工厂供电课程设计--某电机制造厂总降压变电所主接线设计

工厂供电课程设计设计题目某电机制造厂总降压变电所主接线设计学号姓名专业电气工程及其自动化班级10级（1）班目录摘要41设计题目511某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计52原始资料521设计依据522总变电所设计73负荷计算731变电所的负荷计算74系统主接线方案的选择1141方案1单回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线1142方案2双回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线1143方案的比较于选择115短路电流计算1151短路计算1152最大运行方式下的短路点计算1253最小运行方式下的短路点计算136高压电气设备的选择146135KV架空线的选择146210KV母线的选择1563高压隔离开关的选择1664电流互感器的选择1765电压互感器的选择18总结20参考文献21附录1方案1主接线方案图22附录2工厂总平面布置图22摘要为使工厂供电工作很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后，做出35KV变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要求1、安全在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。2、可靠满足电能用户对供电可靠性的要求。3、优质满足电能用户对电压和频率等质量的要求4、经济供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。按照国家标准GB5005295供配电系统设计规范、GB500599235110KV变电所设计规范、GB5005495低压配电设计规范等的规定，工厂供电设计遵循以下原则1、遵守规程、执行政策；遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理；做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进电气产品。3、近期为主、考虑发展；根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。关键词节能配电安全合理发展1设计题目11某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计2原始资料21设计依据211全厂各车间负荷情况汇总表。表21车间名称PE/KWKDCOS电机修理车间23000607机械加工车间880065065新品试制车间65005506原料车间550035065备件车间5600507锻造车间18006065锅炉房2600908空压房30208065汽车库560507线圈车间328055065半成品试验车间750065075成品试验车间256403506加压站（10KV转供负荷）274055065设备处仓库（10KV转供负荷）654055075成品试验站内大型集中负荷3874065075212供用电协议。1）当地供电部门可提供两种电源从某220/35KV区域变电站提供电源，该站距离厂南5公里；从某35/10KV变电所，提供10KV备用电源，该所距离厂南5公里。2）配电系统技术数据。（1）区域变电站35KV母线短路数据为表22运行方式电源35千伏母线短容量说明系统最大运行方式时S（3）DMAX580兆伏安系统最小运行方式时S（3）DMIN265兆伏安（2）配电系统KVKTOPS图213）供电部门对工厂提出的技术要求区域变电站35KV馈电线路定时限过流保护装置的整定时间为18秒，要求厂总降压变电所的保护动作时间不大于13秒。工厂在总降压变电所35KV侧计量。功率因素值应在09以上。213工厂的负荷性质本工厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大负荷利用小时数为2500小时。锅炉房提供高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。由于距离市区较远，消防用水需要厂方自备。因此，锅炉房要求较高的可靠性。214工厂的自然条件（1）年最高气温为40，年最低气温5，年平均气温为10。（2）站所选地址地质以粘土为主，地下水位35米。（3）风向以东南风为主。22总变电所设计1）主结线设计根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留下23个较优方案进行详细计算和分析比较（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。2）短路电流计算根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。3）主要电气设备选择主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及效验。选用设备型号、数量、汇总设备一览表。4）主要设备继电保护设计包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。5）配电装置设计包括配电装置形式的选择、设备布置图。6）防雷、接地设计包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。