35kV总降压变电所设计论文 71页

'35kV总降压变电所设计论文设计资料某××厂总降压变电所及配电系统设计一、基础资料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：4522KW无功：1405Kvar各车间负荷统计见表8-1〈2〉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2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，故主要车间级辅助设施均为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。〈4〉全厂负荷分布，见厂区平面布置图。（图8-1）表8-1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）Qjs（KVar）Sjs（KVA）71 123456789空气压缩车间熔制成型（模具）车间熔制成型（熔制）车间后加工（磨抛）车间后加工（封接）车间配料车间锅炉车间厂区其他负荷（一）厂区其他负荷（二）共计同时系数全厂计算负荷ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡ-ⅢⅡ-Ⅲ78056059065056036042040044047600.95452218015017022015010011016820014480.97140580058061468658037443443448349854735.242、电源情况〈1〉工作电源本厂拟由距离其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1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ1-31500KV/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连接图（图8-2）。71 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。〈2〉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。〈3〉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，cosΦ=0.9当以10KV供电时，cosΦ=0.95〈4〉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。电度价：35KVβ=0.05元/KWh10KVβ=0.06元/KWh〈5〉线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千伏瓦1000元。71 71 摘要变电所是电力系统的重要组成部分，它担负着从电力系统中受电、变压、配电的任务。因此，变电所设计工作是整个工程环节的关键部分。对于35kV总降压变电所的设计，不仅要满足整个工厂供电的需求，还要科学、合理的选择各种电气设备，设计具有选择性、速动性、灵敏性、可靠性的继电保护装置进行保护，确保供电的可靠性和经济性。本文主要是对35kV总降压变电所进行设计。通过所学专业理论知识，结合提供的设计原始资料，通过计算，主要包括负荷计算和短路电流计算，根据计算数据合理选择电气设备，本次设计主要电气设备包括变压器、断路器、隔离开关、互感器和母线等，并对其逐一进行校验，为所选的各种电气设备满足供电的可靠性、经济性要求。本次设计对总降压变电所的电气主接线进行设计，确定主接线形式并作图，对主变继电保护装置进行设计并作图。关键词电力系统、电气主接线、短路电流计算、设备选型、配电装置、继电保护、防雷接地71 前言毕业设计是学生结束全部理论课程、完成各项专业实习的基础上，所进行的一项综合性专业检验。电气工程及其自动化专业的学生通过进行毕业设计，应达到如下综合性实践目的：1.坚实并拓展自身所掌握的专业理论知识，并且活性化地将其融入到毕业设计的实践中；2.了解并初步掌握发电厂和变电所有关电器部分的基本设计方法，并且初步形成正确的设计理念；3.初步培养并锻炼自己独立分析和解决实际问题的能力，以及在实际工程设计中的相关工作能力；4.强化自身阅读、研究相关设计手册、规范的理解深度，以及检索并引用相关参考文献用以辅助毕业设计的能力。本次设计以35KV站为主要设计对象，附有1张电气主接线图和2张继电保护图。该变电站工作电源采用35KV电压供电，备用电源采用10KV电压设有1台主变压器，供电用架空线路引入总降压变电所。10KV电压等级采用单母线分段的接线方式。根据原始材料进行分析考虑了三个方案，经技术指标计算及经济计算分析，最终选定方案三：工作电源采用35KV供电，备用电源采用10KV供电。