鑄造廠總降壓變電所的電氣設計

鑄造廠總降壓變電所的電氣設計電力業(yè)對我國社會主義建設工農業(yè)生產和人民生活影響很大，因此，提高電力系統(tǒng)的可靠性，保證安全供電是從事電力設計的重要任務。變電站是電力系統(tǒng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用，它擔負著電能轉換和電能重新分配的繁重任務。變電站不僅是實現(xiàn)自動化的重要基礎之一，也是滿足現(xiàn)代化供電的實時、可靠、安全、經濟運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化EMS和DMS的基礎。本課程設計根據(jù)老師所給原始資料，對資料進行分析，完成某鑄造廠總降壓變電所的電氣設計，主要包括6、工廠總降壓變電所10KV饋線保護（4）廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設計 1 1 1 4 4 5 5 6 6 6 7 8 8 8 第六節(jié)工廠總降壓變電所10KV饋線保護 第四章廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設計 第一節(jié)設計對象簡介變電所由主接線，主，高、裝置，和控制系統(tǒng)，所用電和，遠動和通信系置等屬于；繼電保護和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠動和通信系統(tǒng)等屬。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設投資、運行質量、維形式。主變壓器是變電所最重要的設備，它的性能與配置直接影響到變電所的第二節(jié)原始資料介紹（KW）ⅠKd266Ⅰ7Ⅰ8ⅠⅡ9ⅡⅡ距該廠5km有一座A變電站，其主要技術參數(shù)如下：主變容量為2×31.5MVA；型號為SFSLZ－31500kVA／110kV三相三繞組1變壓器；短路電壓比110KV/35KV為Δu%=10.5；110KV/10KV為ku%=17%。110kV母線三相短路容量：1918MVA；k擬由B變電站提供一回10kV架空線作為備電源。系統(tǒng)要（3）(（6）(短路計算點，分別按系統(tǒng)最大運行方式和最小運6、工廠總降壓變電所10KV饋線保護，保護方式的選擇和整定值計算。（4）廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設計只要求對廠區(qū)10KV配電系統(tǒng)設計原則給予扼要的論述，對廠區(qū)線路進行初第二章外部供電方案設計第一節(jié)供電方案的主要內容工廠的供電方案主要依據(jù)工廠的用電要求、用電性質、現(xiàn)場調查的信息以及電網結構和運行情況來確定。其主要內容包括供電電源位置、出線方式、供電線路敷設、供電回路數(shù)、走徑、跨越、工廠進線方式、工廠受（送）電裝置容量、主接線、繼電保護方式、電能計量方式、運行方式、調度通信等內容。第二節(jié)供電方案的基本原則（2）符合電網建設、改造和發(fā)展規(guī)劃的要求（4）符合相關國家標準、電力行業(yè)技術標準和規(guī)程，以及技術裝備先進要求，并應對多種供電方案進行技術經濟比較，確定最佳方案。第三節(jié)鑄造廠供用電情況分析高壓供電系統(tǒng)的設計要以安全、可靠運行為原則，同時兼顧運行的經濟性和靈活性。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，經過技術、經濟論證比較后方可確定。本變電所原始資料有兩路電源可供選擇。并且該廠1～6車間為長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過2分鐘將造成產品報廢，停電時間超過半小時，主要設備將受到損壞，故這6個車間定為Ⅰ級負荷。由于一級負荷屬重要負荷，如果中斷供電造成的后果十分嚴第四節(jié)供電方案的選擇該廠供電電源可由35KV高壓線和10KV高壓線提供，可作出三種供電電1.工作電源與備用電源均來自A變電站35KV母線；2.工作電源與備用電源均來自A變電站或B變電站10KV母線；3.工作電源來自A變電站35KV母線，備用電源來自B變電站10KV母三種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎上選擇最經濟的方案。由所給資料知，該廠工作電源由A變電站提供，備用電源由B變電站10KV架空線提供，故選擇方案3供電，即工作電源來自A變電站35KV母線，備用電源來自B變電站10KV母線。LGJ-35+LGJ_120變電設備維護費按照綜合投資的6%計算0.6變電設備折舊費按照綜合投資的6%計算0.65000x12x4x10-4第六節(jié)變壓器的選擇由于該廠的負荷有一級負荷，對電源的供電可靠性要求高，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一級負荷繼續(xù)變電所主變壓器容量的選擇：裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器第三章總降壓變電站設計第一節(jié)主接線的設計安全符合有關國家標準和技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全可靠應滿足電力負荷特別是期中一二級負荷對供電系統(tǒng)的可靠性的要求。靈活應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應符合的經濟在滿足上述要求的前提下，應盡量是主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量這種主接線，其一次側的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進線之間，猶如一架橋梁，而且處在線路斷路器QF11和QF12的內側，靠近變壓器，因此稱為內橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用一、二級負荷的工廠。