某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统的设计毕业论文.doc

毕业设计 论文 题 目 总降压变电所 工程供电毕业设计 教学点 专 业 年 级 姓 名 指导教师 定稿日期 2011 年 6 月 1 日 摘摘 要要 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 GB50052 95 供配电系统设计规范 GB50059 92 35 110kV 变电 所设计规范 GB50054 95 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 目目 录录 摘要摘要 I ABSTRACT III 1 绪论绪论 1 1 1 设计题目 1 1 2 设计依据 1 1 2 1 工厂总平面布置图 略 1 1 2 2 全厂各车间负荷情况汇总表 1 1 2 3 供用电协议 2 1 2 4 工厂的负荷性质 3 1 2 5 工厂的自然条件 3 1 3 设计任务及设计大纲 3 1 3 1 高压供电系统设计 3 1 3 2 总变电所设计 3 1 4 设计成果 4 1 4 1 设计说明书 4 1 4 2 设计图纸 4 2 供电电压等级选择供电电压等级选择 5 2 1 电源电压等级选择 5 3 全厂负荷计算全厂负荷计算 5 3 1 变电所的负荷计算 5 3 1 1 用电设备的负荷计算 5 3 1 2 变压器损耗估算 6 3 1 3 无功功率补偿计算 7 3 1 4 变压器选择 8 4 系统主接线方案的选择系统主接线方案的选择 9 4 1 方案 1 单回路高压线路 变压器组 低压单母线分段主接线 9 4 2 方案 2 双回路高压线路 变压器组 低压单母线分段主接线 9 4 3 方案的比较与选择 10 5 变电所位置及变压器 配电装置选择变电所位置及变压器 配电装置选择 11 5 1 变电所位置 11 5 2 变压器选择 11 5 3 所用变压器选择 11 5 3 配电装置选择 11 6 短路电流计算短路电流计算 12 6 1 确定计算电路及计算电抗 12 6 2 最大运行方式下的短路点计算 13 6 3 最小运行方式下的短路点计算 14 7 高压电气设备的选择高压电气设备的选择 16 7 1 35KV 架空线的选择 16 7 2 10KV 母线的选择 16 7 3 高压断路器的选择 18 7 4 高压隔离开关的选择 19 7 5 电流互感器的选择 20 7 6 电压互感器的选择 22 7 7 10KV 高压柜的选择 24 8 继电保护装置设计继电保护装置设计 25 8 1 继电保护配置 25 8 2 主变压器保护的继保整定 26 9 接地及防雷设计接地及防雷设计 28 9 1 防雷设计 28 9 2 接地设计 28 致谢 30 参考文献目录参考文献目录 31 附录附录 1 设备汇总一览表 设备汇总一览表 32 附录附录 2 所区平面布置图 所区平面布置图 33 1 绪论绪论 1 1 设计题目 某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计 1 2 设计依据 1 2 1 工厂总平面布置图 略 1 2 2 全厂各车间负荷情况汇总表 车间名称车间名称 Pe kW Kdcos 电机修理车间23000 60 7 机械加工车间8800 650 65 新品试制车间6500 550 6 原料车间5500 350 65 备件车间5600 50 7 锻造车间1800 60 65 锅炉房2600 90 8 空压房3020 80 65 汽车库560 50 7 线圈车间3280 550 65 半成品试验车间7500 650 75 成品试验车间25640 350 6 加压站 10KV 转供负荷 2740 550 65 设备处仓库 10KV 转供负荷 6540 550 75 成品试验站内大型集中负荷38740 650 75 1 2 3 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 运行方式运行方式电源电源 35 千伏母线短容量千伏母线短容量说明说明 系统最大运行方式时S 3 dmax 580 兆伏安 系统最小运行方式时S 3 dmin 265 兆伏安 2 配电系统 kVkV kV kV tops 3 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 1 8 秒 要 求厂总降压变电所的保护动作时间不大于 1 3 秒 工厂在总降压变电所 35KV 侧计量 功率因素值应在 0 9 以上 1 2 4 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 1 2 5 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 3 5 米 3 风向以东南风为主 1 3 设计任务及设计大纲 1 3 1 高压供电系统设计 根据供电部门提供的资料 选择本厂最优供电电压等级 1 3 2 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 2 3 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 1 4 设计成果 1 4 1 设计说明书 包括对各种设计方案分析比较的扼要说明 并附有必要的计算及表格 1 4 2 设计图纸 1 降压变电所电气主结线图 2 变电所平面布置图 3 主变压器保护原理接线图 2 