàn)的項(xiàng)目145.2 高壓設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)145.3 10KV一次設(shè)備選擇15六、二次保護(hù)156.1 二次保護(hù)原理圖及其展開(kāi)圖156.2 二次保護(hù)的整定及其靈敏度校驗(yàn)17七、變電所選址及防雷保護(hù)187.1 變電所選址187.2 防雷保護(hù)資料分析207.3避雷針的選擇207.5對(duì)雷電侵入波過(guò)電壓的保護(hù)20前言隨著人們生活質(zhì)量的日益提高，用電水平的不斷上升，對(duì)電能質(zhì)量的要求也日益增長(zhǎng)。而在工廠、企業(yè)中，通過(guò)對(duì)配電系統(tǒng)的建立，就可以對(duì)自身整體的電能使用情況和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做到全面了解和控制，對(duì)今后生產(chǎn)的調(diào)整進(jìn)行有效的電力匹配，減少和杜絕電力運(yùn)行中的安全隱患，提高設(shè)備運(yùn)行效率，提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)依據(jù)，使整個(gè)工廠電力系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)、安全、可控。供電技術(shù)是分配和合理使用電能的重要環(huán)節(jié)，本著對(duì)供電的四點(diǎn)要求即：安全，應(yīng)按照規(guī)范能充分保證人身和設(shè)備的安全；優(yōu)質(zhì)，能保證供電電壓和頻率滿足用戶需求；靈活，能滿足供電系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式，有改擴(kuò)建的可能性；經(jīng)濟(jì)，盡量使主接線簡(jiǎn)單、投資少、節(jié)約電能和有色金屬消耗量。我們?cè)谡莆绽碚撝R(shí)的基礎(chǔ)上，來(lái)設(shè)計(jì)該工廠分級(jí)供電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，參照工廠的原始設(shè)備資料進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，由此得出的結(jié)果來(lái)選擇確定車間的負(fù)荷級(jí)別，然后根據(jù)車間負(fù)荷及負(fù)荷級(jí)別來(lái)確定變壓器臺(tái)數(shù)和變壓器容量，由此選擇主接線方案。再通過(guò)短路電流的計(jì)算來(lái)選擇高低壓電器設(shè)備和電力導(dǎo)線等?？紤]并設(shè)計(jì)防雷和接地裝置。一：原始資料分析1.1負(fù)荷資料車間項(xiàng)目車間變電所1234生活區(qū)負(fù)荷（KW）30010045042080功率因數(shù)（cos）0.850.750.900.801負(fù)荷類別三二三二三二次側(cè)電壓（V）380380380380380最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)20004500220040001800負(fù)荷計(jì)算的目的：通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料對(duì)各負(fù)荷進(jìn)行分析和計(jì)算，為之后選擇變電所供電線路的截面積、變壓器容量、開(kāi)關(guān)電源及互感器等額定參數(shù)提供依據(jù)。確保合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件。1.2各車間和生活變電所的地理位置圖圖例：車間變電所 生活變電所 高壓電機(jī) 總降變電所 注釋：一公分（一格）=200米位置圖作用：通過(guò)地理位置圖，可以選擇出負(fù)荷中心（對(duì)變電所進(jìn)行選址）1.3電源資料總降變電所從4.5KM處的區(qū)域變電所和17km的火電廠分別引出35kv的電源電源資料作用：用于短路及防雷保護(hù)時(shí)1.4氣象及水文地質(zhì)資料該廠位于海拔1000M處，最熱月的平均溫度為28，最熱月的最高溫度為35，最熱溫度為39，最低溫度為-3，最熱月地下0.8M處平均溫度25，雷暴日數(shù)52.2（日年）。氣象資料：用于導(dǎo)線及防雷選擇時(shí)的依據(jù)當(dāng)?shù)貫槎嗍寥溃?M以下為砂巖，地下水走2M以下，土壤沒(méi)有腐蝕性。水文資料：為接地電阻的選址、土壤電阻率提供依據(jù)二、負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算所需公式、材料依據(jù)一年按365天計(jì)算：T=36524=8760h= =,為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率。(=t/T)負(fù)荷持續(xù)率：一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間t與工作周期T的百分比值。