35kV变电所一次系统设计毕业论文.doc

浙江科技学院本科毕业设计（论文） 1 35kV35kV 变电所一次系统设计毕业论文变电所一次系统设计毕业论文 1 前前 言言 一、毕业设计背景一、毕业设计背景 随着工业自动化的进一步地深入，工业生产过程自动化的要求，合理、经济和运行可靠的 供配电设计已成为工业生产和电力系统的一个重要课题。工厂供电，就是指工厂所需电能的供 应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由 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；电能的输送和分配既简单 经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及 整个国民经济生活中应用极为广泛。 二、毕业设计意义二、毕业设计意义 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。 三、设计主要内容三、设计主要内容 本设计主要从大致的 35kV 变电所一次系统设计出发，对 35kV 变电所各个车间进行简单的 设计和计算。首先，对已知的设计原始资料进行分析和舍取，可以大概地了解变电所的设计要 求。接着，对变电所各个车间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变压器的台数和容量。根据设 计资料确定电源进线和电力来源，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、出线路以及设置需要的继电保护。 本设计说明书包括了共 11 章：第 1 章、前言；第 2 章、设计原始资料；第 3 章、负荷统计； 第 4 章、总降压变电所主变压器的选择；第 5 章、确定供电系统；第 6 章、短路电流计算；第 7 章、高压设备选择；第 8 章、高压线路选择；第 9 章、继电保护设置；第 10 章、防雷与接地 设计；第 11 章、结论。 本说明书在编写过程中，参考了许多相关的教材和专著，在此向所有作者表示诚挚的谢意！ 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 2 由于说明书编写时间和资料范围有限，说明书中难免有错漏之处，敬请老师指正。 2 设计原始资料设计原始资料 2.1 工厂概况工厂概况 本厂是为冶金系统的矿山、冶炼和轧钢行业生产各种机电设备和配件的企业。工厂共有铸 钢车间、铸铁车间、锻造车间、铆焊车间、模型车间、机加车间、变压器修造车间、电气装配 车间等生产车间，此外还有砂库、变压站、1 号，2 号水泵房、锅炉房、综合楼、污水提升站、 料场、仓库等辅助部门。工厂拟设立总降压变电所一座，车间变电所七个。 2.2 设计的基础资料设计的基础资料 工厂负荷中除了 380V 的低压负荷以外，还有 10kV 的高压负荷，全厂各车间的负荷情况 见表 2-1。 表 2-1 工厂各车间负荷统计表 计算负荷 序 号 车间或 用电单 位名称 设备容 量/KW 需用系 数 Kd costan P/ ca kw Q/ ca kvar S/ ca kVA I/A ca 备 注 No.1 变电所 1铸钢车 间 20000.40.651.17 No.2 变电所 1铸铁车 间 10000.40.71.02 2砂库1100.70.61.33 3小计 No.3 变电所 1铆焊车 间 12000.30.451.98 21 号水 泵房 280.750.80.75 3小计 No.4 变电所 1空压站3900.850.750.88 2锻造车 间 3200.30.551.52 3模型车 间 1920.350.61.33 4料场350.280.61.33 5综合楼300.910 6厂区照 明 200.910 7小计 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 3 续表 2-1 工厂各车间负荷统计表 No.5 变电所 1锅炉房3000.750.80.75 22 号水 泵房 280.750.80.75 3仓库880.30.651.17 4污水提 升站 140.650.80.75 5小计 No.6 变电所 1变压器 修造车 间 6800.350.651.17 No.7 变电所 1电气装 配车间 3500.30.71.02 各车间高压负荷（10kV） 1电弧炉21250.90.870.57No.1 2共频炉23000.80.90.48No.3 3空压机22500.850.850.62No.4 4实验变 压器 21000.350.80.75No.6 2.2.1 布置图布置图 全厂的总平面图见图 2-1。 图 2-1 全厂的总平面图 2.2.2 工厂负荷性质工厂负荷性质 工厂实行三班制生产，年最大负荷利用小时数为 5800h，整个工厂属于二级负荷。 2.2.3 供用电协议供用电协议 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 4 和当地供电部门签订的供用电协议内容如下： 1）电业局从本地区某电力系统变电所的 35KV 母线上，引出两回线，采用双回架空线路向 工厂供电，其中一回作为工作电源，另一回作为备用电源，未经电力系统调度同意，两回电源 不能并列影响，该变电所在工厂的东北方向，距工厂 8km。电力系统变电所和工厂总降压变电 所的连接见图 2-2。 