机修厂供配电系统设计方案

机修厂供配电系统设计方案第一章电力工程课程设计任务书原始资料本厂担当某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。45kW；650060件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成局部。工厂总平面布置图如下：注：注：车间变电所No.6木工车间锻造车间水塔N水池泵房空压站备件车间No.5成品试验站No.12俱乐部浴池No.8锅炉房食堂No.7大线圈车间No.10电机修造车间No.1No.9汽车库No.3No.4No.2自行车停放场办公楼品车间原料车间机械车间半成品试验站No.11比例：1：5000门卫图1.1 工厂总平面布置图的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45kW；6kW，5000kW；修理变压。工厂各车间的负荷状况及各车间估量配置变压器台数如表1.1所示。序设备容需要系序设备容需要系车间名称车间变电变压器号量(kW)Kdtg所代号台数1电机修造车间25050.240.82No.112机械加工车间8860.181.58No.213品试制车间6340.351.51No.314原料车间5140.60.59No.415备件车间5620.350.79No.516锻造车间1500.241.6No.617锅炉房2690.730.87No.718空压站3220.560.88No.819汽车库530.570.9No.9110大线圈车间3350.560.63No.10111半成品试验站12170.30.79No.11112成品试验站22900.280.75No.12113加压站〔10kV专供负2560.640.85——1荷〕14设备处仓库〔10kV专供5600.60.85——1负荷〕35kV35kV15成品试验站大型集中负荷36000.80.8整流装置，要求专线供电。1〕220/35kV域变电站供给电源，此区域变电站距工厂南侧4.5km。2〕从某35/10kV10kV4km。电力系统的短路数据，如表1.2，其供电系统图，如图1.2。1.235kV系统运行方式系统运行方式系统短路数据最大运行方式S(3) 600MVAk.max最小运行方式S(3) 280MVAk.min图1.2 供电系统图220kV220kV区域变电站35kVk系统t 1.8sop馈电线4.5km工厂总降压变电所220/35kV区域变电站35kV馈电线的过电流保护整定时间t 1.8s，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于op3〕工厂最大负荷时功率因数0.9。电费制度：每月根本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元。此外，电力用户需按装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～10kV800/kVA。2300h。锅炉房供给生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危急。又由于工厂距工厂自然条件：38oC23oC，年最低气温为－8oC，33oC，26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。当地主导风向为东北风，年雷20。2m。设计任务高压供电系统设计〔设备及损消耗用〕和技术要求〔线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等。总降压变电站设计主结线设计：依据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实2～3个较优方案，对较优方案进展具体计算和分析比较〔定最优方案。计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感备一览表。定计算。配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。3．车间变电所设计4．10KV优方案。设计容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是依据各个车间的负荷数量和性质，生牢靠，经济的安排电能问题。其根本容有以下几方面。负荷计算率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。工厂总降压变电所主结线设计济，安装简洁修理便利。厂区高压配电系统设计工程预算书表达设计成果。工厂供、配电系统短路电流计算无限容量系统供电进展短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。改善功率因数装置设计掌握电机励磁电流方式供给无功功率，改善功率因数。变电所高、低压侧设备选择设备材料表和投资概算表达设计成果。继电保护及二次结线设计检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和掌握屏屏面布置图。变电所防雷装置设计许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。有关规程规定，进展外的变、配电装置的总体布置和施工设计。其次章负荷计算负荷计算的目的和意义负荷计算是依据工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负电系统的正常牢靠运行。通常承受30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。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。一般取保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期重量。〔即有代表性的一昼夜电能消耗量最多的一个班计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。各车间负荷计算①计算各车间负荷：按需要系数法公式P KP,Q P tan ，30 d e 30 30P2P2Q23030S30P30

K p

30.i

，Q K30

Q ，q 30.iP2P2Q23030S30负荷计算表格汇总如下表2.1所示：序计算负荷车间名称号序计算负荷车间名称号P30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA)车间变电所代号变压器台数1电机修造车间601.2492.98777.48No.112机械加工车间159.48251.98298.21No.213品试制车间221.9335.07401.88No.314原料车间308.4181.96358.08No.415备件车间196.7155.39250.67No.516锻造车间3657.667.92No.617锅炉房196.37170.84260.28No.718空压站180.32158.68240.20No.819汽车库30.2127.1940.64No.9110大线圈车间187.6118.19221.73No.10111半成品试验站365.1288.43465.28No.11112成品试验站641.2480.9801.5No.12113加压站〔10kV〕163.84139.26215.03——1设备处仓库〔10kV14 336285.6440.98——1荷〕15成品试验站大型集中负荷15成品试验站大型集中负荷288023043626.0735kV流装置，要求专线供电。工厂中因数对供电系统大有好处。全车间变电所低压母线上计算负荷2.21，K

