某工厂配电线路及变电所设计

某工厂配电线路及变电所设计 电力工程课程设计 是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一 其目的是 加深理论知识的理解 掌握 电力工程 中涉及到的基本工程计算方法 并能对中小型变电所 的电气部分进行独立设计 同时 也使学生受到工程实践应用的基本训练 设计内容以中小型变电所电气部分的初步设计为重点 要求学生充分发挥主动性与创 造性 在老师的指导下独立完成课程设计 并撰写格式 符号 字数均符合规定的课程设计 说明书和相应图纸 一 确定确定车间变电车间变电所所变压变压器的台数和容量器的台数和容量 一一一负荷计算 根据设计资料 按需要系数法对工厂各车间负荷进行统计计算 下面以第一 车间为例进行计算 第一车间的视在计算负荷为 KVA 800 5KVA 2222 303030 S780180PQ 查表 A 1 选择型号为 S9 1000 10 型 电压为 10 0 4KV Yyn0 联接的变压器 其技术数据为 1 7KW 10 3KW 0 7 4 5 变压器的负荷 0 P k P 0 I k U 率 800 5 1000 0 8 则变压器的功率损耗为 KW 8 3KW 2 0Tk PPP 2 1 7 0 810 3 kvar 35 8kvar 2 0 S 100 N Tk QIU 2 1000 0 70 84 5 100 依此类推 将工厂各车间计算负荷的结果汇总于下表 380V 侧计侧计算算负负荷荷变压变压器功率器功率损损耗耗10KV 侧计侧计算算负负荷荷 序序 号号 P30 kW Q30 kvar S30 kVA 变压变压器容器容 量量 KV A K T P W K T Q W P30 k W Q30 kvar S30 kVA 1780180800 510008 335 8788 3215 8817 3 211503201193 7125012 958 81162 9378 81223 312103701265 3160011 554 61221 5424 61293 2 4760270806 510008 436 3768 4306 3827 2 5860310914 2100010 344 6870 3354 6939 8 总总 4811 41680 15096 3 计计 一一一总降压变压器容量的选择 由于工厂厂区范围不大 高压配电线路上的功率损耗可忽略不计 因此上表中所示车间变压 器高压侧的计算负荷可认为就是总降压变电所出线上的计算负荷 取 0 95 则总降压变K 电所低压母线上的计算负荷为 0 7kW 4811 4kW 30 2 P 0 5kvar 1680 1kvar 30 2 Q 5096 3KV A 30 2 S 22 4811 41608 1 因为负荷均为一级负荷 故在总降压变电所可装设两台容量为 6300KV A 的变压器 查表 A 2 选择 S9 6300 35 型 35 10 5KV 的变压器 由于总降压变电所低压侧的功率因数为 0 944 0 9 30 2 2 30 2 4811 4 cos 5096 3 P Q 故不需在低压侧装设电容器进行补偿 一 变变 配 配 变电变电所主接所主接线图设计线图设计 1 总降压变电所 因为本设计所有的负荷均为一次负荷 为提高供电的可 靠性 应在总降压变电所装设两台变压器 本设计采用一次侧采用桥式接线 二次 侧采用单母线分段接线 这种接线的好处是所用设备少 结构简单 占地面积小 供 电可靠性高 适用于具有两回电源进线和两台变压器的总降压变电所 2 车间变电所 车间变电高 低压侧均采用单母线分段接线 这种接线 的供电可靠性相当高 当一台变压器或一回电源进线故障或检修时 通过切换操作 可迅速恢复对整个变电所的供电 非常符合本设计的一级负荷的要求 变电所总的接线图间图 1 一 导线导线截面截面选择选择 1 35KV 汇流母线 户外配电装置的汇流母线多采用软导线 因此 35KV 汇流母线 选用钢芯铝绞线 1 按经济电流密度选择导线截面积 35KV 母线的最大持续电流为 104A 因年最大负荷利 用小时 5600h 查表 3 3 得 经济电流密度 0 9 则导线的经济截面为 max T ec j 2 A mm 22 30 104 115 6 0 9 ec ec I Ammmm j 初选 LGJ 95 型钢芯铝绞线 2 检验发热条件 查表 A 8 和表 A 10 得 时 LCJ 95 型钢芯铝绞线的载流量为30 C