黄石烧结厂总降压变电站

摘 要 摘 要 变电站担负着从电力系统受电 经过变压 然后配电的任务 在工业生产自动化 中 工厂高压供电和配电是一个工厂最基本的能源保证 即对总降压变配电所的设计 要求在不断提高 尽可能地使电网和电力系统安全 经济 稳定的运行 才能保证工 业生产和人身安全 本设计是为湖北黄石钢厂的烧结厂设计的一个 35 10KV 总降压变 电站 通过对设计原始资料的分析 全厂负荷的计算 选择相应的主变压器容量及台 数 从而确定其具体的供电系统 再对其初选的系统进行相应的短路计算和高压设备 的选择及校验 并选择和校验高压线路 最后对各个车间变电所进行主要的继电保护 计算 结合 工厂供电 的基础知识 根据我国变配电所的运行情况及各种变压器 开关柜 线路等电器设备的标准 进行具体的定量地选择电器设备 最终可以选择具 体工厂总降压变电站供电系统图 关键词 变压器 负荷计算 高压设备 短路计算 继电保护 Abstract Abstract Substation charged with electricity from the store system through transformer then the task of distribution Automation in industrial production the factory is a high voltage power supply and distribution of energy to ensure that the basic plant The step down substation on the total design requirements has been improving as much as possible to make grids and power system security economic and stable operation in order to ensure industrial production and personal safety the design specification for steel mills Hubei Huang Shi Design of a sintering plant substation 35KV general step down Through the analysis of raw data on the design consistent with the calculation of the whole plant select the appropriate number of main transformer capacity and Taiwan to determine their specific power supply system Then its primary short circuit the system and make the appropriate calculations and high voltage equipment selection and validation and selection and check high voltage lines substations for the final workshop of each calculation of the main relay With power plant on the basis of knowledge according to our operation of substation and a variety of transformers switchgear circuit and other electrical equipment standards choose the specific quantitative electrical equipment and ultimately can be specific about the factory The total power supply step down substation system diagram Key words transformer load forecasting High voltage equipment electric calculation relaying protection 目 录 目 录 摘要 Abstract 1 1 绪论 1 1 1 毕业设计的目的和意义 1 1 2 毕业设计的背景 1 1 3 设计的主要内容 2 2 2 设计的主要内容 3 2 1 湖北黄石的地理环境 3 2 2 技术要求及原始资料 3 2 3 设计要求 7 3 3 负荷计算 8 3 1 负荷计算的内容 8 3 2 负荷计算的方法 8 3 2 1 需要系数法 9 3 2 2 利用系数法 9 3 3 各个配电室的负荷计算 9 3 3 1 电气设备需要系数和功率因数表 9 3 3 2 负荷计算的步骤 9 4 4 总降压变电站主变压器的选择 15 4 1 主变压器的选择 15 4 1 1 35KV 主变压器台数和容量的选择 15 4 1 2 主变压器型号的选择 17 4 2 10KV 变压器的选择 17 4 3 S9 30 1600 35 型变压器的结构特点 17 4 3 1 用途 17 4 3 2 主要技术特征 17 4 3 3 