某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)設(shè)計(論文>題 目某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計教案點 專 業(yè) 年 級 姓 名 指導(dǎo)教師定稿日期： 2018 年 6月 1 日摘 要本論文主要依照工廠供電設(shè)計必須遵循的一般原則、基本內(nèi)容和設(shè)計流程，對某電機(jī)修造廠變電所進(jìn)行了設(shè)計說明，本文按照設(shè)計要求，在查閱大量參考資料、手冊后，對負(fù)荷計算及無功功率補(bǔ)償計算，變配電所所址和型式的選擇，變電所主變壓器臺數(shù)、容量及類型的選擇，變配電所主結(jié)線方案的設(shè)計，短路電流的計算，變配電所一次設(shè)備的選擇，變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的選擇與整定，變配電所防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計說明。并

2、附有相應(yīng)的圖表、公式和計算結(jié)果。這次設(shè)計的變配電所完全滿足設(shè)計要求。本設(shè)計通過對計算負(fù)荷，選出變壓器；通過計算三相短路電流，選出其他保護(hù)器件；通過三相短路電流，選擇過電流保護(hù)設(shè)備；然后選擇二次回路的設(shè)備，對一次側(cè)設(shè)備進(jìn)行控制、檢測；最后注意安全、接地和防雷的設(shè)置。關(guān)鍵字：有功功率，電力變壓器，三相短路電流，過電流，接地目 錄第一章緒論11.1課題背景、目的及意義11.1.1課題的背景11.1.2課題的目的及意義11.2設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計圖樣11.2.1設(shè)計的主要包括11.2.2設(shè)計圖樣2第二章設(shè)計依據(jù)32.1 電機(jī)修造廠3第三章設(shè)計說明53.1負(fù)荷計算及功率補(bǔ)償53.1.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目

3、的53.1.2負(fù)荷計算的方法63.1.3各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量。63.1.4 全廠負(fù)荷計算。73.1.5 功率補(bǔ)償73.2 變電所、配電所位置和型式的選擇83.2.1 電機(jī)修造廠總變電所位置和型式的選擇83.3 電機(jī)修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇93.3.1 變壓器容量及臺數(shù)的選擇。93.3.2變配電所主結(jié)線的選擇原則103.3.3 主結(jié)線方案選擇103.3.4配電所的主接線選擇143.5 短路電流的計算153.5.1 繪制計算電路153.5.2 求k -1，k-2點的三相短路電流和短路容量163.5.3 求點的三相短路電流和短路容量183.6變電所一次設(shè)備的選擇校

4、驗183.6.1 35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗183.6.2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗193.6.3 變電所高壓母線的選擇203.7變電所進(jìn)出線選擇。213.7.1 35kV高壓進(jìn)線的選擇校驗213.7.2 10kV高壓出線的選擇213.7.3作為備用電源的高壓線的選擇校驗。243.8變電所二次方案的選擇與繼電保護(hù)253.8.1高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)控制與信號回路253.8.2變電所的電能計量回路263.8.3 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路263.8.4變電所的保護(hù)裝置263.9變電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計343.9.1 變電所的防雷保護(hù)343.9.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計35第四章結(jié)

5、論37專心-專注-專業(yè)第一章 緒 論1.1 課題背景、目的及意義1.1.1 課題的背景本課題是根據(jù)劉介才主編的工廠供電設(shè)計指導(dǎo)上兩個題目為原型，根據(jù)指導(dǎo)老師的要求設(shè)計。變電所是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié),它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運行。在35KV10KV配電變電所設(shè)計研究方面，最近幾十年發(fā)展更是迅猛。尤其是對變電站綜合自動化的研究，已經(jīng)進(jìn)行了多年,并取得了令人矚目的進(jìn)展。變電站綜合自動化目前在國外已得到了較普遍的應(yīng)用。例如美國、德國、法國、意大利等國家,在他們所屬的某些電力公司里,大多數(shù)的變電站都實現(xiàn)了綜合自動化及無人值班方式。在我國，現(xiàn)在變電所的基本也是向著變電站綜合自動化這個

