总降压变电所及高压配电系统设计样本

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。学 号: 课 程 设 计题 目沙河配件厂总降压变电所及高压配电系统设计学 院班 级学 号学生姓名指导教师年月日目 录 TOC o 1-3 h z u 前 言 HYPERLINK l _Toc 一 设计任务及要求 PAGEREF _Toc h 1 HYPERLINK l _Toc 二 负荷计算和无功补偿 PAGEREF _Toc h 4 HYPERLINK l _Toc ( 一) 负荷计算方法 PAGEREF _Toc h 4 HYPERLINK l _Toc ( 二) 车间用电设备组和工厂计算负荷的确定 PAGEREF _Toc h

2、 5 HYPERLINK l _Toc ( 三) 无功功率补偿及其计算 PAGEREF _Toc h 9 HYPERLINK l _Toc 三 总降压变电所的所址和型式的确定 PAGEREF _Toc h 10 HYPERLINK l _Toc ( 一) 变电所所址的选择 PAGEREF _Toc h 10 HYPERLINK l _Toc ( 二) 变电所型式的确定 PAGEREF _Toc h 12 HYPERLINK l _Toc 四 确定总降压变电所主变压器型式、 容量和数量 PAGEREF _Toc h 13 HYPERLINK l _Toc ( 一) 确定总降压变电所主变压器型式

3、PAGEREF _Toc h 13 HYPERLINK l _Toc ( 二) 总降压变电所主变压器台数和容量的确定 PAGEREF _Toc h 14 HYPERLINK l _Toc 五 变配电所主接线的选择 PAGEREF _Toc h 15 HYPERLINK l _Toc ( 一) 变电所主姐线 PAGEREF _Toc h 16 HYPERLINK l _Toc ( 二) 变电所主接线方式 PAGEREF _Toc h 17 HYPERLINK l _Toc 六 短路计算及设备的选择 PAGEREF _Toc h 19 HYPERLINK l _Toc ( 一) 短路电流计算 PA

4、GEREF _Toc h 19 HYPERLINK l _Toc ( 二) 一次设备的选择与校验 PAGEREF _Toc h 23 HYPERLINK l _Toc 七 工厂电源进线及高压配电线路的选择 PAGEREF _Toc h 28 HYPERLINK l _Toc ( 一) 变电所进出线的种类及选择方法 PAGEREF _Toc h 28 HYPERLINK l _Toc ( 二) 高压配电线路的选择 PAGEREF _Toc h 29 HYPERLINK l _Toc ( 三) 导线截面的选择及校验 PAGEREF _Toc h 30 HYPERLINK l _Toc 八 继电器保

5、护 PAGEREF _Toc h 36 HYPERLINK l _Toc ( 一) 继电保护装置的配置原则及情况 PAGEREF _Toc h 36 HYPERLINK l _Toc 九 车间变电所的防雷保护和接地装置的设计 PAGEREF _Toc h 39 HYPERLINK l _Toc ( 一) 防雷保护 PAGEREF _Toc h 39 HYPERLINK l _Toc ( 二) 变电所接地装置的选择 PAGEREF _Toc h 40 HYPERLINK l _Toc 十 设计结论 PAGEREF _Toc h 42 HYPERLINK l _Toc 附录1 PAGEREF _T

6、oc h 43 HYPERLINK l _Toc 附录2 PAGEREF _Toc h 44 HYPERLINK l _Toc 参考文献 PAGEREF _Toc h 45前 言工厂总降压变电所是工厂供配电的重要组成部分, 它直接影响整个工厂供电的可靠运行, 同时它又是联系发电厂和用户的中间环节, 起着变换、 接受和分配电能的作用。电气主接线是总降压变电所的主要环节, 电气主结线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、 配电装置的布置、 继电保护和自动装置的确定, 是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。本设计是35/6kV降压变电所及高压配电系统的设计。首先, 进行车间负荷统计和无功功率补偿

7、, 确定主变压器及各车间变压器; 从技术和经济等方面, 经过了两种方案的比较, 选择经济、 可靠、 运行灵活的主接线一次方案。其次, 进行短路计算和设备的选择、 校验; 然后, 确定工厂电源进线、 母线和高压配电线路。最后, 进行二次回路方案、 整定继电保护、 防雷保护和接地装置的设计。设计结果能够满足精益冶金机械修造厂供电的可靠性, 并保证各车间电气设备的稳定运行。关键词: 负荷计算 变电所主接线 继电保护 无功功率补偿 短路计算 变压器 防雷保护沙河配件厂总降压变电所及高压配电系统设计 一 设计任务及要求(一)设计题目 沙河配件厂总降压变电所及高压配电系统设计。(二)设计要求 要求根据本厂