外形及安装尺寸 17 5 5 供电系统图 18 5 1 电气主接线的基本要求 18 目 录 5 2 电源进线电压及电力来源 18 5 3 拟定全厂供电系统图 19 6 6 短路电流及其计算 20 6 1 短路的后果 20 6 2 短路电流的计算 20 6 2 1 计算方法 20 6 2 2 计算步骤 20 6 2 3 短路电流计算结果 21 7 7 高压设备的选择及其校验 22 7 1 高压电气设备选择的一般条件和原则 22 7 1 1 高压电气设备的选择 22 7 1 2 按短路条件校验的方法 22 7 2 35KV 高压设备的初步选择 24 7 2 1 电流互感器的初步选择 24 7 2 2 断路器的初步的选择 24 7 2 3 电压互感器的初步的选择 24 7 2 4 高压熔断器的初步的选择 24 7 2 5 避雷器的初步的选择 24 7 2 6 35KV 高压开关柜的选择 25 7 3 GBC 35 型移开式金属封闭高压开关柜 25 7 3 1 适用的工作条件 25 7 3 2 主要技术特征 25 7 4 10KV 配电设备的初步选择 25 7 5 KYN28 型户内真空移开式高压开关柜 25 7 5 1 用途 25 7 5 2 主要技术特征 25 7 6 GG 1A F 型固定式高压开关柜 25 7 7 变电站一次设备的校验 25 8 8 高压线路的选择及校验 29 8 1 35KV 高压进线线路选择及校验 29 8 1 1 35KV 母线的选择 29 8 1 2 35KV 母线的校验 29 8 2 10KV 室外母线选择及校验 29 8 3 10KV 室内母线选择及校验 29 目 录 8 4 高压电缆型号及截面的选择 29 8 4 1 筛分变电所电缆选择 29 8 4 2 其它电缆的选择 30 9 9 雷电防护及电力设备过电压保护 31 9 1 架空线路的保护 31 9 2 变配电所的雷电过电压保护 31 9 2 1 防直击雷保护 31 9 2 2 雷电侵入波过电压保护 32 结论 33 致谢 34 参考文献 35 附录 36 目 录 河北工程大学毕业设计说明书 1 1 绪论 1 1 毕业设计的目的和意义 毕业设计 论文 是高等职业学院培养面向生产 建设 管理和服务第一线的高等技 术应用型人才的最后一个教学环节 是培养学生综合运用所学基础理论 基本知识 基本技能和专业知识的重要手段 通过完成某一课题 可以进一步检验学生处理实际 问题的能力 使学生掌握基本的设计 科研 方法 受到初步的工程技术训练 并可综合 衡量教学质量 以利于提高教学管理水平 1 2 毕业设计的背景 由于现代科学技术的发展 电力网容量的增大 电压等级的提高 综合自动化水 平的需求 使变电所设计问题变得越来越复杂 合理 经济和运行可靠 供配电设计 成为工业生产和电力系统的一个重要课题 除了常规变电所之外 还出现了微机变电 所 综合自动化变电所 小型化变电所和无人值班变电所等 电能是现代工业生产的 主要能源和动力 电源既易于由其它形式的能量转换而来 又易于转换为其它形式的 能量以供应用 电能的输送和分配要遵循简单经济 安全可靠的原则设计和建设 要 有利于实现生产过程的自动化 在工厂里 电能虽然是工业生产的主要能源和动力 但是它在产品成本中所占的 比重一般很小 除电化工业外 电能在工业生产中的重要性 并不在于它在产品成本 中或投资总额中所占的比重多少 而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量 提高产品质量 提高劳动生产率 降低生产成本 减轻工人的劳动强度 改善工人的 劳动条件 有利于实现生产过程自动化 从另一方面来说 如果工厂的电能供应突然 中断 则对工业生产可能造成严重的后果 其中包括严重的经济损失和人的生命财产 安全 因此 做好工厂供电工作对于发展工业生产 实现工业现代化 具有十分重要的 意义 由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面 而能源节约对于国家经济建设 具有十分重要的战略意义 因此做好工厂供电工作 对于节约能源 支援国家经济建 设 也具有重大的作用 河北工程大学毕业设计说明书 2 1 3 设计的主要内容 黄石烧结厂总降压变电站为 35KV 变电站 首先 对已知的设计原始资料进行分 析 则可以大概地了解变电所的设计要求 随后 对各个变电所以及各组设备的负荷 进行计算 统计总负荷和功率因数以及电力系统的损耗 同时 根据计算负荷选择总 降压变电所的主要变压器的容量和台数 根据设计资料确定电力来源和电源进线 进 一步可以大致拟定供电系统图 再对其进行短路计算 选择高压开关柜及相应的校验 选择高压进 出线以及设备需要的继电保护 河北工程大学毕业设计说明书 3 2 设计的主要资料 2 1 湖北黄石的地理环境 黄石市位于湖北省东南部 长江中游南岸 东北临长江 与浠水县 蕲春县 武 穴市隔江相望 北接鄂州市 西靠武昌县 西南与咸宁市 通山县为邻 东南与江西 省武宁县 瑞昌县接壤 境内村村通公路 对外通往全国各地 沪蓉高速公路横贯市 区北隅 上通渝蓉 下通宁沪 武 昌 黄 石 九 江 铁路 东连浙赣线 西接 京广线 水路依托长江可出海对外交通便利 区位优势明显 2 2 技术要求及原始数据 地方电网 区域变电站 站名 黄石变电站 站内安装三台 5 15MVA 三线卷变压 器 电压等级为 110 35 10KV 35K 母线短路时的阻抗值的最大运行方式为 Xmax 0 244 最小运行方式为 