某塑料制品廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計

1、精品文檔i歡迎下載southwest university of science and technology本科畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師某塑料制品廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計信息工程學(xué)院電氣工程及其自動化馮嘯20105214于春梅教授二。一四年六月某塑料制品廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計摘要：某塑料制品廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計是工廠供電的一部分。一套完整的現(xiàn)代化供電系統(tǒng)對于一個工廠實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、 提高成品質(zhì)量是不可缺少的。設(shè)計對工廠供 電方式、主要設(shè)備的選擇、保護裝置的配置及防雷接地系統(tǒng)進行了相應(yīng)的敘述。本設(shè)計 首先進行負荷計算，無功功率補償計算，短路電流

2、計算，并對變壓器容量進行選擇。然 后，對主接線方案進行選擇并擬定，電氣主接線對接下來電氣設(shè)備的選擇，運行的可靠 性和靈活性，操作和檢修的安全以及今后的擴建，對電力工程建設(shè)和運行的經(jīng)濟節(jié)約等， 都由很大的影響。接著，對主要電氣設(shè)備選型并校驗。最后，對主要設(shè)備繼電保護進行 設(shè)計和整定計算，對防雷和接地系統(tǒng)做相應(yīng)敘述。在論文的最后還附上了主接線圖。關(guān)鍵詞：負荷計算；短路計算；繼電保護；主接線設(shè)計a plastic products factory workshop substation and electrical systemcircuitcalculation,relayabstract : a

3、 plastic products factory workshop substation and electrical system design of the factory is the targeted design of power supply. a complete set of modern power supply system is indispensable for factory production automation and improving the quality of products . this design is firstly performed l

4、oad calculation, reactive power compensation calculations,short circuit current calculation, as well as the capacity of choosing transformer.the conclusion is that a main electrical wiring has a great influence on the active and reliable main equipment of technical parameters ,operation and maintena

5、nce of the security as well as the future expansion.finally,the design narrates the lightning protection and grounding systems ,also designs and calculates relay protection of main equipment .the main wiring diagram is attached on the end of the paper.key words: load calculation,short protection,des

6、ign of main wiring目錄第1章緒論 21.1 工廠供電的意義 31.2 工廠供電的要求 31.3 設(shè)計依據(jù) 31.3.1 平面布置圖如圖 41.3.2 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成 41.3.3 工廠各車間的負荷情況及車間變電所的容量如下表 41.3.4 供用電協(xié)議 51.3.5 本廠負荷性質(zhì) 61.3.6 自然條件 6第2章負荷計算 52.1 負荷計算的意義 52.2 負荷計算的方法 52.3 負荷計算 6第3章功率補償計算及變壓器的選擇 103.1 功率補償計算 103.2 變壓器型式的選擇 113.3 變壓器臺數(shù)的選擇 143.4 變壓器容量的選擇 14第4章主接線的設(shè)計 144.

7、1 基本要求 144.2 電氣主接線設(shè)計 144.2.1 電氣主接線各種連接方式及其優(yōu)缺點 154.2.2 主接線方案的擬定 17第5章短路電流計算 155.1 短路電流計算方法及意義 215.2 短路計算 215.2.1 短路電流計算等效示意圖 215.2.2 短路電流及容量的計算 19第6章電氣設(shè)備的選擇與校驗 236.1 總配電所架空線進線的選擇 246.2 高壓側(cè)與低壓側(cè)母線的選擇 246.3 各變電所進線選擇 256.4 變電所低壓出線的選擇 256.5 設(shè)備的選擇 266.5.1 高壓側(cè)設(shè)備的選擇 276.5.2 各車間進線設(shè)備的選擇 286.5.3 各變電所低壓側(cè)出線回路設(shè)備選擇

8、與校驗表 28第7章繼電保護 30精品文檔7.1 高壓進線的繼電保護 307.2 各變電所進線的保護 317.3 變壓器繼電保護 34第8章防雷與接地保護 368.1 防雷保護 368.2 接地裝置 36結(jié)論 37致謝 39參考文獻 40附錄主接線圖 41ii歡岬載精品文檔第1章緒論1.1 工廠供電的意義工廠供電(electric power supply for industrial plants), 就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。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小。例如在機械工業(yè)中，電費的開支僅占產(chǎn)品成本的5就右。因此電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重

9、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)電氣自動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) 過程的自動化。從另一方面說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴 重的后果。例如某些供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短暫的停電，也會引起重大 的設(shè)備損壞，或引起大量的產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給國家和人民帶 來經(jīng)濟上甚至政治上的重大損失。 所以，工廠應(yīng)該根據(jù)本廠環(huán)境條件和供電要求來選擇 適當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備和確定其各項參數(shù)， 保證工廠正常運行時安全可靠，出現(xiàn)故障時不致