供电电压等级选择供电电压等级选择 2 1 电源电压等级选择 根据供电协议可知 当地供电部门可提供电源为两种 主电源为厂南的某 220 35KV 区域变电站提供 10kV 备用电源为厂南的某 35 10KV 变电所提供 因此 可以考虑本厂总降压变电所主电源采用 35kV 电压等级 经过变压后采用 10kV 输送 至各个车间变电房降压至 0 4kV 直供负荷 同时采用 10kV 作为保安电源 为锅炉房 等一级负荷提供备用电源 3 全厂负荷计算全厂负荷计算 3 1 变电所的负荷计算 3 1 1 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 KdPePj 2 1 COSPjQj 22 QjPjSj UeSjIj3 得各项数据列表如下 下表数据均为 35kV 侧 计计 算算 负负 荷荷 用电设用电设 备备 Pe kWKdCos Pj kWQj kVASj kVAIj A 电机修 理车间 23000 60 713801407 61971 2332 52 机械加 工车间 8800 650 65572669 24880 3814 52 新品试 制车间 6500 550 6357 5475 48594 889 83 原料车 间 5500 350 65192 5225 23296 284 89 备件车 间 5600 50 7280285 6399 966 6 锻造车 间 1800 60 65108126 36166 232 74 锅炉房2600 90 8234175 5292 54 83 空压房3020 80 65241 6282 67371 856 13 汽车库560 50 72828 56400 66 线圈车 间 3280 550 65180 4211 07277 664 58 半成品 试验车 间 7500 650 75487 5429649 3810 72 成品试 验车间 25640 350 6897 41193 541493 2724 67 加压站 10KV 转供负 荷 2740 550 65150 7176 32231 953 82 设备处 仓库 10KV 转供负 荷 6540 550 75359 7316 54479 157 91 成品试 验站内 大型集 中负荷 38740 65 0 75 0 88 2518 12215 933357 2055 39 合 计7987 48218 6411501 92189 81 有功负荷同时系数取95 0 kP 无功负荷同时系数取97 0 kq 7588 037927 0810527 37173 66 3 1 2 变压器损耗估算 Pb 1 Sj 0 01 10527 37 105 27kw Qb 5 Sj 0 05 10527 37 526 37kvar 3 1 3 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 0 9 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 0 9 现设 cos 0 95 则 10kV 侧在补偿前的功率因素为 Pj Sj1cos 37 10527 03 7588 72 0 因此 所需要的补偿容量为 21 tgtgPjQc 95 0 arccos72 0 arccos 03 7588tgtg var4818k 选取var5000kQc 35kV 侧在补偿后的负荷及功率因素计算 kWPbPjPjg30 769327 10503 7588 var45 3453500037 52608 7927kQcQbQjQjg KvaQjgPjgSjg842545 3453 3 7693 2222 Pjg Sjg2cos 8425 30 7693 913 0 913 0 cos 满足了设计任务书的要求 其计算数据如下 计算机负荷计算机负荷 项项 目目cos Pj kWQj kvarSj kVA Ij A 10kV 侧 10kV 侧补偿前0 6577588 037927 0810527 37607 81 需要补偿容量 5000 变压器损耗105 27526 37 35kV 侧补偿后0 9227693 303453 458425138 98 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 BWF10 5 100 1 型电容器 50 只 补偿总容量为 100kvar 50 5000kvar 3 1 4 变压器选择 根据补偿后的总计算负荷 8425kVA 同时考虑工厂 5 10 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 60 70 经济负荷区内即 可 因此选择型号为 SFZ7 10000 35 3 2 5 10 5kV YN d11 的变压器 4 系统主接线方案的选择系统主接线方案的选择 4 1 方案 1 单回路高压线路 变压器组 低压单母线分段主接线 4 2 方案 2 双回路高压线路 变压器组 低压单母线分段主接线 4 3 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 方案详细的图纸见 35 10kV 降压变电所电气主接线图降压变电所电气主接线图 5 变电所位置及变压器 配电装置选择变电所位置及变压器 配电装置选择 5 1 变电所位置 根据变电所选址原则 a 变电所尽量选择在负荷中心 可减少低压损耗 b 便于 维修 c 便于进出线 d 节约费用 e 便于运行安全的原则 将 35 10kV 总降压变电 所设置在木工车间后侧 