0.92,K 0.95取 取 P 3〕

K P 0.923124.482874.52KWp 30.iQ K Q 0.952719.212583.25KVar3〕 q 30.iP2QP2Q230302874.5222583.5223〕

3864.72KVA由于有变压器的功率损耗，所以:P 0.01S ,Q 0.03ST 30(1) T 30(1)P30(2)

P30(1)PT

2874.5238.64722913.17KWQ Q Q 2583.25193.2362776.49KVar30(2) 30(1) TP30(2)2P30(2)2Q30(2)22913.1722776.49230(2)

4024.36KVA全车间高压母线上计算负荷P和Q分别为车间10KV用电设备的有功计算负荷和无功计算负荷，m mP P Pm2913.17163.843363413.01KW30(3) 30(2)Q Q Q 2776.49139.26285.63199.35KVar30(3) 30(2) mP30(3)2P30(3)2Q30(3)23413.023199.35230(3)

4678.08KVA无功补偿0.9，并且提高功率因数可10KV功率因数为cos P /S ，30 30可得主降压变电器低压侧功率因数:cos P /S 3413.01/4678.080.7330(3) 30(3)设补偿后低压侧功率因素为0.92，Q P (tantan”)1754.29C 30(3)C

/q c，n3n=18,所以Q181001800KVarcQ ”Q Q3〔〕 30

3199.3518001399.35KVarP 2P 2Q”230(3) C30(3)3143.023143.021399.32带入可得30(3)

3688.74KVA检验高压侧：P P P3413.0136.88743449.90KW30(4) 30(3) TQ Q Q1399.35184.4371583.79KVar30(4) 30(3) TP30(4)2P30(4)2Q30(4)23449.9021583.79230(4)

3796.08KVA功率因数 ，满足要求。cos P /S 3449.90/3796.080.910.9功率因数 ，满足要求。30(4) 30(4)P P P3449.928806329.9KW30(5) 30(4) nQ Q Q1583.7923043887.79KVar3〔〕 30(4) nP30(5)2P30(5)2Q30(5)26329.923887.29230(5)

7428.50KVA第三章高压供电系统的设计高压供电方案的要求〔送〕电装置容量、主接线、继电保护方式、电能计量方式、运行方式、调度通信等容。高压供电方案的准则进展余度。〔2)求，具有最正确的综合经济效益。〔3)具有满足工厂需求的供电牢靠性及合格的电能质量。并应对多种供电方案进展技术经济比较，确定最正确方案。机修厂的用电状况当地供电部门可供给两个供电电源，供设计部门选择：〔1)从某220/35kV区域变电站供给电源，此区域变电站距工厂南侧4.5km。10kV4km。220/35kV4.5km。其二从10kV4km。本机修No.72300h。高压供电方案的选择与确定〔设备及损消耗用〕和技术要求〔线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等。高压供电系统的经济指标基建安装费等。可依据当地电气安装部门的规定计算。〔2)变配电系统的年运行费用:包括线路各设备的折旧费、修理治理费和电能运行费即为以上线路变压器折旧费、修理费与年能损消耗之和。〔3)供电贴费:有关法规还规定申请用电，用户必需向相关供电部门一次性地缴纳供电贴费。〔4)线路上的有色金属消耗量:指导线和电缆的有色金属耗用的重量。高压供电系统的技术指标供电的安全性:高压供电方案在确保运行维护和检修的安全方面的状况。(2)供电的牢靠性:高压供电方案在用电负荷对牢靠性要求的适应方面的状况。(3)供电的电能质量主要是指电压质量，包括电压偏差和电压波动等状况。(4)运行的敏捷性和运行维护的便利性。(5)对变配电所今后增容扩建的适应性。高压供电系统的方案牢靠的根底上选择最好的方案。:工作电源与备用电源均承受35kV电压供电。由架空线引入电源，厂总降压变电所装设有两台主变压器，变压器一次侧装设断路器，备用电源接在35kV方案的优缺点分析：高。要装有两台主变压器，投资及运行费用较高。方案二35kV，10kV，由架空线引入电源，场总降压变电所装设有两台主变压器，变压器高压侧装设断路器，备用电源接在总10kV母线上，二次侧承受单母线分段制接法。费用。变电所主变压器的选择经计算可得补偿后的变压器二次侧的视在计算负荷为3688.74kV.A。时，另一台变压器能对负荷连续供电。S应同时满足以下两个条件：TSN.T≥〔0.6-0.7〕S”30(2)SN.T≥S”30(2)〔Ⅰ+Ⅱ〕由于S′30(2)=3688.74KV·A，且该厂的负荷大局部为二、三级负荷：①SN.T≥〔0.6-0.7〕×3688.74=〔2213.2～2582.1〕KV.A②S”30(2)〔Ⅰ+Ⅱ〕<〔0.6-0.7〕S”30(2)故可得SN.T≥2582.1KV.A，考虑到此地年平均气温为23度，高于20度。且变压器为户安装，所以S=(1-(23-20)/100-0.08)SN.T，所以S≥2298.1KV.A。T T因此选用容量为2500KV.A的S11-2500/35额定容量额定容量额定电压损耗/kW型号〔KVA〕一次二次空载负载流〔%〕〔%〕S11-2500/35250035KV10KV2.418.250.77表3.1 S11-2500/35变压器技术数据表技术指标计算方案一：工作电源和备用电源均为35kV。35kV10kV后变压器高压侧的视在计算负荷S=7428.5KV.A，计算电流I30 30=S122.54A。30/定，选择导线和电缆界面时候必需满足以下条件：温度不应当超过正常运行时允许的最高允许温度电压损耗条件:导线和电缆在通过正常最大负荷电流产生的电压损耗，不压损耗校验。35KV10KV选择。经济截面，再校验其他条件。35kv且选用钢芯铝绞线的机械强度最好，经过jec=1.65A/mm274.3mm2，选择最近的标23℃LGJ-95〔几何均距确定为al

