某廠總降壓變電站設(shè)計(jì)

某廠總降壓變電站設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以穩(wěn)固工廠供電的理論知識(shí)，了解變電所設(shè)計(jì)的根本方法，了解變電所電能分配等各種實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力，同時(shí)對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算繪圖、編號(hào)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等方面得到訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)工作奠定根底。設(shè)計(jì)思路主接線的設(shè)計(jì)：分析原始材料，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，經(jīng)過(guò)分析比擬，確定最優(yōu)方案。短路電流的計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)的需要，計(jì)算最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下三相短路電流并列出匯總表。采用標(biāo)幺制計(jì)算方法。主要電氣設(shè)備選擇：包括斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，互感器，導(dǎo)線截面和型號(hào)，絕緣子等設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：主變壓器的保護(hù)方式選擇及整定計(jì)算。根底資料全廠用電設(shè)備情況=1\*GB2⑴負(fù)荷大小及類型用電設(shè)備總安裝容量：6630kw計(jì)算負(fù)荷〔10kv側(cè)〕有功：4522kw；無(wú)功：1405kvar表1全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)車間名稱負(fù)荷類型計(jì)算負(fù)荷P30(KW)Q30(KVAR)S30(KVA)1空氣壓縮車間=1\*ROMANI7801808002熔制成型〔模具〕車間=1\*ROMANI5601505803熔制成型〔熔制〕車間=1\*ROMANI5901706144后加工〔磨拋〕車間=1\*ROMANI6502206865后加工〔封接〕車間=1\*ROMANI5601505806配料車間=1\*ROMANI3601003747鍋爐房=1\*ROMANI4201104348廠區(qū)其它負(fù)荷〔一〕=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII4001684349廠區(qū)其它負(fù)荷〔二〕=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII440200483共計(jì)47601448同時(shí)系數(shù)0.950.97全廠計(jì)算負(fù)荷452214054735.24=2\*GB2⑵本廠為三班工作制，全廠工作時(shí)數(shù)8760小時(shí)，最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)5600小時(shí)。=3\*GB2⑶全廠負(fù)荷分布：見(jiàn)廠區(qū)平面布置圖全廠設(shè)5個(gè)車間變電站：T1為1#車間供電；T2為2#、3#車間供電；T3為4#、5#車間供電；T4為6#、8#車間供電；T5為7#、9#車間供電。2.電源情況=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥=8\*GB3⑧=9\*GB3⑨=7\*GB3⑦總降壓變電站電源=1\*GB2⑴工作電源本廠擬由距其5公里處的A變電站接一35KV架空線路，線路采用LGJ-35鋼芯鋁絞線供電。A變電站110KV母線短路容量為1918MVA，基準(zhǔn)容量為1000MVA，A變電站安裝兩臺(tái)SFSLZ1—31500KVA/110KV三卷變壓器，其短路電壓U高-中=10.5%，U高-低=17%，U中-低=6%。最大運(yùn)行方式：按A變電站兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行考慮；最小運(yùn)行方式：按A變電站兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行考慮。=2\*GB2⑵備用電源擬由B變電站接一10KV架空線路作為備用電源，線路采用LGJ-120鋼芯鋁絞線。系統(tǒng)要求：只有工作電源停電時(shí)，才允許備用電源供電?？偨祲鹤冸娬綛5KM總降壓變電站B5KMT5KM供電部門對(duì)本廠功率因數(shù)要求值為：35KV供電cosφ=0.9；10KV供電cosφ=0.9。電氣主結(jié)線設(shè)計(jì)定義：總降壓變電所的電氣主結(jié)線是由變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、母線及電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接組成的電路。要求：對(duì)電氣主結(jié)線的根本要求是：根據(jù)用電負(fù)荷的要求，保證供電的可靠性。電氣主結(jié)線應(yīng)具有一定的運(yùn)用靈活性。結(jié)線簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便。在保證平安可靠供電的根底上，力求投資少，年運(yùn)行費(fèi)用低。特點(diǎn)：為了保證一級(jí)負(fù)荷的正常供電，可決定總降壓變電所采用單母線分段主結(jié)線方式。如附圖一，該結(jié)線的主要如下：總降壓變電所設(shè)一臺(tái)5000KVA35/10KV的降壓變壓器與35KV架空線路-變壓器組單元結(jié)線。在變壓器高壓側(cè)安裝少油式斷路器。這便于變電所的控制、運(yùn)行和維修。總降壓變電所的10KV側(cè)采用單母線分段結(jié)線，用10KV少油式斷路器將母線分成兩段。主變壓器低壓側(cè)將少油式斷路器接10KV母線的一個(gè)分段上，而10KV的備用線路也經(jīng)少油式斷路器接在另一分段上。各車間的一級(jí)負(fù)荷都由兩段母線供電，以保證供電可靠性。根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停止供電，及主變壓器故障或檢修時(shí)才能投入。