某降压变电所的设计说明

1、 . . . 现代供电技术课程设计报告题目：某工厂总降压变电所设计班级： 控制工程基地一班：黄晶晶学号：09260133同组成员：闫明霞，鹏，王孝奇，许琦，婷，海超指导老师：玉武完成时间：2011.11.21-2011.12.2摘要本课题设计了一个35kv工厂总降压变电所设计，在满足工厂供电设计中安全、可靠、经济的基本要求的前提下，本设计首先根据全厂和车间的用电设备和生产工艺要求，进行了负荷计算。通过功率因数的计算，确定了工厂的供电方案，和主接线方式，选择了主变压器的台数和容量，其次进行了短路电流计算，进行了主要电气设备的选型和校验，最后绘出设计图样，从而达到设计要求。关键词：供电系统 主接线

2、 负荷计算目录前言 4第一章 电气主接线设计5第1.1节 电气主接线的概述5第1.2节 主接线的设计原则和要求5第1.3 控制回路5第1.4节 主变压器的保护、测量、控制二次回路12第二章 短路电流计算17第2.1节 各元件电抗,用标幺值计算18第2.2节 k1点三相短路电流计算19第2.3节 k2点三相短路电流计算21第三章 主要电气设备选择21第3.1节 35KV侧设备23第3.2节 10KV侧设备24第3.3节 10KV母线选择24第3.4节 继电保护26第四章 总结27第五章 参考文献28前言随着工业自动化的进一步深入，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

3、业生产和电力系统的一个重要课题。工程供电，就是指工厂所电能的供应和分配。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既能易于由其他形式的能量转换而来，由易于转换为其他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与整个国民经济生活中应用极为广泛。 第一章 电气主接线的设计1.1电气主接线电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体与发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。把

4、变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。1.2电气主接线的设计原则和要求电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。1.3 控制回路变电站的控制回路有断路器控制回路和隔离开关控制回路两种。隔离开关的控制回路主要由计算机监控系统来完成，与继电保护有关系，因此本节仅介绍断路器控制回路。一、 断路器控制回路的基本要求断路器控制回路应满足下列要求

5、：（1）能进行手动跳、合闸和由继电保护与自动装置配合，必要时实现自动跳、合闸动作完成后，自动切断跳合闸脉冲电流，因为跳、合闸线圈是按短时间带电设计的。（2）能指示断路器的分、合闸位置状态，自动跳、合闸时应有明显信号。（3）能监视电源与下次操作时分闸回路的完整性，对重要元件与有重合闸功能、备用电源自动投入的元件，还应监视下次操作时合闸回路的完整性。（4）有防止断路器多次合闸的“跳跃”闭锁装置。（5）当具有单相操作机构的断路器按三相操作时，应有三相不一致的信号。（6）气动操作机构的断路器，除满足上述要求外，尚应有操作用压缩空气的气压闭锁；弹簧操作机构应有弹簧是否完成储能的闭锁，液压操作机构应有操作

6、液压闭锁。（7）控制回路的接线力求简单可靠，使用电缆最少。二、三相操作断路器控制回路图12-8是一个典型三相操作断路器的控制回路示意。图中KCRM、KTPM为计算机监控系统来的手合、手跳命令，KRC、KTR为线路保护装置来的重合闸、跳闸命令，KCFU、KCFI为操作箱中防跳继电器，KCP、KTP为操作箱中跳闸回路、合闸回路监视继电器，LC、LT为断路器操作机构合闸线圈、跳闸线圈，KCF为断路器操作机构的防跳继电器，YBS为断路器操作机构的压力等闭锁触点。(此图由误) 图12-8 典型三相操作断路器控制回路示意图当断路器处于合闸状态时有KTPM、KTR命令时，跳闸回路接通，LT带点，跳开断路器。

