KV厂区变电所设计方案李培伟

1、1.分析原始资料错误！未定义书签。2.主变压器容量、型号和台数的选择错误！未定义书签。2.1主变压器的选择错误！未定义书签。2.2主变台数选择错误！未定义书签。2.3主变型号选择错误！未定义书签。2.4主变压器参数计算错误！未定义书签。3.主接线形式设计错误！未定义书签。3.1 10kV出线接线方式设计错误！未定义书签。3.2 35kV进线方式设计错误！未定义书签。3.3总王接线设计图错误！未定义书签。4.短路电流计算错误！未定义书签。4.1短路计算的目的错误！未定义书签。4.2变压器等值电抗计算错误！未定义书签。4.3短路点的确定错误！未定义书签。4.4各短路点三相短路电流计算错误！未定义书

2、签。4.5短路电流汇总表错误！未定义书签。5.电气一次设备的选择错误！未定义书签。5.1高压电气设备选择的一般标准错误！未定义书签。5.2高压断路器及隔离开关的选择错误！未定义书签。5.3导体的选择错误！未定义书签。5.4电流互感器的选择错误！未定义书签。5.5电压互感器的选择错误！未定义书签。6.防雷错误！未定义书签。6.1防雷设备错误！未定义书签。6.2防雷措施错误！未定义书签。6.3变配电所的防雷措施错误！未定义书签。7.接地错误！未定义书签。7.1接地与接地装置错误！未定义书签。7.2确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢签。总结错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文

3、献错误！未定义书签。附录1、 设计图纸二张(1)总降压变电站电气主接线图(2)主变压器继电保护展开图本次毕业设计进一步系统学习、巩固和扩大对电气工程及其自动化专业四 年函授学习所掌握的相关理论知识。课本基础理论、方法是树立正确设计思想和设计方法的基本依据，电气设计手册、设计规程、典型的电气工程设计实例 资料等是设计过程中必不可少的辅助资料。通过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，这将使自己 所学的理论错误！未定义书知识提升到一定的运用层次，为完成变电所主接线设计，必须从全 局出发，统筹兼顾，并根据本变电所在系统中的地位、进出线回路数、负荷情 况、工程特点、周围环境条件等，确定合理

4、的设计方案。对电气主接线设计拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟 定出若干可行方案，内容包括主变压器型式、台数和容量，以及各电压级配电 装置的接线方式等。并进行经济比较，依据对主接线的基本要求，从技术上论 证各方案的优、缺点，淘汰一些较差的方案，保留2 3个技术上相当的较好方 案，进行计算，选择出经济上的最佳方案后，确定最优主接线方案。进行短路 计算：依据所确定的主接线，进行短路计算。设备选择及绘制电气主接线单线 图。 电气主接线一般按正常运行方式绘制， 采用全国通用的图形符号和文字代 号，并将所用设备的型号、发电机主要参数、母线及电缆截面等标注在单线图 上。

5、单线图上还应示出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及其一 次接线方式，以及主变压器接线组别和中性点的接地方式等。关键词：电气主接线，短路电流计算，设备选择，配电装置，变压器继电 保护，防雷接地毕业设计是完成教案计划、实现培养目标的重要教案环节，是培养学生综 合素质和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作作风 和独立工作能力具有深远的影响。一、毕业设计的目的、意义通过毕业设计的进一步系统学习，可以进一步巩固和扩大对电气工程及其 自动化专业三年函授学习所掌握的相关理论知识。课本基础理论、方法是树立 正确设计思想和设计方法的基本依据，电气设计手册、设计规程、典型的电气 工程

6、设计实例资料等是设计过程中必不可少的辅助资料。经过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，这将使自己 所学的理论知识提升到一定的运用层次，为完成实际工程设计奠定扎实的基本 功和基本技能。最终达到学以致用的目的。二、电气设计的地位和作用电气设计在发变电工程设计的各个阶段中都起着主导作用，是工程建设的 关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的 运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。设计是工程建设 的灵魂。电气一次设计的最后方案是安排工程建设工程和组织施工安装的重要 依据三、本次设计的题目及参数依据电力学院成教部的统一计划，毕业指导教师的具体安排

7、，在这次毕业设计 中，本人承担的课题为某工厂35kV总降压变电所设计。任务书给定的具体设 计参数如下：某XX厂总降四、对本次初步设计的要求（3）根据设计任务书、设计指导书的要求，并初步分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在规定的时间内完 成35kV终端变初步设计。最终得出以下成果：初步设计说 明书、计算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气 主接线图一张（#1号）；主变压器继电保护展开图一张（#2号）。第一章绪论1.1 概述变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电力系统是由发电机，变压器，输电线路，用 电