I 35KV30线的最小允许截面为35mm2，因此机械强度也是满足条件的。由截面A=95mm2，30电压损失计算:U=6329.9×(4.5×0.35)3887.79×(4.5×0.37)/35=469.8V35kV，电压损失为：U1=6329.9×(4×0.35)＋3887.79×(4×0.37)/35=417.6VU%=100×204.9/35000=1.19%1U%<5%，电压损失合格。135kV10kV。35kV10kV总降压变电所的10kV母线上，依据计算负荷状况，厂总降压变电所设两台台容2500kV.A的变压器，型号为S11-2500/35，技术数据如表3.2所示。由方案一可知，工作电源的电压损失U=469.8V，电压损失合格。330备用电源为10kV时，计算电流I =3688.74/330

×10=212.97A。一般10kV面，再校验其电压损耗和机械强度。al 3010kV1.6al 30r=0.48/km，x=0.38/km，由之前的负荷计算可得电压损失为:U =3413.01×(4×0.48)＋1399.35×(4×20.38)/10=868.0VU %=100×868.0/10000=8.68%2U2%>5%，电压损失不合格。由此可见，系统不能长时间工作在备用电源下。的断路器出线容量较小，故在技术指标方面还是选择方案二更为合理。经济指标计算方案一：综合投资〔万3.2方案一的基建投资综合投资〔万设备名称型号规格单价(万元)数量元〕电力变压器S11-2500/3535.0270线路投资LGJ-951.2(4.5+4)km10.2高压断路器SN10-10I2.0612.06电压互感器JDZJ-100.9221.84附加投资-0.08/KVA3688.74kVA295.09合计---379.193.3方案一的年运行费用工程计算标准金额〔万元〕线路折旧费4%计算0.41线路维护费依据线路折旧标准计算0.41变电设备维护费6%计算4.43变电设备折旧费6%计算4.43((35000×1.34/100)2/r1+(35000×1.19线路电能损耗/100)2/r2〕)×2300×0.5×0.00526.7变压器电能损耗变压器电能损耗(36.89×0.5×2300)+(184.44×18×12)8.2根本电价费用422.7(3413.01×0.5×2300)+(1399.35×18×12)合计-467.28方案二:3.4方案二的基建投资综合投资〔万综合投资〔万设备名称型号规格单价(万元)数量元〕电力变压器S11-2500/3535.0270.00线路投资LGJ-70+LGJ-951.0+1.2(4+4.5)km9.4高压断路器SN10-35I2.0612.06电压互感器JDJJ-350.9221.84附加投资-0.08/VA3688.74kVA295.09合计---378.393.5方案二的年运行费用工程工程计算标准金额〔万元〕线路折旧费4%计算0.38线路维护费依据线路折旧标准计算0.38变电设备维护费6%计算4.43变电设备折旧费变电设备折旧费6%计算4.43〔(35000×1.34/100)2/r1+(10000×8.8线路电能损耗 18.46/100)2/r2〕)×2300×0.005变压器电能损耗((36.89×0.5×2300)+(184.44×18×12))×0.6.68根本电价费用((3413.01×0.5×2300)+(1399.35×18×12))338.2合计×0.8-372.79方案经济比照：比较工程方案一方案二初期投资(万元)379.19378.39年运行费用(万元)471.78372.79总投资(万元)850.973.6方案经济比照751.18综上，依据技术指标计算和经济指标计算结果，方案一的经济总投资大于方案二，且方案二的综合技术指标要优于方案一。所以经过综合考虑选择方案二，S11-2500/35。第四章总降压变电所的设计主接线的根本要求安全 符合有关国家标准和技术规的要求，能充分保证人身和设备的安全牢靠应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的牢靠性的要求。敏捷 要的各种运行方式便于切换操作和检修且适应符合的进展。经济 在满足上述要求的前提下应尽量是主接线简洁投资少运行费低，并节约电能和有色金属消耗量。变电站主接线的选择原则当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节约投资。接线。组接线。变压器分列运行。变电站主接线方案的拟定对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV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〕及其连接线组成，通常用单掌握方式都有亲热关系，是供电设计中的重要环节。只装有一台主变压器的总降压变电所主接线的一次侧无母线，二次侧为单母在高压供电系统的设计中已经选择承受两台变压器，所以该方案不适用。装有两台主变压器的总降压变电所主接线分3种:一次侧桥式、二次侧承受单母线分段；一次侧外桥式、二次侧承受单母线分段；一二次侧均承受单母线分段。下面对三种主接线方案进展论述，以便选出最经济合理的接线方案:方案一:一次侧承受桥式接线、二次侧承受单母线分段式接线的总降压变电所主接线方案，主接线图如以下图所示。