6、方向發(fā)展的，但是根據(jù)我國的國情，現(xiàn)在大多數(shù)變電站還是沒有完全實現(xiàn)保護(hù)和控制綜合自動化。傳統(tǒng)的變電站的設(shè)計發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)十分的成熟了。根據(jù)供電的設(shè)計內(nèi)容和流程，可以十分的方便的按照步驟設(shè)計。1.1.2 課題的目的及意義本題目主要目的是設(shè)計某電機(jī)修造廠的變電所總降壓配電設(shè)計。與原來的課程設(shè)計比較，本題不僅設(shè)計量大了許多，而且在更個方面的要求也有所加強(qiáng)。雖然變電所的設(shè)計在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術(shù)，但是作為自動化專業(yè)的學(xué)生，本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且各個方面都有所深入。尤其是繼電保護(hù)的問題，有了更加深入的學(xué)習(xí)。雖然本題沒有對變電站綜合自動化有所研究，但是對日后向這個方面的學(xué)

7、習(xí)和發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計不僅進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，拓寬知識面，提高理論知識水平。而且擴(kuò)寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨立思考和分析問題的能力。1.2 設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計圖樣1.2.1 設(shè)計的主要包括<1）設(shè)計的基本依據(jù)和資料。<2）區(qū)域變電所和車間變電所負(fù)荷計算。 <3）無功功率補(bǔ)償計算及補(bǔ)償電容器選擇。<4）短路電流的計算和動穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度的計算機(jī)。<5）變壓器容量及臺數(shù)的選擇。<6）變電所進(jìn)出線的選擇。<7）變電所的電纜，電線，高壓開關(guān)柜，低壓配電電屏，動力配電箱，電流互感器，避雷器，母線等主要設(shè)備的選擇。<8）區(qū)域變

8、電所進(jìn)線側(cè)線路的繼電保護(hù)，<采用定時限過電流保護(hù)）。主變壓器的差動保護(hù)，瓦斯繼電器保護(hù)，工廠變電所進(jìn)線側(cè)單相接地保護(hù)。<9）防雷裝置與保護(hù)接地裝置的設(shè)計。<10）、域變電所的主接線圖、工廠變電所主接線圖、各種保護(hù)裝置接線原理圖。<11）畫出工廠變電所的平面圖。1.2.2 設(shè)計圖樣<1）變電所主結(jié)線電路圖電機(jī)修造廠總降壓變電所主結(jié)線電路圖<3）各種保護(hù)裝置接線原理圖變電所進(jìn)線側(cè)線路的繼電保護(hù)原理電路圖，<采用定時限過電流保護(hù)）。主變壓器的差動保護(hù)原理電路圖，瓦斯繼電器保護(hù)原理電路圖，工廠變電所進(jìn)線側(cè)單相接地保護(hù)原理電路圖<4）變電所平、剖面圖電機(jī)修

9、造廠總降壓變電所平、剖面圖第二章 設(shè)計依據(jù)2.1 電機(jī)修造廠<1） 電機(jī)修造廠總平面圖<圖2-1）圖2-1 某電機(jī)修造廠總平面布置圖<2） 工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格本廠承擔(dān)某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機(jī)、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機(jī)7500臺，總?cè)萘繛?5萬KW；制造電機(jī)總?cè)萘繛?萬KW，制造單機(jī)最大容量為5520KW；修理變壓器500臺；生產(chǎn)電氣備件為60萬件。是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。<3）工廠各車間負(fù)荷計算表表2-1 工廠各車間負(fù)荷計算表序號車間名稱設(shè)備容量<千瓦）計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量車間變電所代號P30<千瓦）Q30&l