方案选定后进行了电气主接线设计，并对短路点进行了电流计算，对35KV侧高压电气设备及10KV侧电气设备的选择进行了选择和校验。设备包括：高压断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器和避雷器。设计了主变压器继电保护设计，保护包括：瓦斯保护、变压器纵差动保护、变压器复合电压起动过电流保护、变压器过负荷保护和主变绝缘监视。进行了主变压器保护整定计算和防雷接地设计计算和说明。71 第一章高压供电系统设计第一节供电系统的设计方案一、供电方案拟定本变电所电源进线可为35KV或10KV的两路，按照要求正常的情况下一路运行，一路为备用。配电母线为10KV，负荷出线有9回。且主要用电设备均要求不间断供电，停电时间超过两分钟会造成产品报废，对供电可靠性要求较高；故主要车间及辅助设施均为I类负荷。因此考虑配电母线采用单母线分段接线，为提高供电可靠性，10KV拟采用成套开关柜单层布置。电源进线，则可取两路35KV、两路10KV或一路35KV一路10KV，三种不同方案。1、方案一工作电源与备用电源均采用35KV电压供电。此方案中，总降压变电所内装设两台主变压器。在设计35kV变电所主接线时考虑负荷为I级负荷，工厂总降压变电所的高压侧接线方式可考虑单母线分段、内桥式、外桥接线三种方式，对其进行分析比较。（1）、单母线分段接线用分段断路器（或分段隔离开关）将单母线分成二段，母线分段后，可提高了供电的可靠性和灵活性。两段母线可并列运行也可分裂分行，当两路电源一用一备时，分段断路器接通运行，当某段母线故障，分段断路器及故障段电源段断路器在继电保护装置作用下自动断开只停该段。两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备用电源自动投入使分段断路器接通，可保证继续供电。可以看出单母线分段能供给一级负荷，并且由于采用分段形式，变压器一用一备，较之单母线在一定程度上大大提高了供电的可靠性和灵活性。71 缺点：分段单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回路停电；主要适用于35～63KV配电装置出线回路数为4～8回路时。分段单母线接线如下图所示：（2）、内桥式接线桥连断路器QF3在QF1、QF2的变压器侧，当其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，其中一回线路检修或故障时其余部分不受影响，操作较简单，但在变压器切除、投入或故障时，造成一回升路短时停运，倒闸操作71 较复杂；线路侧断路器检修时，线路停电时间长。内桥接线适用于输电线路较长或变压器不需经常投、切的配电方案。内桥主接线如下图所示：（3）、外桥主接线桥连断路器QF3在QF1、QF2的线路侧，外桥式的操作特点及适用范围恰恰与内桥式相反。其一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂；变压器投切或故障时不影响其余部分操作较简单；变压器侧断路器检修时变压器需较长时间停动。外桥接线适用于输电线路较短或变压器需经常投切的配电方案。外桥主接线如下图所示：71 由本次设计的基本要求来看，变压器不会频繁切换，35kV总降压变电所外部电网供电因此线路长，内桥式接线是无母线制，可以省去母线的投资费用，内桥式接线在其中一回线路检修或故障时其余部分不受影响，操作较外桥式简单，综上因素，选定内桥式接线方式可满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求，因此决定采取内桥式的接线方式。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分别接在10KVI、II段母线上。3、方案三工作电源采用35KV电压供电，备用电源采用10KV电源供电。35KV线路经架空线路引入总降压变电所，装设一台主变压器71 ，高低压侧各装设一台断路器，接在10KVI段母线上，备用电源采用10KV电压供电经一台断路器接在10KIVII段配电母线上，接线图如下所示：第一节供电系统方案的论证工厂供电设计要满足生产工艺提出的各项要求并保证安全可靠的供电，并力求经济合理，投资少，运行维护费用低。因此，对上述三个方案进行技术和经济方面的比较，选择一个合理的最佳方案。技术经济比较一般包括技术指标、经济计算和有色金属消耗量三个方面。一、方案的优点和缺点分析1、方案一工作电源和备用电源均采用35KV供电71 优点：供电电压高，线路功率损耗少。电压损失小，调压问题容易解决。要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资。供电的安全可靠性高。缺点：工厂内要设置总降压变电所，占用的土地面积多。