8、所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况, 并适当考虑到工厂生产的发展, 按照安全可靠、 技术先进、 经济合理的要求, 确定总降压变电所位置, 确定总降压变电所主变压器的台数与容量、 类型, 选择总降压变电所主结线方案及高压设备和进出线, 确定防雷和接地装置, 最后按要求绘出设计图样, 完成设计说明书等技术文件。(三)设计依据图1 沙河配件厂图1 沙河配件厂总平面布置图2工厂生产任务、 规模及产品规格 本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、 冶炼和轧钢设备的配件生产, 即以生产铸造、 锻压、 铆焊、 毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件10000t, 铸铁件3000t, 锻件1000t, 铆焊件2500

9、t。3工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量 如表1和表2所示。4供用电协议1)工厂电源从供电部门某22035kV变电站以35kV双回架空线路引入本厂, 其中一路作为工作电源, 另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距厂东侧8km。表1 各车间和车间变电所380V负荷表序号车间(单位)名 称设备容量(kW)需要系数Kd功率因数cos车间变电所代号变压器台数1铸钢车间 0.40.65No.1车变22铸铁车间10000.40.70No.2车变23砂 库1100.70.604小计(K=0.9)5铆焊车间12000.30.45No.3车变161”280.750.87小计(K=0.9)8空压站39

10、00.850.75No.4车变19机修车间1500.250.6510锻造车间2200.30.5511木型车间1860.350.6012制材场200.280.6013综合楼200.9114小计(K=0.9)15锅炉房3000.750.80No.5车变1162”280.750.8017仓库(1、 2)880.30.6518污水提升站140.650.8019小计(K=0.9)表2 各车间6kV高压负荷表序号车间(单位)名称高压设备名称设备容量(kW)需要系数Kd功率因数cos1铸钢车间电弧炉212500.90.872铸铁车间工频炉22000.80.93空压站空压机22500.850.85小 计2)系

11、统的短路数据, 如表3所示。其供电系统图, 如图2所示。3)供电部门对工厂提出的技术要求: 区域变电站35kV馈电线路定时限过流保护装置的整定时间top=2s, 工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于1.5s。工厂在总降压变电所35kV电源侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。4)供电贴费为800元/kVA。每月电费按两部电费制: 基本电费为25元/kVA, 动力电费为0.5元/kWh, 照明电费为0.7元/kWh。5工厂负荷性质 本厂为三班工作制, 年最大有功利用小时为6000h, 属二级负荷。车间变电所供电电源为10kV。各车间6kV高压负荷由相应的车间变电所供电。表3 区

12、域变电站35kV母线短路数据系统运行方式系统短路容量系统运行方式系统短路容量系统最大运行方式时Socmax=200MVA系统最小运行方式时Socmin =175MVA图2 图2 沙河配件厂供电系统图(1)气象资料 年最高气温38, 年平均气温26, 年最低气温-4, 年最热月平均最高气温36, 年最热月平均气温31。年最热月地下0.8m (2)地质水文资料 平均海拔500m, 地层以粘土为主, 地下水位3.5m。(四)设计任务要求在规定时间内完成下列工作量; 1设计说明书 需包括以下主要内容: 1) 负荷计算。2)变电所位置的选择。3)变电所主变压器台数和容量、 类型的选择。4)变电所主结线方

13、案的设计( 要求从两个以上较为合理的方案中优选) 。5)短路电流的计算。6)变电所一次设备的选择与校验。7)变电所进出线的选择。8)防雷保护概述和接地装置的设计。9)参考文献。(参见”目录”参考格式) 2设计图样 变电所主结线图(CAD) 1张。3明细表 主要设备、 器件明细表1张, 需注明主要设备、 器件的代号、 名称、 型号( 规格) 、 数量等。(详见”明细表”参考格式)二 负荷计算和无功补偿负荷计算方法负荷计算的方法有需要系数法、 利用系数法及二项式等几种。中国当前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是简便, 适用于全厂和车间变电所负荷的计算, 二项式法

14、适用于机加工车间, 有较大容量设备影响的干线和分支干线的负荷计算。但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时, 采用二项式法较之采用需要系数法合理, 且计算也较简便。本设计采用需要系数法确定。1、 单组用电设备的计算负荷的确定主要计算公式有有功功率 ( 2-1) 无功功率 ( 2-2) 视在功率 ( 2-3) 计算电流 ( 2-4) 式中、 、 用电设备组的有功、 无功、 视在功率的计算负荷; 用电设备组的设备总额定容量; 功率因数角的正切值; 用电设备组的计算负荷电流; 额定电压。2、 多组用电设备的计算负荷的确定主要计算公式有功功率 ( 2-5) 无功功率 ( 2-6)

15、视在功率 ( 2-7) 计算电流 ( 2-8) 式中所有设备组有功计算负荷之和; 有功负荷同时系数, 本设计取0.9; 所有设备组无功计算负荷之和; 无功负荷同时系数, 本设计取0.9。( 二) 车间用电设备组和工厂计算负荷的确定由于本设计需要选择设备, 应该采用比较详细的的计算方法, 这里选择逐级计算法。逐级计算方法是指根据用户的供配电系统图, 从用电设备开始, 朝电源方向逐级计算, 最后求出用户总的计算负荷的方法。本次设计的供配电系统图如图2-1所示。1、 车间变电所低压侧计算负荷的确定根据以上公式, 以铸钢车间为例进行负荷统计: 由已知数据, , , 可得 用同样的方法可求得其它车间的计