10、t;千乏）S30<千伏安）1電機(jī)修造車間25056095007881×1000No 1車變2加工車間8861632583051×400No 2車變3新制車間6342223364031×500No 3車變4原料車間5143101833601×400No 4車變5備件車間5621991582541×315No 5車變6鍛造車間1053658681×100No 6車變7鍋爐房2691971722621×315No 7車變8空壓站3221811592411×315No 8車變9汽車庫5433027401×8

11、0No 9車變10大線圈車間3351871182211×250No 10車變11半成品實驗站3652874641×500No 11車變12成品實驗站22906404808001×1000No 12車變13加壓站2561631392141×25014設(shè)備處倉庫<轉(zhuǎn)供負(fù)荷）3382884441×50015成品實驗站內(nèi)大型集中負(fù)荷3600288023003686主要為高壓整流裝置，要求專線供電。<4） 供用電協(xié)議 當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設(shè)計部門選定： 從某220/60kV區(qū)域變電所提供電源，此站距廠南側(cè)4.5公里。 為滿足二級

12、負(fù)荷的需求，從某60/10.5kV變電所，提供10kV備用電源，此所距廠南側(cè)4公里。 電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表2-2所示。其供電系統(tǒng)圖，如圖2-2所示。表2-2 區(qū)域變電站60kV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)最大運行方式1338MVA系統(tǒng)最小運行方式310MVA圖2-2 供電系統(tǒng)圖 供電部門對工廠提出的技術(shù)要求： 區(qū)域變電所60kV饋電線的過電流保護(hù)整定時間1.8s，要求工廠總降壓變電所的過電流保護(hù)整定時間不大于1.3s。 在企業(yè)總降壓變電所60kV側(cè)進(jìn)行電能計量。 該廠的總平均功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。<5） 工廠負(fù)荷性質(zhì)本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車

13、間為兩班或三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)為2200h。鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。<6） 本廠自然條件 氣象資料 最熱月平均最高溫度35攝氏度，土壤中0.7-1M深處一年中最熱月平均溫度為20攝氏度，土壤凍結(jié)深度為1.10M，夏季主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，最高氣溫+40度，最低-40度，導(dǎo)線復(fù)冰時氣溫-5度，最大風(fēng)速時氣溫-5度，最大風(fēng)速25M/秒，導(dǎo)線復(fù)冰時風(fēng)速10M/秒，最高最低氣溫時風(fēng)速0M/秒，復(fù)冰厚度10毫M，年雷暴日數(shù)31.5日。 地質(zhì)水文資料 該廠區(qū)地層以砂粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位

14、2.8-5.3m，地耐壓力為15噸/平方M。第三章 設(shè)計說明3.1負(fù)荷計算及功率補(bǔ)償3.1.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的<1）計算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量求取確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。也就是通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。在配電設(shè)計中，通常采用半小時的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。<2）計算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設(shè)備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級用電系統(tǒng)的計算負(fù)荷非常重要。3.1.2負(fù)荷計算的方法有功計算負(fù)荷為 (3-1>式中，為設(shè)備容量。無功計算

15、負(fù)荷為 (3-2>式中，為對應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。視在計算負(fù)荷為 (3-3>總的計算電流為 (3-4>式中，為額定電壓380V。3.1.3各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量。表3-1序號車間名稱設(shè)備容量<千瓦）計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量車間變電所代號P30<千瓦）Q30<千乏）S30<千伏安）1電機(jī)修造車間25056095007881×1000No 1車變2加工車間8861632583051×400No 2車變3新制車間6342223364031×500No 3車變4原料車間5143101833601×400N

16、o 4車變5備件車間5621991582541×315No 5車變6鍛造車間1053658681×100No 6車變7鍋爐房2691971722621×315No 7車變8空壓站3221811592411×315No 8車變9汽車庫5433027401×80No 9車變10大線圈車間3351871182211×250No 10車變11半成品實驗站3652874641×500No 11車變12成品實驗站22906404808001×1000No 12車變13加壓站2561631392141×25014設(shè)備處

17、倉庫<轉(zhuǎn)供負(fù)荷）3382884441×50015成品實驗站內(nèi)大型集中負(fù)荷3600288023003686主要為高壓整流裝置，要求專線供電。3.1.4 全廠負(fù)荷計算。取Kp = 0.92。 Kq = 0.95根據(jù)上表可算出：P30i = 6520kW。 Q30i = 5463kvar則 P30 = KPP30i = 0.92×6520kW = 5999kWQ30 = KqQ30i = 0.95×5463kvar = 5190kvar 7932KV·AI30 = S30/3UN 94.5ACOS = P30/S30 = 5999/7932 0.753.