因此備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)在正常時(shí)是斷開(kāi)的，而10KV母線的分段斷路器在正常時(shí)那么是閉合的。在10KV母線側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置〔APD〕，當(dāng)工作電源因故障而斷開(kāi)時(shí)，備用電源會(huì)立即投入。當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，變電所的操作電源來(lái)自備用電源斷路器前的所用變壓器。短路電流的計(jì)算短路電流按正常運(yùn)行方式計(jì)算如圖1所示圖1短路電流的計(jì)算電路根據(jù)計(jì)算電路做出的計(jì)算短路電流的等值電路的如下圖圖2根本等值電路為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定繼電保護(hù)，需要計(jì)算總降壓變電所的35KV側(cè)、10KV母線以及廠區(qū)高壓配電線路末端(即車間變電所高壓側(cè))的短路電流，但因工廠廠區(qū)不大，總降壓變電所到總降壓最遠(yuǎn)車間的距離不過(guò)數(shù)百米，因此10KV母線與10KV電線末端處的短路電流差異極小，故先計(jì)算主變壓器上下電壓側(cè)短路電流。求各元件電抗,用標(biāo)幺值計(jì)算設(shè)基準(zhǔn)容量基準(zhǔn)電壓系統(tǒng)電抗地區(qū)變電所110KV母線的短路容量因此系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值的公式可得：標(biāo)幺值=實(shí)際值/基準(zhǔn)值==又因?yàn)榈玫貐^(qū)變電所三繞組變壓器的高壓—中壓繞組之間的電抗標(biāo)幺值35KV供電線路的電抗標(biāo)幺值：LGJ-35型鋼芯鋁絞線幾何距離1時(shí)的電抗為總降壓變電所的主變壓器電抗標(biāo)幺值：k1點(diǎn)三相短路電流計(jì)算：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式,等值電路如圖3圖3系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的等值電路短路回路總阻抗：按無(wú)限大系統(tǒng)計(jì)算,計(jì)算點(diǎn)三相短路電流標(biāo)幺值為：可求的基準(zhǔn)電流從而求的d1點(diǎn)三相短路電流的有名值：沖擊電流為：k1點(diǎn)短路容量為：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式等值電路圖4圖4系統(tǒng)最小運(yùn)行方式等值電路短路回路總阻抗：三相短路電流標(biāo)幺值：其他計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2表2k1點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果工程計(jì)算公式系統(tǒng)最大運(yùn)行方式4.54.511.48288.18系統(tǒng)最小運(yùn)行方式3.053.057.78195.313．k2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下短路回路總阻抗(2)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路回路總阻基準(zhǔn)電流：k2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表3表3k2點(diǎn)三相短路電流計(jì)算結(jié)果工程計(jì)算公式系統(tǒng)最大運(yùn)行方式3.23.28.1657.24系統(tǒng)最小運(yùn)行方式2.872.877.3152.30電氣設(shè)備的選擇工廠總降壓變電所的各種高壓電氣設(shè)備，主要指6~10千伏以上的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器、互感器、電抗，、母線、電纜支持絕緣子及穿墻套管等。這些電氣各自的功能和特點(diǎn)不同，要求的運(yùn)行條件和裝設(shè)環(huán)境也各不同，但也具有共同遵守的原那么。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常條件進(jìn)行選擇，并且按短路情況進(jìn)行穩(wěn)定檢驗(yàn)。對(duì)于供電系統(tǒng)高壓電氣設(shè)備的選擇，除了根據(jù)正常運(yùn)行條件下的額度電壓、額度電流等選擇條件外，還應(yīng)該按短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。“按正常運(yùn)行條件選擇，按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)”，這是高壓電氣設(shè)備選擇的一般原那么。在選擇供電系統(tǒng)的高壓電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)進(jìn)行的選擇及校驗(yàn)工程。見(jiàn)表4表4選擇電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)校驗(yàn)的工程校驗(yàn)工程設(shè)備名稱電壓/KV電流/A遮斷容量/MVA短路電流校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器XXXXX負(fù)荷開(kāi)關(guān)XXXXX隔離開(kāi)關(guān)XXXX熔斷器XXX電流互感器XXXX電壓互感器X支柱絕緣子X(jué)X套管絕緣子X(jué)X母線XXX電纜XXX限流電抗器XXXX注：表中“X”表示選擇及校驗(yàn)工程高壓電氣的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：母線及電纜的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：短路器、負(fù)載開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)及電抗器的力穩(wěn)定計(jì)算：電流互感器的力穩(wěn)定計(jì)算：母線的力穩(wěn)定計(jì)算：根據(jù)上面短路電流計(jì)算結(jié)果按正常工作條件選擇和按短路情況校驗(yàn)確定的總降壓變電所上下壓電氣設(shè)備如下：1.35KV側(cè)設(shè)備表535KV側(cè)電氣設(shè)備設(shè)備名稱及型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW2-35/1000隔離開(kāi)關(guān)GW2-35GD/600電壓互感器JDJJ-35電流互感器LCW-35避雷器FZ-3535KV35KV35KV35KV35KV1000A600A150/51500MVA63.4KA50KV21.2KA2.