10、出 現(xiàn)嚴重的后果，并在合理的情況下注意節(jié)約，還應(yīng)該根據(jù)工廠生產(chǎn)情況與供應(yīng)能力統(tǒng)籌 兼顧。因此，一套完整的現(xiàn)代化供電系統(tǒng)對于一個工廠實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、提高成品質(zhì)量 是不可缺少的。1.2 工廠供電的要求在工廠供電的過程中要切實保證工廠生產(chǎn)和生活的需要，還要做好節(jié)能工作，就應(yīng)該做到以下要求：(1)可靠 要滿足供電可靠性的要求。(2)安全 要滿足在電能的使用中不應(yīng)發(fā)生設(shè)備和人身事故。(3)優(yōu)質(zhì)要保證用戶對電能質(zhì)量的要求。(4)經(jīng)濟 盡量減少供電系統(tǒng)中不必要的投資，并盡可能地節(jié)約電能。止匕外，在設(shè)計工廠配電系統(tǒng)的時候還要考慮到當(dāng)?shù)氐奶鞖庠O(shè)計防雷接地裝置，合理地處理當(dāng)前和長遠的關(guān)系，既要節(jié)約能源，又要保證工

11、廠生產(chǎn)和生活的需要。1.3 設(shè)計依據(jù)9歡迎下載1.3.1 平面布置圖如圖圖1-1 平面布置圖1.3.2 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成年產(chǎn)量為萬噸聚乙烯塑料制品，產(chǎn)品品種有薄模、單絲、管材和注射等制品。具 原材料來源于某石油化纖總廠。1.3.3 工廠各車間的負荷情況及車間變電所的容量如下表表1-1各車間及車間變電所負荷計算表（380v）序號車間或用電單位名稱設(shè)備容量（千 瓦）需用系數(shù)kd功率因數(shù)cos功率因數(shù)正切tg（1） no1變電所1薄膜車間13800.60.61.332原料庫380.250.51.733生活間120.814成品庫（一）260.30.51.735成品庫（二）220.30.51.736包

12、裝材料庫190.30.51.73（2） no2變電所1單絲車間13650.60.61.332水泵房及其附屬設(shè)備280.650.80.75(3) no建電所1注塑車間1980.40.61.332管材車間8700.350.61.33(4) no4變電所1備料復(fù)制車間1400.60.51.732生活間90.813浴室40.814鉗工車間350.30.651.175原料、生活間130.816倉庫140.30.51.737機修模具車間900.250.651.178處理車間1400.60.71.029車間1900.30.51.73(5) no腔電所1鍋爐房1900.70.750.882試驗室1350.25

13、0.51.733輔助材料庫1000.20.51.734油泵房180.650.80.755加油站150.650.80.756辦公樓、招待所、食 堂180.60.61.331.3.4 供用電協(xié)議工廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下:(1)從電業(yè)部門某35/10kv變電所用10kv架空線向本廠供電，該所在廠南側(cè) 1kmi(2)供電系統(tǒng)短路技術(shù)數(shù)據(jù)：電業(yè)部門變電所 10kv母線，為無限大電源系統(tǒng)，其短路容量為200mva(3)電業(yè)部門對本廠提出的技術(shù)要求：電業(yè)部門配出線路定時限過流保護裝置的整定時間為2秒，工廠“總降”不應(yīng)大于1.3 秒；在總配變電所10kv側(cè)進行電能計量；本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在

14、0.9以上。1.3.5 本廠負荷性質(zhì)生產(chǎn)車間為三班工作制，部分車間為單班或兩班制，最大有功負荷年利用小時數(shù)為 5000小時，屬于三級負荷。1.3.6 自然條件(1)最熱月平均最高氣溫為35 ;(2) 土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為 20 ;(3)年雷暴日為30天；(4) 土壤凍結(jié)深度為1.1米；(5)夏季主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)。(6)地表面比較平坦，土壤主要成分為積土及砂質(zhì)粘土，層厚1.67m不等；(7)地下水位一般為0.7m；(8)地耐壓力為20噸/平方米。第2章負荷計算2.1 負荷計算的意義計算負荷是供電系統(tǒng)設(shè)計計算的基礎(chǔ)，為選擇變壓器臺數(shù)和容量，選擇電氣設(shè)備， 確定測量儀表的量程，選