3负荷计算31变电所的负荷计算311用电设备的负荷计算根据设计任务书的要求，按照需要系数法及以下计算公式KDPEJ21/COSJQ2JPSJUEJI3/得各项数据列表如下（下表数据均为35KV侧）表31计算负荷用电设备PE/KWKDCOSPJ/KWQJ/KVASJ/KVAIJ/A电机修理车间230006071380140761971233252机械加工车间88006506557266924880381452新品试制车间6500550635754754859488983原料车间55003506519252252329628489备件车间560050728028563999666锻造车间180060651081263616623274锅炉房260090823417552925483空压房3020806524162826737185613汽车库56050728285640066线圈车间32805506518042110727766458半成品试验车间7500650754875429649381072成品试验车间25640350689741193541493272467加压站（10KV转供负荷）27405506515071763223195382设备处仓库（10KV转供负荷）65405507535973165447915791成品试验站内大型集中负荷3874065075088251812215933357205539合计79874821864115019218981有功负荷同时系数取950KP无功负荷同时系数取7Q758803792708105273717366312变压器损耗估算PB1SJ001105273710527KWQB5SJ005105273752637KVAR313无功功率补偿计算从设计任务书的要求可知，工厂35KV高压侧进线在最大负荷时，其功率因素不应小于09，考虑到变压器的无功功率损耗QB，远远大于有功功率损耗PB，因此，在变压器的10KV侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于09，现设COS095，则10KV侧在补偿前的功率因素为PJ/S1COS37052/78因此，所需要的补偿容量为21TGPJQC950ARCOS70ARCOS03758TGTV41K选取AR50QC35KV侧在补偿后的负荷及功率因素计算KWPBJG307692105378VAR459KQCJKVAQJGPJSJG84253576922J/2COS8425/307691满足了设计任务书的要求，其计算数据如下930COS计算机负荷项目COSPJ/KWQJ/KVARSJ/KVAIJ/A（10KV侧）10KV侧补偿前0657758803792708105273760781需要补偿容量5000变压器损耗105275263735KV侧补偿后0922769330345345842513898表32根据设计任务书的要求以及以上计算结果，选取并联补偿电容为BWF1051001型电容器50只。补偿总容量为100KVAR505000KVAR。314变压器选择根据补偿后的总计算负荷（8425KVA），同时考虑工厂510年的负荷增长，变压器容量考虑一定的预留，本期工厂负荷能保证变压器运行在6070经济负荷区内即可，因此选择型号为SFZ71000035325/105KVYN,D11的变压器。4系统主接线方案的选择41方案1单回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线42方案2双回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线43方案的比较与选择根据设计任务书的要求，本厂基本负荷为一班制，少数负荷为两班或三班制，属于二级负荷；同时锅炉房供电可靠性要求高，属于一级负荷。主接线的设计必须满足工厂电气设备的上述要求，因此方案1该方案35KV侧为单回路线路变压器组接线、10KV单母线，与10KV备用电源通过母联连接，正常运行时母联合闸，由主电源供给锅炉房；当主电源故障或主变等设备停电检修退出运行时，母联分闸，由10KV备用电源直供锅炉房及其他重要负荷。由于本厂基本负荷为二级负荷，对供电可靠性要求不高，采用单回路进线和1台主变基本可满足对二级负荷供电的要求，对于锅炉房等重要负荷采用10KV备用电源作为备用，以保证工厂的重要用电设备不会出现长时间断电，即在任何时候都能满足对二级负荷的供电要求。方案2该方案35KV侧采用从220/35KV变电站出双回路电源、高压线路变压器组接线、10KV侧为单母线分段接线。方案2的特点就是采用双电源、可靠性高。其缺点就是设备投资大、运行维护费用高，同时本厂最大负荷利用小时仅为2600小时，相对来说，变压器的利用率低，2台主变的空载损耗将大大超过1台主变的选择。选择结果从上述分析可知，方案1能满足供电要求，同时设备投资、运行维护费用和占地面积、建筑费用等方面均由于方案2，技术和经济的综合指标最优，因此，在本设计中，选用方案1作为本设计的主接线方案。图见附录。5短路电流的计算51短路计算1）确定基准值图51MVASD580MAXMVASD265MINKLKXO/40N17S设基准容量VASB0基准电压KAV371KVAVB51022计算电抗将所有电抗归算到35KV侧系统电抗X1XSMAXSB/SDMAX100/5800172（最大运行方式下）X1XSMINSB/SDMIN100/2650377（最小运行方式下）架空线路电抗X2XLXOL（SB/VB12）045100/3720146变压器电抗X3XT1（SS/100）（SB/ST1）75/100100/1007552最大运行方式下的短路点计算521D1点的短路电流计算10KV母线侧没有电源，无法向35KV侧提供短路电流，即可略去不计，则D1点短路电流标幺值为ID1314521X14607换算到35KV侧0秒钟短路电流有名值IID131454908KABUS33根据电力工程电气设计手册的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数KCH18，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值ICHI4908741KA21KCH218当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流ICHKCHI187I255