具体位置见附件 3 工厂总平面布置图 5 2 变压器选择 根据设计方案的选择结果 本期只设计 1 台主变压器即可满足需要 因此变压 器选择结果不变 即为 型号 SFZ7 10000 35 联接组标号YN d11 空载电流 1 1 高压低压额定电压 KV 35 3 2 5 10 5 高 中阻抗电压 7 5 型号中个符号表示意义 S 三相 F 风冷却 Z 有载调压 7 性能水平号 10000 额定容量 35 电压等级 5 3 所用变压器选择 为保证变电所正常运行 需要设置所用变压器 根据常规 本所所用变压器可 以选择为 SC9 30 10 10 5 0 4kV Y y11 阻抗电压 4 布置在 10kV 柜内 5 3 配电装置选择 根据供电电压等级选择的结果 进线电源采用 35kV 经过变压器降为 10kV 供 给各车间配电所 从经济性和运行维护等方面考虑 35kV 配电装置采用户外常规布 置 10kV 采用户内配电装置 6 短路电流计算短路电流计算 6 1 确定计算电路及计算电抗 6 1 1 计算电路图 MVASd580max MVASd265min kmL5 kmXO 4 0 MVASN10 5 7 Vs 设基准容量MVASB100 基准电压 kVVavVB371 1 kVVavVB 5 102 2 6 1 2 归算前的等值电路图 6 1 3 计算电抗 将所有电抗归算到 35kV 侧 系统电抗 X1 Xsmax SB Sdmax 100 580 0 172 最大运行方式下 X1 Xsmin SB Sdmin 100 265 0 377 最小运行方式下 架空线路电抗 X2 XL XOL SB VB12 0 4 5 100 372 0 146 变压器电抗 X3 XT1 SS 100 SB ST1 7 5 100 100 10 0 75 6 1 4 归算后的等值电路图 6 2 最大运行方式下的短路点计算 6 2 1 d1 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 I d1 2 1 1 XX 146 0 172 0 1 3 145 换算到 35kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 B B U S 3 3 145 373 100 4 908kA 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 Kch 1 8 当不计周期分量的衰减时 短路电流全电流最大有效值 Ich 2 1 21 Kch I 2 18 1 21 4 908 7 41kA 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 4 908 12 515 kA 22 短路容量 S UB I 37 4 908 314 52MVA 33 6 2 2 d2 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 I d1 3 2 1 1 XXX 75 0146 0 172 0 1 0 936 换算到 10kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 B B U S 3 0 936 5 103 100 5 15kA 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 Kch 1 8 当不计周期分量的衰减时 短路电流全电流最大有效值 Ich 2 1 21 Kch I 2 18 1 21 5 15 7 78kA 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 5 15 13 133kA 22 短路容量 S UB I 10 5 5 15 93 66MVA 33 6 3 最小运行方式下的短路点计算 6 3 1 d1 点的短路电流计算 同上所得 则 d1 点短路电流标幺值为 I d1 2 1 1 XX 146 0 377 0 1 1 912 换算到 35kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 B B U S 3 1 912 373 100 2 983KA 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 Kch 1 8 当不计周期分量的衰减时 短路电流全电流最大有效值 Ich 2 1 21 Kch I 2 18 1 21 2 983 4 505kA 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 2 983 7 61kA 22 短路容量 S UB I 37 2 983 191 16MVA 33 6 2 2 d2 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 I d1 3 2 1 1 XXX 75 0 146 0 377 0 1 0 785 换算到 10kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 B B U S 3 0 785 5 103 100 4 317KA 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 Kch 1 8 当不计周期分量的衰减时 短路电流全电流最大有效值 Ich 2 1 21 Kch I 2 18 