图 2-2 电力系统变电所和工厂总降压变电所的连接图 2）电力系统变电所 35kV 母线上的短路数据如下： 在最大运行方式下电力系统变电所 35kV 母线上的短路容量为 S=200MVA； maxk 在最小运行方式下电力系统变电所 35kV 母线上的短路容量为 S=175MVA。 mink 3）电力系统变电所 35kV 出线上的定时限过流保护的动作时间为 2s。即工厂总降压变电所 的过流保护的动作时间不得大于 1.5s。 4）电业局要求工厂在高压侧进行用电计量，并要求工厂在进线侧的功率因数不得低于 0.9， 电业局对工厂实行二部电价制，电费单价为 0.2 元/kWh，基本电价为每月每千伏安 4 元。 其它有关电力建设的附加费用按有关的国家政策执行。 2.2.4 气象、水文、地质资料气象、水文、地质资料 和工厂供电系统设计有关的气象、水文、地质资料为： 1）工厂所在处的年最热月的平均最高温度为 30，土壤中 0.71m 深处的年最热月的平均 温度为 20。 2）年平均雷暴日数为 31d。 3）土壤的冻结深度为 1.10m。 4）年主导风向为偏南风。 5）厂区地势平坦，土壤为粘土，地下水位在 2.85.3m 以上。 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 5 3 负荷统计负荷统计 3.1 负荷统计的内容和目的负荷统计的内容和目的 3.1.1 负荷计算的概念负荷计算的概念 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同 一 时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负 荷作为按发热条件选择电器或导线的依据。 1 3.1.2 尖峰电流尖峰电流 尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。一般取起动电流的周期 1 分 量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元 件 时，还应考虑起动电流的非周期分量。 3.1.3 平均负荷平均负荷 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代 表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用 来 计算最大负荷和电能消耗量。 3.2 负荷计算的方法负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法等几种。本设计采用需要系数法确定。 主要计算公式有：有功计算负荷：P= K P 30d e 无功计算负荷：Q = P tg 3030 视在计算负荷：S = P/ 3030 cos 计算电流：I= S/U 3030 3 N 3.2.1 各用电车间负荷计算各用电车间负荷计算 NO.4 变电所所供电的部门及相关数据的情况见表 3-1。 表 3-1 NO.4 变电所所供电的部门及相关数据的情况 计算负荷 序 号 车间或 用电单 位名称 设备容 量/KW 需用系 数 Kd costan P/ ca kw Q/ ca kvar S/ ca kVA I/A ca 备注 No.4 变电所 1空压站3900.850.750.88 2锻造车3200.30.551.52 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 6 间 续表 3-1 NO.4 变电所所供电的部门及相关数据的情况 3模型车 间 1920.350.61.33 4料场350.280.61.33 5综合楼300.910 6厂区照 明 200.910 7小计 空压站的计算： P=KP=0.85390kW=331.5kw 1ca1d1e Q= Ptan=331.5kW0.88=291.72kvar 1ca1ca S= P/ cos=331.5kw/0.75=442kVA 1ca1ca I= S/U=442kVA/0.38=671.57A 1ca1ca 3 N 3 同理可得锻造车间、模型车间、料场、综合楼、厂区照明的负荷情况。 查表取 K=0.9 K=0.9 pq P = KP=0.9（331.5+96+67.2+9.8+27+18）kw =494.55 kw cp ic. Q = KQ=0.9（291.72+145.92+89.38+13.03）kvar=486.05 kvar cq ic. S =693.41 kVA c 22 cc QP 22 var)05.486()55.494(kkw I = S /U=693.41 kVA/0.38=1053.56A cc 3 N 3 NO.4 变电所所供电的部门的负荷统计见表 3-2。 表 3-2 NO.4 变电所负荷统计表 计算负荷 序 号 车间 或用 电单 位名 称 设备 容量 /KW 需用 系数 Kd costan P/ ca kw Q/ ca kvar S/ ca kVA I/A ca 备注 No.4 变电所 1空压 站 3900.850.750.88331.5291.72442671.57 2锻造 车间 3200.30.551.5296145.92174.55265.21 3模型 车间 1920.350.61.3367.289.38112170.17 4料场350.280.61.339.813.0316.3324.81 5综合 楼 300.9102702741.02 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 7 续表 3-2 NO.4 变电所负荷统计表 6厂区 照明 200.9101801827.35 7小计987494.55486.05693.411053.56 同理可得工厂各车间的负荷情况见表 3-3。 