4.1一次侧承受桥式接线、二次侧承受单母线分段的总降压变电所主接线图QF10QF11QF12压器器不需要常常切换的总降压变电所。电所主接线方案，主接线图如以下图所示。方案二:一次侧承受外桥式接线、二次侧承受单母线分段式接线的总降压变电所主接线方案，主接线图如以下图所示。4.2一次侧承受外桥式接线、二次侧承受单母线分段的总降压变电所主接线图QF10QF11QF12主接线的运行敏捷性也较好，供电牢靠性也较高，适用于一、二级负荷的工厂。主接线的运行敏捷性也较好，供电牢靠性也较高，适用于一、二级负荷的工厂。需常常切换变压器的总降压变电所。方案三:一、二次侧均承受单母线分段式接线的总降压变电所主接线方案，主接线图如以下图所示。图4.3 一、二次侧均承受单母线分段的总降压变电所主接线图较多，可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。三种方案的比较技术指标作用也不一样。供电安全性:三种方案的保护根本原理一样，故都能满足要求。(4)敏捷性:方案三在一次侧承受单母线分段制，其敏捷性较高。(5)扩建适应性:三种方案的扩建适应性与敏捷性根本相当，方案三较高。经济指标三种主接线方案都有两个主变压器，高压一次设备的选择不同。电力变压器的综合投资:三种方案都使用了两个主变压器，且型号一样，所以电力变压器的综合投资费用一样。侧有三个高压断路器、八个高压隔离开关。所以高压开关柜的投资为(高压断路1.841.25：S1=1.84×3+1.25×6=13.02(万元)；S2=1.84×1+1.25×4=6.84(万元)；S3=1.84×3+1.25×8=15.52(万元)；最少。方案三的年运行费较高。W1=W2=W3=3688.74×0.08295.09(万元)。综上所述，三种主接线方案的技术经济指标如下表所示：指标一次侧桥式、二次一次侧外桥式、二一、二次侧均用单母侧单母线分段 次侧单母线分段 线分段方案指标一次侧桥式、二次一次侧外桥式、二一、二次侧均用单母侧单母线分段 次侧单母线分段 线分段方案技术指标经济指标供电贴费295.09800/KVA。供电安全性满足要求满足要求满足要求供电牢靠性较高较高高供电质量满足要求满足要求满足要求敏捷性较好较好好扩建适应性较高较高高电力变压器一样一样一样的综合投资高压开关柜13.02(万元)6.84(万元)15.52(万元)的综合投资年运行费正常正常较多4.1的总降压变电所；机修厂的电源进线较短，昼夜负荷变动较大，且不能常常停电检修，所以选择方案二较为合理。综上所述，选择方案二最为经济合理，即一第五章车间变电所设计车间变电所变压器形式的选择油浸式:一般正常环境的变电所；干式:用于防火要求较高或环境潮湿，多尘的场所；严峻影响变压器安全运行场所；防雷式:用于多雷区及土壤电阻率较高的山区；有载调压式:用于电力系统供电电压偏低或电压波动严峻且用电设备对电压质量又要求较高的场所。由于该系统的车间变电所为独立式、封闭建筑，故承受油浸式变压器。车间变电所变压器的台数、容量心。但在设计时应尽量满足这一根本的要求。器如下表所示:车间序计算负荷车间名称 车间序计算负荷车间名称 KVA号S〔KV.A)变电所代变压数号1电机修造车间777.48S9-800/10(6)800No.112机械加工车间298.21S9-315/10(6)315No.213品试制车间401.88S9-500/10(6)500No.314原料车间358.08S9-400/10(6)400No.415备件车间250.67S9-315/10(6)315No.516锻造车间67.92S9-80/10(6)80No.617锅炉房260.28S9-315/10(6)315No.718空压站240.20S9-250/10(6)250No.819汽车库40.64S9-50/10(6)50No.9110大线圈车间221.73S9-250/10(6)250No.10111半成品试验站465.28S9-500/10(6)500No.11112成品试验站801.5S9-1000/10(6)1000No.121〔10kV〕接在总降压变电10KV35KV锅炉房的设计区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的牢靠性。针对锅炉房的特点，可做如下设计:(2)增设自备电源，如柴油发电机；在二次侧装设自动重合闸装置；二次侧还应装设电源自动投入装置；这些设计能大大提高锅炉房的供电牢靠性，提高供电系统的安全性。车间变电所位置的考虑原则通220/380V压。车间变电所所址选择的一般原则：(2)进出线便利；(3〔本厂在同筑；(6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，不应设在污染源的下风侧；正上方或者正下方；不应设在地势低洼和可能积水的场所。第六章短路电流计算短路电流计算的目的短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进展继电保护装置的整定计算。进展短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算流通过。确定短路计算点35KV10KV380V6.16.1短路计算点的选择短路电流的计算最大运行方式确定基准值A，Ud

