电气工程课程设计-某铸造厂总降压变电所及厂区配电系统

..可编辑文本可编辑文本.可编辑文本某铸造厂总降压变电所及厂区配电系统设计说明书题目某铸造厂总降压变电所及厂区配电系统设计姓名郭靖学号0909070102班级任课老师实验指导老师完成时间目录摘要..................................................................................................................3第一章设计概述.........................................................................................................41.1原始资料简述.................................................................................................41.1.1厂区平面布置图...................................................................................41.1.2负荷要求...............................................................................................41.1.3外部电源情况.......................................................................................41.2设计原则暨工厂供电的意义和要求............................................................51.3设计任务........................................................................................................5原始材料分析与方案制定.............................................................................72.1原始材料分析................................................................................................72.2方案制定........................................................................................................7短路电流计算.................................................................................................8主要电气设备的选择与校验........................................................................104.1导线的选择...................................................................................................104.2断路器的选择...............................................................................................114.3继电保护、电流互感器的选取...................................................................12主变压器保护................................................................................................125.1概述...............................................................................................................125.2瓦斯保护.......................................................................................................135.3过电流保护...................................................................................................135.4电流速断保护...............................................................................................135.5过负荷保护...................................................................................................14结束语............................................................................................................15参考文献......................................................................................................................15附录设计图纸............................................................................................................16摘要变电所是电力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，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这次设计以某铸造厂降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成配电装置的布置、主变压器线路保护的设计。关键词：变电所电气主接线；短路电流计算，主变压器线路保护第一章设计概述1.1原始资料简述1.1.1厂区平面布置图537426外部电源8外部电源1工厂总降压变电所91.空气压缩车间2.熔制成型（模具）车间3.熔制成型（熔制）车间4.后加工（磨抛）车间5.后加工（封接）车间6.配料车间7.锅炉房8.其他负荷19.其他负荷21.1.2负荷要求1~6车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为Ⅰ级负荷。该厂为三班工作制，全年时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。1.1.3外部电源情况1.工作电源距该厂5km有一座A变电站，其主要技术参数如下：主变容量为2×31.5MVA；型号为SFSLZ1－31500kVA／110kV三相三绕组变压器；短路电压：U高－中＝10.5%;U高－低＝17%；U低－中＝6%；110kV母线三相短路容量：1918MVA供电电压等级：可由用户选用35kV或10kV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35kV线路：初选LGJ－35，r0=0.85Ω/km,x0=0.35Ω/km。2.备用电源拟由B变电站提供一回10kV架空线作为备电源。系统要求仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源供电。电力系统与该厂连接如下图所示：1.2设计原则暨工厂供电的意义和要求安全

在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

2.可靠

应满足电能用户对供电可靠性的要求。

3.优质

应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

4.经济

供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.3设计任务全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择

参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

2、工厂总降压变电所主结线设计

根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。

3、厂区高压配电系统设计

根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

4、工厂供、配电系统短路电流计算

工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。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。

5、变电所高、低压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

6、继电保护及二次结线设计

为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、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。