表 3-3 工厂各车间负荷统计表 计算负荷 序 号 车间 或用 电单 位名 称 设备 容量 /KW 需用 系数 Kd costan P/ kw ca Q/ ca kvar S/ ca kVA I/A ca 备 注 No.1 变电所 1铸钢 车间 20000.40.651.178009361230.771870.02 No.2 变电所 1铸铁 车间 10000.40.71.02400408571.43868.22 2砂库1100.70.61.3377102.41128.33194.98 3小计1110429.3459.37628.74955.30 No.3 变电所 1铆焊 车间 12000.30.451.98360712.88001215.51 21 号 水泵 房 280.750.80.752115.7526.2539.88 3小计1228342.9655.70739.951124.27 No.4 变电所 1空压 站 3900.850.750.88331.5291.72442671.57 2锻造 车间 3200.30.551.5296145.92174.55265.21 3模型 车间 1920.350.61.3367.289.38112170.17 4料场350.280.61.339.813.0316.3324.81 5综合 楼 300.9102702741.02 6厂区 照明 200.9101801827.35 7小计987494.55486.05693.411053.56 No.5 变电所 1锅炉 房 3000.750.80.75225168.75281.25427.33 22 号 水泵 280.750.80.752115.7526.2539.88 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 8 房 续表 3-3 工厂各车间负荷统计表 3仓库880.30.651.1726.430.8940.6261.72 4污水 提升 站 140.650.80.759.16.8311.3817.29 5小计430253.35200322.78490.43 No.6 变电所 1变压 器修 造车 间 6800.350.651.17238278.46366.15556.32 No.7 变电所 1电气 装配 车间 3500.30.71.02105107.1150227.91 各车间高压负荷（10kV） 1电弧 炉 21250.90.870.57225128.25258.6214.93No.1 2共频 炉 23000.80.90.48480230.4533.3330.79No.3 3空压 机 22500.850.850.62425263.550028.87No.4 4实验 变压 器 21000.350.80.757052.587.55.05No.6 3.2.2 各个车间功率补偿的计算和变压器的损耗计算各个车间功率补偿的计算和变压器的损耗计算 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 9 图 3-1 NO.4 变电所的草图 如图 3-1 NO.4 变电所的草图所示： 已知：A 点的计算负荷：P=494.55kw Q=486.05kvar S=693.41kVA 44ca4ca4ca I=1053.56A cos=0.713 4ca 补偿容量 Q=494.55tan（arccos0.713）-tan（arccos0.9）=246.83kvar 4.AN 初选 BSMJ0.4-25-3 型自愈式并联电容器，每组容量 q=25kvar CN. n= Q/ q=246.83kvar/25kvar=10 组 4.ANCN. 补偿后 A 点：P=494.55kw Q=236.05kvar S=548kVA 44ca / 4ca / 4ca / 因为 S=548kVA，所以变压器应选 S -630/10 Dyn11 即 S=630kVA 4ca / 9TN. 所以变压器的损耗 P =1.3kw P=5.8kw I %=3.0 U%=4.5 0K0K P =P +P（S/ S） =1.3+5.8（548/630） =5.69kw T0K4ca / TN. 22 Q = S I %/100+ U%/100（S/ S） TTN.0K4ca / TN. 2 =6303.0/100+4.5/100（548/630） =40.35kvar 2 P= P+P =（494.55+5.69）kw=500.24kw 4cB4ca / T Q= Q+Q =（236.05+40.35）kvar=276.4kvar 4cB4ca / T S=571.52kVA 4cB 2 4 2 4cBcB QP 22 ) 4 . 276()24.500( I= S/U=571.52kVA/10=33A 4cB4cB 3 N 3 cos= P/ S=500.24kw/571.52kVA=0.875 4cB4cB 同理可得其他各点的负荷情况见表 3-4 和表 3-5、图 3-2。 