(35(15%))36.5KV，UC2

(10(15%))10.5KVU (380(15%))0.4KV3c33I S/d1 d

U 100MVA/3c13

36.5KV1.58KAI S/ 3U 100MVA/ 310.5KV5.49KA3d2 d c23I S/d3 d

U 100MVA/3c33

0.4KV144.3KAoc中各主要元件的电抗标幺值电力系统(S 600MVA)ocX100MVA/600MVA0.1712.架空线路(X 0.40Ω/km)0X0.40(Ω/k)km100MVA/35KV)2132k 3.电力变压器(U%6.5，S2500KVAk XXU%S/100SX

6.5100MVA/10025002.63 4 k d Noc4.10KV侧的断路器(S 300MVA)ocX100MVA/300MVA0.345k 5.10KV/380VU%4.0，k

315KVA)XU%S/100S4.0100MVA/10031512.69X6 k d NK1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量6.26.2短路等效电路图总阻抗标幺值X(K1)

1

2

0.170.130.30三相短路电流周期重量有效值I(3)

K1

I/Xd1

1.58/0.305.27KA其他三相短路电流I”()I

(3)

I(

K1

i(3) 5I”(3)552KA14KAshI5I”(3)52KA9KAsh三相短路容量3S(3) 3Uc1I(3) 3k-1 K1

36.5KV5.27KA333.17MVAK2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阻抗标幺值X(K2)

1

2

3 4

0.170.132.6/21.60三相短路电流周期重量有效值I(3)

K2

I/Xd2

(K2)

其他三相短路电流I”()I

(3)

I(

K2

i(3) 5I”(3)554KA7KAshI5I”(3)54KA1KAsh三相短路容量3S(3) 3U I(3) 3k-2 c2 K2

10.5KV3.43KA62.38MVAK3点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量6.3短路等效电路图总阻抗标幺值X X(K3) 5

6

0.3412.6913.03三相短路电流周期重量有效值I(3)

K3

I/Xd3

(K3)

144.3/13.0311.07KA其他三相短路电流I”()I

(3)

I(

K3

11.07KAi(3) 8I”(3)8410KA23KAshI5I”(3).010KA10KAsh三相短路容量3S(3) 3U I(3) 3k-3 c3 K3

0.4KV11.07KA7.67MVA5.3.2最小运行方式确定基准值A，Ud

(35(15%))36.5KV，UC2

(10(15%))10.5KVU (380(15%))0.4KVc3I d1 d

U 100MVA/3c13

36.5KV1.58KA3I S/ 3U 100MVA/ 310.5KV5.49KA33d2 d c23I S/d3 d

U 100MVA/3c33

0.4KV144.3KASoc280MVA)X100MVA/280MVA0.361其他元件的标幺值均与最大运行方式一样。K1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量6.4短路等效电路图总阻抗标幺值X(K1)

1

2

0.360.130.49三相短路电流周期重量有效值I(3)

K1

I/Xd1

1.58/0.493.22KA其他三相短路电流I”()I

(3)

I(

K1

i(3) 5I”(3)552KA2KAshI5I”(3)52KA8KAsh三相短路容量3S(3) 3Uc1I(3) 3k-1 K1

36.5KV3.22KA203.57MVAK2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阻抗标幺值X(K2)

1

2

X//X3 4

0.360.132.6/21.79三相短路电流周期重量有效值I(3)

K2

d2

(K2)

49/790KA4.其他三相短路电流I”()I

(3)