18、1.5 功率補(bǔ)償由于本設(shè)計中上級要求COS0.9,而由上面計算可知COS=0.75<0.9，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。可選用BWF6.3-100-1W型的電容器，其額定電容為2.89µFQc = 5999×<tanarc cos0.75tanarc cos0.92）Kvar=2735Kvar 取Qc=2800 Kvar因此，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC = 2800/100 =28而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取28個 正好無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷為： S30<2）= 59992+(5

19、463-2800> 2 1/2 =6564KV·A變壓器的功率損耗為：<P18 估算PT<0.01-0.02） QT<0.05-0.08）PT = 0.015 S30 = 0.015 * 6564= 98.5 KwQT = 0.06 S30= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷為： P30= 5999+ 98.5 = 6098 KwQ30= (5463-2800 >+ 393.8= 3057 KvarS30 = (P302 + Q302> 1/2= 6821 KV .A無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： cos= P

20、30/ S30= 6098 / 6821= 0.9cos= P30/S30= 0.90.9因此，符合本設(shè)計的要求3.2 變電所、配電所位置和型式的選擇<1） 變電所和配電所的位置選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定：靠近工廠的負(fù)荷中心；接近電源側(cè)；進(jìn)出線方便；運輸設(shè)備方便；不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所；不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠(yuǎn)離，不應(yīng)設(shè)在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所；不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的區(qū)域內(nèi)；不宜設(shè)在有火災(zāi)危險區(qū)域的正上方或正下方；<2）變電所和配電所型式選擇 60/10.5kV變電所分屋內(nèi)式和屋外式，屋內(nèi)式運行維護(hù)方便，占地面積少。6

21、0kV變電所宜用屋內(nèi)式。 配電所一般為獨立式建筑物，也可與所帶10kV變電所一起附設(shè)于負(fù)荷較大的廠房或建筑物。3.2.1 電機(jī)修造廠總變電所位置和型式的選擇由前面的負(fù)荷計算可以看出，由于成品實驗站內(nèi)有大型集中負(fù)荷，所以電機(jī)修造廠的負(fù)荷中心在成品實驗站和電機(jī)修造車間之間，又考慮到變電所的位置要南北向，北邊開高窗，南邊開低門。所以我選擇的電機(jī)修造廠的變電所的位置如圖3-1所示，其型式為屋內(nèi)式。圖3-1電機(jī)修造廠總降壓變電所位置3.3 電機(jī)修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇3.3.1 變壓器容量及臺數(shù)的選擇。由于該廠的負(fù)荷屬于二級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一

22、臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時滿足以下兩個條件：任一臺單獨運行時，SNT<0.6-0.7）S30任一臺單獨運行時，SNTS30<+） /一二級負(fù)荷容量由于S30<1）= 7932 KV·A，因為該廠都是一二級負(fù)荷所以按條件2 選變壓器。 SNT<0.6-0.7）×7932=<4759.25552.4）KV·ASNTS30<+）因此選5700 KV·A的變壓器二臺主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yd11。3.3.2變配電所主結(jié)線

23、的選擇原則1.當(dāng)滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2.當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3.當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。<該配電屬二級負(fù)荷應(yīng)有兩路回路供電）4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6.610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7.采用610 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝

24、設(shè)隔離開關(guān)。8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器<一般都安裝計量柜）。9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。10.當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。3.3.3 主結(jié)線方案選擇對于電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為610KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠

25、接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備<變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如下這種主結(jié)線，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11 ，投入QF10 <其兩側(cè)Q

26、S先合），即可由WL2恢復(fù)對變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖(下圖>，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器QF11 和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11 ，投入QF10 <其兩側(cè)QS先合），使兩

27、路電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適用經(jīng)濟(jì)運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進(jìn)線斷路器QF11 、QF12 ，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)的整定都極為有利。由于需要裝設(shè)兩臺主變壓器，所以可設(shè)計下列兩種主結(jié)線方案：<1） 一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-2示<10kV側(cè)主結(jié)線從略）<2） 兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-3示<10kV側(cè)主結(jié)線）圖3-2機(jī)修造廠總降壓變電所一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案圖3-3電機(jī)修造廠總降壓變電所兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案

28、<3） 兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較<表3-2）表3-2 兩種主結(jié)線方案的比較比較工程一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案<圖3-2）兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案<圖3-3）技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量兩臺主變并列，電壓損耗小兩臺主變并列，電壓損耗小靈活方便性由于只有一條電源進(jìn)線，靈活性稍差由于只有兩條電源進(jìn)線，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額由資料查得SL7-6300/35單價為30.35萬元，而又查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為2×30.35萬元60.7萬元由資料查得SL7-

29、6300/35單價為30.35萬元，而又查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為2×30.35萬元60.7萬元高壓開關(guān)柜<含計量柜）的綜合投資額查資料得JYN1-35型柜按每臺10萬元計，其綜合投資按設(shè)備價1.5倍計，因此其綜合投資約為10×1.5×10萬元150萬元本方案采用14臺JYN1-35型柜，其綜合投資額約為14×1.5×10萬元210萬元，比一條電源進(jìn)線的方案多投資60萬元 續(xù)表3-2比較工程一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案<圖3-3）兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案<圖3-4）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費

30、參照資料計算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為12.035萬元<其余略）主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為15.635萬元，比一條電源進(jìn)線的方案多耗3.6萬元交供電部門的一次性供電貼費按700元/kVA計，貼費為2×6300×0.07萬元882萬元貼費為2×6300×0.07萬元882萬元從表3-2可以看出，雖然按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案遠(yuǎn)優(yōu)于兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案，但是按技術(shù)指標(biāo)，兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案優(yōu)于一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案。為了給工廠的正常生產(chǎn)提供更加穩(wěn)定、可靠的電源，所以決定采用兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案。正常

31、工作時60kV側(cè)母線中間分段，兩電源分別同時給兩變壓器供電。當(dāng)一條電源進(jìn)線出現(xiàn)故障時，利用60kV母線的聯(lián)絡(luò)線，把60kV側(cè)母線連通，用另外一條電源進(jìn)線給兩個變壓器供電。這樣不僅提高了供電的可靠性，而且靈活性也增強(qiáng)了，給電力系統(tǒng)的維護(hù)和維修帶來了安全和方便。雖然這樣投資高了不少，但是是十分值得的。3.3.4配電所的主接線選配電所的主結(jié)線方案也分一條進(jìn)線和兩條進(jìn)線兩種。<1） 一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-4示圖3-4電機(jī)修造廠10KV進(jìn)線的主結(jié)線方案<2） 兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-5示圖3-5機(jī)修造廠總配電所兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案<3） 兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)

32、濟(jì)比較<表3-3）表3-3兩種主結(jié)線方案的比較比較工程一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案(圖3-5>兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案(圖3-6>技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求靈活方便性由于只有一條電源進(jìn)線，靈活性稍差由于只有兩條電源進(jìn)線，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高壓開關(guān)柜(含計量柜>的綜合投資額查資料得GG-1A-J型柜按每臺2.5萬元計，GG-1A-(F>按每臺3萬元計。其綜合投資按設(shè)備價1.5倍計，因此其綜合投資約為(2.5+3>×1.5萬元8.25萬元本方案采用2臺GG-1A-J型柜，2臺GG-1A-(F&