8、设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电 力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电 机），变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电 站电气部分投资大小的决定性因素。随着国民经济的快速稳定发展，电能需求迅速增长，我国电网的规模日益扩大。做好供配电工作，对促进工业生产

9、、降低产品成本、实现生产自动化和工业现代化有着十分重要的意义，供配电系统的安全运行。供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身 和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的 损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。经过四年的系统理论知识的学习，及各种实习操作，还有老师精心培育下，我们对电力系统各部分有了初步的认识与了解。在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读工厂供电、工厂供配电技术答问、工厂供电设计指导、配电设备及系统、和电力系统继电保护以及电力系统分析等参考书籍，在指导老师的指导下，开始课程设计。1.2 原始资料某35KV工厂总降压变电所

10、及配电系统设计1、全厂用电设备情况1负荷大小用电设备总安装容量：6630kW计算负荷（10kV侧）有功：4522 kW无功：1405kVar各车间负荷统计见表812负荷类型本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过两 分钟将造成产品报废；停电时间超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；全厂 停电将造成严重经济损失，故主要车间及辅助设施均为I类负荷。3本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。全 厂 负 荷 分 布 ， 见 厂 区 平 面 布 置 图 。 （ 图81）表81全厂各车间负荷统计表序 号车间名称负荷 类型计算负荷Pjs(kW)Qj

11、s(kVar)Sjs(kVA)1空气压缩车间I7801808002熔制成型（模具）车间I5601505803熔制成型（熔制）车间I5901706144后加工（磨抛）车间I6502206865I5601505806后加工（封接）车间I3601003747配料车间I4201104348锅炉房II-III4001684349厂区其它负荷（一）II-III440200483厂区其它负荷（二）476014484985共计0. 95二、974735.24同时系数45221405全厂计算负荷2、电源情况二、工作电源本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110kV母线 短路容量为1918M

12、VA，基准容量为1000 MVA，A变电站安装两台SFSLZL31500kVA/110kV三圈变压器，其短路电压u高-中=10.5%，u高-低17，u低-中=6%。详见电力系统与本厂联接图（图82）。图81厂区平面布置示意图82电力系统与本厂联接示意图供电电压等级，由用户选用35kV或10kV的一种电压供电。 最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。三、备用电源拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电 时，才允许备用电源供电。四、功率因数供电部门对本厂功率因数要求值为：当以35kV供电时，cos=0.9当以10k

13、V供电时，cos=0.95五、电价供电局实行两部电价。基本电价：按变压器安装容量每1千伏安每月4元计费。电度电价：35kVB=0.05元/kWh10kVB=0.06元/kWh六、线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。四、对本次初步设计的要求（1）根据设计任务书、设计指导书的要求，并初步分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在规定的时间内完 成35kV终端变初步设计。最终得出以下成果：初步设计说 明书、计算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气 主接线图一张（#1号）；主变压器继电保护展开图一张（#2号）。第二章高压供电系统设计2.1 概述高压供配电装置的设计主要

14、以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性与灵活 性。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论 证比较后方可确定。一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气 主接线最基本的要求；二、灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行 运行方式的转换；三、经济性：主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济 合理，主要从以下几方面考虑：投资省，占地面积少，电能损耗少。根据提供的设计资料，本变电所有两路电源，正常运行时一路运行一路备用。全所95B回出线有7回为I类负荷，且对供电可靠性要求较高，停电时间超过两分钟即会造成产品 报废，停电

15、时间超过半小时主要设备、锅炉将会损坏；全厂停电将造成严重的经济损失。 本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。另外，备 用电源由B变电站引入，要求只有在工作电源停电时才允许备用电源供电。供电局实行两部电价：基本电价按变压器安装容量每千伏安每月4元，电度电价：35kV按0.05元/kWh,10kV按0.06元/kWh。计费；线路功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元计算。2.2 主接线设计的原则主接线的设计，必须结合电力系统、发电厂和变电所的具体情况，全面总结分析，经 过技术与经济比较，合理地选择主接线方案。电气主接线设计的基本原则是以设计任务书 为

16、依据，执行国家的技术经济政策、技术规定，从全局出发，结合工程的实际情况，在保 证供电可靠、调度灵活、等各项技术要求的前提下，兼顾运行和检修的方便，尽可能地就 地取材，节省投资。22.3.1 供电方案的拟定本所电源进线可为35kV或10kV的两路，按照要求正常情况下一路运行，一路备用。配电母线为10kV，负荷出线有9回，且对供电可靠性要求较高，停电时间超过两分钟即会 造成产品报废，因此考虑配电母线采用单母线分段接线，为了提高供电可靠性，10kV拟采用成套开关柜单层布置。而对于电源进线，则可取两路35kV、两路10kV一路35kV一路10kV，为此得出了三种不同的方案。(1)方案一：工作电源与备用