16、算负荷如表一所示: 图2-1 供配电系统图2、 车间变电所高压侧计算负荷的确定主要计算公式有 ( 2-9) ( 2-10) ( 2-11) 其中: , 。NO.1NO.2表2-1 各车间380V侧负荷统计表编号车间( 单位) 名称设备容量/kWKdcostan计 算 负 荷1铸钢车间 0.40.651.178009361230.81870.32铸铁车间10000.40.701.02400408571.4867.6砂 库1100.70.601.3377102.6128.8195.6小 计3110429.34599628.3955.83铆焊车间12000.30.451.98360712.8798.

17、61213.51#水泵房280.750.80.752115.7526.339.9小 计1228342.9656.0739.91124.24空 压 站3900.850.750.88331.5291.72442.0671.5机修车间1500.250.651.1737.543.957.787.7锻造车间2200.30.551.5266100.3120.0182.3木型车间1860.350.601.3365.186.6108.6164.5制 材 场200.280.601.335.67.49.314.1综 合 楼200.91018018.027.3小 计986471.3476.9670.61019.75

18、锅 炉 房3000.750.800.75225168.75281.3427.42#水泵房280.750.800.752115.7526.339.9仓 库 ( 1、 2) 880.30.651.1726.430.8940.261.4污 水提 升 站140.650.800.759.16.8311.417.3小 计430253.4201322.8490.6总 计0.6420672457.5 3211.24879NO.3NO.4NO.56kV高压设备的计算负荷 3、 总降压变电所二次侧计算负荷的确定主要计算公式有 ( 2-12) ( 2-13) 4、 总降压变电所一次侧计算负荷的确定主要计算公式 (

19、2-14) ( 2-15) ( 2-16) 表2-2 工厂负荷统计表计 算 内 容cos车间1T计算负荷1T低压侧负荷80093612311870变压器1T损耗18.573.91T高压侧负荷818.510101300125车间2T计算负荷2T低压侧负荷429.3460629956变压器2T损耗9.437.72T高压侧负荷438.7497.766363.8车间3T计算负荷3T低压侧负荷3436567401124变压器3T损耗11.144.43T高压侧负荷354.1700.4784.875.52车间4T计算负荷4T低压侧负荷471.3477.56711020变压器4T损耗10.140.34T高压侧

20、负荷481.4517.870768.1车间5T计算负荷5T低压侧负荷253201323491变压器5T损耗4.8519.45T高压侧负荷257.8220.4339232.6铸 钢 车 间225012582587249铸 铁 车 间32015435534空 压 站425264500486KV侧总计算负荷0.755481141766371613总降变损耗95.6382全厂计算负荷0.73490745586697110.5无功功率补偿及其计算本设计要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9, 综合考虑经济效果, 选用高压集中补偿。高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在总降压变电所610kV母线上,

21、如图2-2所示。该补偿方式只能补偿总降压变电所的610kV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响, 而对无功功率在企业内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿, 因此补偿范围最小, 经济效果较其它补偿方式差。但由于装设集中, 运行条件好, 维护管理方便, 投资较少。且总降压变电所610kV母线停电机会少, 因此电容器利用率高。图2-2 高压电容器集中补偿的结线其功率补偿计算如下: 6kV高压母线进行自动补偿 查表可选BWF6.3-120-1型电容器,其个数为( 取个) 则实际补偿容量为补偿后6KV二次侧视在计算负荷为6kV一次侧计算负荷为 满足要求。表1-3 6kV高压母线自动补偿前后计算负荷

22、及功率因数统计项 目计 算 负 荷(6kv侧补偿前负荷0.755481141766370.66136kv侧无功补偿容量-21606kv侧补偿后负荷0.924811 5216502主变压器功率损耗7831335kV侧负荷总计0.90348892329541589.3三 总降压变电所的所址和型式的确定( 一) 变电所所址的选择1、 变电所所址选择的一般原则 选择工厂变配电所的所址,应根据下列要求经技术、 经济比较后确定:1) 尽量接近负荷中心, 以降低配电系统的电能损耗、 电压损耗和有色金属消耗量。2) 进出线方便, 特别是要便于架空进出线。3) 接近电源侧, 特别是工厂的总降压变电所和高压配电所

23、。4) 设备运输方便, 特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。5) 不因设在有剧烈震动或高温的场所, 无法避开时, 应有防震和隔热的措施。6) 不应设在多尘或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时,不应设在污染源盛行风向的下风侧。7) 不应设在厕所浴室或其它经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻。8) 不应设在有爆炸危险的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方,当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗邻时,应符合国家标准GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9) 不应设在地势低洼和可能积水的场所。10) 高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高