Xmin 0 455 黄石烧结厂距离变电站 8KM 以下是两张图表 1 现有各工艺专业用电委托汇总表 高压电机为 10KV 表 2 1 工厂各车间负荷计算表 设备容量 kW 计 算 系 数计 算 负 荷编 号 名 称 总数工作Kx cos tg P kW Q kvar S kVA 一低压负荷 筛分变电所 1振动筛5555 210T 单梁吊12 712 7 3电焊机4242 4成 1 皮带机4545 5成 2 皮带机5555 6返 1 皮带机1111 7返 2 皮带机2222 8返 3 皮带机1111 9照明33 小计256 7256 7 水泵房变电所 河北工程大学毕业设计说明书 4 1上冷却塔泵 2 18 5 18 5 2净环水加压泵 2 75 75 3冷却泵1111 4潜污泵0 750 75 5电动蝶阀0 20 2 61T 单梁吊7 57 5 7电焊机4242 8照明33 小计251 45157 95 烧结变电所 1烧结机 2 2 11 44 2梭式布料器17 317 3 3皮带给料机1111 4单辊破碎机7575 5九辊布料器 1 9 1 5 13 5 65t 桥式吊82 382 3 7卸灰阀 17 1 1 18 7 8干油泵1010 9助燃风机 2 30 30 10预热炉风机 2 7 5 7 5 11混 7 皮带机4545 12混 8 皮带机7 57 5 13电焊机4242 14散 1 皮带机7 57 5 15散 2 皮带机5 55 5 16散 3 皮带机1111 17主控室电源 18照明33 小计452 8430 8 电容补偿 补偿后负荷 换冷 除尘 主机电除尘 1高压电源 6 114 684 2电动葫芦 2 4 9 9 8 3阴极振打电机 12 0 4 4 8 4阳极振打电机 12 0 5 6 6 河北工程大学毕业设计说明书 5 5 5 瓷轴箱电加热 器 12 0 8 9 6 6 箱形梁电加热 器 48 2 96 9仓壁振动器 12 0 7 8 4 11星型卸灰阀 12 2 2 26 4 12螺旋输送机 3 11 5 34 5 13集合输送机 1 25 25 14加湿机 1 11 11 15照明33 小计919 1919 1 混料变电所 1混 1 皮带机2222 2混 2 皮带机1111 3混 3 皮带机3737 4混 4 皮带机1111 5混 5 皮带机1111 6混 6 皮带机3030 7一混机微传1515 8二混机微传18 518 5 910T 单梁吊 2 15 30 10电焊机 2 15 30 11照明33 小计218 5218 5 主低压配电所 1筛分变电所 2水泵房变电所 3烧结变电所 4环冷除尘 5主机电除尘 6混料变电所 7照明55 小计55 变压器损耗 折算到 6kV 侧 增加环冷除尘 700kVA 二高压负荷 河北工程大学毕业设计说明书 6 11 主抽电动机25002500 22 主抽电动机25002500 3一混机200200 4二混机250250 51 环冷风机310310 62 环冷风机310310 73 环冷风机310310 小计63806380 高压无功补偿 补偿后 高压 低压负 荷汇总 2 现场工艺建筑布置图 图 2 1 厂区建筑物分布图 河北工程大学毕业设计说明书 7 图 2 2 主要电气设备图 2 3 设计要求 1 造一座总降压变电站 2 设计出变压器总容量 选出型号 以及主变压器的继电保护计算值 3 高压设备的选择 供电系统图只需要做到 10KV 河北工程大学毕业设计说明书 8 3 负荷计算 3 1 负荷计算的内容 供电系统要能安全可靠地正常运行 其中各个元件 包括电力变压器 开关设备及 导线 电缆等 都必须选择得当 除了应满足工作电压和频率的要求外 最重要的就 是要满足负荷电流的要求 因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计 算 3 2 负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法 利用系数法 单位面积功率法等几种 3 2 1 需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同事系数 直接求出计算负荷 这种方法比较简便 应用广泛 尤其适用于配 变电所的计算负荷 3 2 2 利用系数法 采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷 再考虑设备台数和功率差异的影响 乘 以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷 这种方法的理论根据是概率论和数理统 计 因而计算结果比较接近实际 适用于各种范围的负荷计算 但计算过程稍繁琐 由于计算器的普遍使用 本方法必将被广泛采用 3 3 各个变电所的负荷计算 3 3 1 电气设备需要系数和功率因数表 用电设备的Kx cos 及 tan 可以通过查资料得到 附录 1 中的表格 1 1 是查 阅 有色冶金企业电气设计手册 上册得到的 表中内容请见附录 1 3 3 2 负荷计算的步骤 3 3 2 1 筛分变电所 1 筛分变电所对应车间中设备的计算 河北工程大学毕业设计说明书 9 振动筛 Pe 55KW 则Pjs Kx Pe 0 4 55 22KW Qjs Pjs tan 22 1 02 22 4 kvar Sjs 31 4KV A 计算电流为 Ijs 47 7A 同理可以得到 10T 单梁吊 电焊机 