I(

K2

i(3) 5I”(3)550KA8KAshI5I”(3)50KA6KAsh4.三相短路容量3S(3) 3U I(3) 3k-2 c2 K2

10.5KV3.07KA55.83MVA三相短路三相短路电流/KA容量/MVA表三相短路三相短路电流/KA容量/MVA运行方式短路计算点I(3)KI””(3)I(3)i(3)shI(3)shS(3)KK15.275.275.2713.447.96333.17最大运K23.433.433.438.755.1862.38行方式K311.0711.0711.0720.3712.077.67K13.223.223.228.214.86203.57最小运K23.073.073.077.834.6455.83行方式K311.0711.0711.0720.3712.077.67第七章主要电气设备的选择及校验主要电气设备的分类主接线〔主结线。一次电路中全部电气设备成为一次设备或一次元件。一次设备按其功能来分，可分为以下几类：例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频器等。掌握设备:其功能是依据电力系统运行的要求来掌握一次电路的通、断，例如各种凹凸压侧开关。断器和避雷器。例如并联电容器。成套设备:它是依据一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及掌握、低压配电屏和照明配电箱等。条件。高压线路的导线选择35KV35KVLGJ线路类别7.1导线材质导线和电缆的经济电流密度年最大有功负荷利用小时〔30000h以下〕架空线路铜铝3.001.6530 30 N 30 30由T=2300h，I S / 3U ,S 7428.5KV.A,所以I 122.45A，30 30 N 30 30 /j A I 74.2mm2,选择最近的标准截面，查表可知LGJ-9 /j ec 30 ec1.695mm2(1)校验发热条件：LGJ-95Ial

I〔33℃，30满足发热条件。35mm2，满足机械强度的要求。(3)检验电压损失：1.6m，2m,查r=0.35/km，x=0.37/km。电压损失:U=6329.9×(4.5×0.35)＋3887.79×(4.5×0.37)/35=469.8VU%=100×469.8/35000=1.34%U%<5%，电压损失合格。所以，架空线路的导线选择LGJ-95型钢芯铝线。10KV10KV备用电源进线初步选用 LGJ钢芯铝绞线架设，由 T=2300h，I30S30/ 3UNS303688.74KV.AI30212.97A10kV损耗和机械强度。10kV23℃33℃，LGJ-70〔几何均距确定为

I

I3010kV25mm2，A=70mm2，a=1.26x1.6=2m，查表可得r=0.48/km，x=0.38/km，由之前的负荷计算可得电压损失为:U2 =3413.01×(4×0.48)＋1399.35×(4×0.38)/10=868.0VU2 %=100×868.0/10000=8.68%U2%>5%，电压损失不合格。LGJ-7035KV母线初步选为LMY型矩形母线，依据导线和电缆的选择规可知，35kV及以上的线路宜按经济电流密度选择。T=2300hjec=1.92，对于电力变I30=122.45A。所以经济截面积为：Aec=I30/jec=63.78mm235KV侧母线处选LMY—25×3铝母线，平放安装，35℃时其允许电流为233A，I30=122.45A，正常发热时的温度大大低于70℃。母线热稳定度校验：Amin假想时间为2.05s则热效应允许最小截面积为 =54.77mm2Amin所以35KV母线选择LMY—25×3铝母线，截面积为75mm2。10KV考虑到变压器在电压降低5%10kvIgmax=1.05Ie ，即：Igmax =1.05×

S3S3UNN

3.69

3310选择母线〔依据最大工作电流：选择40x4单条矩形铝导体平放作母线，面积为S=160mm2，平放时，长期允℃ ℃I=480A，70，依据工作环境温度为30的℃ ℃al条件，查综合修正系数K=0.94：I=k×I=0.94×480A=451A＞I 满足载流量的要求。e al gmax2、热稳定的校验〔k2：依据设计任务书的条件，配电所的继保动作时限不能大于1.3秒，即top=1.3s，断路器开短时间toc

=0.2s，非周期重量等效时间ts

=0.05s,则:短路假想时间t =tima op

t +0.05=1.5+0.2+0.05=1.55s。op母线最小截面积=QD母线最小截面积=QD=3.9321.55103=56.6<160mm2S＞，满足热稳定的要求。S＞，满足热稳定的要求。L1.5m，相间距离a0.5m，硬铝最大允许应力a170106pa，抗弯矩Wbh2/6(5103)(25103)2/65.2107m3相间电动力fph

1.73107ich

2/a1.73107(7.23103)2/0.518.09N最大相应力 fph ph

18.091.51.5/105.2107)7.83106pa ＞al

，满足动稳定的要求。ph所以10KV母线选择LMY—40×4铝母线，截面积为160mm2。表7.2 高压线路一览表工程工程电缆或母线型号截面〔mm2〕35KVLGJ-959535KVLMY—25×375选择LGJ-707010KVLMY—40×4160高压设备的选择及校验短路电流校验7.3高压一次设备的选择校验工程短路电流校验电气设备名称 电压/kv电流/A断流力量动稳定度热稳定度高压断路器 √√√√√高压隔离开关 √√−√√电流互感器 √√−√√电压互感器 √−−−−7.3.135KV高压断路器(QF)的功能是:不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受肯定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。—般35KVI30S30/ 3UN7428.5/ 335=122.45A,依据我国生产的高压户少油断路器型SN10-351.8s0.1s,I(3)2tI

ima

4.8621.80.