15、擇繼電保護裝置等提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。所以負荷計算準確與 否直接影響著供電設(shè)計的質(zhì)量。工廠供電系統(tǒng)運行時的實際負荷并不等于所有用電設(shè)備 額定功率之和。這是因為用電設(shè)備不可能全部同時運行，每臺設(shè)備也不可能全部滿負荷， 各種用電設(shè)備的功率因數(shù)也不可能完全相同。因此，工廠供電系統(tǒng)在設(shè)計過程中，必須 找出這些用電設(shè)備的等效負荷。所謂等效是指這些用電設(shè)備在實際運行中所產(chǎn)生的最大 熱效應(yīng)與等效負荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，產(chǎn)生的最大溫升與等效負荷產(chǎn)生的最高溫升相 等。我們按照等效負荷，從滿足用電設(shè)備發(fā)熱的條件來選擇用電設(shè)備，用以計算的負荷 功率或負荷電流稱為“計算負荷”。通常規(guī)定取30分鐘(min)平均最大負荷%、

16、70和&0 作為該用戶的“計算負荷”,并用rs、qjs、sjs和ijs分別表示其有功、無功、視在和電 流計算負荷。計算負荷也稱需要負荷或最大負荷，目的是為了合理地選擇工廠各級電壓供電網(wǎng) 絡(luò)、變壓器容量和設(shè)備型號等。2.2 負荷計算的方法計算負荷的確定是工廠供電設(shè)計中很重要的一環(huán)，計算負荷的確定是否合理，直接 影響到電氣設(shè)備選擇的合理性、經(jīng)濟性。如果計算負荷確定的過大，將使電氣設(shè)備選得 過大，造成投資利有色金屬的浪費；而計算負荷確定的過小，則電氣設(shè)備運行時電能損 耗增加，并產(chǎn)生過熱，使其絕緣過于老化，甚至燒毀、造成經(jīng)濟損失。因此，在供電設(shè) 計中，應(yīng)根據(jù)不同的情況，選擇正確的計算入法來確定計算負荷

17、。常用的負荷計算方法 有需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法和面積功率法等。在實際工程配電設(shè)計中，廣泛 采需用系數(shù)法，因其計算方便，多采用方案估算，初步設(shè)計和全廠大型車間變電所的施 工設(shè)計。按需要系數(shù)法確定計算，應(yīng)從實際每臺用電設(shè)備開始，逐級向電源推進，一直計算 到電源，用每一級的計算負荷為選擇該用電器的依據(jù)。需用系數(shù)法的計算，現(xiàn)在己普遍 應(yīng)用于供配電設(shè)計中，具缺點是它未考慮到用電設(shè)備中少數(shù)容量特大的設(shè)備對計算負荷 的影響。本設(shè)計的情況符合需要系數(shù)法，因此本設(shè)計中的負荷計算都用需要系數(shù)法進行計算。2.3 負荷計算現(xiàn)以no.5變電所車間負荷計算為例，計算過程如下：(在計算各車間變電所負荷合計時，同時

18、系數(shù)分別取化 kp=0.9; kq=0.95)no.5變電所(1)鍋爐房有功功率：p30=kd fe=190x 0.7=133 kw無功功率：q3o(i)= p3o tan =133x 0.88=117.04 kvar視在功率：s30(1)=_p=133+ 0.75=177.33 kv acos(2)試驗室有功功率：p30(2) = kd fe=135x 0.25=33.75 kw無功功率：q30(2)= p30 tan =33.75 x 1.73=58.39 kvarp30(2)視在功率：s30(2)=-=33.75 -0.5=67.50 kv a cos(3)輔助材料庫有功功率：p30(3

19、) = kd pe=100x 0.2=20 kw無功功率：q30(3) = p30(3) tan =20x 1.73=34.60kvarp30(3)視在功率：s30(3)=(-l=20- 0.5=40.00 kv a cos(4)油泵房有功功率：p30(4) = kd pe=18x 0.65=11.70kw無功功率：q30(4)= p30(4) tan =11.70x0.75=8.78 kvarp30(4)視在功率：s30(4)=(-l =8.78 -0.8=14.63 kv a(4) cos(5)加油站有功功率：p30(5) = kd pe=15x 0.65=9.75kw無功功率：q30(5

20、) = p30(5) tan =9.75 x 0.75=7.31 kvarp30(5)_ _視在功率：s30(5)=(-1 =9.75 -0.8=12.19 kv a cos(6)辦公樓、招待所、食堂有功功率：f3o(6)= kd pe=18x 0.6=10.80 kw無功功率：q30(6) = p30(6) tan =10.80 x 1.33=14.36 kvarp30(6)視在功率：s30(6)=( =10.80+ 0.6=18.00 kv a cos變電所n0.5的計算負荷：有功計算負荷：p30 = kpp305(2-1)=0.9x ( 133+ 33.75 +20+9.75 + 11.