有功計(jì)算負(fù)荷：= 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：= 視在計(jì)算負(fù)荷：=計(jì)算電流：=并聯(lián)電容容量：=( tan arccos- tan arccos)2.2 各車間的計(jì)算負(fù)荷1號(hào)車間:有功計(jì)算負(fù)荷： = kw無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： kvar視在計(jì)算負(fù)荷： KVA計(jì)算電流：= A2號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：P30= 0.7100=50.2 KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30= 50.20.88=44.2 kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S30 =P30/cos=66.9KVA計(jì)算電流：I30 = S30 /UN*3=66.9/ =101.7 A3號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=0.74502200/8760=157.9KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30=157.90.48=75.8kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S30=157.9/0.9=175.4KVA計(jì)算電流：I30=175.43*0.38=266.6A4號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷： P30=0.84204000/8760=227KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： Q30=2270.75=170kvar視在計(jì)算負(fù)荷： S30=227/0.8=283.7KVA計(jì)算電流： I30=283.73*0.38=431.2A生活區(qū)：有功計(jì)算負(fù)荷： P30=0.8801800/8760=29KW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： Q30=0kvar視在計(jì)算負(fù)荷： S30=29/1=29KVA計(jì)算電流： I30=293*0.38=44.1A2.3總降的負(fù)荷計(jì)算由步驟二的負(fù)荷計(jì)算可求得總的計(jì)算負(fù)荷：=0.95(114.7+50.2+157.9+227+29)=550 kw=0.97(86+44.2+75.8+170+0)=365 kvarS總=5502+3652=660 KVAI總=6603*35=38.1 A總降補(bǔ)償：cos= P30/ S30=0.83Qc=550(tan arccos0.83-tan arccos0.92)=135.3kvar取Qc=140kvarQ30總=365-140=225kvarS30總=P302+Q302=594KVA比補(bǔ)償前減少66KVAPT=0.01 S30總=5.94KW QT=0.05 S30總=29.7kvarP30=555.94KW Q30=225+29.7=254.7kvarS30=555.942+254.72=611.5 KVAcos=P30S30=0.9090.9符合功率因數(shù)要求！車間及總降負(fù)荷表：1號(hào)車間2號(hào)車間3號(hào)車間4號(hào)車間生活區(qū)總降P30114.786157.922729550Q308644.275.81700365S30143.466.9175.4283.729660I30217.87101.7266.6431.244.138.1注:Kp=0.95, Kq=0.97主接線擬定：選擇兩臺(tái)變壓器，雙回路雙電源35KV進(jìn)線，采用內(nèi)橋式單母線分段與外橋式單母線分段兩種主接線方式，其中2.4號(hào)車間為2級(jí)負(fù)荷，但無(wú)一級(jí)負(fù)荷，因此選擇一臺(tái)變壓器。由GB50059201135kv變電站設(shè)計(jì)規(guī)范選擇主變壓器臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)根據(jù)工廠供電要求，當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)變壓器的變電所每臺(tái)主變壓器的容量不應(yīng)小于總負(fù)荷的60%70%，同時(shí)每臺(tái)主變壓器的容量SNT不應(yīng)小于全部一、二級(jí)負(fù)荷之和。即有：SNT(0.60.7)S30=(0.60.7)660=415.8KVA=350.6初步取兩臺(tái)主變壓器的容量為500KVA并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可以滿足要求。2.4 導(dǎo)線選擇35/10KV: I30=38.1A480A 選擇LMY型矩形硬鋁母線，尺寸為40mm4mm車間線路：1號(hào)車間：I30=217.87A265A，選擇LJ型70mm22號(hào)車間：I30=101.7A105A，選擇LJ型16mm23號(hào)車間：I30=266.6A325A，選擇LJ型95mm24號(hào)車間：I30=431.2A440A，選擇LJ型150mm2生活區(qū)：I30=44.1A75A，選擇LJ型10mm22.5所選變壓器型號(hào)表表3-1變壓器型號(hào)及容量數(shù)據(jù)型號(hào)額定容量KVA臺(tái)數(shù)額定電壓補(bǔ)償容量Kvar功率因數(shù)cos聯(lián)結(jié)組別阻抗電壓高壓低壓T1,T2#變壓器S9-500/10(6)500235101400.909Yd114.51#變壓器S9-160/10(6)1601100.38-0.9Dyn1142#變壓器S9-80/10(6)801-0.943#變壓器S9-200/10(6)2001-0.94生活區(qū)#變壓器S9-30/10(6)301-14說(shuō)明：T1，T2是兩臺(tái)主變壓器，1#、2#、3#、4#、5#變壓器分別裝設(shè)在車間變電所1、車間變電所2、車間變電所3、車間變電所4和生活區(qū)。cos為補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)。