24、压用电设备的厂房合建在一起。2、 负荷中心的确定变电所位置应尽量接近负荷中心, 工厂的负荷中心用功率矩法确定。在工厂平面图的下侧和左侧, 任作一直角坐标的x轴和y轴, 按1/5000的比例测出各车间和生活区的负荷中心点的坐标位置标于图中, 例如: 、 。而工厂的负荷中心设在, , 按负荷功率矩法确定负荷中心 ( 3-1) ( 3-2) 各车间标注如下: 铸钢车间1, 铸铁车间2, 砂库3, 铆焊车间4, 1#水泵房5, 空压站6, 机修车间7, 锻造车间8, 木型车间9, 制材厂10, 综合楼11, 锅炉房12, 2#水泵房13, 仓库14, 污水提升站15(2.6, 7.3) (6.4, 7

25、.4) (5.4, 5.1) (2.8, 9.5) (0.9, 10.7) (5.9, 9.6) (6.0, 10.1) (8.3, 9.9) (9.0, 8.5) (10.0, 6.9) (10.7, 10.0) (0.9, 3.4) (0.7, 4.0) (3.2, 1.6) (7.6, 3.9)由前计算可知: 图3-1 工厂总平面布置图 计算所得的负荷中心为(3.7, 7.6)。按图纸比例及综合考虑变电所位置选择的原则后,确定(3.7,7.6)为总降压变电所坐标中心, 如图3-1中所示。( 二) 变电所型式的确定变电所是接受电能、 变换电压、 分配电能的环节, 是供配电系统的重要组成部分

26、。变电所按其在供配电系统地位合作用, 分为总降压变电所、 独立变电所、 车间变电所、 杆上变电所、 建筑物及高层建筑物变电所。1、 总降压变电所大中型企业, 由于负荷较大, 往往采用35110kV电源进线, 降压至10kV或6kV再向各车间变电所和高压用电设备配电这种降压变电所称为总降压变电所。一般来讲, 企业规模不太大, 车间或生产厂房布局比较集中, 应尽量设一个总降压变电所, 这样既节省投资, 又便于运行维护。但如果企业规模较大, 且有两个或两个以上的集中大负荷用电车间群, 而彼此之间相距又较远时, 能够考虑设立两个或两个以上的总降压变电所。2、 车间变电所车间变电所主要有以下两种类型1)

27、 车间附设变电所附设变电所利用车间的一面或两面墙壁, 而其变压器室的大门朝外开, 车间附设变电所又分为内附式( 如图3-2中a) 和外附式( 如图3-2中b) 。内附式变电所要占用一定的车间面积, 但其在车间内部, 故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部, 不占用车间面积, 便于车间设备的布置, 而且安全性也比内附式变电所要高一些。2) 车间内变电所变压器室位于车间内的单独房间内( 如图3-2中c) , 虽然这种变电所占用了车间内的面积, 但它处于负荷的中心, 因而能够减少线路上的电能损耗和有色金属消耗量。由于设在车间内其安全性要差一些, 故适用于负荷较大的多跨厂房内, 在大型冶金企业

28、中比较多见。图3-2 变电所类型图3) 变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便, 占地面积少。在选择工厂总变配电型式时, 应根据具体地理环境, 因地制宜; 技术经济合理时, 应优选用屋内式。3、 最终方案的确定本设计变电所是将35kV的电源进线降至6kV, 再向各车间变电所和高压用电设备配电。因此应设立总降压变电所, 且设为屋内式, 各个车间设立车间变电所, 车间变电所也设为屋内式, 它虽然占据了车间的位置, 可是它处于负荷中心, 因而能够减少线路上的电能损耗和有色金属消耗量。四 确定总降压变电所主变压器型式、 容量和数量确定总降压变电所主变压器型式变压器是变电所中关键的一次设备

29、, 其主要功能是升高或降低电压, 以利于电能的合理输送、 分配和适用。在选择变压器时, 应选用低损耗节能型变压器, 如S9系列或S10系列。供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器( S9、 S10-M、 S11、 S11-M等) .本设计选择S9系列三相油浸自冷电力变压器。总降压变电所主变压器台数和容量的确定1、 主变压器台数的选择( 一) 主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。1、 应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、 二级负荷的变电所中, 选择两台主变压器, 当在技术、 经济上比较合理时, 主变压器选择也可多于两台。2、 对季节性负荷或昼夜负荷

30、变化较大的宜采用经济运行方式的变电所, 技术经济合理时可选择两台主变压器。3、 三级负荷一般选择一台主变压器, 负荷较大时, 也可选择两台主变压器。( 二) 选择主变压器台数按其负荷性质要求为: 车间为三班工作制, 年最大有功负荷利用小时数为6000h, 属于二级负荷。由供电部门对工厂提出的技术要求: 1、 本车间变电所从本厂220/35kV变电站以35kV双回路架空线路引入本厂。一路作为工作电源, 另一路作为备用电源, 两个电源不并列运行, 变电站距厂东8km。2、 工厂总降压变电所35kV电源侧进行电能计量。3、 区域变电站35 kV馈电线路定时限过电流保护装置的整定时间Top=2s, 工