7、当断路器处于断开状态时，计算机监控系统来手合或重合闸装置来重合，合闸回路接通，LC带点，合上断路器。当断路器合于故障时，若KCRM、KRC脉冲较长，若没有防跳回路，则会发生断路器反复跳闸、合闸，断路器短时间多次切断故障电流，轻则对系统造成多次冲击，重则时断路器爆炸。图12-8中操作箱和断路器操作机构均设计有防跳回路，现分别介绍。若使用操作箱的防跳回路，动作行为如下：断路器合于故障后，保护动作加速跳闸，并使串接在跳闸回路里德KCFI动作，KCFI的触点合上；此时因为合闸脉冲尚未消失，KCFU带电，其一副动合触点使自己自保持，一副动断触点断开合闸回路，这样就避免了断路器再次合于故障；直到合闸脉冲解

8、除时，KCFU才失电，其动断触点合上，恢复合闸回路。这就是电流启动、电压保持的电气串联防跳回路。若使用断路器操作机构的防跳回路，动作行为如下：断路器合于故障后，保护动作加速跳闸，跳闸完成后，断路器的动合触点启动KCF；KCF的一副动合触点使自己自保持，一副动断触点断开合闸回路，直到合闸脉冲解除，KCF返回。这就是电压启动自保持的电气并联防跳回路。两个防跳回路都可以起到防跳作用，使用时为避免寄生回路一般只使用其中一个。如果使用操作箱的防跳回路，则在KCF前装设一个可断开的连接点或切换开关，将其断开，即解除KCF的作用；如果使用断路器操作机构的防跳回路，则将KCFU串在合闸回路里的动断触点短接即可

9、。YBS为断路器操作机构出现压力异常等情况时输出的闭锁触点，串接在跳合闸回路里，必要时断开跳合闸回路(实际中可能会有多种形式触点和多种闭锁接线方式，图中仅示意基本原理)。KTP、KCP为合闸、跳闸回路监视继电器，可监视合闸、跳闸回路的完好性，当KTP、KCP都失电时，可以判断控制回路失电，因此常用KTP、KCP动断触点串联作为控制回路断线信号。同时KTP、KCP还可提供断路器辅助触点供二次回路使用。三、分相操作断路器控制回路图12-9、图12-10是一个典型分相操作断路器的控制回路示意图。分相操作断路器的控制回路基本原理与三相操作断路器是基本一样的，只是因为断路器是分相操作，所有的回路包括跳闸

10、、合闸、防跳等都分成A、B、C相三个回路；而KCRM、KTPM、KRC一般只提供一副触点，还需经重动继电器重动为三副，分别用于A、B、C三相。由于分相操作断路器一般用于220kV与以上，而220kV与以上断路器具有两个跳闸线圈，分别使用两组控制电源，双重化的保护跳闸分别接入两个跳闸回路，其他相关二次回路都必须遵循双重化的原则；而合闸回路使用第一组控制电源，计算机监控系统、重合闸等公共回路也使用第一组控制电源。断路器操作机构里压力闭锁等继电器与其回路同样也必须遵循双重化的原则。此外，分相操作断路器还有一个三相不一致保护，由断路器分相动合触点、分相动断触点先并联后串联构成，回路沟通时标明断路器处于

11、三相不一致状态，启动BYZ1、BYZ2（分别对应两个跳闸线圈），经延时（躲过单相重合闸时间）跳断路器三相。 图12-9 典型分相操作断路器控制回路示意图四、断路器控制回路的闭锁为保证断路器工作的安全，断路器控制回路往往采取多种闭锁措施，当条件不满足则禁止断路器的操作。断路器的闭锁回路主要有以下几种： 图12-10 典型分相操作断路器控制回路示意图（1）当断路器的操作系统异常时对分、合闸闭锁。液压机构的液压过高或过低，空气操作机构的空气压力过高或过低，弹簧操作机构的弹簧未储能，SF断路器的SF压力低等，这是其断路器中的保护回路均将断开分、合闸回路，不允许断路器操作。对双跳线圈的断路器还必须遵循双

12、重化的原则。（2）在存在不同电源需要并列的场合，断路器的控制回路要增加同期闭锁回路。通过计算机监控系统合闸时，如果需要进行同期检测，只要将监控系统采集的并列双方的电压进行比较，如果满足同期的条件，则允许发出合闸命令，不满足同期条件，则对合闸命令进行闭锁。这一切都有监控系统通过软件来实现。（3）为了满足防误操作需要，在断路器的操作回路应增加防误闭锁回路。完成防误闭锁功能的方法很多，常用的有机械连锁、电气连锁、微机防误等，但其基本要求就是在不具备操作条件时（一般是针对隔离开关，包括接地隔离开关等）将其回路断开，不予操作。第1.4节 主变压器的保护、测量、控制二次回路一、 主变压器测量与控制部分在本