A 314 9A 104A 因此满足发热条件 0 94 335 al I 3 检验机械强度 查表 3 2 知 35KV 及以上的钢芯铝绞线最小截面积为 35 所选 2 mm LGJ 95 型钢芯铝绞线满足机械强度要求 2 10KV 汇流母线 1 按发热条件选择截面积 10KV 母线的最大持续电流为 58A 初选 TJ 50 型导线 2 检验机械强度 查表 3 2 知 10 35KV 的导线最小截面为 35 所选导线满 2 mm 足机械强度要求 3 检验发热条件 查表 A 8 和表 A 10 得 时 TJ 50 型导线的载流量为30 C A 253 8A 58A 因此满足发热条件 0 94 270 al I 一 确定短路确定短路计计算点 算点 计计算三相短路算三相短路电电流流 为了选择高压电气设备 整定继电保护 必须进行短路电流计算 短路电流按系统正常运行 方式进行计算 其计算电路图和短路点的设置如下图所示 依一车间为例 短路电流计算电路图 根据计算电路图做出计算短路电流的等效电路图如下图 1 求各元件电抗标幺值 设 100MV A 37KV 10 5kV 0 4kV 则 d S 1d U 2d U 3d U 1 56kA 1 1 100 33 37 d d d S IkA U 5 5kA 2 2 100 33 10 5 d d d S IkA U 144 3kA 3 3 100 330 4 d d d S IkA U 1 电力系统 287MV A 时 0 35 maxk S 1 max max 100 287 d k S X S 107MV A 时 0 93 mink S 1 min min 100 107 d k S X S 2 架空线路 WL 0 36 2 2 100 0 4 1 10 5 X 3 主变压器 1 19 1 T 3 7 5100 1006 3 X 4 车间变压器 4 5 2 T 4 4 5100 1001 X 2 系统最大运行方式下三相短路电流及短路容量的计算 1 点短路 总的电抗标幺值为 1 k 0 93 11 min XX 因此点短路时的三相短路电流及短路容量分别为 1 k 1 68kA 1 1 1 1 56 0 93 d k I IkA X 2 551 68kA 4 28kA 11 2 55 shk iI 1 511 68kA 2 54kA 11 1 51 shk II MV A 107 53 MV A 1 1 100 0 93 d k S S X 2 点短路 总的电抗标幺值为 2 k 0 93 1 19 2 12 21 min3 XXX 因此点短路时的三相短路电流及短路容量分别为 2 k 2 59kA 2 2 2 5 5 2 12 d k I IkA X 2 552 59kA 6 6kA 22 2 55 shk iI 1 512 59kA 3 91kA 22 1 51 shk II MV A 47 17 MV A 2 2 100 2 12 d k S S X 3 点短路 总阻抗标幺值为 3 k 0 93 0 36 1 19 4 5 6 98 31 min234 XXXXX 因此 点短路时的三相短路电流及短路容量分别为 3 k 20 67kA 3 3 3 144 3 6 98 d k I IkA X 1 8420 67kA 38 03kA 33 1 84 shk iI 1 0920 67kA 22 53kA 33 1 09 shk II MV A 14 33MV A 3 3 100 6 98 d k S S X 系统最小运行方式下短路电流计算过程从略 将计算结果汇总于下表 三相短路电流 KA短路容量 MV A 短路 计算 点 运行方式 kA k I kA sh i kA sh I k S MV A 最大1 684 282 54107 53 1 k 最小4 4611 376 73285 7 最大2 596 63 9147 17 2 k 最小3 579 15 3964 94 最大20 6738 0322 5314 33 3 k 最小22 5541 4924 5815 63 一 部分高部分高压电压电气气设备选择设备选择与校与校验验 1 主变 35KV 侧设备 主变 35KV 侧计算电流A 104A 30 6300 3 35 I 35kV 配电装置采用户外布置 各设备有关参数见下表 安装地点电气条件设备型号规格 项目数据项目 断路器 SW2 35 1000 隔离开 关 GW4 35G 600 电流互感 器 LCW 35 电压 互感 器 