成 1 皮带机 成 2 皮带机 返 1 皮带机 返 2 皮 带机 返 3 皮带机的负荷情况 查表取同时系数为 K P 0 94 K Q 0 97 则 Pc K P KxPe 159 45 kvar Sc 210 12KV A Ic 347A 表 3 1 烧结变电所的负荷计算统计表如下表所示 设备容量 kW 计 算 系 数计 算 负 荷编 号 名 称 总数工作Kx cos tan P kW Q kvar S kVA 备注 一低压负荷 筛分变电所 1振动筛55550 40 71 0222 00 22 44 210T 单梁吊12 712 70 40 51 735 08 8 79 3电焊机42420 350 352 6714 70 39 25 4成 1 皮带机45450 70 750 8831 50 27 72 5成 2 皮带机55550 70 750 8838 50 33 88 6返 1 皮带机11110 70 750 887 70 6 78 7返 2 皮带机22220 70 750 8815 40 13 55 8返 3 皮带机11110 70 750 887 70 6 78 9照明3310 51 733 00 5 19 小计256 7256 7145 58 164 38 乘同时系数 0 94 097 136 8558 18148 7 347 A 2 筛分配车室的电容补偿计算 由于Pc 136 85 kw Qc 159 45 kvar Sc 210 12 KV A 所以 此时比低压侧的功率因数为cos 0 65 按规定 变电所高压侧的cos 0 9 考虑到变压器本身的无功功率损耗 QT远 大于有功功率的损耗 PT 一般取 QT 4 5 PT 因此在变压器低压侧进 行无功补偿时 低压侧补偿后的功率因数应略高于0 90 这里取cos 0 92 河北工程大学毕业设计说明书 10 要使低压侧功率因数由 0 62 提高到 0 92 低压侧需要装设的并联电容器容量为 Qc 136 85 tanarccos0 62 tanarccos0 92 kvar 101 27 kvar 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 Sc 2 148 70 KV A 所以 补偿后功率因数为cos 0 920 2 变压器的损耗计算 变压器的功率损耗为 PT 0 015 Sc 2 0 015 148 70 2 23 kw QT 0 06 Sc 2 0 06 148 70 8 92 kvar 折算到 10KV 侧 Pc 1 Pc PT 136 85 2 13 138 98kw Qc 1 Qc QT 159 45 101 27 8 52 66 70kvar Sc 1 154 16 KV A 3 3 2 2 水泵房 换冷除尘 主机电除尘 烧结配电设备的负荷计算 计算方法和筛分变电所对应车间中设备的计算相同 四个部分的总计如下 Pc总 P水 P换冷 P主机 P烧结 1380 82 kw Qc总 Q水 Q换冷 Q主机 Q烧结 1286 39 kvar Sc总 1887 18KV A 补偿前低压侧的功率因数为cos 0 73 电容补偿的计算方法同上 可知在低压侧需要装设的并联电容器容量至少为 Qc 1380 82 tanarccos0 73 tanarccos0 92 kvar 704 53 kvar 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 Sc 2 1498 41 KV A 所以 补偿后功率因数为cos 0 922 变压器的损耗计算同上 可得到 PT 0 015 Sc 2 0 015 1498 41 22 48 kw QT 0 06 Sc 2 0 06 1498 41 89 92 kvar 折算到 10KV 侧 河北工程大学毕业设计说明书 11 Pc 1 Pc PT 1380 82 22 48 1403 30 kw Qc 1 Qc QT 581 86 89 92 671 78 kvar Sc 1 1555 8 KV A 3 3 2 3 混料配电设备的计算负荷 电容补偿以及变压器损耗均同上 3 3 2 4 高压设备的计算负荷的计算方法同上 高压负荷的电容补偿计算同上 可以得到cos 0 920 Pc 129 95 kw Qc 62 77 kvar Sc 144 32KV A 所以高压和低压的视在功率之和为 Sc Sc低 Sc高 7061 73 KV A 主变压器损耗的算法同上 表 3 2 计算完整的负荷计算表如下表所示 设备容量 kW 计 算 系 数计 算 负 荷编 号 名 称 总数工作Kx cos tg P kW Q kvar S kVA 一低压负荷 筛分变电所 1振动筛55550 40 71 022222 44 210T 单梁吊12 712 70 40 51 735 088 79 3电焊机42420 350 352 6714 739 25 4成 1 皮带机45450 70 750 8831 527 72 5成 2 皮带机55550 70 750 8838 533 88 6返 1 皮带机11110 70 750 887 76 78 7返 2 皮带机22220 70 750 8815 413 55 8返 3 皮带机11110 70 750 887 76 78 9照明3310 51 7335 19 小计256 7256 7 145 58164 38 乘同时系数 0 94 0 97 136 85159 45210 