1 21 4 317 6 519kA 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 4 317 11 008kA 22 短路容量 S UB I 10 5 4 317 78 51MVA 33 以上计算结果列表如下 运行方式运行方式短路点短路点Id kAich kAIch kASd MVA D14 90812 5157 41314 52 最大 运行方式 D25 1513 1337 7893 66 D12 9837 614 505191 16 最小 运行方式 D24 31711 0086 51978 51 7 高压电气设备的选择高压电气设备的选择 7 1 35kV 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 Igmax 1 05Ie 即 Igmax 1 05 N N U S 3 1 05 353 10 0 173kA 根据设计条件 Tmax 2500h 取 J 1 3 则导体经济截面面积 S Igmax J 173 1 3 133 08mm2 7 1 1 选择导线 按照经济电流密度 选择 LGJ 150 20 钢芯铝绞线 其室外载流量为 Ij1 306A 面积为 S 145 68mm2 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 K 0 94 Ij1 xz K Ij1 0 94 306 287 64A Igmax 满足电流的要求 7 1 2 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 1 3 秒 即 top 1 3s 断路器开短时间 tos 0 2s 非周期分量等效时间 tos 0 05s 则 短路假想时间 tima top tos ts 1 3 0 2 0 05 1 55s 架空线最小截面积 Smin C QD 3 2 10 87 55 1 15 5 73 69 133 08 mm2 S Smin 满足热定的要求 7 2 10kV 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 Igmax 1 05Ie 即 Igmax 1 05 N N U S 3 1 05 5 113 10 0 527kA 7 2 1 选择母线 按照最大工作电流 选择 80 8 单条矩形铝导体平放作母线 面积为 S 6400mm2 平放时 长期允 许载流量为 Ia1 1249A 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 K 0 94 Ie k Ia1 0 94 1249 1174 06A Igmax 满足载流量的要求 7 2 2 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 1 3 秒 即 top 1 3s 断路器开短时间 toc 0 2s 非周期分量等效时间 ts 0 05s 则 短路假想时间 tima top toc ts 1 3 0 2 0 05 1 55s 母线最小截面积 Smin C QD 3 2 10 87 55 1 15 5 73 69 Qk 满足要求 11 2 2 1 1 8 检验动稳定 ish ies 即 ish ich 13 133 ies idw 17kA 满足要求 额定开断电流为 IK 6 6kA 动稳定电流峰值 idw 17kA 4S 热稳定电流 6 6kA 额定合闸时间 0 12S 固有分闸时间 0 06s 故 35kV 进线侧断路器选择户外 SW2 35 型少油式断路器能满足要求 7 3 2 安装在变压器 10kV 低压侧的断路器 7 3 2 1 10kV 断路器参数选择 额定电压选择 Un Uns 10kV 最高工作电压选择 Ualm Usm Un 1 15 10 1 15 11 5kV 额定电流选择 Ie Igmax 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 Igmax 1 05Ie 即 Igmax 1 05 N N U S 3 3 1 05 5 113 10 0 527kA 额定开断电流选择 按最大运行方式 d2 点短路 Ik I 即 Ik 5 15kA 额定短路关合电流选择 iNcl ish 即 iNcl 13 133kA 根据以上数据可以初步选择 ZN18 10 型真空式断路器其参数如下 额定电压 UN 10kV 最高工作电压 Ualm 11 5kV 额定电流 Ie 630A 7 3 2 2 10kV 断路器校验 校验热稳定 I2 t t Qk 计算时间 tima 1 55s Qk Ik2 dz 5 152 1 55 41 11kA2 S I2r t 252 4 2500 kA2 S 即 I2 t t Qk 满足要求 11 2 2 1 1 8 检验动稳定 ish ies 即 ish ich 13 133 ies idw 63kA 满足要求 故 10kV 主变进线侧断路器选择户内 ZN18 10 型真空式断路器能满足要求 7 4 高压隔离开关的选择 7 4 1 35kV 侧隔离开关 额定电压选择 Un Vns 35kV 额定电流选择 Ie Igmax 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 Ie 600A 额定开断电流为 IK 25kA 动稳定电流峰值 idw 63kA 3S 热稳定电流 25kA 额定合闸时间 0 045S 