21、70 +10.80)=197.1 kw無功計算負荷：q30 = kqq305(2-2)=0.95 x (117.04 +58.39+34.60 +8.78 + 7.31 + 14.36)=228.46 kvar視在計算負荷：s30=jp302 q302(2-3)=197.12 228.462=301.73 kv a其余變電所的計算方法與 no.5變電所的計算方法相同，這里就不一一計算了，其 計算結(jié)果如表3-1所示。表3-1負荷計算結(jié)果序號車間（單位）名稱計算負荷有功p30 (kw無功 q30 ( kvar)視在s3。（kv- a）（1） no1變電所1薄膜車間828.001101.241380

22、.002原料庫9.5016.4419.003生活間9.600.009.60精品文檔4成品庫(一)7.8013.4915.605成品庫(一)6.6011.4213.206包裝材料庫5.709.8611.407小計867.201111.101391.40乘以同時系婁kq=0.95k kp=0.9 ,780.481055.551312.75(2) no2變電所1單絲車間819.001089.271365.002水泵房及其附屬設(shè)備18.2013.6522.753小計837.201102.921387.75乘以同時系婁kq=0.95k kp=0.9 ,753.481047.771290.56(3) no

23、3變電所1油塑車間79.20105.34132.002管材車間304.50404.99507.503小計383.70510.32639.50乘以同時系婁kq=0.95k kp=0.9 ,345.33484.80595.22(4) no4變電所1備料復(fù)制車間84.00145.32168.002生活間7.200.007.203浴室3.200.003.204鉗工車間10.5012.2916.155原料、生活間10.400.0010.406倉庫4.207.278.407機修模具車間22.5026.3334.628處理車間84.0085.68120.009車間57.0098.61114.0010小計28

24、3.00375.49481.97乘以同時系婁kq=0.95k kp=0.9 ,254.7356.72438.32(5) no5變電所1鍋爐房133.00117.04177.332試驗室33.7558.3967.501cbm載精品文檔3輔助材料庫20.0034.6040.004油泵房11.708.7814.635加油站9.757.3112.196辦公樓、招待所、食堂10.8014.3618.007小計219.00240.48329.65乘以同時系數(shù)kp=0.9 ,kq=0.95197.1228.46301.73第3章功率補償計算及變壓器的選擇ii歡岬載精品文檔3.1 功率補償計算供電單位一般對用

25、電用企業(yè)要求要求功率因數(shù)達到0.9以上，若達不到要求，需增設(shè)無功功率的人工補償裝置。提高負荷的功率因數(shù)，可以減少發(fā)電機送出的無功功率和 通過線路、變壓器傳輸?shù)臒o功功率，使線損大為降低，而且還可以改善電壓質(zhì)量、提高 線路和變壓器的輸送能力。無功功率的人工補償裝置：主要有同步補償機和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此并聯(lián) 電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。下面以no.酸電所為例計算：(3-1)變電所的補償前功率因數(shù)：cos =獸=197.1 +301.73=0.65s30計算電流:i30= s30 = 301 73 =17.42 a

26、. 3u n . 3 10(3-2)12w 載補償后功率因數(shù)：cos =0.92需要補償?shù)墓β剩簈c=p30(tantan )=197.1 x ( 1.17-0.43 )(3-3)=145.85 kvar補償電容器的個數(shù)：n_q_2 =145.85+25=5.83q c所以實際補償?shù)墓β剩簈c =150 kvar （所以本設(shè)計中選用電容器的型號為bkmj0.4-25-3 ）補償后有功計算負荷：p30 = p30=197.1 kw(3-4)(3-5)補償后無功計算負荷：q3o=q30- qc=228.46-150=78.46 kvar補償后視在計算負荷：s30 = ., p30 2 q302 =

27、212.14 kva補償后的計算電流:i 30- - .s30212.143un 3 10=12.25 a(3-5)高壓側(cè)功率因數(shù)的校檢：pt =0.015 s30 =0.015 x 212.14=3.18 kwqt =0.06 s30 =0.06 x 212.14=12.73 kvar (3-6)(3-7)高壓側(cè)有功計算負荷：p30 = pt + p30 =200.28 kw精品文檔高壓側(cè)無功計算負荷：q30= qt+q30=91.19 kva(3-8)高壓側(cè)視在計算負荷：une = v;p302 q302 =220.06 kv - a_ _ _ _高壓側(cè)計算電流：130= s30 = 22