79.07KA2S查表可得，该断路器的热稳定电流为16(4s)/KA，可得：I2t16241024KA2St7.4SN10-35I表7.4 高压断路器的选择校验表装设地点电气条件装设地点电气条件SN10-35I/1000-1000序号工程数据工程数据结论1U35kVU35KV合格N N2II30122.45AN1000A合格3I(3)K3.22KAIoc16kA合格4i(3)sh8.21KAImax40kA合格5I(32t79.07KA2SItt21024KA2S合格ima由以上数据可知在35KV/10KV变压器的高压侧的断路器选择是合理的。35KV有特地的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。GN5-35G/600-72GN5-35G/600-72开关是合格的。7.5高压隔离开关的选择校验表装设地点电气条件装设地点电气条件GN5-35G/600-72序号工程数据工程数据结论1U35kVU35kV合格N N2I30122.45AIN600A合格3i(3)sh8.21KAImax72kA合格4I(32t79.07KA2SItt21024KA2S合格ima35KVU1φ，依据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。转变一次或二次绕组的JDJJ-356.6JDJJ-35互感器满足要求。表7.6 电压互感器的选择校验表序号序号装设地点电气条件JDJJ-35工程数据工程数据结论1U35kVU35kV合格N N35KV互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。3035KVILMCQ-357.7LMCQ-35要求。30表7.7 电流互感器的选择校验表装设地点电气条件装设地点电气条件序号工程数据工程数据结论1U35kVU35kV合格N N2I30122.45AIN200A合格3i(3)sh8.21KAImax40kA合格4I(32t79.07KA2SItt21024KAS2合格ima10KV3I30S30/ 3UN 3688.74/3

10212.97AK-2SN10-10I。查表可知该断路器的固有分闸时间为0.06s，该断路器的热稳定电流为16〔4s〕/KA，取保护动0.6s。tI2t16241024KA2Stima 短路发热的假想时间为:t t0.050.060.60.05ima I(3)

2tima

4

0.7115.29KA

2S7.8高压断路器SN10-10I装设地点的电气条件装设地点的电气条件SN10-10I序号工程数据工程数据结论1U10KVU10KV合格N N2II30212.97AN630A合格3I(3)K3.07KAIoc16KA合格4i(3)sh7.83KAImax40KA合格5I(32t15.29KASI2tt21024KAS2合格ima10kvSN10-10I。10KV选择10KV处的隔离开关时，由于10KV侧的正常工作电流，I 212.97A，30：GN6-10T/400。该型号的隔离开关的热稳定电流为14〔5s〕/KA。It2t125980K2S。7.9高压隔离开关GN6-10T/400序号序号装设地点的电气条件GN6-10T/400工程工程数据工程数据结论1UN10KVUN10KV合格2I30212.97AIN400A合格3i(3)sh7.83KAImax40KA合格4I(32t15.29KASI2tt2980KAS2合格ima10kvGN6-10T/400。10KV7.10电压互感器JDZJ-10装设地点的电气条件装设地点的电气条件JDZJ-10序号工程数据工程数据结论1U10KVU10KV合格N N所以10kv侧的电压互感器选择JDZJ-10型号的电压互感器。10KVLQJ-10160，1s75。所以:i 16030048kAmaxIt2t75300A