31、厂总降压变电所保护的时间不的大于1.5s。4、 工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。( 三) 根据以上工厂的负荷性质和电源情况, 工厂总降压变电所的主变压器考虑装设一台或两台主电力变压器两种方案。2、 主变压器容量的选择1) 装设一台时, 应满足: 主变压器容量应不小于总计算负荷, 即 ( 4-3) 2) 装设两台时, 应满足: 每台变压器的容量不应小于总的计算负荷的60%, 最好为总计算负荷的70%左右, 即 ( 4-4) 同时每台主变压器容量不应小于全部一、 二级负荷之和, 即 ( 4-5) ( 一) 各车间变电所所选变压器的台数及容量: NO.1 选择两台S9-1250/6变压器。NO

32、.2选择两台S9-630/6变压器。NO.3选择一台S9-1000/6变压器。NO.4选择一台S9-800/6变压器。NO.5选择一台S9-400/6变压器。( 二) 总降压变电所变压器容量和台数的选择:装设两台时, 选择S9-6300/35型变压器。装设一台时, ,选择S98000/35型低损耗配电变压器。3、 绕组数和接线组别的确定该变电所有二个电压等级, 因此选用双绕组变压器, 35KV采用Y形连接, 6KV采用连接,连接组型号为Yd11。4、 冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有: 自然风冷、 强迫油循环风冷、 强迫油循环水冷、 强迫导向油循环冷却。油浸自冷式就是以油的自然对流作

33、用将热量带到油箱壁和散热管, 然后依靠空气的对流传导将热量散发, 它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上, 在油箱壁或散热管上加装风扇, 利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%35%。强迫油循环冷却方式, 又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油, 利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状, 利用风扇吹风或循环水作冷却介质, 把热量带走。考虑到冷却系统的供电可靠性, 要求及维护工作量, 首选自然冷却方式。五 变配电所主接线的选择( 一) 变电所主姐线1、 对变电所主接线的要求变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线, 应

34、根据变配电所在供电系统中的地位、 进出线回路数、 设备特点及负荷性质等条件确定, 并应满足安全、 可靠、 灵活和经济等要求。2、 变电所主接线方案的比较表5-1 两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变, 电压损耗略大由于两台主变并列, 电压损耗略小灵活方便性只一台主变, 灵活性稍差由于有两台主变, 灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查表得S910000/35单价为86.3万元, 查表得变压器综合投资约为其单价的2倍, 因此其综合投资为286.3万

35、元=172.6万查表得S98000/35单价为73.9万元, 因次两台综合投资为473.9=295.6万元, 比一台主变方案多投资123万高压开关柜的综合比较查表得JYN1-35型柜按每台6.5万元计, 查表得其综合投资按设备价1.5倍计, 因此其综合投资约为41.56.5万元=39万元查表得11台JYN1-35柜, 其综合投资约为111.56.5=107.25万元, 比一台主变的方案多投资68.25万元电力变压器和高压开关柜的年运行费查表计算, 主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为10.97万元主变压器和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为21.215万元, 比装设1台主变压器的方案多消

36、耗约10.245万元技术指标交供电部门的一次性供电贴费按700元/kVA计, 贴费为100000.07万元=700万元贴费为280000.07万元=1120万元, 比一台主变压器多投资420万根据前面考虑的两种变压器选择方案可设计下面两种主接线方案: (1)装设一台主变压器的主接线方案(2)装设两台主变压器的主接线方案分别对两种主结线方案的比较。( 一) 技术经济指标比较, 见表5-1。从上表能够看出, 按技术指标, 装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主接线方案, 从按经济指标, 则装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案。( 二) 经过负荷情况进行比较主变压器台数应根据负荷特点和经

37、济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时, 应装设两台及以上主变压器: ( 三) 综合上述方案比较, 考虑到本厂属于二级负荷, 如出现中断供电, 在经济上的损失远多于所装设的费用, 且有较大的集中负荷, 如铸钢车间, 决定采用装设两台主变的方案。( 二) 变电所主接线方式主结线对变电所设备选择和布置, 运行的可靠性和经济性, 继电保护和控制方式都有密切关系, 是供电设计中的重要环节。对于电源进线电压为35kV及以上的大中型工厂, 一般是先经工厂总降压变电所降为6kV的高压配电电压, 然后经车间变电所, 降为一般低压设备所需的电压。1、 变电所常见主接线供配电系统变电所常见的主接线基本形式有线路

38、变压器组接线、 单母线接线和桥式接线3种类型。2、 总降压变电所主接线方式的选择总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径, 由各种电力设备( 变压器、 避雷器、 断路器、 互感器、 隔离开关等) 及其连接线组成, 一般见单线表示。主结线对变电所设备选择和布置, 运行的可靠性和经济性, 继电保护和控制方式都有密切关系, 是供电设计中的重要环节。以下有两种接线方式: ( 一) 一次侧采用内桥式接线, 二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图5-1( a),这种主结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、 而且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。 (a) 内桥式主