28、0.06 =12.71 a3un . 3 10高壓側(cè)的功率因數(shù)：cos =1二=0.910.9 ,滿足要求。s 30其他各變電所的計算方法相同，計算結(jié)果如表3-1所示：表3-1功率補償計算結(jié)果變電所no.1no.2no.3no.4no.5補cos0.590.580.580.580.65償p30 (kw)780.48753.48345.33254.7197.1q30(kvar)1055.551047.77484.80356.72228.46刖s30 (kv a)1312.751290.56595.22438.32301.73130(a)75.7974.5134.3725.3117.42補 cos

29、0.920.920.920.920.92償p30 (kw)780.48753.48345.33254.7197.1q30 (kvar)305.55297.77134.80106.7278.46后s30 (kv a)838.16810.18370.71276.15212.141i 30 (a)48.3946.7821.4015.9412.25高cos0.920.910.910.900.91壓p30 (kw)793.05765.63350.89258.84200.28q30 (kvar)348.06346.38157.04123.2991.19側(cè)s30 (kv a)866.07840.34384.

30、42286.70220.06i30 (a)50.0048.5222.1916.5512.713.2 變壓器型式的選擇一般正常環(huán)境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選用s3 s11等系列變壓器。在多塵或由腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全運行的場所，應(yīng)選用s9-mk s11-m ?r等系列全密封式變壓器。2激岬載精品文檔多層或高層建筑內(nèi)的變電所，宜選用sc9等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或 sf666充氣型變壓器。根據(jù)本論文給出的自然條件：工廠所在地址自然條件正常，可以選用油浸式變壓 器。3.3 變壓器臺數(shù)的選擇主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行的要求進行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺以上

31、主變壓器：(1)有大量一級或二級負荷。(2)季節(jié)性符合變化較大，適于采用經(jīng)濟運行方式。(3)集中符合較大，例如大于1250kva時。本設(shè)計中所有負荷均為三級負荷，所以應(yīng)該裝設(shè)1臺變壓器。3.4 變壓器容量的選擇(1)只裝一臺變壓器的變電所變壓器的容量st：應(yīng)滿足用電設(shè)備全部的計算負荷 s30的需要，即st s30(2)裝有兩臺變壓器的變電所每臺變壓器的容量st應(yīng)滿足以下兩個條件。 任一臺變壓器工作時，宜滿足總計算負荷 s30的大約60%70的需要，即st = (0.60.7 ) s30 任一臺變壓器工作時，應(yīng)?f足全部一、二級負荷 s3。的需要，即st s30(1 2)(3)車間變電所變壓器的

32、容量上限單臺變壓器不宜大于1000kv- ao這一方面是受以往低壓開關(guān)電器斷流能力和短路 穩(wěn)定度要求的限制；另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。(4)并行運行的變壓器最大容量與最小容量之比不應(yīng)超過 3:1。同時，并聯(lián)運行的兩臺變壓器必須符合以 下條件： 并聯(lián)變壓器的電壓比必須相同，允許差值不應(yīng)超過5% ,否則會產(chǎn)生環(huán)流引起電能損耗，甚至繞組過熱或燒壞。 并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值應(yīng)不超過土10%否則阻抗電壓小的變壓器可能過載。 并列變壓器的聯(lián)接組別應(yīng)相同，否則二次側(cè)會產(chǎn)生很大的環(huán)流，可能使變 壓器繞組燒壞。本設(shè)

33、計屬于第一種情況，故變電所選取的變壓器僅考慮（1）即可。以no.5變電所 選型為例（查看負荷計算大小，可確認選擇一臺變壓器既滿足）根據(jù)負荷計算是所得變電所補償后總視在功率：s3o（5）=220.06kva,選擇的變壓器應(yīng)該滿足：應(yīng)選變壓器的容量 sn,t s30。），查詢附錄表可知選擇的變壓器容量為 250kva故選擇的變壓器型號為：s9-25010,參照變壓器各參數(shù)，可以滿足要求。結(jié)果如表3-2所示：表3-2 各變電所選的變壓器及臺數(shù)變電所變壓器型號額定 容量 （kva ）額定電壓（v）連接組損耗阻抗 電壓 （%空載 電流 （衿高壓低壓空載1s9-1000/10100010k0.4kdyn1

34、11700920051.72s9-1000/10100010k0.4kdyn111700920051.73s9-400/1040010k0.4kdyn11870420043.04s9-315/1031510k0.4kdyn11720345043.05s9-250/1025010k0.4kdyn11600290043.0第4章主接線的設(shè)計電氣主接線是指從電源進線到負荷出線之間所有一次設(shè)備連成的回路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電站 電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它直接影響電力系統(tǒng)運行的 可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝

35、置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定 都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合考慮變電站在電力系統(tǒng) 中的地位、作用以及用戶的負荷性質(zhì)等因素，最大限度地滿足運行靈活性、可靠性以及 操作簡便、經(jīng)濟合理便于擴建的基本要求。在選擇電氣主接線形式時，應(yīng)根據(jù)變電站進 出線回路數(shù)、設(shè)備特點、負荷性質(zhì)等條件確定。4.1 基本要求變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站在電力系統(tǒng)中地位，變電站的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運 行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。因此對主接線的設(shè)計要求 可以歸納為以下三點。(1)可靠性 可

36、靠性是指電氣主接線能可靠保證對用戶的供電。主接線的可靠性 是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。衡量可靠性的客觀標(biāo)準 是運行實踐。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次 設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。 一種主接線對某些變電站是可靠的， 而對另一些變電 站可能是不可靠的，因此可靠性是相對的而不是絕對的。(2)靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面要求： 調(diào)度要求 可以靈活地投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷；能夠 滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 檢修要求 可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備進行安全檢修，且不致

37、影響對用戶的供電。 擴建要求 可以容易地從初期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次或 二次，設(shè)備改造量最小。(3)經(jīng)濟性 經(jīng)濟性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。4.2電氣主接線設(shè)計電氣主接線的基本形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為 主體。大致分為有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式分為單母 線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、一臺半斷路器接線以及增設(shè)旁路母線等。而無 匯流母線的接線形式主要有單元接線、橋形接線以及多角形接線等。4.2.1 電氣主接線各種連接方式及其優(yōu)缺點(1)單母線接線(線路變壓器組接線)線路變壓器組接線是線路和變壓器直接相連，是一

38、種最簡單的接線方式，線路變壓器組接線的優(yōu)點是簡單清晰，設(shè)備少，投資小，運行操作方便，且有利于擴建和采用成 套配電裝置等。但缺點是可靠性和靈活性差。適用范圍：一般只適用于有一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的中、小型發(fā)電廠或變電站的6220kv系統(tǒng)中，并與該電力系統(tǒng)中不同電壓等級的出線回路數(shù)有關(guān)。 610kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5回時。 566kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3回時。110220kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過 2回時。(2)單母線分段接線單母線分段接線就是將一段母線用斷路器分為兩段，它的優(yōu)點是接線簡單，投資 省，操作方便；缺點是母線故障或檢修時要造成部分回路停電。適用范圍： 610

39、kv配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上；變電站有兩臺主變壓器時。 3566kv配電裝置的出線回路數(shù)為48回時。110220kv配電裝置的出線回路數(shù)為34回時。(3)雙母線接線雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩 組(一次/二次)母線上，且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器 并列運行。與單母線相比，它的優(yōu)點是供電可靠性大 4,可以輪流檢修母線而不使供電 中斷，當(dāng)一組母線故障時，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復(fù) 供電，另外還具有調(diào)度、擴建、檢修方便的優(yōu)點；具缺點是每一回路都增加了一組隔離 開關(guān)，使配電裝置的構(gòu)架及占地面積，投資

40、費用都相應(yīng)增加；同時由于配電裝置的復(fù)雜， 在改變運行方式倒閘操作時容易發(fā)生誤操作，且不宜實現(xiàn)自動化；尤其當(dāng)母線故障時， 須短時切除較多的電源和線路，這對特別重要的大型發(fā)電廠和變電站是不允許的。18w 載精品文檔(4)雙母線帶旁路接線雙母線帶旁路接線就是在雙母線接線的基礎(chǔ)上，增設(shè)旁路母線，具特點是具有雙母線接線的優(yōu)點，當(dāng)線路(主變壓器)斷路器檢修時，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比 較復(fù)雜，增加了誤操作的機會，也使保護及自動化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費用較大，一般為 了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達到 5個回路以上時，才增設(shè)專用的旁路斷路器，出 線少于5個回路時，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。