I255490812515KA22短路容量SUBI37490831452MVA33522D2点的短路电流计算10KV母线侧没有电源，无法向35KV侧提供短路电流，即可略去不计，则D2点短路电流标幺值为ID10936321X750146720换算到10KV侧0秒钟短路电流有名值IID10936515KABUS5根据电力工程电气设计手册的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数KCH18，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值ICHI515778KA21KCH218当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流ICHKCHI187I255I25551513133KA22短路容量SUBI1055159366MVA3353最小运行方式下的短路点计算531D1点的短路电流计算同上所得，则D1点短路电流标幺值为ID1191221X146037换算到35KV侧0秒钟短路电流有名值IID119122983KABUS根据电力工程电气设计手册的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数KCH18，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值ICHI29834505KA21KCH218当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流ICHKCHI187I255I2552983761KA22短路容量SUBI37298319116MVA33532D2点的短路电流计算10KV母线侧没有电源，无法向35KV侧提供短路电流，即可略去不计，则D2点短路电流标幺值为ID10785321X75014670换算到10KV侧0秒钟短路电流有名值IID107854317KABUS5根据电力工程电气设计手册的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数KCH18，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值ICHI43176519KA21KCH218当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流ICHKCHI187I255I255431711008KA22短路容量SUBI10543177851MVA33以上计算结果列表如下表52运行方式短路点ID/KAICH/KAICH/KASD/MVAD149081251574131452最大运行方式D2515131337789366D12983761450519116最小运行方式D2431711008651978516高压电气设备的选择6135KV架空线的选择考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以35KV架空线相应的IGMAX105IE即IGMAX1051050173KANUS33510根据设计条件TMAX2500H取J13则导体经济截面面积SIGMAX/J173/1313308MM2。611选择导线（按照经济电流密度）选择LGJ150/20钢芯铝绞线，其室外载流量为IJ1306A，面积为S14568MM2,导线最高允许温度为70，根据工作环境温度为30，查综合修正系数K094，IJ1XZKIJ109430628764AIGMAX，满足电流的要求。612热稳定校验（按最大运行方式D2点短路）根据设计任务书的条件，变电所的继保动作时限不能大于13秒，即TOP13S，断路器开短时间TOS02S，非周期分量等效时间TOS005S，则短路假想时间TIMATOPTOSTS1302005155S。架空线最小截面积SMIN736913308MM2CQD3210875SSMIN，满足热定的要求。6210KV母线的选择考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以35KV架空线相应的IGMAX105IE即IGMAX1051050527KANUS35130621选择母线（按照最大工作电流）选择808单条矩形铝导体平放作母线，面积为S6400MM2，平放时，长期允许载流量为IA11249A，导体最高允许温度为70，根据工作环境温度为30的条件，查综合修正系数K094IEKIA10941249117406AIGMAX,满足载流量的要求。622热稳定的校验（按最大运行方式D2点短路）根据设计任务书的条件，配电所的继保动作时限不能大于13秒，即TOP13S，断路器开短时间TOC02S，非周期分量等效时间TS005S,则短路假想时间TIMATOPTOCTS1302005155S。母线最小截面积SMIN7369640MM2CQD3210875SSMIN，满足热定的要求。623动稳定校验取跨距，相间距离，ML51MA50硬铝最大允许应力，P617抗弯矩372332105/056/MBHW相间电动力AIFCHPH/172N68590/302最大相应力PHFWL1/2PA6710205/6859，满足动稳定的要求。ALPH63高压隔离开关的选择63135KV侧隔离开关额定电压选择UNVNS35KV额定电流选择IEIGMAX考虑到隔离开关是与相应的断路器配套使用，所以相应回路的IE应与断路器相同，即IE600A根据以上数据可以初步选择GW435IIDW型隔离开关，其参数分别如下额定电压UN35KV额定电流IE630A最高运行电压ULA385KV动稳定电流峰值IDW50KA4S热稳定电流20KA632校验热稳定（下列时间均取自对应断路器，后备保护取2S）即I2TTQK计算时间TJSTDTB0052205SQKIK2DZ51522055437KA2SI2RT40041600KA2S即I2TTQK，满足要求。