13、例中，主变压器测控装置采用电子公司DF3270综合监控装置（型号中7的含义为测控装置）。该装置主要用途体现在三个方面：模拟量采集，包括交流量与直流量采集；数字量采集，包括开关量与电能模拟量采集；数字量输出，包括分、合控制。该装置测量控制功能如下：DF3270装置采集变压器110kV、35kV、6kV三侧U、U、U、I、I、I、P、Q、cos交流量（可测量四路）。采集变压器16个开关量，包括保护动作、轻重瓦斯动作、油位、温度、控制回路断线等（可测量24路）。采集变压器三侧脉冲量，有功电能、无功电能（可测量八路）。遥控变压器三侧开关，遥控过程预置一返校一执行；1号主变压器第五路遥控用于复归保护。所

14、有保护复归信号并联在一起。装置在运行维护时要注意：电源灯与运行灯应点亮，否则应该检查电源或回路（空载时电源输出是否正常；检查电源带负载能力回路）；开入量正确，输入遥信量应该正确；开出量正确，正确进行遥控分、合；脉冲量正确，电源脉冲计数正确；相序检查，电压相序是否正确、电流相序是否正确、电压与电流是否对应。二、主变压器继电保护部分图7-1中，1、2号主变压器保护采用国电自动化研究院LFP-900系列变压器成套保护装置，包括LFP-972A差动保护(变压器保护之一)、LFP-973A变压器后备保护（变压器高压侧）、LFP-973F变压器后备保护（变压器中压侧）、LFP-973F变压器后备保护（变压

15、器低压侧）和LFP-974D变压器非电量保护。1.LFP-972A差动保护LFP-972A差动保护包括差动速断保护、比率差动（具有二次谐波制动）保护、TA断线判别、非电量保护和非电量事件。装置正常运行。电源板上的DC灯、CPU板上的OP灯与出口板上的OP灯（绿色）点亮；CPU板上的DX灯（黄色）、装置无跳闸时TJ灯（红色）不亮。定值区切换。切换定值区时，运行灯（绿色）灭，同时闭锁保护、液晶屏上显示“EEPROM出错信息”。按“复位”（红色）按钮，装置恢复正常，并打印定值。TA回路断线。装置发延时TA断线报警。CPU板上DX灯点亮，但是保护仍热在运行，CPU板和OUT板上“运行”灯（绿色）点亮，

16、应停用差动保护出口压板；装置发瞬时TA断线闭锁报警（DXBS=1），CPU板上DX灯点亮，保护退出运行，CPU板和OUT板上“运行”灯（绿色）灭，应停用差动保护出口压板；装置发瞬时TA断线不闭锁保护（DXBS=0），CPU板上DX灯点亮，差动保护动作跳开主变个侧断路器，TJ灯（红色）点亮。2.LFP-973A变压器后备保护LFP-973A变压器后备保护包括复合电压闭锁过流保护、零序电压保护、零序过流保护、间隙零序电流保护、过负荷保护。3.LFP-937F变压器后备保护LFP-973F变压器包括复合电压闭锁过流保护、过负荷保护与零序电压信号。4.LFP-947D变压器非电量保护LFP-947D变

17、压器非电量保护本体轻瓦斯、本体重瓦斯、有载轻瓦斯、有载重瓦斯、压力释放、油高温、冷控失电。三、主变压器的保护、测量、控制回路1.交流回路图7-15、图7-16所示为主变压器的保护交流电流回路和测量、计量计量电流回路，给出了变压器各侧信号的采集参数。2.控制回路图7-17所示为主变压器的控制回路，展现了变压器三侧断路器的手动控制操作和遥控操作回路，以与压力监视状况。 图7-15 主变压器保护交流电流回路 图7-16 主变压器的测量、计量交流电流回路 图7-17 主变压器的控制回路3.信号回路图7-18所示为主变压器的信号回路。 图7-18 主变压器的信号回路第二章 短路电流的计算短路电流按正常运