39、接线 (b) 外桥式主接线图5-1 桥式接线(二)一次侧采用外桥式结线、 二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图5-1( b), 这种主结线的运行灵活性也较好, 供电可靠性同样较高, 适用于一、 二级负荷的工厂。3、 高压配电系统主接线方式的选择配电系统起接收和分配电能的作用, 其位置应当尽量靠近负荷中心, 配电系统一般为单母线制, 根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线分段。以下是两种接线方案: ( 一) 单母线不分段接线( 如图5-2a) 当只有一路电源进线时, 常采用这种接线。优点: 接线简单、 清晰, 使用设备少, 经济性比较好, 由于接线简单, 操作人员发生误操作的可能性就小

40、。缺点: 是可靠性和灵活性差。当电源进线、 母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时, 全部用户供电中断。这种接线可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户, 或者有备用电源的二级负荷用户。(a) 单母线不分段主接线 (b) 单母线分段主接线图5-2 高压配电系统的接线方案( 二) 单母线分段接线( 如图5-2b) 当有双电源供电时, 常采用单母线分段接线, 单母线分段能够分段单独运行, 也能够并列同时运行。优点: 供电可靠性较高, 操作灵活, 除母线故障或检修外, 可对用户连续供电。缺点: 母线故障或检修时, 仍有50%左右的用户停电。具有两路电源进线时, 采用单母线分段接线, 可对一、 二级负

41、荷供电, 特别是装设了备用电源自动投入装置后, 更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。本次设计的冶金机械修造厂是连续运行, 负荷变动较小, 电源进线较长( 8km) ,主变压器不需要经常切换, 另外再考虑到今后的长远发展。采用一次侧内桥式接线、 二次侧单母线分段的总降压变电所主结线( 如图5-3) 。( 三) 总降压变电所主接线图如附图。图5-3 总降压变电所内桥式主接线图六 短路计算及设备的选择( 一) 短路电流计算1、 短路计算的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。

42、短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流经过。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。2、 短路计算过程短路电流计算的方法, 常见的有欧姆法和标幺制法。本设计采用标幺制法进行短路电流的计算。计算公式有电力系统的电抗标幺值 (6-1)架空

43、线路的电抗标幺值 (6-2)电力变压器的电抗标幺值 (6-3)供电系统短路示意图如图6-1所示。取基准容量为,基准电压、 相应的基准电流分别为、 。( 一) 最小运行方式下短路电流的计算1、 求K-1点的短路电流和短路容量(=37kV)图6-1短路计算电路图( 1) 计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值 架空线路的电抗标幺值 其中为导线的单位长度电抗平均值,查表得为。绘K-1点的短路等效电路图, 如图6-2(a)所示, 并计算其总电抗标幺值=0.8( 2) 计算K-1点的三相短路电流和短路容量K-1点所在电压级的基准电流为 K-1点短路电流各值2、 求K-2点的短路电流和短路容

44、量()( 1) 计算短路电路中各元件的电抗标幺值变压器T1,T2的电抗标幺值( a) K-1点的短路等效电路图 ( b) K-2点的短路等效电路图图6-2 最小运行方式下的短路等效图因此K-2点的短路等效电路图如图5-2(b)所示, 并计算其总电抗电抗标幺值(2)计算K-2点的三相短路电流和短路容量K-2点所在电压级的基准电流为 K-2点短路电流各值( 二) 最大运行方式下短路电流的计算1、 求K-1点的短路电流和短路容量(=37kV)(1)计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值 绘K-1点的短路等效电路图, 如图6-3(a)所示, 并计算其总电抗标幺值(2)计算K-1点的三相短

45、路电流和短路容量K-1点所在电压级的基准电流为K-1点短路电流各值2、 求K-2点的短路电流和短路容量()(1)计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值 绘K-2点的短路等效电路图, 如图6-3(b)所示, 并计算其总电抗(2)计算K-2点的三相短路电流和短路容量K-2点所在电压级的基准电流为K-2点短路电流各值 ( a) K-1点的短路等效电路图 ( b) K-2点的短路等效电路图图6-3 最大运行方式下的短路等效图同理可其它各车间二次侧的短路电流, 计算结果见表6-1。3、 短路电流计算结果表6-1 三相短路电流计算结果表短路计算点运行方式三相短路电流kA三相短路容量MVAK-

46、1最大2.142.142.145.463.23137最小1.951.951.954.972.94125K-2最大6.926.926.9217.6510.4575.5最小6.56.56.516.589.871K-3最大27.4227.4227.4269.9241.419最小27.1327.1327.1369.1840.9718.8K-4最大15.5915.5915.5939.9723.510.8最小15.4415.4415.4439.3723.310.7K-5最大17.3217.3217.3244.1726.212最小17.0317.0317.0343.4325.711.8K-6最大10.251