633检验动稳定ISHIES即ISHICH13133IESIDW50KA,满足要求634由于后面在选择了KYN28A12（VE）的手车式高压开关柜，10KV高压断路器等高压设备就安装手车上，需要检修时断路器等高压设备时，可随时拉出手车，已经起到隔离开关的作用，所以本设计没有必要再另外选择10KV高压隔离开关。64电流互感器的选择根据设计任务书的条件，配电所的继保动作时限不能大于1秒，即，断路STOP31器开短时间，非周期分量等效时间，则STOC20STS05短路假想时间。TOCTPIMA121641安装在35KV高压进线侧的电流互感器641135KV主变侧电流互感器的配置原则1）对直接接地系统，一般按三相配制；2）本站35KV配电装置为户外式，因此电压互感器也为户外油浸式；3）根据设计任务书要求，本所计量在35KV侧，因此为满足保护和测量、计费的需要，电流互感器二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，其中保护分为主保护、后备保护、备用，共计需要5个绕组。641235KV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择电流互感器的一次额定电压选择必须满足UGUN35KV641335KV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择电流互感器的一次额定电流选择必须满足IGMAXININ电流互感器的一次额定电流IGMAX电流互感器一次最大工作电流考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的IGMAX105IE即IGMAX1051050173KANUS33510因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级IN200A。6414准确度选择按照常规设计，一般二次绕组准确度选择计量绕组02S级、测量绕组05级，保护绕组10P级。6415型号、参数选择根据上述选择，最终35KV主变侧电流互感器型号及参数为户外油浸式LB35KV02S30VA/0530VA/310P30VA200/5A。642安装在10KV变压器低压侧的电流互感器642110KV主变侧电流互感器的配置原则1）对非直接接地系统，可按三相或两相配制，一般进线侧按三相配置，馈线侧按两相配置；2）本站10KV配电装置为户内式，因此电压互感器也为户内干式绝缘；3）根据10KV保护和测量、计费的需要，电流互感器二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，共计需要3个绕组。642210KV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择电流互感器的一次额定电压选择必须满足UGUN10KV642310KV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择电流互感器的一次额定电流选择必须满足IGMAXININ电流互感器的一次额定电流IGMAX电流互感器一次最大工作电流考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的IGMAX105IE即IGMAX1051050527KANUS35130因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级IN600A。6424准确度选择按照常规设计，一般二次绕组准确度选择计量、测量绕组05级，保护绕组10P级。6425型号、参数选择根据上述选择，最终10KV主变侧电流互感器型号及参数为户内干式LZZJB610KV02S30VA/0530VA/10P30VA600/5A。65电压互感器的选择65135KV电压互感器的参数计算与选择651135KV电压互感器的配置原则1）为监视线路电压和满足计量、保护装置的需要，在35KV的进线侧装设三相电压互感器。本站35KV配电装置为户外式，因此电压互感器也为户外油浸式。电压互感器一般采用电容均压式电压互感器（TYD）；2）根据35KV保护和测量、计费的需要，电压互感器二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，对应的组别分别为一次侧星形，二次侧计量测量、保护为星形，单相接地监测为开口三角。6512一次额定电压选择一次额定电压为UN35KV，允许一次电压波动范围为U35KV10。6513二次额定电压选择根据一次绕组接入方式为接入相电压上，电压互感器测量、计量和保护绕组二次额定电压为UN01/KV，单相接地绕组二次额定电压为UN01KV。36514额定容量选择为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量SE2。即SE2S2IE22Z2FZ2FVYVJVDVC（）VY测量仪表电流线圈电阻VJ继电器电阻VD连接导线电阻VC接触电阻一般取01按照常规设计，一般二次绕组额定容量为计量、测量45VA，保护、接地监测30VA。6515准确度选择按照设计任务书要求，本所计量在35KV侧，因此二次绕组准确度选择计量、测量绕组05级，保护绕组10P级，单相接地监测绕组10P级。6516型号、参数选择根据上述选择，最终35KV电压互感器型号及参数为户外油浸式JDJJ235KV345/01/01/01KV0530VA/10P30VA/10P30VA。3365210KV电压互感器的参数计算与选择652110KV电压互感器的配置原则1）为监视线路电压和满足计量、保护装置的需要，在10KV的I、II段母线侧装设三相电压互感器。本站10KV配电装置为户外式，因此电压互感器也为户内干式。2）根据10KV保护和测量、计费的需要，电压互感器二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，对应的组别分别