12 电容补偿 0 65 101 27 补偿后负荷 0 92 136 8558 18148 7 变压器损耗 2 238 92 河北工程大学毕业设计说明书 12 折算到 10kV 侧 138 9866 7154 16 水泵房变电所 1上冷却塔泵 2 18 5 18 50 80 80 7514 811 118 5 2净环水加压泵 2 75 750 80 80 756045 3冷却泵11110 80 80 758 86 6 4潜污泵0 750 750 10 51 730 080 130 15 5电动蝶阀0 20 20 10 51 730 020 03 61T 单梁吊7 57 50 40 51 7335 19 7电焊机42420 350 352 6714 739 25 8照明3310 51 7335 19 小计251 45157 95 104 410 07 乘同时系数 0 94 0 97 98 149 7998 63 环冷 除尘8408400 50 60 75420560700 主机电除尘 800 1高压电源 6 114 6840 650 80 75444 6333 45 2电动葫芦 2 4 9 9 80 20 51 731 963 39 3阴极振打电机 12 0 4 4 80 250 750 881 21 06 4阳极振打电机 12 0 55 6 60 250 750 881 651 45 5 瓷轴箱电加热 器 12 0 8 9 60 80 950 337 682 53 6 箱形梁电加热 器 48 2 960 80 950 3376 825 34 9仓壁振动器 12 0 7 8 40 650 80 755 464 1 11星型卸灰阀 12 2 2 26 40 750 750 8819 817 42 12螺旋输送机 3 11 5 34 50 70 750 8824 1521 25 13集合输送机 1 25 250 70 750 8817 515 4 14加湿机 1 11 110 650 80 757 155 36 15照明3310 51 7335 19 小计919 1919 1 610 95435 94 乘同时系数 0 94 0 97 574 29422 86713 18 烧结变电所 1烧结机 2 2 11 440 960 850 6288 6754 98 2梭式布料器17 317 30 80 750 8813 8412 18 3皮带给料机11110 70 750 887 76 78 河北工程大学毕业设计说明书 13 4单辊破碎机75750 70 750 8852 546 2 5九辊布料器 1 9 1 5 13 50 80 750 8810 89 5 65t 桥式吊82 382 30 40 51 7332 9256 95 7卸灰阀 17 1 1 18 70 10 51 731 873 24 8干油泵10100 10 51 7311 73 9助燃风机 2 30 300 70 80 752115 75 10预热炉风机 2 7 5 7 50 70 80 755 253 94 11混 7 皮带机45450 70 750 8831 527 72 12混 8 皮带机7 57 50 70 750 885 254 62 13电焊机42420 350 352 6714 739 25 14散 1 皮带机7 57 50 70 750 885 254 62 15散 2 皮带机5 55 50 70 750 883 853 39 16散 3 皮带机11110 70 750 887 76 78 17主控室电源 18照明3310 51 7335 19 小计452 8430 8 306 8302 82 乘同时系数 0 94 0 97 288 39293 74 二三四五 总计 2484 852369 4 0 73 1380 821286 41887 2 电容补偿 704 53 补偿后负荷 0 922 1380 82581 861498 4 变压器损耗 22 4889 9 折算到 10kV 侧 1403 3671 761555 8 混料变电所 1混 1 皮带机22220 70 750 8815 413 55 2混 2 皮带机11110 70 750 887 76 78 3混 3 皮带机37370 70 750 8825 922 79 4混 4 皮带机11110 70 750 887 76 78 5混 5 皮带机11110 70 750 887 76 78 6混 6 皮带机30300 70 750 882118 48 7一混机微传15150 750 80 7511 258 44 8二混机微传18 518 50 750 80 7513 8810 41 910T 单梁吊 2 15 300 40 51 731220 76 10电焊机 2 15 300 350 352 6710 528 04 11照明3310 51 7335 19 小计218 5218 5 136 03148 乘同时系数 0 94 0 97 0 67 127 87143 56192 25 河北工程大学毕业设计说明书 14 电容补偿 89 13 补偿后负荷 0 92 127 8754 43138 97 变压器损耗 2 088 34 折算到 10kV 侧 129 9562 77144 32 二高压负荷 11 主抽电动机250025000 80 850 6220001240 22 主抽电动机250025000 80 850 6220001240 3一混机2002000 80 80 