表610KV側(cè)電氣設(shè)備〔變壓器低壓側(cè)及備用電源進(jìn)線〕設(shè)備名稱及型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10/600隔離開(kāi)關(guān)GN8-10T/600電流互感器LAF10-300/5隔離開(kāi)關(guān)GN6-10T/600備注10KV10KV10KV10KV采用GG-10高壓開(kāi)關(guān)柜600A600A300/5A600A52KA52KA57KA52KA350MVA3.表710KV饋電線路設(shè)備設(shè)備名稱及型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN8-10隔離開(kāi)關(guān)GN8-10電流互感器LDC-10/0.5-300/510KV10KV10KV600A400A300/533KA50KA200MVA4.10KV母線選擇變壓器低壓側(cè)引出線選擇主變壓器低壓側(cè)引出線按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇工作電流：母線計(jì)算截面：選用標(biāo)準(zhǔn)截面650的鋁母線允許電流740A大于工作電流274.94A，滿足要求熱穩(wěn)定校驗(yàn)：滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：母線采用平放裝設(shè)母線最大允許跨度：進(jìn)線的絕緣子間距離取2米即可,絕緣子采用ZNA-10MM破壞負(fù)荷375公斤，滿足要求。10KV母線選擇按發(fā)熱條件選用440鋁母線允許電流395A大于計(jì)算電流。按上述計(jì)算的熱穩(wěn)定最小截面為76.94小于440滿足要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：母線平放：根據(jù)前面計(jì)算：求得：GG-10高壓開(kāi)關(guān)柜一般寬距1m,進(jìn)線柜最寬為1.5m，以此上述檢驗(yàn)滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。由于采用標(biāo)準(zhǔn)高壓開(kāi)關(guān)柜，故不必選擇母線支持絕緣子。繼電保護(hù)的選擇與整定總降壓變電所需設(shè)置以下繼電保護(hù)裝置：主變壓器保護(hù)備用電源進(jìn)線保護(hù)變電所10KV母線保護(hù)10KV饋電線路保護(hù)此外還需設(shè)置以下裝置：備用電源自動(dòng)投入裝置絕緣監(jiān)察裝置主變壓器保護(hù)：根據(jù)規(guī)程規(guī)定5000KVA變壓器設(shè)以下保護(hù)：瓦斯保護(hù)：防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低。輕瓦斯動(dòng)作與信號(hào)，重瓦斯作用于跳閘。電流速斷保護(hù)：防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動(dòng)作于跳閘。過(guò)電流保護(hù)：防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及短路速斷保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作于跳閘。過(guò)負(fù)荷保護(hù)：防御變壓器本身的對(duì)稱過(guò)負(fù)荷及外部短路引起的過(guò)載。按具體條件裝設(shè)。各個(gè)保護(hù)的具體整定計(jì)算如下：電流速斷保護(hù)速斷保護(hù)采用兩相不完全星形接發(fā)，動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，變壓器二次側(cè)三相短路值。即按公式計(jì)算：歸算到35KV側(cè)靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)保護(hù)裝置安裝處的兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)滿足要求。過(guò)電流保護(hù)：采用三個(gè)電流互感器接成完全星形接線方式，以提高保護(hù)動(dòng)作靈敏度，繼電器采用DJ-11型保護(hù)動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器一次側(cè)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定進(jìn)入繼電器的電流：動(dòng)作時(shí)間510KV母線保護(hù)配合，10KV饋電線的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5秒，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1s，那么變壓器過(guò)流保護(hù)時(shí)間為：靈敏度按二次側(cè)母線方式兩相短路的條件來(lái)校驗(yàn)。滿足要求。主變壓器保護(hù)的原理展開(kāi)圖見(jiàn)附圖2總結(jié)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)穩(wěn)固工廠供電的理論知識(shí)，了解了變電所設(shè)計(jì)的根本方法，變電所電能分配等各種實(shí)際問(wèn)題。尤其是穩(wěn)固了主接線的設(shè)計(jì)、短路電流的計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇和主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)等專業(yè)知識(shí)。并且培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力，同時(shí)對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算繪圖