固有分闸时间 0 03s 根据以上数据可以初步选择 GW4 35II D W 型隔离开关 其参数分别如下 额定电压 UN 35kV 额定电流 Ie 630A 最高运行电压 Ula 38 5kV 动稳定电流峰值 idw 50kA 4S 热稳定电流 20kA 7 4 2 校验热稳定 下列时间均取自对应断路器 后备保护取 2S 即 I2 t t Qk 计算时间 tjs td tb 0 05 2 2 05S Qk Ik2 dz 5 152 2 05 54 37kA2 S I2r t 400 4 1600 kA2 S 即 I2 t t Qk 满足要求 7 4 3 检验动稳定 ish ies 即 ish ich 13 133 ies idw 50kA 满足要求 7 4 4 由于后面在选择了 KYN28A 12 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 7 5 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stop3 1 断路器开短时间stoc2 0 非周期分量等效时间sts05 0 则 短路假想时间ststoctoptima55 1 05 0 2 01 7 5 1 安装在 35kV 高压进线侧的电流互感器 7 5 1 1 35kV 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 7 5 1 2 35kV 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 Ug Un 35kV 7 5 1 3 35kV 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 Ig max In In 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 Igmax 1 05Ie 即 Igmax 1 05 N N U S 3 1 05 353 10 0 173kA 因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级 In 200 A 7 5 1 4 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 0 2S 级 测量绕组 0 5 级 保护绕组 10P 级 7 5 1 5 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 LB 35kV 0 2S 30VA 0 5 30VA 3 10P 30VA 200 5A 7 5 2 安装在 10kV 变压器低压侧的电流互感器 7 5 2 1 10kV 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 7 5 2 2 10kV 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 Ug Un 10kV 7 5 2 3 10kV 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 Ig max In In 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 Igmax 1 05Ie 即 Igmax 1 05 N N U S 3 1 05 5 113 10 0 527kA 因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级 In 600 A 7 5 2 4 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 0 5 级 保护绕组 10P 级 7 5 1 5 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 LZZJB6 10kV 0 2S 30VA 0 5 30VA 10P 30VA 600 5A 7 6 电压互感器的选择 7 6 1 35kV 电压互感器的参数计算与选择 7 6 1 1 35kV 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 7 6 1 2 一次额定电压选择 一次额定电压为 Un 35kV 允许一次电压波动范围为 U 35kV 10 7 6 1 3 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 Un 0 1 3 kV 单相接地绕组二次额定电压为 Un 0 1kV 7 6 1 4 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 Se2 S2 Ie22z2f z2f Vy Vj Vd Vc 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 0 1 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 7 6 1 5 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 0 5 级 保护绕组 10P 级 单相接地监测绕组 10P 级 7 6 1 6 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 