1S506kA2S7.11电流互感器LQJ-10-400/5装设地点的电气条件装设地点的电气条件LQJ-10-400/5序号工程数据工程数据结论1U10KVU10KV合格N N2II30212.97AN400A合格3i(3)sh7.83KAImax40KA合格4I(32t15.29KASI2tt2506KAS2合格ima所以10kv侧的电流互感器选择LQJ-10-400/5型号的电流互感器。高压熔断器的选择RN1RN2RW4-10、RW10-10(FRW10-35RN2RN2-3510kVRN2-10高压开关柜的选择KYN12-35可恢复使用。同理可得，10kV侧需要的高压开关柜型号为KYN28-12型。7.12安装地点安装地点设备型号规格高压断路高压隔离电流互高压断路高压隔离电流互电压互高压熔高压开关柜器开关感器感器断器SN10-35IGN5-35G/600-72LMCQ-35JDJJ-35KYN12-35RN2-35SN10-10IGN6-10T/400LQJ-10-400/5JDZJ-10KYN28-12RN2-10低压一次设备的选择和校验件下工作的要求，同时设备应工作安全牢靠，运行维护便利，投资经济合理。低压一次设备的选择校验工程电气设备名称电压/kv电流/AMVA动稳定度热稳定度低压断路器√√√√−√−低压熔断器√√√−−低压隔离开关√√−√−√−电流互感器√√−√√电压互感器√−−−−断流力量/KA短路电流校验表断流力量/KA短路电流校验断路器断路器隔离开关电流互感器装设地点电气条件电压互感器UNI30I(3)KI(32tima380VDZ10-600L380VNH3-400380VLAT-300380VJDJ-0.38380V212.97A600A400A300A600A11.07kA52kA32kA52kA20kA85.78kA1632kA2023kA1024kA1600kA结论合格合格合格合格第八章主要设备继电保护设计概述按器的以下故障及特别运行方式，应装设相应的保护装置：绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；绕组的匝间短路；外部相间短路引过的过电流；中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；过负荷；油面降低；变压器温度上升或油箱压力上升或冷却系统故障。对于高压侧为6～10KV流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容及以上的车间油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护〔又称气体继电保护。容量在400KV·A及以上的变压器，状况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在稍微故障时〔动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严峻故障时〔通称“重瓦斯，一般均动作于跳闸。对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于以下各侧：对于双线圈变压器，装于主电源侧对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限各侧保护应依据选择性的要求装设方向元件。还应在每个供电支路上装设保护。求作为变压器部故障的后备保护。保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压对某些稀有的故障类型〔例如110KV及其以上电力网的三相短路〕允许保护装置无选择性动作。变压器继电保护的整定计算8.1主变压器继电保护原理图过电流保护电流整定：rel w 取牢靠系数K =1.3，接线系数K=1，电流互感器变比K=200÷5=40，继电器返回系数Krel w 所以变压器最大负荷电II Il..max 1N.1n

3S/(N

U 3N3×1.732〕=123.72AI K

Krel

1.31123.72=5.03Ap

KKi

400.8保护动作时间整定：过电流保护动作时间的整定计算公式:ttt1 2式中tt变压1 2器低压侧保护在低压母线发生三相短路时最长的一个动作时间；t前后两级保护0.5s，对反时限过电流保护，可取0.7s；t由供电部门供给的技术要求，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3S，本设计中取0.7S。灵敏度效验：S=Ipp

) d2min

op.1

3.2＞1.5,满足要求。电流速断保护电流整定：Krel1.3Kw1Ki=200÷5=40，Kt=35÷10.5=3.333。II

=

Krel wI

1.31 5.15=50.26AKqbqb Kqbi t

403.33灵敏度效验：KK I(2) /I 116/50.262.3＞2满足要求。1mm d2min qb1过负荷保护〔1〕电流整定：取牢靠系数K 1.3，电流器互感比K103rel i3I1N.T

S / 3U 2500/(N N

35)41.24A，I 1.3Iop

1N.T

/K=1.3×41.24/10=5.36Ai(2top1015s瓦斯保护瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器部故障的一种根本GB50062—92800KVA及以上的车间油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当变压器油箱部发生稍微故障时，由故障产生的少量气体渐渐升起，进入气当变压器油箱部发生严峻故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路〔通过中间继电器，同时发出音响和灯光信号〔通过信号继电器际操作中将瓦斯继电器安装在油浸式变压器上即可。8.2主变压器瓦斯保护原理图35KV得单电源供电线路可承受一段电流速断保护作为主保护，并应以带时限过电流保护做后备保护。图8.3 电流速断保护的整定计算:电流速断保护动作电流〔速断电流〕的整定计算公式:II

K Krel w I I

1.4110003.22112.7AKqbop k.mp 40Kqbi tkmaxI kmaxSKp w

I /KIkmin i

=4.3>2满足要求，Ikmin

取被保护线路首端得两相短路电流。I 速断电流折算到一次电路的值。qb10KV过电流保护动作电流的整计算定公式:II

K Krel w I

1.31

212.9728.65AKopop l.maxKop

800.8i re30IL.max为线路上的最大负荷电流可取〔1.5-3〕I 。30K 取1.4K取80K此处取1，两相两继电器式。rel i wKre为返回系数取0.8。过电流保护动作时间的整定计算公式:ttt1 2式中tt变压1 2t前后两级保0.5s，对反时限过电流保护，可取0.7s；过电流保护的灵敏系数的校验公式:SKI /KI =6.8>1.5，满足灵敏度要求。p w k