18、行方式计算如图1所示图1 短路电流的计算电路根据计算电路做出的计算短路电流的等值电路的如图2所示图2基本等值电路2.1 求各元件电抗,用标幺值计算设基准容量 基准电压 基准电流电源阻抗 三绕组变压器的高压中压绕组之间的电抗标幺值5Km架空线路选用LGJ-35型钢芯铝绞线：几何距离1时的电抗为0.359/Km总降压变电所的主变压器电抗标幺值：2.2 k1点三相短路电流计算：(1) 系统最大运行方式,等值电路如图3图3系统最大运行方式的等值电路短路回路总阻抗：按无限大系统计算,计算点三相短路电流标幺值为 (2) 系统最小运行方式等值电路图4图4系统最小运行方式等值电路短路回总阻抗：三相短路电流标幺

19、值：表1 k1点三相短路电流计算结果项目计算公式系统最大运行方式4.524.5211.53289.66系统最小运行方式2.962.967.55189.692.3 k2点三相短路电流计算(1)系统最大运行方式下短路回路总阻抗(2) 系统最小运行方式下短路回路总阻k2点三相短路电流计算结果见下表3第三章 电气设备的选择工厂总降压变电所的各种高压电气设备，主要指610千伏以上的断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、互感器、电抗，、母线、电缆支持绝缘子与穿墙套管等。这些电气各自的功能和特点不同，要求的运行条件和装设环境也各不同，但也具有共同遵表3 k2点三相短路电流计算结果项目计算公式系统最大运行方式3

20、.573.579.1064.92系统最小运行方式3.233.238.2458.74守的原则。电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择，并且按短路情况进行稳定检验。对于供电系统高压电气设备的选择，除了根据正常运行条件下的额度电压、额度电流等选择条件外，还应该按短路电流所产生的电动力效应与热效应进行校验。“按正常运行条件选择，按短路条件进行校验”，这是高压电气设备选择的一般原则。在选择供电系统的高压电气设备时，应进行的选择与校验项目。见表4注：表中“X”表示选择与校验项目表4 选择电气设备时应校验的项目校验项目设备名称电压/KV电流/A遮断容量/MVA短路电流校验动稳定热稳定断路器XXXXX

21、隔离开关XXXX熔断器XXX电流互感器XXXX电压互感器X电缆XXX高压电气的热稳定性校验： 隔离开关的动稳定计算： 电流互感器的动稳定计算： 根据上面短路电流计算结果按正常工作条件选择和按短路情况校验确定的总降压变电所高低压电气设备如下：3.1 35KV侧设备表5 35KV侧电气设备设备名称与型号计算数据高压断路器SW4-35隔离开关GW5-35W电压互感器JDN2-35电流互感器LCWD-35避雷器Y5W-3535KV35KV35KV35KV35KV1250A1600A300/301500MVA42KA80KA38.3KA3.2 10KV侧设备 表6 10KV侧电气设备（变压器低压侧与备用

22、电源进线）设备名称与型号计算数据高压断路器SM11-10隔离开关GN8-10T/400电流互感器LBZ-10备注10KV10KV10KV采用GG-10高压开关柜1000A400A400/10A52KA40KA100KA350MVA3.3 10KV母线选择1)变压器低压侧引出线选择主变压器低压侧引出线按经济电流密度选择工作电流： 母线计算截面： 选用标准截面650的铝母线允许电流740A大于工作电流346.42A，满足要求热稳定校验：满足要求动稳定校验：母线采用平放装设 母线最大允许跨度 已知： 进线的绝缘子间距离取2米即可,绝缘子采用ZNA-10MM破坏负荷375公斤，满足要求。2)10KV母线选择 按发热条件选用440铝母线允许电流395A大于计算电流。按上述计算的热稳定最小截面为23.92小于440满足要求。动稳定校验： 母线平放： 根据前面计算： 求得： GG-10高压开关柜一般宽距1m,进线柜最