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 10 图 3-2 系统草图 表 3-4 其他各点的负荷情况 P/ kw ca Q/ kvar ca S/ kVA cacos I/A ca B1808.96442.45922.050.87753.24 B2434.71232.29492.930.88228.46 B3347.49181.88392.210.88622.64 B4500.24276.4571.520.87533 B5256.8139.43292.210.87916.87 B6241.14131.74274.780.87815.86 B7106.8256.34120.770.8846.97 B8225128.25258.620.8714.93 B9480230.4533.330.930.79 B10425263.55000.8528.87 B117052.5870.855.05 C1=C23506.541921.663998.570.877230.86 表 3-5 无功补偿后工厂的计算负荷 计算负荷项目cos P/ kw ca Q/ kvar ca S/ kVA ca I/A ca 10kV 侧补偿前负 荷 0.8687033.034027.938104.8467.94 10kV 侧补偿后负 荷 0.957033.032315.937404.53427.51 主变压器功率损耗35.78384 35kV 侧负荷总计0.9347048.862303.327543.75124.44 4 总降压变电所主变压器的选择总降压变电所主变压器的选择 4.1 主变压器的台数选择及其原理主变压器的台数选择及其原理 4.1.1 变压器台数选择的原理变压器台数选择的原理 1）变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当符合下 列条件之一时，宜装设两台及以上变压器： （1）有大量一级或二级负荷 在变压器出现故障或检修时，多台变压器可保证一、二级负荷 的供电可靠性。当仅有少量二级负荷时，也可装设一台变压器，但变电所低压侧必须有足够容 量的联络电源作为备用。 （2）季节性负荷容量较大 根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数，可做到经济运行、 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 11 节约电能。 （3）集中负荷容量较大 虽为三级负荷，但一台变压器的供电容量不够，这时也应装设两台 及以上变压器。 当备用电源容量限制时，宜将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供电， 以方便备用电源的切换。 2）在一般情况下，动力与照明宜共用变压器，以降低投资。但属下列情况之一时，可设专 用变压器： （1）当照明负荷容量较大，或动力和照明采用共用变压器供电会影响照明质量及灯泡寿命 时，可设专用变压器。 （2）单台单相负荷容量较大时，宜设单相变压器。 （3）冲击性负荷（如短路试验设备、大型电焊设备等）较大，严重影响供电系统的电压质 量，可设冲击负荷专用变压器。 4.1.2 变压器台数的选择变压器台数的选择 由第 2 章的设计原始资料可以知道，该厂整个工厂都属于二级负荷。因此，可以初选两台 变 压器。一台变压器作为工作电源，另一台作为备用电源。 4.2 主变压器的容量和型号选择主变压器的容量和型号选择 4.2.1 变压器容量的选择原理变压器容量的选择原理 1）变压器的容量 SNT 首先应保证在计算负荷 Sc 下变压器能长期可靠运行。 对仅有一台变压器运行的变电所，变压器容量应满足下列条件： SNTSc 考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取 70%85%。 3 对有两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个 条件： 3 （1）满足总计算负荷 70%的需要，即 SNT0.7Sc； （2）满足全部一、二级负荷 Sc（I+II）的需要，即 SNT Sc（I+II） 。 当选用不同容量的两台变压器运行时，每台容量可按下列条件选择： 3 SNT1+ SNT2Sc SNT1Sc（I+II） ；SNT2Sc（I+II） 2）变压器的容量应满足大型电动机及其他冲击负荷的起动要求。 大型电动机及其他冲击负荷的起动时，会导致变压器母线电压下降，而下降幅度则与变压 器的容量及设备起动方式有关。一般规定电动机非频繁起动时母线电压不宜低于额定电压的 85%， 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 12 这就要求变压器容量应与起动设备容量及其起动方式相配合。 4.2.2 变压器型号和容量的选择变压器型号和容量的选择 1）选择变压器型式 考虑到变压器在厂房建筑物内，故选用低损耗的 SZ7 型 35/10kV 三相干式双绕组电力变压 器。变压器采用有载调压方式，分接头5%，联接组别 Ydn11,带风机冷却并配置温控仪自动控 制。 2）选择变压器的容量 根据无功补偿后的计算负荷以及上面容量选择的原则可以确定变压器容量为 SNT0.7 Sc=0.77381.64kVA=5167.15kVA, 且 SNTSc（I+II）=3506.54 kVA 2 1 2 1CC QP 因此初选变压器容量为 6300 kVA，即选变压器为 SZ76300/35 kV。 