75160120 4二混机2502500 80 80 75200150 51 环冷风机3103100 80 80 75248186 62 环冷风机3103100 80 80 75248186 73 环冷风机3103100 80 80 75248186 小计63806380 51043308 乘同时系数 0 94 0 97 0 83 4797 763208 85771 9 高压无功补偿 1180 补偿后 0 92 4797 762028 55209 高压 低压负 荷汇总 6469 992829 7 乘同时系数 0 9 0 95 5822 992688 226413 56 变压器损耗 96 20384 81 折算到 35kV 侧 5919 193073 036669 36 河北工程大学毕业设计说明书 15 4 总降压变电站主变压器的选择 4 1 主变压器的选择 4 1 1 35KV 主变压器台数和容量的选择 1 变压器的台数和容量应根据地区供电条件 负荷性质 用电容量 运行方式 和企业发展等因素综合考虑确定 一般采用三相变压器 其容量可按投入运行后 5 10 年的预期负荷选择 至少留有 15 25 的裕量 2 有一 二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器 当在技术经济上比较合理 时 可装设两台以上的主变压器 如变电所可由中 低压侧电力网取得足够容量的备 用电源时 可装设一台主变压器 3 装有两台及以上主变压器的变电所中 当断开一台时 其余主变压器的容量 应保证用户的一 二级负荷 且不应小于 60 的全部负荷 4 具有三种电压的变电所中 如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器 容量的 15 以上时 主变压器宜采用三绕组变压器 5 变压器过载能力应满足运行要求 6 变电所两台或多台主变压器运行的条件见表 4 1 表 4 1 变电所主变压器经济运行的条件 序号主变压器台数经济运行的临界负荷经济运行条件 12 台 Scr Sr 如 SScr 宜 2 台运行 2n 台Scr 如 SScr 宜 n 台运行 注 Scr 经济运行临界值 KVA Sr 变压器的额定容量 KVA S 变电所实际负荷 Kva P0 变压器空载有功损耗 铁损 kw Q0 变压器空载时的无功损耗 kvar Q0 Sr I0 100 I0 变压器空载电流占额定电流的百分值 Pk 变压器负载有功损耗 kw 河北工程大学毕业设计说明书 16 Qr 变压器额定负荷时的无功损耗增量 kvar Qr Sr Uk 100 Uk 变压器阻抗电压占额定电压的百分值 Kq 无功功率经济当量 KW kvar 由发电机电压直配 Kq 0 02 0 04Kw kvar 经两级变压的工厂变电所 Kq 0 05 0 08 Kw kvar 经三级及以上 变压的工厂变电所 Kq 0 01 0 15 Kw kvar 在不计及上述计算条件时 一般取 Kq 0 1 Kw kvar 由前面叙述的材料可知 该厂整个工厂都属于二级负荷 因此 可以初选两台变 压器 一台变压器工作 而另一台作为备用 4 1 2 主变压器型号的选择 大型电动机及设备启动方式有关 一般规定电动机非频繁启动时母线电压不宜低 于额定电压的 85 这就要求变压器容量与启动设备容量及启动方式相配合 所以在选择变压器容量时 考虑总备用容量为一台停止运行时另一台能保证一级和 二级负荷用电要求 按照一台运行 一台完全备用 这样虽然在选择变压器容量看偏 高 购买变压器上投资略高一些 但在考虑到变压器固定运行费上 两台变压器同时 运行的费用远大于一台运行的费用 相比之下选用一台运行 一台完全备用是合理的 综上所述 从整体经济考虑主变压器的型号应该选择 2 台 SZ7 8000 35 型铜线双绕 组有载调压变压器 一台运行 一台完全备用 4 2 10kV 变压器的选择 根据工艺现场工艺建筑布置图 能够发现烧结式处于用电负荷的中心 因此需要在 烧结变电所内放置一台变压器 一混室距离二混室的距离比较远 而二混室距离负荷 河北工程大学毕业设计说明书 17 中心偏进 所以在二混室的变电所内放置一台变压器 筛分楼距烧结变电所的较远 所以需要在筛分变电所内也放置一台变压器 由表 3 3 的计算负荷数据可以选出 筛分变电所内需要放置 S9 160 10 型铜线双绕组无励磁调压变压器 烧结变电所内需要放置 S9 1600 10 型铜线双绕组无励磁调压变压器 混料变电所内需要放置 S9 160 10 型铜线双绕组无励磁调压变压器 4 3 S9 30 1600 35 型变压器的结构特点 4 3 1 用途 S9 30 1600 10 型变压器适用于交流 50Hz 额定工作电压 10kV 及以下的店里系统中 作为中 小型变电站及工矿企业 事业单位动力配电及照明负荷的变电设备适用 4 3 2 主要技术特征 表 4 4 S9 30 1600 10 型变压器主要技术特征 4 3 3 外形及安装尺寸 表 4 5 S9 30 1600 10 型变压器外形及安装尺寸 电压 Kv 损耗 w 质量 kg 额定容 量 kVA 连接 组标 号 高压低压 高压分 接范围 空载负载 阻抗 电压 空载 电流 油器身总计 160Y yn06 6 3 10 10 5 11 0 4 5 400220041 4195530930 1600Y yn06 6 3 10 10 5 11 0 4 5 2400145004 50 6111529605205 