17、电源均采用35kV电压供电。在这个方案中，总降压变电所内装设两台主变压器。工厂总降压变电所的高压侧接线 方式可采用单母线分段接线和内桥接线。显然，从技术经济上比较，内桥接线优于单母线 分段接线，故采用内桥接线作为本方案的接线方式。2)方案二：工作电源与备用电源均采用10kV电压供电，两路电源进线均采用断路器控制。(3)方案三：工作电源采用35kV电压供电，用架空线路引入总降压变电所，装设一台主变压器。备用电源采用10kV电压供电，35kV降压后接在10kV的一段配电母线上，备用电源接在10kV的另一段配电母线上。三个方案的主接线图如下:万案一图2.1方案二图2.2万案一图2.3方案三2.3.2

18、 技术指标计算(负荷计算)工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量，但是这种原始资料要变成电力设计所需要的假设负荷，称为负荷计算，这种电气负荷计算要准确，因为负荷计算值直接影响整个供电设计的质量。(1)方案一根据全厂计算负荷为4735.24kVA，考虑原始资料要求两路电源正常时只用一路供电，工作电源停运时方用备用电源供电，本方案选用5000 kVA的变压器两台，型号为SJL15000/35,电压为35/10kV，查表得到变压器的主要技术数据：空载损耗F0=6.9kW，短路损耗Pk=45kW阻抗电压U% =7,空载电流I0% =1.1变压器的有功功率损耗2Pb=nPo+Pk

19、(Sjs/Sbe)/n(n为变压器台数)已知：n=2(正常运行时备用变压器充电备用)；Sjs=4735.24kVA;Sbe=5000 kVA所以，变压器的有功损耗 R=2X6.9 +45X(4735.24/5000)=54kW变压器的无功功率损耗2Qb=n(I0%/100)Sbe+(1/n) (U % 100) Sbe (Sjs/Sjb) = 2X(1.1/100)X5000+2(7/100)X5000X(4735.24/5000) =424kVar一台变压器运行的有功损耗=巳Fb=54-6.9=47 kW一台变压器运行的无功损耗=Q-1.1/100*5000=424-55=369 kVar3

20、5kV线路的功率：Pjs=Pjs+Pb-P=4522+54-6.9=4569kWQjs=Qjs+Q-1.1/100*5000=1405+424-55=1774 kVarSjs=、,Pjs2Qjs2=.45 6921 7742=4901kVAIjs=Sjs/(43 Ue)= 4901/(J3X35)=80.9A35kV线路的功率因数：cos$= Pjs/Sjs= 4569/4901=0.93导线在运行中，因其中有电流流过，将使导线温度升高。温度过高，将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的弧垂。为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即Ij

21、svlux。按照国家电线产品技术标准规定，经过查表，35kV线路选用LGJ35钢芯铝绞线架 设，几何均距确定为2.5M。查表得：ro=O.85 Q/km ,xo=O.417Q/km。工作电源电压损失：ui=(roxPjsxLi+ xoxQjsxLi)/Ue (L=5 km)=(0.85x4569x5+ 0.417x1774x5)/35=0.66 kVU1V35x5%=1.75 kV，电压损失合格。备用电源电压损失：U2=(rxPjs xL2+ xxQjs xL2)/Ue (L=7 km)=(0.85x4569x7+ 0.417x1774x7)/35= 0.92 kVU2V35x5%=1.75

22、kV，电压损失合格。(2)方案二根据全厂计算负荷Sjs=4735.24kVA，可以计算出10kV线路的负荷电流ljs=Sjs/(. 3 Ue.)=4735.24/(, 3x10)=273A它的功率因数：cos$= Pjs/Sjs=4522/4735.24=0.95根据导体的发热条件，10kV线路选用LGJ70钢芯铝绞线架设，几何均距确定为1.5M。查表得：r0=0.46Q/km ,x0=0.365Q/km。电压损失：U1=(r0 xPjsxL+ x0 xQjsxL) /Ue2(L=5 km)=(0.46x4522x5+ 0.365x1405x5)/10=1.3 kV电压损失过大，为了降低电压损