5 确定供电系统确定供电系统 5.1 确定电源进线电压及电力来源确定电源进线电压及电力来源 由第 2 章中的设计原始资料可知，电业局从本地区某电力系统变电所的 35KV 母线上，引 出两回线，采用双回架空线路向工厂供电，其中一回作为工作电源，另一回作为备用电源，未 经电力系统调度同意，两回电源不能并列影响，该变电所在工厂的东北方向，距工厂 8km。 5.2 拟定全厂供电系统图拟定全厂供电系统图 通过以上的负荷计算和各种电器设备的选择以及变压器的型号和进线电压的确定，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。 示意图的简要说明：由东北方向 8km 处引入 35kV 的电源。通过总降压变电所的变压器 SZ7-6300/35kV 降为 10kV，再通过电缆进线到各个车间变电所供电。还有 10%-15%的备用线路， 出现故障时可以很快的恢复供电，可以防止工厂内大面积的停电。同时设置了各种避雷等保护 装置。具体内容会在后面几章里会详细讲到。 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 13 JYN1-35-26 SN10-35/1000 LCZ-35 JYN1-35-28 SN10-35/1000 LCZ-35 JYN1-35-28 SN10-35/1000 LCZ-35 JYN2-10-07 LZZQB6-10SN10-10I/630 JYN2-10-07 LZZQB6-10SN10-10I/630 JYN1-35-33 LCZ-35LCZ-35SN10-35/1000 JYN2-10-12 SN10-10I/630 JYN1-35-111 RN2-35JDJ2-35 JYN1-35-26 SN10-35/1000 LCZ-35 35kV进 线 LGJ-150 YJV-35/10-3+240YJV-35/10-3+240 SZ7-6300/35kVSZ7-6300/35kV FZ-35 JYN1-35-111 RN2-35JDJ2-35FZ-35 GW5-35/630 GW5-35 FZ-35FZ-35 35kV进 线 LGJ-150 GW5-35/630 GW5-35GW5-35 图 5-1 工厂总降压变电所供电系统示意图 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 14 6 短路电流计算短路电流计算 6.1 计算短路电流的目的计算短路电流的目的 6.1.1 短路的原因及其危害短路的原因及其危害 造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害等。电气设备载流部分的绝缘损坏可能是由于设备长期 运行绝缘自然老化，或由于设备本身绝缘缺陷而被工频电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压击穿（包括雷击过电压）击穿，或者是设备绝缘受 到外力损伤而造成短路。 在供电系统发生短路故障后，短路电流往往要比正常负荷电流大许多倍，有时可高达几十万安培。当它通过电气设备时，温度急剧上升，会 使绝缘老化或损坏；同时产生的电动力会使设备载流部分变形或损坏。短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；严重的短路会影 响系统的稳定性；短路还会造成停电；不对称的短路电流会产生较强的不平衡交变磁场，对通信和电子设备等产生电磁干扰等。 6.1.2 计算短路电流的目的计算短路电流的目的 进行短路计算的目的是正确选择校验电气设备及保护装置。三相短路是危害最严重的短路形式，因此，三相短路电流是选择和校验电气和导 体的基本依据。在校验继电保护装置的灵敏度时，还需计算不对称短路的短路电流值。当然在校验电器和导体的动、热稳定时，还要用到短路冲 击电流、稳态短路电流等。 6.2 短路电流计算短路电流计算 6.2.1 计算方法计算方法 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，并将各元件依次编号， 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的短路电流通过。接着，按所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，因此一般只需采用阻抗串、并 联的方法即可将电路化简，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。 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 15 6.2.2 计算步骤计算步骤 （注：本设计采用标幺制法进行短路计算） 1）在最小运行方式下： （1）确定基准值 取 S =100MVA,U=36.75kV,U =10.5kV d1c2c 而 I= S /U= 100MVA/(36.75kV) = 1.571kA 1dd 3 1c 3 I=S /U = 100MVA/(10.5kV) =5.499kA 2dd 3 2c 3 （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统（S =175MVA） k X * =S / S= 100MVA/175MVA=0.571 1dk 电力电缆线路（X0 = 0.4/km） X * =0.4/km8km= 0.237 20 2 Sd x L Uc 2 )75.36( 100 kV AMV 电力变压器（UK% = 7.5） X * =1.19 3 % 100 kd N T US S A AkV AkV 6300100 101005 . 