外形及安装尺寸 mm 额定容量 kVA LWHCH 160134087014605502550 16002350195027008204580 河北工程大学毕业设计说明书 18 5 供电系统图 5 1 电气主接线的基本要求 变电站电气主接线方案的确定必须综合考虑安全性 可靠型 灵活型 经济性等 多方面的要求 1 保证供电的安全性 电气主接线应符合国家标准和有关技术规范的要求 能充分 保证人身和设备的安全 2 保证供电的可靠性 电气主接线应根据负荷的等级 满足负荷在各种运行方式下 对负荷供电连续性的要求 对于一 二级负荷 应考虑双电源供电 3 具有一定的灵活性和方便性 电气主接线应能适应各种运行方式 并能灵活地进 行运行方式的转换 以保证正常运行时能安全可靠供电 在系统故障或设备检修时 保证非故障和非检修回路继续供电 4 具有经济性 确定电气主接线必须综合考虑技术和经济两者之间的关系 保证在 满足供电可靠性 运行灵活方便的前提下 尽量减少设备投资费用和运行费用 5 具有发展和扩建的可能性 确定电气主接线时应留有发展余地 要考虑最终接线 的实现以及在场地和施工等方面的可行性 此外 对主接线的选择 还应考虑受电容量和受电地点短路容量的大小 用电负 荷的重要程度 对电能计量及运行操作技术的需要等因素 如需要高压侧计量电能的 则应配置高压侧电压互感器和电流互感器 受电容量大或用电负荷重要的 则应配置 自动开关及相应的电气操作系统装置 一般容量小且不重要的用电负荷 可以配置跌 落式熔断器控制和保护 5 2 电源进线电压及电力来源 由原始资料可以得知 从本地区某电力系统变电所的 35KV 母线上 引出两回路 采用双回路架空线向工厂供电 其中一回作为工作电源 另一回作为备用电源 河北工程大学毕业设计说明书 19 5 3 拟定全厂供电系统图 图 5 1 供电系统图 通过以上的负荷计算和各种电器设备的选择以及变压器型号和进线电压的确定没整个 工厂的供电系统已初步形成 可以大致画出全厂供电系统图如图 5 1 所示 河北工程大学毕业设计说明书 20 6 短路电流及其计算 6 1 短路的后果 短路后 系统中出现的短路电流 short circuit current 比正常负荷电流大得多 在大电力系统中 短路电流可达几万安甚至几十万安 如此大的短路电流可对供电系 统产生极大的危害 1 短路时产生很大的电动力和很高的温度 而使故障元件和短路电路中的其他元 件受到损害和破坏 甚至引发火灾事故 2 短路时电路的电压骤降 严重影响电起设备的正常运行 3 短路时保护装置动作 将故障电路切除 从而造成停电 而且短路点越靠近电 源 停电范围越大 造成的损失也越大 4 严重的 短路要影响电力系统运行的稳定性 可使并列运行的发电机组失去同 步 造成系统解列 5 不对称短路包括单相短路和两相短路 其短路电流将产生较强的不平衡交变电 磁场 对附近的通信线路 电子设备等产生电磁干扰 影响其正常运行 甚至使之发 生误动作 由此可见 短路的后果是十分严重的 因此必须尽力设法消除可能引起短路的一 切因素 同时需要进行短路电流的计算 以便正确地选择电气设备 使设备具有足够 的动稳定性和热稳定性 以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏 为了选择 切除短路故障的开关电器 整定短路保护的继电保护装置和 选择限制短路电流的原件 如电抗器 等 也必须计算短路电流 6 2 短路电流的计算 6 2 1 计算方法 进行短路电流计算 首先要绘制计算电路图 在计算电路图上 将短路计算所考 虑的各元件的额定参数都表示出来 并将各元件一次编号 然后确定短路计算点 短 路计算点要选择的使需要进行短路校验的电气元件有最大可能地短路电流通过 接着 按所有选择的短路计算点绘出等效电路图 并计算电路中各主要元件的阻抗 在等效 电路图上 只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来 并标明其序号 和阻抗值 然后将等效电路化简 对于工厂供电系统来说 由于将电力系统当作无限 大容量电源 而且短路电路也比较简单 因此一般只需要采用阻抗串 并联的方法即 河北工程大学毕业设计说明书 21 可将电路化简 求出其等效总阻抗 最后计算短路电流和短路容量 短路电流计算的 方法一般有两种 一种是标幺值法 另一种是有名值法 短路电路的电参数可以用有名单位制表示 也可以用标幺制表示 有名单位制一般 用于 1000V 以下低压网络的短路电流计算 标幺制则广泛地用于高压网络 所以黄石 烧结厂总降压变电站设计中用标幺制更合适 6 2 2 计算步骤 在 3KV 以上供 配电系统短路电流计算中 一般只计及各元件的电抗 为了计 算方便 采用标幺值并取Sj 100MVA 基准电压 Uj 用各级的平均电压 即 Uj 1 05Ue 6 2 3 短路电流计算结果 1 最小运行方式见表 6 1 表 6 1 三相短路电流计算结果表 最大运行方式 短路计算点总的电抗标幺值三相短路电流 KA三相短路容量 MVA X Ik 3 I2 3 I 3 ish 3 Ish 3 Sk 3 K 1 点0 692 272 272 275 783 42145 14 K 2 点1 633 383 383 388 635 1161 46 2 最大运行方式见表 6 2 表 6 2 三相短路电流计算结果表 最小运行方式 短路计算点总的电抗标幺值三相短路电流 KA三相短路容量 MVA X Ik 3 I2 3 I 3 ish 3 Ish 