41、適用范圍：220kv出線在4回及以上、110kv出線在6回及以上時，宜采用有專用 旁路斷路器的旁路母線接線。(5)雙母線分段帶旁路接線雙母線分段帶旁路接線就是在雙母線帶旁路接線的基礎(chǔ)上，在母線上增設(shè)分段斷路 器，它具有雙母線帶旁路的優(yōu)點，但投資費用較大，占用設(shè)備間隔較多，一般采用此種 接線的原則為： 當(dāng)設(shè)備連接的進出線總數(shù)為1216回時，在一組母線上設(shè)置分段斷路。 當(dāng)設(shè)備連接的進出線總數(shù)為17回及以上時，在兩組母線上設(shè)置分段器。(6) 一臺半斷路器接線一臺半斷路器接線就是在每3(4)個斷路器中間送出 2(3)回回路，一般只用于500kv(或重要220kv)電網(wǎng)的母線主接線，它的主要優(yōu)點是： 運

42、行調(diào)度靈活，正常時兩條母線和全部斷路器運行，成多路環(huán)狀供電。 檢修時操作方便，當(dāng)一組母線停電時，路路不需要切換任一臺斷路器檢修， 各回路仍按原接線方式，不需切換。 運行可靠，每一回路由兩臺斷路器供電，母線發(fā)生故障時，任何回路都不 停電。一臺半斷路器接線的缺點是使用設(shè)備較多，特別是斷路器和電流互感器，投資費用大，保護接線復(fù)雜。適用范圍：超高壓電網(wǎng)，大型發(fā)電廠和變電站的 330-550kv的裝置中，當(dāng)進線回路 數(shù)為6回及以上的，配電裝置在系統(tǒng)中有主要地位時，宜采用一臺半斷路器接線；現(xiàn)國 內(nèi)500kv變電站，一般都采用此接線。(7)橋形接線橋形接線采用4個回路3臺斷路器和6個隔離開關(guān)，是接線中斷路器

43、數(shù)量較少，也 是投資較省的一種接線方式。根據(jù)橋形斷路器的位置又可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線，由 于變壓器的可靠性遠大于線路，因此應(yīng)用較多的為內(nèi)橋接線，若為了在檢修斷路器時不 影響變壓器的正常運行，有時在橋形外附設(shè)一組隔離開關(guān)， 這就成了長期開環(huán)運行的四 邊形接線。適用范圍： 內(nèi)橋適用于較小容量的發(fā)電廠、變電站，并且變壓器不經(jīng)常切換。因此內(nèi) 橋接線的應(yīng)用較廣泛。 外橋適用于較小容量的發(fā)電廠、變電站，并且變壓器切換頻繁，或者線路 較短，故障率較少的情況。線路有穿越功率時，為避免穿越功率通過多臺斷路器， 宜采用外橋接線。 橋形接線中使用斷路器臺數(shù)少，其配電裝置占地也少，能滿足變電站可靠 性要求，具有一定

44、的運行靈活性，橋形接線適用于線路為兩回、變壓器為兩臺的水 電站、變電站等。（8）多角形接線多角形接線就是將斷路器和隔離開關(guān)相互連接，且每一臺斷路器兩側(cè)都有隔離開 關(guān)，由隔離開關(guān)之間送出回路。多角形接線所用設(shè)備少，投資省，運行的靈活性和可靠 性較好，正常情況下為雙重連接，任何一臺斷路器檢修都不影響送電，由于沒有母線， 在連接的任一部分故障時，對電網(wǎng)的運行影響都較小。其最主要的缺點是回路數(shù)受到限 制，因為當(dāng)環(huán)形接線中有一臺斷路器檢修時就要開環(huán)運行，此時當(dāng)其它回路發(fā)生故障就要造成兩個回路停電，擴大了故障停電范圍，且開環(huán)運行的時間愈長，這一缺點就愈大。 環(huán)中的斷路器數(shù)量越多，開環(huán)檢修的機會就越大，所一

45、般只采四角（邊）形接線和五角 形接線。同時為了可靠性，線路和變壓器采用對角連接原則，四邊形的保護接線比較復(fù) 雜，一、二次回路倒換操作較多。適用范圍：沒有擴建余地的中小型水電廠的110kv及以上配電裝置中，一般多角形 不要超過六角形。設(shè)計時應(yīng)將電源回路按對角原則配置，以減少設(shè)備（如斷路器）故障 時或開環(huán)運行合并一個回路故障時的影響范圍。4.2.2主接線方案的擬定主接線由本設(shè)計原始資料知：電力系統(tǒng)某 60/10kv變電站用一條10kv的架空線路 向本廠供電，一次進線長1km,年最大負荷利用小時數(shù)為5000h,且工廠屬于三級負荷， 所以只進行總配電在進行車間10/0.4kv變電，母線聯(lián)絡(luò)線采用單母線