7 3 绘制等效电路如图 6-1，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 X1*X2*X3*X4* K-1K-2 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 16 图 6-1 最小运行方式时的等效电路图 （3）求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*= X1*X2*=0.571+0.237=0.808 )1( k 三相短路电流周期分量有效值 I = I/ X*=1.571kA/0.808=1.944kA (3) 1k1d)1( k 其他三相短路电流 I= I= I=1.944kA (3) 1k (3) 1k (3) 1k i=2.551.944kA=4.957kA (3) sh I=1.511.944KA=2.935kA (3) sh 三相短路容量 S= S / X*=100MVA/0.808=123.762MVA (3) 1kd)1( k （4）求 k-2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*= X *X *X * =0.808+0.237+1.19=2.235 )2( k123 三相短路电流周期分量有效值 I= I/ X*=5.499kA/2.235=2.46kA (3) 2k2d)2( k 其他三相短路电流 I= I= I=2.46kA (3) 2k (3) 2k (3) 2k 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 17 i= 2.552.46kA =6.273kA (3) sh I=1.512.46kA=3.715kA (3) sh 三相短路容量 S = S/ X*=100MVA/2.235= 44.743MVA (3) 2kd)2( k 2）在最大运行方式下： （1）确定基准值 S =100MVA,U=36.75kV,U =10.5kV d1c2c 而 I= S /U= 100MVA/(36.75kV) = 1.571kA 1dd 3 1c 3 I=S /U = 100MVA/(10.5kV) =5.499kA 2dd 3 2c 3 （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统（S = 200MVA） k X *= 100MVA /200 MVA =0.5 1 电力电缆线路（X0 = 0.4/km） X * =0.4/km8km= 0.237 20 2 Sd x L Uc 2 )75.36( 100 kV AMV 电力变压器（UK% = 7.5） X * =1.19 3 % 100 kd N T US S A AkV AkV 6300100 101005 . 7 3 绘制等效电路如图 6-2，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 18 （3）求 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X*= X1*X2*=0.5+0.237=0.737 )1( k 三相短路电流周期分量有效值 I = I/ X*=1.571kA/0.737=2.132kA (3) 1k1d)1( k X1*X2* X3* X4* K-1 K-2 图 6-2 最大运行方式时的等效电路图 其他三相短路电流 I= I= I=2.132kA (3) 1k (3) 1k (3) 1k i=2.552.132kA=5.437kA (3) sh I=1.512.132KA=3.219kA (3) sh 三相短路容量 S=S / X*=100MVA/0.737=135.685MVA (3) 1kd)1( k （4）求 k-2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值 X* = X *X *X * /X *=0.737+0.237+1.19/2=1.569 )2( k1234 三相短路电流周期分量有效值 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 19 I= I/ X*=5.499kA/1.569=3.353kA (3) 2k2d)2( k 其他三相短路电流 I=I=I=3.353kA (3) 2k (3) 2k (3) 2k i=2.553.353kA=8.55kA (3) sh I=1.513.353kA=5.063kA (3) sh 三相短路容量 S= S / X*=100 MVA /1.569=63.735MVA (3) 2kd)2( k 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（最小运行方式） 