33、gt;型柜。其綜合投資額約為2×(2.5+3>×1.5萬元16.5萬元，比一條電源進(jìn)線的方案多投資8.25萬元高壓開關(guān)柜的年運行費參照資料計算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為0.495萬元(其余略>主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為0.99萬元，比一條電源進(jìn)線的方案多耗0.495萬元根據(jù)表可以看出方案2的技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)不及方案1，但是其供電的穩(wěn)定性更高，所以這里我采用方案2，即兩條電源進(jìn)線的方案。3.5 短路電流的計算3.5.1 繪制計算電路圖3-6短路計算電路3.5.2 求k -1，k-2點的三相短路電流和短路容量當(dāng)系統(tǒng)最大運行方式時：<1）

34、 求k -1點的三相短路電流和短路容量<） 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 電力系統(tǒng)的電抗：由，因此 架空線路的電抗：由資料得，因此 繪k-1點短路的等效電路，如圖3-7示，圖上標(biāo)出各元件的序號<分子）和電抗值<分母），并計算其總電抗為：圖3-7短路等效電路圖計算三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 <2） 求k-2點的三相短路電流和短路容量<） 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 電力系統(tǒng)的電抗 架空線路的電抗 繪k-2點短路的等效電路如圖3-8示，并計算其總電抗為：圖錯誤 0.09 0.05圖3-8短路等效電路

35、圖 計算三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量當(dāng)系統(tǒng)最小運行方式時：<其計算過程同前，從略）<3） k-1,k-2點短路計算表 <如表3-3，3-4所示） 系統(tǒng)最大運行方式：表3-3 系統(tǒng)最大運行方式時短路計算表短路計算點三相短路電流/ kA三相短路容量/MVAk-17.637.637.6319.4611.52832.6k-224.824.824.863.2437.45828.8 系統(tǒng)最小運行方式：表3-4 系統(tǒng)最小運行方式時短路計算表短路計算點三相短路電流/ kA三相短路容量/MVAk-12.492.492.496.353.762

36、71.7k-214.2414.2414.2436.3121.5271.33.6變電所一次設(shè)備的選擇校驗3.6.1 35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗表3-6 60kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗工程電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)60kV104A(>7.63kA19.46kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-3535kV1000A16kA40kA高壓隔離開關(guān)GN19-35/630-2035kV63050kA高壓熔斷器RN2-3535kV0.5A17kA電壓互感器JDJ2-3535/0.1kV電壓互感器JDJJ2-35電流互感器LCZ-3535kV200/5A避

37、雷器FZ-3535kV戶外高壓隔離開關(guān)GW5-35-D(W>/630隔離開關(guān)35kV630A40kA接地開關(guān)25kA表3-6 所選設(shè)備均滿足要求。3.6.2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗表3-710kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗工程電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV總529.7A18.6kA47.43kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10/100010kV1000A31.5kA80kA高壓隔離開關(guān)G-10/100010kV1000A75kA高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電流互感器LZZQB

38、6-1010kV800/5A315/5A(大于>100/5A(大于>電流互感器LA-1010kV315/5A(大于>160/5A(大于>避雷器FS4-1010kV表3-7 所選設(shè)備均滿足要求。3.6.3 變電所高壓母線的選擇按規(guī)定60kV級的變電所的高壓母線應(yīng)按發(fā)熱條件進(jìn)線選擇，并校驗其短路穩(wěn)定度。<1） 60kV母線的選擇校驗 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度35，查資料，初選硬鋁母線LMY-3<25×3），其35時>，滿足發(fā)熱條件。 動穩(wěn)定度校驗 母線在三相短路時所受的最大電動力為 母線在作用時的彎曲力矩為 母線的截面系數(shù)為 故母線在三相