JDJJ2 35kV 34 5 3 0 1 3 0 1 3 0 1 kV 0 5 30VA 10P 30VA 10P 30VA 7 6 2 10kV 电压互感器的参数计算与选择 7 6 2 1 10kV 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 7 6 2 2 一次额定电压选择 一次额定电压为 Un 10kV 允许一次电压波动范围为 U 10kV 10 7 6 2 3 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 Un 0 1 3 kV 单相接地绕组二次额定电压为 Un 0 1kV 7 6 2 4 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 Se2 S2 Ie22z2f z2f Vy Vj Vd Vc 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 0 1 按照常规设计 一般二次绕组额定容量为 计量 测量 75VA 保护 接地监 测 30VA 7 6 2 5 准确度选择 根据惯例 二次绕组准确度选择 计量 测量绕组 0 5 级 保护绕组 10P 级 单相接地监测绕组 10P 级 7 6 2 6 型号 参数选择 根据上述选择 最终 10kV 电压互感器型号及参数为 户内干式 JDZJ1 10kV 10 3 0 1 3 0 1 3 0 1 kV 0 5 75VA 10P 30VA 10P 30VA 7 7 10kV 高压柜的选择 根据上文所述 10kV 采用户内高压开关柜 选择型号为 KYN28A 12 的手车式 开关柜 高压断路器等主要电气设备安装手车上 高压断路器等设备需要检修时 可随时拉出手车 然后推入同类备用手车 即可恢复供电 柜体规格为 800 1700 2300 8 继电保护装置设计继电保护装置设计 8 1 继电保护配置 根据主接线方案 本降压变电所采用线路 变压器组接线 35kV 进线电源线路 保护由上级变电站提供 本站在继保设计时无须考虑 35kV 线路故障 只需要考虑本 所主变压器保护和 10kV 线路保护 10kV 电容器保护 8 1 1 主变压器保护配置 电力变压器是电力系统的重要电气设备之一 它的安全运行直接关系到电力系 统的连续稳定运行 特别是大型电力变压器 由于其造价昂贵 结构复杂 一旦因 故障而遭到损坏 其修复难度大 时间也很长 必然造成很大的经济损失 所以 本设计中主变保护配置为 主保护 瓦斯保护 纵联差动保护 后备保护 过流保 护 过负荷保护 复合电压闭锁过流 8 1 1 1 瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低 应装设瓦斯保护 它反应于油箱 内部所产生的气体或油流而动作 其中轻瓦斯动作于信号 重瓦斯动作于跳开变压 器各侧电源断路器 8 1 1 1 2 差动保护 对变压器绕组和引出线上发生故障 以及发生匝间短路时 其保护瞬时动作 跳开变压器高低压侧断路器 8 1 1 1 3 过流保护 为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流 以及在变压器内部故障 时 作为差动保护和瓦斯保护的后备 所以需装设过电流保护 8 1 1 1 4 过负荷保护 变压器的过负荷电流 大多数情况下都是三相对称的 因此只需装设单相式过 负荷保护 过负荷保护一般经延时动作于信号 在无人值班站 过负荷保护可动作 于跳闸或断开部分负荷 8 1 2 10kV 线路保护配置 10kV 出线一般配置限时电流速断保护 定时限过电流保护 过负荷保护 8 1 3 10kV 电容器保护配置 10kV 电容其一般配置限时电流速断保护 定时限过电流保护 过电压保护 欠 电压保护 8 2 主变压器保护的继保整定 8 2 1 过负荷保护 1 电流整定 取可靠系数05 1 Krel 继电器返回系数85 0 Kf 变压器的一次额定电流96 164 353 100003 UnSnIe 换算成二次额 定电流为AIe12 4 200 596 164 KfIeKkIdz 1 05 4 12 0 85 5 09A 2 动作时限 stop1510 8 2 2 过电流保护 1 电流整定 取可靠系数3 1 Krel 接线系数1 Kw 电流互感器变比405 200 Ki 继 电器返回系数8 0 Kre 变压器最大负荷电流 3 5 115 1max UnSnnIIl 1 5 1000 35 1 732 247 44A 44 247 8 040 13 1 max Il KreKi KwKrel Iop 10 05A 2 保护动作时间整定 根据设计任务书要求 本所保护动作时间st5 1 3 灵敏度效验 6 1 1 min 2 2 IopdISp 1 5 满足要求 8 2 3 电流速断保护 1 电流整定 取可靠系数3 1 Krel 接线系数1 Kw 电流互感器变比405 200 Ki 电 压互感器变比33 3 5 10 35 Kt 15 5 33 3 40 13 1 max Ik KtKi KwKrel Iqb 50 26A 2 灵敏度效验 3 226 50 1161min 21 2 IqbdImK 2 满足要求 9 接地及防雷设计接地及防雷设计 9 1 防雷设计 9 1 1 防雷措施的选择 由于供电部门到工厂之间的 35kV 架空线路的距离比较短 5kM 因此没有必 要安装避雷线 只需要在高压侧进行对雷入侵波的防护 就可以满足防雷的要求 本降压变电所 