47、0.2510.2526.1415.57.1最小10.310.310.326.2715.67.14K-7最大4.584.584.5811.686.9250最小4.394.394.3911.196.6348( 二) 一次设备的选择与校验1、 一次设备选择及校验的条件共配电系统中的电气设备是在一定的电压、 电流、 频率和工作环境条件下工作的, 电气设备的选择, 除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外, 还应满足在短路故障时不至损坏的条件, 开关电气还必须具有足够的断流能力, 并适应所处的位置、 环境温度、 海拔高度, 以及防尘、 防火、 防腐、 防爆等环境条件。( 一) 电气设备的选择应遵循以下3

48、个原则1、 按工作环境及正常工作条件选择电气设备2、 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定3、 开关电器断流能力校验( 二) 一次设备选择校验见表6-2为了保证一次设备安全可靠的运行, 必须按下列条件选择和校验: 1、 按正常工作条件, 包括电压、 电流、 频率、 开断电流等选择。2、 按短路条件, 包括动稳定和热稳定来校验。3、 考虑电气设备运行的环境条件如温度、 湿度、 海拔以及有无防尘、 防腐、 防火、 防爆等要求。4、 按各类设备的不同特点和要求进行选择。表6-2 一次设备的选择和校验项目一次设备名称额定电压/V额定电流/A开断电流/kA短路电流校验环境条件其它动稳定热稳定高压熔断器

49、高压隔离开关操作性能高压断路器操作性能电流互感器二次负载准确级电压互感器二次负荷准确级支柱绝缘子母线备注表中”表示必须校验项目,”表示不必校验项目,无任何标记的一般不用校验( 三) 按正常工作条件选择1、 环境条件( 户内/户外) 2、 按工作电压选择 设备的额定电压不应小于所在线路的额定电压, 即 (6-4)但需注意: 使用限流式高压熔断器时, 熔断器的额定电压应与线路额定电压相同。3、 按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流, 即 (6-5) 4、 按断流能力选择 设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值或短路容量, 即 (6-6) (6-7)(

50、四) 按短路情况选择按上述情况选择的电器是否能经受住短路电流电动力与热效应的考验, 还必须进行校验。技术规范规定, 对下列情况不进行动稳定和热稳定校验1、 用熔断器保护的; 2、 用限流电阻保护的电器及导线; 3、 架空电力线路。2、 35kV高压设备的选择及校验由于本厂所在地区的夏季温度较高, 因此在设备选型时对设备的防爆性能做充分考虑, 配电装置宜采用室内布置形式。( 一) 35kV开关设备选择由于本设计是35kV电源进线, 则可选用移开式高压开关柜, 这里选择JYN1-35型。JYN1-35型高压开关柜的主要电气设备见表6-3。(二)对主要设备进行校验: 1、 高压断路器的校验装设地点选

51、择断路器SN10-35。(1)动稳定校验 满足要求。式中开关的极限经过电流的峰值; 开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值。(2)热稳定效验 满足要求。 式中开关的热稳定电流有效值; 开关的热稳定试验时间; 开关所在处的三相短路稳态电流; 短路发热假想时间。短路发热假想时间一般按下式计算表6-3 JYN1-35型高压开关柜的主要电气设备表名称型号主要技术数据断路器SN10-35I断流容量1000MVA电流互感器LCZ-35一次额定电流为20600A电压互感器JDJJ2-35电压互感器JDJ2-35最大容量300VA熔断器RN2-35额定电流0.5A,最大电流容量1000MVA避雷器FZ-35灭弧电

52、压41KV, 工频放电电压7085柜外形尺寸( mm:长宽高) 181824002925(3)短流能力效验 满足要求。2、 电流互感器的校验 装设地点电流互感器选LCZ-35。(1)动稳定校验 满足要求。式中电流互感器的动稳定电流; 电流互感器的动稳定倍数; 电流互感器的额定一次电流。(2)热稳定校验条件 即 满足要求。式中电流互感器的热稳定倍数; 电流互感器的热稳定倍数。3、 电压互感器的效验装设地点电压互感器选JDJZ-35、 JDJJ2-35经校验满足要求。4、 高压熔断器的效验装设地点高压熔断器选RN2-35, 额定电压为35kV, 额定电流为0.5A, 熔体额定电流为0.5A, 短流

53、容量为1000MVA, 满足要求。选择校验项目电 压电 流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据351322.145.462.141.7=7.79额定参数高压断路器SN10-35I3510001645164=1024高压隔离开关GN2-353560064255=3125高压熔断器RN2-35350.517电压互感器JDJ2-3535电流互感器LCZ-3535200/56022避雷器FZ-3535表6-4 35kV侧设备的选择和校验表6-4所选设备均满足要求。3、 6kV高压设备的选择及校验( 一) 6kV开关设备选择本设计6kV配电装置初选JYN2-10型移开式高压开关柜, 该开关柜适用

54、于6kV或10kV交流三相50Hz的单母线系统, 作为接受与分配电能之用。其主要技术参数见表5-5。设备的校验方法与35kV侧相似, 对其中的一次设备按高压设备的要求项目进行校验合格才行, 经校验可满足要求,校验结果见表6-6。表6-5 JYN2-10型高压开关柜的主要电气设备表名称型号主要技术数据断路器SN10-10II断流容量500MVA电流互感器LZZB6-10=5-300A/5A,在此选变比30电压互感器JDZ6-6=6kV/0.1kV熔断器RN2-10额定电流0.5A,最大电流容量1000MVA避雷器FS2-6灭弧电压6.3KV,工频放电电压2530柜外形尺寸( mm:长宽高) 84