39、短路時所受到的計算應(yīng)力為而硬鋁母線<LMY）的允許應(yīng)力為，由此可見該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。 熱穩(wěn)定度校驗計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面式中變電所60kV側(cè)縱聯(lián)差動保護(hù)動作時間按0.7s整定，再加上斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s。由于母線的實際截面為，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求。<2） 10.5kV母線的選擇校驗采用硬鋁母線LMY-3(60×6>50×5。<其選擇和計算方法同前，從略）所以電機(jī)修造廠高壓母線選擇如表3-8所示表3-8電機(jī)修造廠高壓母線選擇母線名稱母線型號規(guī)格35kV母線LMY-3(25×3>，即母線尺寸為

40、25mm×3mm10kV母線LMY-3(60×6>50×5，即母線尺寸為60mm×6mm，中性母線尺寸為50mm×5mm3.7變電所進(jìn)出線選擇。3.7.1 60kV高壓進(jìn)線的選擇校驗采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，接往60kV公用干線。<1） 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度35，查資料，初選LJ-35，其35時>，滿足發(fā)熱條件。<2） 校驗機(jī)械強(qiáng)度查表，最小允許截面，因此LJ-35滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。3.7.2 10.5kV高壓出線的選擇<1） 饋電給1號廠房<電機(jī)修造車間）的線路

41、采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇由及土壤溫度20，查表，初選纜芯為的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。 校驗電壓損耗 由電機(jī)修造廠平面圖量得變電所至一號廠房距離約100m，而表查得的鋁芯電纜的<按纜芯工作溫度80計），又1號廠房的，因此按式 <3-9）滿足允許電壓損耗5的要求。 短路熱穩(wěn)定校驗計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面由于前面所選的纜芯截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此改選纜芯的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜<中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同）。<

42、;2） 饋電給2號廠房<機(jī)械加工車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<3） 饋電給3號廠房<新品試制車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<4） 饋電給4號廠房<原料車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。&l

43、t;方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<5） 饋電給5號廠房<備件車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<6） 饋電給6號廠房<鍛造車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<7） 饋電

44、給7號廠房<鍋爐房）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<8） 饋電給8號廠房<空壓站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<9） 饋電給9號廠房<汽車庫）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截

45、面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<10）饋電給10號廠房<大線圈車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<11） 饋電給11號廠房<半成品實驗站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<12） 饋電給12號廠房

46、<成品實驗站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<13） 饋電給13號廠房<加壓站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<14） 饋電給14號廠房<設(shè)備處倉庫）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）

47、纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。<15） 饋電給15號廠房<成品實驗站內(nèi)大型集中負(fù)荷）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。<方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。3.7.3作為備用電源的高壓線的選擇校驗。采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，與相距約4km的某60/10.5kV變電所的10.5kV母線相聯(lián)。<1） 按發(fā)熱條件選擇工廠二級負(fù)荷容量共503kVA，及室外環(huán)境溫度為35，查表，初選LJ-16，其35時的，滿足

48、發(fā)熱條件。<2） 校驗電壓損耗由表查得纜芯為的鋁絞線的，<按線間幾何均距0.8m計）。又，線路長度按4km計，因此按式(3-9>，得滿足允許電壓損耗5的要求。<3） 短路熱穩(wěn)定度校驗因為鄰近某60/10.5kV變電所電源10.5kV側(cè)的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡(luò)線的短路熱穩(wěn)定度校驗計算無法進(jìn)行，只有暫缺。綜合以上所選電機(jī)修造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表3-9所示表3-9 電機(jī)修造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的型號規(guī)格線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格35kV電源進(jìn)線LJ-35鋁絞線(三相三線架空>10kV高壓出線至1號廠房YJL22-10000-3×

49、3001×150四芯電纜(直埋>至2號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至3號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至4號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至5號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至6號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至7號廠房YJL22-10000-3×3001×15

50、0四芯電纜(直埋>至8號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至9號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至10號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至11號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>10kV高壓出線至12號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至13號廠房YJL22-10000-3×3001×15