46、不分段接線方式。 根據(jù)主接線方案大致畫出主接線示意圖，如下：1叛岬載精品文檔2cbm載圖4-1主接線示意圖第5章短路電流計算精品文檔5.1 短路電流計算方法及意義電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網(wǎng)的正常運行，并有可能損 壞電氣設(shè)備。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都要對供電網(wǎng)絡(luò)進行短路電流計算， 以便正確地選用和調(diào)整繼電保護裝置，正確地選擇電氣設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的安全、可 靠地運行。對一般工廠來說，電源方向的大型電力系統(tǒng)可看作是無限大容量系統(tǒng)。無限大容量 系統(tǒng)的基本特點是其母線電壓總維持不變，即回路中發(fā)生短路時電源的內(nèi)阻抗可以忽略不計，當(dāng)接到這個系統(tǒng)的小容量電路中的電流發(fā)生任何

47、變動甚至短路時，這個系統(tǒng)母線上的電壓仍基本保持不變。短路電流計算，根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況，可以采用標(biāo)幺值法或歐姆法計算，哪種 方法方便就采用那種方法。在高壓系統(tǒng)中通常采用標(biāo)幺值法計算。5.2 短路計算5.2.1 短路電流計算等效示意圖k-1 (3)k-2200mva廣丁 (2)_ ( 1 j系統(tǒng)x0=0.4 ,1km|10.5kv s9-1000 0.4kv圖5-1短路計算電路圖5-2短路等效電路圖21歡所載5.2.2 短路電流及容量的計算取基準容量sd=100mva高壓側(cè)基準電壓uc1 10.5kv，低壓側(cè)基uc2 0.4kvsdid2 144.34 ka o3uc2 sd局側(cè)基準電流id1

48、js 5.5ka,低壓側(cè)基準電流3uci(1)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值由s3c=200mva1:sdx1 =100+ 200=0.5(5-1)soc精品文檔(2)架空線路的電抗標(biāo)幺值：由 x0=0.4q/km l=1km得:x2 =xol -=0.4 1uc12(3)電力變壓器的電抗標(biāo)幺值，這里以-2 二0.36(5-2)10.5no.1為例計算，該變電所選的變壓器是s9-1000/10,所以 uk%=5%7 uk% sd5100 103 lx3 =5100 sn1001000(5-3)短路等效電路圖如圖5-1所示，并標(biāo)明短路計算點計算k-1點的短路電路總標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量:總電抗標(biāo)幺

49、值_ _ *_ _ .x “八=x1 +x2 =0.5+0.36=0.86(5-4)(k 1)b.三相短路電流周期分量有效值3 i d1i 落二一=5.5 + 0.86 ka=6.4 ka(5-5)x (k 1)c.其他三相短路電流|(3) = i(3)=lk3)1 =6.4 ka(5-6)is3) =2.55 i (3) =2.55 x 6.4=16.32 kals3) =1.51 i=1.51 x 6.4=9.66 kad.三相短路容量skf*s 二期=116.28 mv - ax (k1)0.86計算k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量(5-7)(5-8)(5-9)e.

50、總電抗標(biāo)幺值* _ _ x (k2)=x1 x2 x3=0.5+0.36+5=5.86f.三相短路電流周期分量有效值ik3)2二一xid2*(k 2)144.34 , =24.63 ka5.8622w 載g.其他三相短路電流精品文檔i=i = 1,2=24.63 kai普=1.84 i=1.84 x 24.63=45.32 kals3)=1.09 i (3) =1.09 x 24.63=26.85 ka三相短路容量sk3)2 = -sd =100 =17.06 mv - ax (k 2)5.86其他各變電所的短路計算與no.1計算相同，其計算結(jié)果如表5.1所示:表5-1各變電所的短路計算電路及

51、容量短路計 算點變電所 號碼三相短路電流/ka三相短路容量/mva ( sk3)i (3)1ki (3)i (3)is3)i (3)i shk-16.46.46.416.329.66116.28k-2no.124.6324.6324.6345.3226.8517.06k-2no.224.6324.6324.6345.3226.8517.06k-2no.313.2913.2913.2924.4514.497.52k-2no.410.6410.6410.6419.5811.69.4k-2no.58.568.568.5615.759.3311.68計算短路電流主要是校驗電氣控制裝置的電器元件和導(dǎo)線在極端的條件下是否有承受能力，特別是保護器件是否能斷開短路電流。 否則被粘連，不但不能起到保護作用, 而且間接放大事故的災(zāi)害面積(范圍)。通過計算最大運行方式和最小運行方式下短路 點至電源的等效阻抗值，計算可得短路點的短路容量、短路沖擊電流、短路全電流最大 有效值以及短路電流周期分量的有名值，這些數(shù)據(jù)是下一章進行變電站電氣