這種內橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的這種主接線，其一次側的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器QF11和QF12的外側，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。高好高一樣一樣一樣通過表2的比較得出：在技術指標方面，三種方案均能滿足要求；在經濟指標方面，方案三的初期投入較方案一、二的多。而方案一更適用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經常切換的總降壓變電所；方案二更適合用于電源線路較短而變電所晝夜負荷變動較大、適于經濟運行需經常切換變壓器的總降壓變電所。本次設計電源距離變電所5KM或者7KM，且本工廠采用三班工作制，晝夜負荷變動較小，切不需要經常切換變壓器。所以綜合技術經濟指標，最終選擇方案一，即一次側采用內橋式接線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖。工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個元件的負荷值，稱為計算負荷。我國目前普遍采用的確定用電設備計算負荷的方法，有需求系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上普遍采用確定計算負荷的基本方法，最為簡便。二項式法的局限性比較大，但是確定設備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時，較之需要系數(shù)法合理，切計算比較簡便。先求各車間的計算負荷30(2)30(2)30(5)30(5)30(6)30(6)30(7)30(7),其他負荷Ⅱ設備總容量P=561kW,e故d30(9)30(9)同時系數(shù)K=0.9，因此總的計算負荷為Σ一級負荷總的計算負荷為各個車間的計算負荷、總的計算負荷及一級負荷總的計算負荷如下表所示。k房1房122334455荷荷工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣改善設備運行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達不到規(guī)定的功率因數(shù)要求，則需要增設無功功率補償裝置。這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應降有功計算負荷4522KVA。無功計算負荷為1405KVAR,視在計算負荷為第三節(jié)短路電流計算短路是指不同電位的導體之間電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴重的一種故障。短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。短路按短路電路的對稱性來分可分為對稱性短路和非對稱性短路，三相短路屬于對稱性短路，其他形式的短路均為非對稱性短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但是一般情況下，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴重。為了使電力系統(tǒng)的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，因此作為選擇和校驗電氣設備用的短路計算中，以三相短路計算為主。短路電流的計算，常用的有歐姆法和標幺值法，（本次設計采用歐姆法）。為了選擇電氣設備，整定繼電保護，需要計算總降壓變電所35KV側、求K1點的三相短路電流（U=37KV）ddkU2=.XX=ΔUU2=.KN2XXIK1U==ΣK1C2k.X'X'=ΔU%.K=U2= C2x2N0兩線圈變壓器電抗(Δu%=7）k.X'X'=ΔU%.K=U2=C22xNXX'X'//X'K2U==ΣK2三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3)=I(3)=I(3)=5.27kA求K1點的三相短路電流（U=37KV）dΩU2==U2=.K.N2ΣK1U2C2=dC2k22AKU2.x'=2=C2N0兩線圈變壓器電抗(Δu%=7）k====ΔU%K=U2= C22xNx=x'+x'+x'+x'//x'K2U==ΣK2三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3)=I(3)=I(3)=4.53kA三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值三相短路電流/三相短路電流/kA/MVA式K2K1K2K1示、監(jiān)測和保護一次設備的二次設備組合為--------電流/A電壓/kV斷流能力/kA電流/A電壓/kVMVA度√√√--√√√√--√件件高壓斷路器（文字符號為QF）的功能是：不僅能通斷正常負荷電流，而且一般35KV及以下的戶內配電裝置中都采用少有斷路器。因為I=S==N16kA40kA高壓隔離開關（文字符號QS）的功能主要是隔離高壓電源，以保證其他設備和線路的安全檢修。因此其結構特點是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設備的安全。但是隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負荷操作。然而可用來隔離一定的小電流，如勵磁電流不超過2A的空載變壓器，電容電流不超過5A的空載線路及高壓互感器和避雷電路等。