51、0四芯電纜(直埋>至14號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至15號廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋>至塑料制品廠3×LJ-501×LJ-35(三相四線架空>與鄰近35/10kV變電所10kV聯(lián)絡(luò)線LJ-16鋁絞線(三相三線架空>3.8變電所二次方案的選擇與繼電保護(hù)3.8.1高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)控制與信號回路斷路器采用手力操動機(jī)構(gòu)，其控制與信號回路如圖3-9所示。圖3-10手動操作的斷路器控制和信號回路WC控制小母線 WS信號小母線 GN綠色指示

52、燈 RD紅色指示燈 R限流電阻 YR跳閘線圈(脫扣器> KM繼電保護(hù)出口接觸器 QF16斷路器QF的輔助觸點 QM手動操作機(jī)構(gòu)輔助觸點3.8.2變電所的電能計量回路變電所35kV進(jìn)線側(cè)裝設(shè)專用計量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的有功電能和無功電能，并據(jù)以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。3.8.3 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 變電所35kV側(cè)母線裝有電壓互感器避雷器柜，其中電壓互感器為3個JDJJ2-35型，組成<開口三角）的結(jié)線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線上，裝有三相有功電度表、三相無功電度表和電流表。高壓

53、進(jìn)線上，亦裝有電流表。10kV側(cè)的出線上，均裝有有功電度表和無功電度表。10kV側(cè)母線裝有電壓互感器避雷器柜，其中電壓互感器為2個JDJ-10型，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。儀表的準(zhǔn)確度等級按規(guī)范要求。3.8.4變電所的保護(hù)裝置<1） 進(jìn)線側(cè)線路的繼電保護(hù)裝設(shè)定時限過電流保護(hù)。采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，三相三繼電器式結(jié)線。<見圖3-10）。其工作原理為：當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA瞬時動作，閉合其觸點，使時間繼電器KT動作。KT經(jīng)過整定的時限后，其延時觸點閉合，使串聯(lián)的信號繼電器<電流型）KS和中間繼電器KM動作。KS動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路

54、，給出燈光信號和音響信號。KM動作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。QF跳閘后，其輔助觸點QF1-2隨之切斷跳閘回路。在短路故障被切除后，繼電保護(hù)裝置除KS外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而KS可手動復(fù)位。圖3-10 變電所進(jìn)行側(cè)線路定時限過電流保護(hù)的原理電路圖 過電流保護(hù)動作電流的整定利用式<3-10） <3-10）其中，因此動作電流為：A整定為8A。<只能為整數(shù)，且不能大于10A） 過電流保護(hù)動作時間的整定定時限過電流保護(hù)其動作時限，利用時間繼電器<DS型）來整定。因為題目知區(qū)域變電站220/35kV饋電線的過電流保護(hù)整定時間，所以電機(jī)

55、修造廠變電所進(jìn)線側(cè)線路的定時限過電流保護(hù)時間t，由于不知區(qū)域變電站饋電線采用的是定時限過電流保護(hù)，還是反時限過電流保護(hù)。我在這里假設(shè)為反時限過電流保護(hù)，所以t2s0.7s1.3s所以時間整定為1.3s。過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗利用式<3-11）<3-11）其中，因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：>1.5滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。<2） 主變壓器的繼電保護(hù)裝置 裝設(shè)瓦斯保護(hù)<其接線圖見圖3-11）其保護(hù)原理如下：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障<輕瓦斯）時，瓦斯繼電器KG的上觸點KG1-2閉合，動作于報警信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障<重瓦斯）時，KG的下觸點KG3-4閉合，通常是經(jīng)中間繼電器KM動作于斷路器QF的跳閘機(jī)構(gòu)YR，同時通過信號繼電器KS發(fā)出跳閘信號。但KG3-4閉合，也可以利用切換片XB切換，使KS線圈串接限流電阻R，動作于報警信號。由于瓦斯繼電器下觸點KG3-4在重瓦斯故障時可能有“抖動”<接觸不穩(wěn)定）的情況，因此為了使跳閘回路穩(wěn)定地接通，斷路器能足夠可靠地