23、失，10kV线路考虑选用LGJ120的钢芯铝绞线架设。查表得：r0=0.27Q/km ,x0=0.335Q/km电压损失为：U1=(rxPjsxL+ xxQjsxL) /UQ(L=5 km)=(0.27x4522x5+ 0.335x1405x5)/10= 0.85kV同理：U2=(0.27x4522x7+ 0.335x1405x7)/10=1.18 kVU2 U110 x5%=0.5 kV，电压损耗仍然偏高。只有通过提高供电侧电压才能保 证供电电压。(3)方案三正常运行时以35kV单回路供电，10kV线路作为备用电源。根据全厂计算负荷为4735.24kVA，厂内总降压变电所设一台容量为5000

24、 kVA的主变压器，型号为SJL15000/35，查表得到变压器的主要技术数据：空载损耗F0=6.9kW，短路损耗Pk=45kW阻抗电压U% =7,空载电流I0% =1.1变压器的有功功率损耗2Pb=nPo+Pk(Sjs/Sbe)/n(n为变压器台数)已知：n=1；Sjs=4735.24kVA；Sbe=5000 kVA所以，Fb=1X6.9 +45X(4735.24/5000)2=47kW变压器的无功功率损耗Q=n(l 0%/ 100)Sbe+(1/n) (U % 100) Sbe (Sjs/Sjb)=1X(1.1/100)X5000+(7/100)X5000X(4735.24/5000) =

25、369kVar35kV线路的功率：Fjs=Fjs+Fb=4522+47=4569 kWQjs=Qjs+Q=1405+369=1774 kVarSjs=、Pjs2Qjs2=. 4569217742=4901kVAIjs=Sjs/(43 Ue)= 4901/(V3X35)=80.9A35kV线路的功率因数：cos$= Pjs/Sjs= 4569/4901=0.93导线在运行中，因其中有电流流过，将使导线温度升高。温度过高，将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的弧垂。为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即Ijsvlux。按照国家电线产品技

26、术标准规定，经过查表，35kV线路选用LGJ35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为2.5M。查表得：0=0.85Q/km ,x0=0.417Q/km。35kV工作电源电压损失：U1=(r0XPjs XL计x0XQjs XL1)/Ue (L=5 km)=(0.85X4569X5+ 0.417X1774X5)/35=0.66 kVU1V35X5%=1.75 kV，电压损失合格。10kV备用线路仅考虑一级负荷之用，一级计算负荷为3868.5kVA，可计算出10kV备用线路的负荷电流IjsIjs=Sjs/(、3Ue)=3868.5/(、3 X10)=223.35 A按导体的发热条件选用LGJ-120钢芯铝

27、绞线架设，几何均距确定为1.5M，查表得每公里的电阻值r0=0.27Q,每公里的电抗值X0=0.335Q。可计算出10kV备用线路的电压损失：u2=（roxPjsxL+ xoxQjsxL）/ue2（L=7 km）=（0.27x3724x7+ 0.335x1047.6x7） /10=0.95kV要求电压损失为：10 x5%=0.5 kV，作为备用电源由于所用时间少，基本满足要求； 另外也可通过提高供电侧电压来保证。通过对三个方案的技术指标分析计算，可知：方案一：供电可靠，运行灵活，线路损失小，但因装设两台主变压器和三台35kV断路器，致使投资增大。方案二：工作及备用电源均采用10kV，无须装设主

28、变压器，投资小，但线路损耗大，电压损失严重，无法满足一级负荷长期正常运行的要求，故不予考虑。方案三：介于方案一和方案二之间，正常运行时，线路损耗低，电压损失小，能满 足一级负荷长期正常运行的要求。35kV线路故障或检修时，10kV备用线路运行期间，电压损失较大，但这种情况较少，且时间不长，从设备投资来看，方案三比方案一少一台主变 压器和两台35kV断路器，投资降低。至于备用线路电压损失问题，可采用适当提高线路导 线截面的办法来降低电压损失或适当提高供电侧电压。因此，将方案一与方案三再作进一 步的经济计算比较。2.3.3 经济计算经济计算包括基本建设投资和年运行费两大项。（1）基建投资Z基建投资一般采用供配电系统中各主要设备从订货到安装完成所需的全部工程费用的 综合投资指标表示。所谓综合投资，包括设备本体价值、辅助设备及配件材料费和设备的 实验调试费用、土建及安装费用，也包括设备的运输费。（2）年运行费用F年运行费是指设备投入运行后维持正常运行每年所付出的费用，一般包括以下四项：设备的折旧费用Fz;设备维护管理费Fw;年电能损耗费用FA；年基本电价费FJ。整个供电系统的年运行费F=FZ+FW+F+FJ。方案一和方案三的基建投资和年运行费见表25,经济比较见表6。表2方案一的投资费乙工程说明