高壓隔離開關按安裝地點不同，可分為戶根據(jù)我國生產的高壓戶內隔離開關型式，初步選用GN5-35G/600-72戶內型隔離開關來進行校驗，如下表6所示，校驗結果，所選GN5-35G/600-72戶序號裝設地點電氣條件GN5-35G/600-72戶內型隔離開關3535kV35kV600A72kA2高壓負荷開關（文字符號QL）是一種功能介于高壓斷路器和高壓隔離開關22630A320kA4550kA熔斷器（文字符號為FU）是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受根據(jù)我國生產的高壓戶內熔斷器型式，初步選用RN1-35G/1000-2000型熔20kA20kA較少，工作時一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組則并聯(lián)儀表、繼電器的35kV35kV一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的中，因此它經常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工根據(jù)我國生產的電流互感器型式，初步選用LMCQ-35型電流互感器來進行校驗，如下表10所示校驗結果，故所選LMCQ-35型電流互感器滿足要求。序號序號裝設地點電氣條件LMCQ-35型電流互感器135kV35kV合格壓一次設備的選擇與高壓一次設備的選擇一樣，必須滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時設備應工作安全可靠，運行維護方便，投資經濟電壓/kV電流/A斷流能力/kA器√√√√√－器√－－器√√－DZ10-600LNH3-400LAT-300380V380V285A20kA400A300A32kA600A600A52kA52kA380V380V380V380V根據(jù)規(guī)定，對于高壓側為35KV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，應裝設過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時應裝設過負荷保護。如果單臺運行的變壓器容量在10000kVA及以上或者并列運行的變壓器每臺容量在6300kVA及以上時，則應裝設縱聯(lián)差動保護來取代電流速斷保護。本課程設計所選主變壓器容量為5000kVA，故應裝設過電流保護、電流400KVA及以上的車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。氣體保護裝置主要由氣體繼電器構成。當變壓器油箱內出現(xiàn)故障時，電弧高溫使變壓器內裝應取1%～1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時，聯(lián)通管對油箱頂蓋也有2%~4%的傾斜度。變壓器電流速度按保護的接線、工作原理與線路電流速斷保護當線路發(fā)生短路，流經繼電器的電流大于電流速斷的動作電流時，電流繼電器動作，其常開觸點閉合，接通信號繼電器和中間繼電器，動作發(fā)訊和使用斷路器跳閘。變壓器電流速斷保護的動作電流與線路電流素緞保護相似，應躲過變壓器二次側母線三相短路時的最大穿越電流。變壓器電流速斷保護的靈敏度校驗，與線路速斷保護靈敏度校驗一樣，以變壓器一次側最小兩相短路電流進行采用兩相不完全星型接法，動作電流按系統(tǒng)最大運行方式下變壓器二次側三相短路值整定IKK=KIk.maxi,wK,wiSpKI(2)Akk,p=KwIk=iqb變壓器過電流保護裝置的接線、工作原理和線路過電流飽保護作原理完全相同。也按階梯原則整定。但對電力系統(tǒng)的終端變電所入車間變電變壓器過電流飽和的靈敏度檢驗按最小運行方式下變壓器二次側發(fā)采用兩個電流互感器接成不完全星型，保護電流按照躲過最大負荷電KKIop=KrelKwIL.max，其中Krel=1.3，Kw=1，Kre=0.8，iL.max30所以Iop=relwIL.max=x161.52A=13.12A。10KV饋電線路的保護p=2in=變壓器過負荷保護的動作電流I的整定計算公式為op(OL)i第六節(jié)工廠總降壓變電所10kV饋線保護66KV電力線路，應裝設相間短路保護、單相接地保護和過負荷保護。簡單。作為線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流和瞬種是兩相一繼電器式接線。兩相一繼電器式接線能反映各種相間短路故障，但不同的短路保護靈敏度不同，有的甚至相差一倍，因此不如兩相兩繼電器式接帶時限的過電流保護按照動作時限分可分為定時限和反時與短路電流成反比關系；定時限是保護裝置的動作過電流整定計算，帶時限過電流保護的動作電流I,應躲過線路的最大負荷電流以免保護裝置發(fā)生誤動作，而且其返回電流也應該躲過線路的最大整定動作電流，取K=1.3，K=1，relwL.max30,K=0.8,K=20i,則IwIL.max=161.52A=13.12A，故動作電流整定為10A。p=2in=限過電流保護中抽去時間繼電器，在啟動電流繼電器后直接將信號繼電器和中i,kk,pk.maxk2則IKK=KiKI(2)KI(2)=KwKI(2)=KwIk=iqbp該圖中同時裝有定時限的過電流保護和電流速斷保護，其中KA1、KA2、KT、KS1、和KM屬于定時限過電流保護，當線路發(fā)生短路時，起動用的電流繼電器KA動作，使時間繼電器動作，經過一定延時后，接通信號繼電器和中間繼電器。KM就接通斷路器的跳閘回路使斷路器QF自動跳閘。KA3KS2和KM屬于電流速斷保護，當線路發(fā)生短路故障后，起動用的電流繼電器動作不經過時間繼電器，直接接通信號繼電器及中間繼電器，使跳閘回路在小接地電流的電力系統(tǒng)中，若發(fā)生單相接地故障時，只有很小的接地電容電流，而相間電壓不變，因此可暫時繼續(xù)運行。但是這畢竟是一種故障，而一種威脅，如果長期下去可能引起非故障相路，這將引起開關跳閘，線路停電。因此，應裝設絕緣op(_E)icK=KrelIci,取K=1.5，變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經過變壓，然后配點的任務。而配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配點的任務。顯然，變高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家技術經濟政策，遵循上級頒布的有備、新材料、新結構，使配電裝置設計不斷創(chuàng)新，并且經濟合理、安全可靠運配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部