55、0mm1500mm2200mm选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据65026.9217.65额定参数高压断路器SN10-10II10100031.580高压熔断器RN2-10100.550电压互感器JDZ6-66KV/0.1KV电流互感器LZZB6-1010150/5避雷器FS2-66表6-6 6kV侧设备的选择和校验表6-6所选设备均满足要求。七 工厂电源进线及高压配电线路的选择( 一) 变电所进出线的种类及选择方法1、 变电所进出线的种类( 一) 高压进线1、 如为专用线路, 应选专用线路的全长。2、 如从公共干线引至变配电所, 则仅选从公共干线到变配电所的一段

56、引入线。3、 对于靠墙安装的高压开关柜, 柜下进线时一般需经电缆引入, 因此架空线进线至变配电所高压侧, 往往需选一段引入电缆。( 二) 高压出线1、 对于全线一致的电缆出线, 应选线路的全长。2、 如经一段电缆从高压开关柜引出再架空配电的线路, 则变配电所高压出线的选择只选这一段引出电缆。2、 变电所进出线的方式的选择(一)架空线 在供电可靠性要求不很高或投资较少中小型工厂设计中优先选用。( 二) 电缆 在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。3、 变电所进出线导线和电缆形式的选择( 一) 高压架空线架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路由于其要经常承受自身重量和

57、各种外力的作用, 且受大气中有害物质的侵蚀, 因此导线材质必须具有良好的导电性, 耐腐蚀性和机械强度。1、 架空线路的选择( 1) 一般采用铝绞线。( 2) 当档距或交叉档距较长、 电杆较高时, 宜采用钢心铝绞线。( 3) 沿海地区或有腐蚀性介质的场所, 宜采用铝绞线或防腐铝绞线。2、 架空线的敷设原则( 1) 在施工和竣工验收中必须遵循有关规定, 以保证施工质量和线路安全运行。( 2) 合理选择路径, 做到路径短, 转角小, 交通运输方便, 并与建筑物保持一定的安全距离。( 3) 按有关规程要求, 必须保证架空线路与地及其它设施在安全距离内。( 4) 电杆尺寸应满足以下要求1)不同电压等级线

58、路的档距不同,610KV线路档距为80120m; 2)同杆导线线距与线路电压等级及档距等有关, 10KV线路线距约为0.6m1m; 3)弧垂要根据档距,导线型号与截面积, 导线所受拉力及气温条件等决定。垂弧过大易碰线, 过小易造成断线或倒杆。( 二) 高压电缆线1、 一般环境和场所, 可采用铝芯电缆; 但在有特殊要求的场所, 采用铜芯电缆。2、 埋地敷设的电缆, 应采用有外保护层的铠装电缆; 但在无机械损伤可能的场所, 可采用塑料护套电缆或带外保护层的铅包电缆。3、 在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆, 应采用钢丝铠装电缆。4、 敷设在管内或排管内的电缆, 一般采用塑料护套电缆, 也可采用裸

59、铠装电缆。5、 电缆沟内敷设的电缆, 一般采用裸凯装电缆、 塑料护套电缆或裸铅包电缆。6、 交联聚乙烯绝缘电缆具有优良的性能, 宜优先选用。7、 电缆除按敷设方式及环境条件选择外, 还应符合线路电压要求。综上本设计中电源进线采用架空线钢芯铝绞线。( 二) 高压配电线路的选择1、 高压配电线路接线方式的选择电力线路的接线方式是指由电源端( 变配电所) 向负荷端( 电能用户或用电设备) 输送电能时采用的网络形式。常见的接线方式有:放射式、 树干、 环式三种。2、 高压配电线路的设计电缆路径选择的一般要求应根据建筑总图与现场情况, 尽可能选择最佳路径。应尽量避开规划中的施工用的, 尽量避免穿越管道、

60、 公路等的次数。应尽量避开可能是电缆遭受机械性外力、 过热、 腐蚀等区域。应满足安全经济运行的条件下, 使电缆线路最短。电缆敷设方式的选择电缆线路常见的敷设方式有: 直接埋地敷设, 电缆沟敷设, 电缆排管敷设, 电缆沿墙敷设, 电缆架桥敷设等。由于厂区面积不大, 各车间变电所与总降压变电所距离较近, 厂区高压配电网采用直埋电缆线路, 因为其施工简单, 散热效果好, 且投资少适合于电缆数量少、 敷设途径较长的场合。( 三) 导线截面的选择及校验导线( 包括裸导线、 绝缘导线、 电缆和母线) 是供电系统中输送和分配电能的主要设备, 需要消耗大量的有色金属, 因此在选择时要保证供电系统的安全、 可靠