35kV 配电装置为户外布置 为避免直接雷击 考虑装设独立避雷 针 独立避雷针应距变压器金属外壳接地点地中距离达到大于 15M 独立避雷针的 接地电阻不大于 10 欧姆 9 1 2 避雷器的选择 1 为了保护 35kV 进线设备和变压器 在 35kV 线路进线和母线 PT 处各安装一 套避雷器 2 为了保护 10kVPT 在 10kV I II 段母线 PT 处各安装一套避雷器 3 避雷器的安装点与 35kV 进线设备和变压器的之间的距离不大于 15m 4 35kV 所选择的避雷器为 Y10W1 51 125 型氧化锌无间隙避雷器 10kV 所选择 的避雷器为 HY5WZ 17 45 型氧化锌无间隙避雷器其技术数据如下 额定电压灭弧电压冲击放电电压幅值50kV 雷电冲击电流下的残压 35kV51kV125kV不大于 50kV 101745不大于 17kV 9 2 接地设计 根据设计任务书的条件 工厂区域地点的土壤为砂质粘土 可耕地 所以 电 阻率 100 m 可选用直径为 50mm 长 2 5m 的钢管作为人工接地体 由于在厂区的地下水位为 3 5m 为了得到良好的接地效果 接地体的顶面埋设 深度为 0 8m 采用环行敷设方式 0 65 用长 L 2 5m 直径 d 50mm 的钢管作 为人工接地体 单根接地体电阻为 4ln 2 1 dLLRE 5 214 3 2 100 05 0 5 24 1 n 7 33 35kV 系统为中性点非直接接地系统 允许接地电阻 5 0 E R 则垂直接地体 根数为 n 3 93 5 065 0 7 339 0 9 0 1 EE RR 根 取96 n根 根据以上分析和计算 接地网的垂直接地体采用 96 根 50mm 长 2 5m 的镀锌 钢管 整个接地网采用网格状布局 网格间的间距为 5 5m 钢管之间采用 40mm 40mm 4mm 的镀锌扁钢构成水平均压带 防止跨步电压 同时在人行通道出 入口铺设沥青地面 变电所内接地线及引至公共接地网的接地干线均采用 25mm 25mm 4mm 的镀锌扁钢 接地网示意图见附图 致谢 本论文是在 老师的悉心指导下完成的 老师严谨的治学风范 渊博的学识 敏锐的洞察力 只争朝夕的工作热情 开拓的创新精神给了我极大的启迪 在整个 课题的研究和论文的结稿过程中 老师倾注了大量的时间和心血 值此论文付梓 之际 谨向我的导师致以最深的谢意 感谢一直以来他给予我学习和生活上无微不至 的关怀和帮助 老师在毕业设计的过程给予了许多具体的帮助 就课题的基础理论和研究方 法等方面给予全面的指导 为本课题解决疑难问题提供了积极的建议 从而为论文 的完成奠定了基础 本论文的研究工作是在 老师悉心指导和启发鼓励下顺利完成 的 当完成了这篇论文的初稿后 老师还在百忙之中挤出时间 仔细地阅读了论文 初稿 提出了许多珍贵的修改意见 在学习和研究工作期间 我的导师严谨的治学 态度 忘我的工作精神和朴实谦和的作风时刻感染着我 成为我学习的典范 使我 受益匪浅 终生难忘 在此特向 老师表示深深的谢意和崇高的敬意 另外 学院 对本课题的研究工作和生活也给予了极大的支持和关心 在此一并感谢 同时 在毕业设计期间 作为小组的一员 我深深的体会到团队的合作精神 我衷心的感谢其他组员对我的帮助和鼓励 在此表示诚挚的谢意 在课题的研究过 程中还得到了其他同学的帮助和支持 如果没有诸位老师 同学和朋友的帮助 设 计的工作是难以顺利完成的 在此再一次表示衷心的感谢 最后 要深深感谢我的父母 在我生命的每个重要时刻 他们一直默默给予我 无微不至的关怀 他们的爱是我前进的力量 在整个求学期间 我的父母一直不遗 余力地帮助我 我前进的每一步都饱蘸他们期待和鼓励的关切之情 正是他们的关 怀和支持才使我使我能够走进知识的殿堂 在此 谨以此文献给他们 希望能给他 们带来一丝欣慰 在论文即将付印之时 对老师 朋友 同学们及家人给予我真诚的帮助再次表 示万分的感谢 参考文献目录参考文献目录 1 工厂供电设计指导 第 2 版 刘介才 机械工业出版社 2 工厂配电设计指导 高来先 广东省电力工业学校 3 电力系统分析 何仰赞 温增银 华中科技大学出版社 4 发电厂电气部分 姚春球 中国电力出版社 5 电力系统继电保护原理 第三版 贺家李 宋从矩 中国电力出版社 6 发电厂电气部分课程设计参考资料 黄纯华 中国电力出版社 7 电力工程电气设计手册 电气一次部分 水利部西北院 中国电力出版社 8 电力工程电气设计手册 电气二次部分 水利部西北院 中国电力出版社 附录附录 1 设备汇总一览表 设备汇总一览表 序号序号设备名称设备名称设备型号设备型号数量数量 1主变压器 SFZ7 10000 35 3 2 5 10 5 YN d11 阻抗电压7 5 1 2所用变压器 SC9 30 10 10 5 0 4kV Y y11 阻抗电压 4 1 335kV 架空线 LGJ 150 205kM 4 10kV 架空线 LGJ 1205kM 5 10kV 母线 80 8 单条矩形铝导体60m 6 35kV 断路器 SW2 35 600A 6 6kA 17kA1 7 10kV 断路器 ZN18 10 630A 25kA 63kA10 8 35kV 隔离开关 GW4 35II D W 630A 20kA 50kA2 935kV 电流互感器 LB 35 0 2S 0 5 3 10P 200 53 10 10kV 电流互感器 LZZJB6 10 0 5 10P 10P 600 53 11 35kV 电压互感器 JDJJ2 35 34 5 3 0 1 3 0 1 3 0 1 kV 3 12 10kV 电压互感器 JDZJ1 10