总的电抗标幺值三相短路电流/kA()三相短路容量/ MVA 短路计 算点 X* I (3) k I (3) I (3) i (3) shI (3) sh S (3) k k-1 点0.8081.9441.9441.9444.9572.935123.762 k-2 点2.2352.462.462.466.2733.71544.743 （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 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 20 X* I (3) k I (3) I (3) i (3) shI (3) sh S (3) k k-1 点0.7372.1322.1322.1325.4373.219135.685 k-2 点1.5693.3533.3533.3538.555.06363.735 7 高压设备选择高压设备选择 7.1 高压设备选择的原则高压设备选择的原则 高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应该工作安全可靠，运行方便，投资经济合 理。一般需要遵循以下原则：a.按正常工作条件选择额定电压和额定电流；b.按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定；c.安装置地点的三相 短路容量来校验高压断路器的遮断容量。 7.1.1 高压开关柜的选择原则高压开关柜的选择原则 高压开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优先选出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中包含的所有 一次设备的型号规格。比如断路器、熔断器、电流互感器、电压互感器、所用变压器及自动开关等。 7.1.2 短路校验的原则短路校验的原则 对于相应高压开关柜内的设备进行短路校验，主要有断路器的额定电压、额定电流、额定断流容量、额定开断电流以及相应的额定动、热稳 定电流校验。 7.2 各部分高压开关柜的型号选择各部分高压开关柜的型号选择 由于总降压变电所的变压器出线为 10 kV，则可选用较为经济的固定式高压开关柜。 7.2.1 10 kV 进线柜的选择进线柜的选择 由供电系统图和总负荷计算电流 I =427.51A，及 JYN2-10 型开关柜的一次线路方案及柜内主要电器设备的相关数据可知，可选取额定电流为 c 630A 的 JYN2-10-01 方案编号。柜内由一个 SN10-10I/630 型少油断路器、一个 CD14/10 型电磁操动机构和两个 LZZB6-10 型电流互感器组成。一 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 21 次线路方案见系统供电图。 7.2.2 车间变电所出线开关柜的选择车间变电所出线开关柜的选择 各个车间的计算电流有所不同，下面仅举一例说明选择的方法。对于 1 号变电所，其计算电流为 I =53.24A，由相关数据可知，选取额定电流 c 为 630A 的 JYN2-10-01 方案编号完全符合要求。至于其他车间变电所和化工厂的联络线柜都可以选取额定电流为 630A 的 JYN2-10-01 方案编号。 一次线路方案见系统供电图。其他车间变电所的开关柜选择见表 7-1。 表 7-1 各个部分开关柜的选择列表 开关 柜号 12345678910 回路 名称 NO.1 变电 所 NO.2 变电 所 NO.3 变电 所 NO.4 变电 所 NO.5 变电 所 NO.6 变电 所 NO.7 变电 所 电弧炉共频炉空压机 开关 柜型 号 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 JYN2-10- 01 计算 电流 /A 53.2428.4622.643316.8715.866.9714.9330.7930.79 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 22 7.2.3 试验变压器开关柜的选择试验变压器开关柜的选择 对于所用变压器的方案，可选取 JYN2-10-26 方案编号。由三个 RN3-型熔断器、一个 SCL-30/10 型所用变压器和 DZ10-100/330 型自动开关 6 10 组成。一次线路方案见系统供电图。 7.2.4 避雷装置开关柜的选择避雷装置开关柜的选择 对于电压互感器和避雷器的选择，可选取 GG-1A-54 方案编号，由一个 JDZJ-型电压互感器、一个 RN2-型熔断器和一个 FCD-型避雷器 6 10 6 10 6 10 组成。一次线路方案见系统供电图。 