设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。第二章原始材料分析与方案制定2.1原始材料分析全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。本铸造厂1-6车间为长期连续负荷，不允许断电。因为断电会造成重大损失，故将此类负荷定义为一类负荷。根据要求，要给1-6车间提供备用电源。所以B变电站作为备用电源主要供电对象可确定为1-6车间。各车间负荷总容量Sc=4735KW，所以主变压器的总容量要大于此容量。对于变压器的选择，可以用2个或多个变压器并联运行，也可以是1台大容量变压器，但变压器的台数要受到变电所总利用面积的限制。而变压器的容量的选择也要考虑本厂的经济条件。因为负荷对功率因数有要求，若正常供电或启用备用电源供电中有哪一个不满足此要求，就必须要安装功率补偿器。然后是考虑要保证本厂正常运行工作所必要的各种保护，如变压器保护，继电保护，防雷保护。对此要选择相关的高低压侧电器，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、开关柜、电流电压互感器等。根据短路计算，选择合适的型号元件。2.2方案制定根据对原始材料的分析，制定与选择方案。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电压。对于A变电站，其有35KV和10KV两个可选的供电电压。若选用10KV直接向总变电所各负荷供电，即可不用35KV/10KV的变压器，但这样总变电站外部线路上的各种短路故障将直接影响到铸造厂的变压器群。为此要取用35KV侧供电。选一台大容量的变压器，初选变压器型号及其参数如下：型号为SF9-8000/35，额定容量8000KW，高压侧35KV，空载损耗Po=8.1KW,空载电流Io%=0.55,短路阻抗Uk%=7.5.选用变压器可减小铸造厂故障的发生率。同时也为启动备用电源提供隔离A变电站的保护。对于在故障时A变电站停电，那么就要启用备用电源。一般情况下备用电源所存储的负荷有限，为了减小备用电源负荷消耗的速度，设计时备用电源只对那些供电质量要求高的车间供电，也即1-6车间。主接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。方案设计时，主接线设计如下：一次侧采用内桥式接线，二侧采用单母线分段的总降压变电所。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。第三章短路电流计算各个车间的计算负荷如下：需要系数为Kne=0.96，同时系数QUOTE1-6车间总计算负荷QUOTEQUOTE QUOTE7-9车间总计算负荷QUOTE QUOTE三相短路的短路电流最大取Sd=100MVA,Ud=Uav，短路点K在车间1上，短路电流最大把A变电站当成无限大功率计算，不计其短路阻抗，从A变电站到铸造厂的线路初选型号LGJ-35，QUOTE故：变压器1：QUOTE线路：QUOTE变压器2：QUOTE1车间电抗：QUOTE=0.35*QUOTE其他车间电抗总值：QUOTE=0.35*QUOTEA变电站电源：QUOTE1车间反馈电压：QUOTE其他车间反馈电压：QUOTE起始次暂态电流计算短路冲击电流计算 QUOTE短路功率计算St=QUOTE对于两相短路电流的确定，由于线路的电抗和变压器的等效电抗的正序和负序值相等，且计算中把供电电源当成是无限大功率电源，不存在电源的等值电抗最大值与最小值之分，故两相短路电流为：对于三班制工作的工厂，取QUOTE，分别进行正常工作时的功率因数确定和启动备用电源时功率因数的确定。在正常工作时：启用备用电源时：由于本设计供电部门要求COSφ不低于0.95,而由上面计算可知COSф=0.96，因此不需要进行无功补偿。第四章主要电气设备的选择与校验4.1导线的选择由汇流母线上最大长期工作电流40QUOTE下电流QUOTE查表得LGJ-35允许电流为QUOTE因此可以使用;厂区内导线上最大工作电流，取最大负荷车间计算40QUOTE下电流为QUOTE考虑经济效益，可选用LJ-10的铝绞线，其长期容许电流为64A，这为以后车间容量的增加留有余地。4.2断路器的选择由于QUOTE,厂区内的断路器可选SN10-10I/630其额定断开电流:QUOTE计算热稳定，一般电气设备近后备保护动作时间为2S故满足设计要求;汇流母线上的断路器母线三相短路电流计算:QUOTEQUOTE,可选DW8-35/1000断路器满足设计要求同理，可选择合适的隔离开关。4.3继电保护，电流互感器的选取QUOTE，可选LFZJI-3互感器，其变比为200/5A，选用0.5级在选择断路器时已算：QUOTE，QUOTE计算热稳定：QUOTE内部动稳定校验:QUOTE满足设计要求第五章主变压器保护5.1概述对于高压侧为6～10KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；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。容量在800KV•A及以上的油浸式变压器和400KV•A及以上的车间内油浸式变压器，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，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（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，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KV•A及以上和并列运行的变压器每台容量在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。本次设计对主变压器的保护有轻重瓦斯保护、过电流保护、电流速断保护、过流及过负荷保护等。5.2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内部故障的一种基本的保护装置。按GB50062—92规定，800KV•A及以上的一般油浸式变压器和400KV•A及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有

2%～4%的倾斜度。当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，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），这称之为“重瓦斯动作”。变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求。5.3过电流保护无论采用电流继电器还是脱扣器，也无论是定时限还是反时限，变压器的过电流保护的组成和原理和电力先烈过电流保护才组成、原理完全相同。

Iop=KrelKw/(KreKi)(1.5～3)I1N.T

，

Iop(YR)=KrelKw/Ki(1.5～3)I1N.T

变压器过电流保护的灵敏度，按变压器二次侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时换算到一次侧的短路