三、主接線方案的選定根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB50059201135kv110kv變電站設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)35kv110kv變電站的電氣接線設(shè)計(jì)規(guī)定（1）35kv110kv線路出線回路超過(guò)兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線或單母線分段接線。（2）由上述規(guī)定，初擬以下兩種主接線方案注釋：方案一為內(nèi)橋式單母線分段接線。 方案二為外橋式單母線分段綜合比較方案一、方案二，兩個(gè)方案皆能滿足設(shè)計(jì)要求。但方案二所采用的高壓開(kāi)關(guān)較多，因此成本會(huì)偏高，而且應(yīng)為設(shè)備的增多，使得故障率升高。且本設(shè)計(jì)中電源進(jìn)線分別從4.5KM區(qū)域供電所和17KM火電廠引出，屬于遠(yuǎn)距離送電，應(yīng)選擇內(nèi)橋式單母線分段接線。所以，綜合經(jīng)濟(jì)和設(shè)備安全可靠運(yùn)行的考慮，我選擇方案一。四、短路電流的計(jì)算4.1計(jì)算方法的選擇在進(jìn)行短路電流計(jì)算是，首先需要計(jì)算回路中元件的阻抗。各元件阻抗的計(jì)算通常采用歐姆法和標(biāo)幺值兩種計(jì)算方法。前一種計(jì)算方法只要勇于1kv一下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一種計(jì)算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。4.2標(biāo)幺值計(jì)算短路等效電路圖4.2.1由區(qū)域變電所供電時(shí)，架空線路為4.5km。=36.75 KV，=10.5 KV，取基準(zhǔn)值Sd=100MVA, =1000MVA=100/36.75=1.57 KA=100/10.5=5.5 KA電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：=100KVA/1000KVA=0.1架空線路的電抗標(biāo)么值，查表的到，/km=0.133電力變壓器的電抗標(biāo)么值：%=5，=6.251) 當(dāng)k-1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)K-1點(diǎn)短路等效電路圖總電抗=0.1+0.133=0.233三相短路電流周期分量有效值:/0.233=1.57KA/0.233=6.738 KA其他三相短路電流=6.738 KA=17.182 KA KA三相短路容量=100/0.233=429.18 MVA2) 當(dāng)k-2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)k-2點(diǎn)短路等效電路圖總電抗=0.1+0.133+6.25/2=3.358三相短路電流周期分量有效值:/0.233=1.57KA/0.233=6.738 KA其他三相短路電流=5.5KA/3.358=1.64 KA=4.18 KA KA三相短路容量=100/3.358=29.78 MVA短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量/MVAIK(3)I(3)I(3)iK(3)Ish(3)SK(3)K-16.7386.7386.73817.18210.174429.18K-21.641.641.644.182.47629.784.2.2當(dāng)由火力發(fā)電產(chǎn)供電時(shí)，架空線路為17km=36.75 KV，=10.5 KV，取基準(zhǔn)值Sd=100MVA, =1000MVA=100/36.75=1.57 KA=100/10.5=5.5 KA電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：=100KVA/1000KVA=0.1架空線路的電抗標(biāo)么值，查表的到，/km=0.5電力變壓器的電抗標(biāo)么值：%=5，=6.251) 當(dāng)k-1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)抗=0.1+0.5=0.6三相短路電流周期分量有效值:/0.233=1.57KA/0.6=2.617 KA其他三相短路電流=2.617 KA=2.617 KA KA三相短路容量=100/0.6=166.7 MVA2) 當(dāng)k-2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)總電抗=0.1+0.5+6.25/2=3.725三相短路電流周期分量有效值:/3.725=5.5KA/3.725=1.48 KA其他三相短路電流=1.48 KA=4.18 KA KA三相短路容量=100/3.725=26.85 MVA短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量/MVAIK(3)I(3)I(3)iK(3)Ish(3)SK(3)K-12.6172.6172.6176.6734.036166.7K-21.481.481.483.772.2326.85五、電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)5.1高壓設(shè)備選擇和校驗(yàn)的項(xiàng)目設(shè)備名稱選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓KV額定電流KV裝置類型戶內(nèi)戶 外準(zhǔn)確度級(jí)電抗百分?jǐn)?shù)x%短路電流動(dòng)穩(wěn)定二次容量剩余電壓熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓短路器負(fù)荷開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)熔斷器電流互感器電壓互感器母線電纜說(shuō)明：需要選擇的項(xiàng)目需要校驗(yàn)的項(xiàng)目5.2 高壓設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)WL1回路：QF11、QF10、QF20、QF21均屬于等電位，因此只需要選擇校驗(yàn)QF11即可。