7.3 变电所一次设备的选择与校验变电所一次设备的选择与校验 7.3.1 35kV 侧一次设备的选择与校验侧一次设备的选择与校验 35kV 侧一次设备的选择与校验见表 7-2 7.3.2 10kV 侧一次设备的选择与校验侧一次设备的选择与校验 10kV 侧一次设备的选择与校验见表 7-3 表 7-2 35kV 侧一次设备的选择与校验 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 23 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他 参数 /kV N UI /A c I/kA (3) k i/kA (3) sh I 2 ima t 装置地点 条件 数据35125.62.1325.437（2.132） 1.7=7.73 2 额定参数 /kV N UI/A .N QF I/kA oc i/kA max I 2 tt 高压少油断路 器 SN10- 35/1000 351000164016 4=1024 2 高压隔离开关 GW5-35/630 35630- 电流互感器 LCZ-35 35600/20-1500.1=21.2132（650.1） 1=42.25 2 电压互感器 JDJ2-35 35- 高压熔断器 RN2-35 350.550- 一次 设备 型号 规格 避雷器 FZ-3535- 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 24 表 7-3 10kV 侧一次设备的选择与校验 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他 参数 /kV N UI /A c I/kA (3) k i/kA (3) sh I 2 ima t 装置地点 条件 数据10总 427.513.5358.55（3.535） 1.7=21.24 2 额定参数 /kV N UI/A .N QF I/kA oc i/kA max I 2 tt 高压少油断路 器 SN10- 10I/630 10630164016 2=512 2 高压隔离开关 GN -10T/600 6 8 10600-5220 5=2000 2 电流互感器 LZZQ6-10 10500/5- 电压互感器 JDZJ-10 / 3 10 3 1 . 0 3 1 . 0 - 熔断器 RN2- 10 100.550- 一次 设备 型号 规格 避雷器 FS-1010- 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 25 8 高压线路选择高压线路选择 8.1 线路选择与校验的项目及条件线路选择与校验的项目及条件 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件： 1）发热条件 导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。 2）电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工 厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。 3）经济电流密度 35kV 及以上的高压线路及电压在 35KV 以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路 的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的 10KV 及以下线路，通常不按此原则选择。 4）机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线 也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。 5）短路热稳定条件 对绝缘导线、电缆和母线，应校验其短路稳定性，架空导线因散热性好，可不做短路热稳定条件。 8.2 35kV 高压进线线路选择与校验高压进线线路选择与校验 8.2.1 选择校验的方法选择校验的方法 对长距离大电流及 35KV 及以上的高压线路，则可先按经济电流密度条件选择确定导线经济截面，再校验其它条件。由于厂区较小，电压损失 可以忽略，故不用校验。又由于架空导线因散热性好，可不做短路热稳定校验。 8.2.2 按经济电流密度和发热条件选择按经济电流密度和发热条件选择 35kV 高压进线高压进线 1）先按经济电流密度条件选择截面 35kV 侧的的计算电流是 125.6A，架空线的经济电流密度 j=0.90见表 8-1,因此 A= I / j=125.6A/0.90=139.56mm ,则选择 LGJ-150 型钢芯铝 ec 1 eccec 2 绞线架空线。 2）按发热条件进行校验 浙江科技学院本科毕业设计（论文） 26 LGJ-150 型钢芯铝绞线在 30条件下载流量为 418A，大于导线最大负荷电流 125.6A，满足发热条件。 1 3）按机械强度条件进行校验 35kV 架空线路铝绞线的最小截面为 35 mm，因此 LGJ-150 导线也是满足机械强度要求的。 21 表 8-1 导线和电缆的经济电流密度 年最大负荷利用小时/h线路类型导线材质 3000 以下300050005000 以上 铜3.002.251.75架空线路 铝1.651.150.90 铜2.502.252.00电缆线路 铝1.921.731.54 8.3 10kV 高压出线线路的选择与校验高压出线线路的选择与校验 8.3.1 选择校验的方法选择校验的方法 根据经验，一般 10kV 及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。而 本设计中，由于厂区较小，不考虑电压损失，故不用校验。而对于电缆，不必校验其机械强度。 8.3.2 按发热条件选择按发热条件选择 10kV 高压出线高压出线 1）先按发热条件选择电缆截面 线路计算电流为 I =427.51A， 240mm