JDJJ 35 避 雷 器 FZ 35 kV N U35 N UkV3535353535 A 30 I104 N IA1000600200 10 kA k I1 68 oc IkA16 5 MV ASk107 53 oc SMA A 1000 kA sh i4 28 max ikA4550 2002 0 1 28 2 8 22 ima I tkA s 2 1 681 7 4 8 22 t I t kAs 2 16 54 1089 2 145 980 2 65 0 1 1 42 25 2 主变 10kV 侧设备 主变 10KV 侧计算电流A 346 4A 选用 GG 1A F 30 6300 3 10 5 I 04 型高压开关柜 各设备有关参数见下表 安装地点电气条件设备型号规格 项目数据项目 高压断路 器 SN10 10I 630 隔离开关 GN8 10T 600 电流互感器 LAJ 10 kV N U10 N UkV101010 A 30 I346 4 N IA630600600 10 kA k I2 59 oc IkA16 MV ASk47 17 oc SMA A 300 kA sh i6 6 max ikA4052 1800 3 2 76 37 22 ima I tkA s 1 2 2 2 59 8 1 22 t I t kAs 4 10 2 16 24 5 20 2 20 00 2 100 0 3 1 900 一 车间变电车间变电所所继电继电保保护护配置与整定配置与整定计计算算 根据需要对总降压变电所安装如下继电保护装置 主变压器保护以及 10KV 母线保护 1 主变压器保护 总降压变电所容量为 5096 3KV A 根据规程要求 应装设瓦斯保护 电流速断保护 过 电流保护 以及过负荷保护 主变压器继电保护展开图见表 2 1 电流速断保护 保护采用两相两继电器式接线 继电器为 DL 11 型 电流互感器电流比 100 5 20 保护装置的动作电流应躲过变压器二次侧母线的最大三相短路穿越电流 即 Ki A 955 5A 3 2 max 10 5 1 3 2 59 10 37 oprelk IKI A 47 8A 1 955 5 20 w op Kop i K II K 灵敏度应按变压器一次侧的最小两相短路电流来校验 即 4 1 2 2 1 mink S op I K I 3 2 3 4 46 10 955 5 2 过电流保护 采用三个电流互感器结成完全星型联接方式 继电器为 DL 11 型 电流互感器电流比 100 5 20 0 85 1 5 保护装置的动作电流应躲过变压器可Ki re K st K 能出现的最大负荷电流 即 A 220 1A 1 2 1 56300 0 85335 relst opNT re KK II K A 11A 1 220 1 20 w op Kop i K II K 动作时间取 1 5s 灵敏度应按变压器二次侧母线的最小两相短路穿越电流来校验 即 3 99 1 5 2 2 mink S op I K I 3 10 5 3 5710 3 37 2220 1 3 过负荷保护 用一个 DL 11 型继电器构成 保护装置动作电流应躲过变压器额定电流 即 A 427 9A 1 056300 0 853 35 rel opNT re K II K 动作时间取 10 15s 2 10KV 馈电线路保护 由降压变电所送至每个车间变电所的线路需装设瞬时电流速断保护和过电流保护 保 护采用两相继电式接线 继电器为 DL 11 型 电流互感器电流比为 50 5 10 现以一车间Ki 变电所为例进行整定计算 1 电流速断保护 保护装置的动作电流应躲过车间变压器二次侧母线 点 的最大三 3 k 相短路穿越电流 即 A 1023 7A 3 3 max 0 4 1 3 20 67 10 10 5 oprelk IKI A 102 3A 1 1023 7 10 w op Kop i K II K 灵敏度按馈电线路首段 点 的最小两相短路电流来校验 即 2 k 3 02 2 2 2 mink S op I K I 3 33 57 10 21023 7 2 过电流保护 保护装置的动作电流应躲过线路最大负荷电流 即 46 2A 97 8A 30 1 2 1 5 0 85 relst op re KK II K A 9 78A 1 97 8 10 w op Kop i K II K 动作时间取 0 7s 灵敏度应按车间变电所变压器二次侧母线 点 的最小两