選擇：線路計(jì)算電流I30=38.1A，選擇SW2-35/1100型號(hào)高壓斷路器，其動(dòng)穩(wěn)定度63.41KA,熱穩(wěn)定值24.8KA.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：ish(3)=17.16KA67.9 合格！WL2回路：QF12、QF22均屬于等電位，因此只需要選擇校驗(yàn)QF12即可。選擇SW2-35/1100型號(hào)高壓斷路器，其動(dòng)穩(wěn)定度63.41KA,熱穩(wěn)定值24.8KA.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：6.67310.14 合格！選擇檢驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定條件參數(shù)UNINIK(3)ish(3)Itima(3)數(shù)據(jù)35155.36.87317.18297.33高壓隔離開(kāi)關(guān)GN19-35XT35630-50640高壓斷路器SW2-35/110035100016.54516.55.3 10KV一次設(shè)備選擇由UeUw Uw斷路器安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓為10KVIeIgzd, Igzd=98.9AIdt=I=2.461.5該設(shè)備負(fù)荷要求!2.電力線路保護(hù)整定1）過(guò)電流保護(hù)10KV側(cè)的動(dòng)作電流整定：ILmax=2I30=76.2AIop=KrelKwKreKiILmax=6.19A 取6A根據(jù)GL-15/10型，動(dòng)作電流整定為6A動(dòng)作電流倍數(shù)： n=Ik-1(1)Iop(1)=33.656=5.6查GL-15型的動(dòng)作特性曲線得，t11.6S因此KA2實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為 t2=t1-t=1.6-0.7=0.9S3) 靈敏度校驗(yàn)4) Ikmin(2)=0.866Ik-2(2)=1039ASp(2)=KwIkmin(2)KrIop(2)=8.62S該設(shè)備滿足條件。七、變電所選址及防雷保護(hù)7.1 變電所選址利用負(fù)荷功率距法確定負(fù)荷中心： 在工廠平面圖的下方和左側(cè)，分別作為一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸，然后測(cè)出個(gè)車間（建筑）和生活區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，例如P1(x1,y1), P2(x2,y2), P3(x3,y3), P4(x4,y4)， P5(x5,y5)。而工廠的負(fù)荷中心假設(shè)為P(x, y),其中P=P1+ P2 +P3+ P4+ P5；仿照力學(xué)中計(jì)算重心力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)。 比例：1公分（格）=200米。 以此圖建立x, y軸坐標(biāo)：以左下表格邊間為坐標(biāo)原點(diǎn)，可以得出各點(diǎn)坐標(biāo)大概數(shù)字如下： P1（2600，1200） P2（1600，600） P3（600，1200） P4（2800，200） P5（1200，1800） 114.7+43+202.5+227+29=616.2所以負(fù)荷中心的坐標(biāo)為：P( )代入數(shù)值得： P(1881,818) P在表中占得格子數(shù)為：X=9.4格,Y=4.1格。7.2 防雷保護(hù)資料分析由氣象資料可知：該地區(qū)為多石土壤，3m以下為砂巖，地下水位于2m以下，土壤無(wú)腐蝕性。查附錄表可知：土壤電阻率=400m由DL/T6201997條文7.1.8規(guī)定，當(dāng)土壤電阻率350.m時(shí)，不允許裝設(shè)避雷針、避雷線。為了解決這一問(wèn)題，我們向土壤中傾倒島碎的木炭，使其電阻率降低到40左右。雷暴日為52.2日/年該地區(qū)為多雷區(qū)。7.3避雷針的選擇由DL/T62019977.1.7規(guī)定，避雷針及其接地裝置與道路或出入口相等的距離不宜小于三米，我們選定為5m。1）在此我們選擇單支避雷針進(jìn)行保護(hù)，設(shè)我們變電所的總面積為100mm2建筑物高度為4米。2）根據(jù)r=1.5hp；代入數(shù)據(jù)算得h=6.7m；又由避雷針的實(shí)際保護(hù)高度公式進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在4m水平面上面的保護(hù)半徑為6m，易知該避雷針高度不符合要求。所以將保護(hù)半徑為10m帶入公式進(jìn)行計(jì)算可得H=15M為避雷針的高度。3）由DLT6201997 7.1.1知：避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kv到以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，確定接地點(diǎn)的長(zhǎng)度不小于15m7.5對(duì)雷電侵入波過(guò)電壓的保護(hù)1) 未沿全線架設(shè)避雷線的35KV架空線路，應(yīng)在該總降壓變電所12KM的進(jìn)線段架設(shè)避