3 Sk 3 K 1 点0 483 273 273 278 334 94209 21 K 2 点1 423 893 893 899 925 8770 62 河北工程大学毕业设计说明书 22 7 高压设备的选择及校验 7 1 1 高压电气设备的选择 1 额定电压和最高工作电压 高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化 常高于电网的额定电压 故所选电气设备允许最高工作电压 Ualm 不得低于所接电网的最高运行电压 一般电 气设备允许的最高工作电压可达 1 1 1 15UN 而实际电网的最高运行电压 Usm 一般 不超过 1 1UNs 因此在选择电气设备时 一般可按照电气设备的额定电压 UN 不低于 装置地点电网额定电压 UNs 的条件选择 即 UN UNs 7 1 2 额定电流 电气设备的额定电流 IN 是指在额定环境温度下 电气设备的长期允许通过电流 IN 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 Imax 即 IN Imax 7 2 7 1 2 按短路条件校验的方法 1 短路热稳定校验 短路电流通过电气设备时 电气设备各部件温度 或发热效应 应不超过允许值 满 足热稳定的条件为 7 4 dzt ttI 22 I 式中 It 由生产厂给出的电气设备在时间 t 秒内的热稳定电流 I 短路稳态电流值 T 与 It 相对应的时间 Tdz 短路电流热效应等值计算时间 2 电动力稳定校验 电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力 也称动稳定 满足动稳定 的条件为 7 5 ches ii 或 7 6 ches II 式中 ich Ich 短路冲击电流幅值及其有效值 ies Ies 电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定 河北工程大学毕业设计说明书 23 用熔断器保护的电器 其热稳定由熔断时间保证 故可不校验热稳定 采用限流熔断器保护的设备 可不校验动稳定 装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验动 热稳定 3 短路电流计算条件 为使所选电气设备具有足够的可靠性 经济性和合理性 并在一定时期内适应电 力系统发展的需要 作校验用的短路电流应按下列条件确定 容量和接线按本工程设计最终容量计算 并考虑电力系统远景发展规划 一般为 本工程建成后 5 10 年 其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式 但不 考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式 如切换厂用变压器时的并列 短路种类一般按三相短路验算 若其它种类短路较三相短路严重时 则应按最 严重的情况验算 计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点 4 短路计算时间 校验热稳定的等值计算时间 tdz 为周期分量等值时间 tz 及非周期分量等值时间 tfz 之和 对无穷大容量系统 显然 tz 按和短路电流持续时间相等 按继电保护动 II 作时间 tpr 和相应断路器的全开断时间 tab 之和 即 tz tb tkd 7 7 而 tkd tgf th 7 8 式中 tkd 断路器全开断时间 td 保护动作时间 tgf 断路器固有分闸时间 可查附录 1 th 断路器开断时电弧持续时间 对少油断路器为 0 04 0 06s 对 SF6 和压缩空气 断路器约为 0 02 0 04s 开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流 考虑到主保护拒动等原因 按最 不利情况 取后备保护的动作时间 7 2 35KV 高压设备的初步选择 7 2 1 电流互感器的初步选择 根据通过电流互感器的电流 I 132 1 A 所以选择电流互感器选择 LCZ 35 150 型号的电流互感器 LCZ 35 150 型户电流互感器 适用于交流 50Hz 额定工作电压为 35kV 及以下户 内装置的电力系统中 作为电流 电能测量及继电保护使用 河北工程大学毕业设计说明书 24 7 2 2 断路器的初步选择 根据通过断路器的电流 I 132 1 A 所以选择 ZN 35 型号的高压少油断路器 ZN 35 系列高压少油断路器 适用于交流 50Hz 户内高压开关设备 额定工作电 压为 35kV 额定工作电流为 1250A 电力系统中 作为工矿企业 发电厂及变电站用电 设备控制及保护设备使用 亦可作为切合电容器组 高压电动机 电炉变压器等频繁 操作用电设备控制及保护设备使用 并且可以进行一次快速自动重合闸 容量不降低 7 2 3 电压互感器的初步选择 选择方法同上 电压互感器选用 JDJJ2 35 型号的电压互感器 JDJJ2 35 型单相三线圈油浸式户外电压互感器 适用于交流 50Hz 35KV 中性点 不接待额定工作电压为 35kV 的电力系统中 作为电压 电能 功率测量及继电保护使 用 7 2 4 高压熔断器的初步选择 选择方法同上 选用 RN2 35 型号的户内高压隔离开关 型号为 RN2 35 熔断器适用于交流 50Hz 额定工作电压为 35kV 电力系统 作为 电压互感器的过载和短路保护之用