装设两台变压器投资及运行维护费用高。2、方案二工作电源和备用电源均采用10KV供电优点：工厂内不设主变压器，可以简化接线。降低了投资及运行维护成本。工厂内不设总降压变电所，可以减少占地面积、管理人员及维护工作量。缺点：供电电压低，线路的功率损耗增大，电压损失也大。要求的功率因数值高，需增加补偿装置及相关设备的投资。工厂内设总配电所，供电的安全可靠性不如35KV。3、方案三工作电源采用35KV供电，备用电源采用10KV供电。此方案的技术经济指标介于方案一和方案三之间。根据原始资料中要求两路电源正常时只使用一路供电，工作电源停用时才使用备用电源供电。因此该方案较好，备用电源供时时间较少，该方案既能满足供电可靠性的要求，投资也相对较少。第三节供电方案的比较1、方案一工作电源和备用电源均采用35KV供电根据原始资料提供全厂计算负荷为4735.24KVA，考虑到原始资料要求两路电源正常时只使用一路供电，工作电源停用时才使用备用电源供电。本方案先用5000KVA的变压器两台，型号为S11-5000/35，电压为35/10KV，查表得知变压器的主要技术数据：71 型号S11-5000/35联接组标号Yd11空载损耗△P04.88KW短路损耗△Pk31.2kw阻抗电压UK%7%空载电流I0%0.6%变压器的有功功率损耗：△Pb=n△P0+△Pk（Sjs/Sbe）2已知：n=2，n为变压器台数，Sjs=4735.24KVA，Sbe=5000KVA。所以，△Pb=2×4.8+×31.2×（4735.24÷5000）2=23.59KW。变压器的无功功率损耗为：△Qb=n（I0%/100）Sbe+(UK%/100)Sbe（Sjs/Sbe）2=2×（0.6÷100）×5000+×（7÷100）×5000×（4735.24÷5000）2=216.96KVar35KV线路的功率：Pjs＇＝Pjs＋△Pb=4522+23.59=4545.59KWQjs＇=Qjs+△Qb=1405+216.96=1621.96KVarSjs＇===4826.30KVA35KV线路功率因数:COSφ=Pjs＇/Sjs＇=4545.59/4826.3=0.94COSφ=0.94＞0.9，合格。导线在运行中，在电流流过时导线的温度会升高。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71 ，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Ijs′1.5满足要求。1、电压元件的整定71 （1）低电压继电器的动作电压n------电压互感器变比1、负序电压元件的整定值和灵敏度（1）负序电压继电器的动作电压U===6V第五节变压器过负荷保护一、主变压器过负荷保护单相接线原理图，如图6-5所示。当71 2TA电流互感器检测到主变压器的电流变化情况，因为它们是处于一个串联的整体，当电流继电器KA检测到的电流超过整定值时其常开接点闭合，将时间断电器KT的线圈接通电源，时间继电器根据整定的过负荷时间来判断是否动作，当达到时间整定值时其常开接点将闭合去启动信号继电器KS发出信号，让运行人员去处理过负荷的问题。它与过电流所不同的是，所整定的电流比过电流小，所整定的时限较长，不作为跳闸，只发信号。二．主变压器过负荷保护整定值的计算保护动作发出信号，时限取10秒，动作电流按下式计算整定。式中：Kk------可靠系数，取1.15Kjx------接线系数取l(△接法为，Y接法为1)Kh------电动机启动系数,取1.5Kf------继电器的返回系数取0.85KLH------电流互感器的变比300／5=60Ie.B------变压器的额定电流为82.5A动作电流值就取4A较为合适，即Idz.j=4A第七节主变绝缘监视当变电所出线回路较少或线路允许短时停电时，可采用无选择性的绝缘监视装置作为单相接地的保护装置。如下图所示：绝缘监察装置，是与通过高压隔离开关直接接到母线上的带开口三角形接线的电压互感器为监察，电压互感器其中的一组绕组就是为了绝缘监察装置而设计的。71 它的原理是：当发生接地时，在开口三角形的绕组中出现零序电压，KV电压继电器动作，其常开触点闭合，KS信号继电器得电，其常开触点闭合，发出信号。为确保电压继电器动作的可靠性、灵敏性，一般把它的动作电压整定为40伏。绝缘监察装置较为简单。它的缺点是不能一次性发现故障线路，例如，只要本网络中发生单相接地故障，则在统一电压等级的所有母线上，都将出现零序电压，因此，这种绝缘监察装置所给出的信号是没有选择性的。要想发现故障是发生在哪一条线路上，还需要运行人员依次短时断开每条线路，当断开某条线路时，零序电压消失，就说明故障在该条线路上。所以，这种保护只能作为监测，而不能作为对接地故障进行保护。71 由于接地电容电流与系统的电压、频率和每相对地电容有关，而每相对地电容又与网络的长度有关。由于在中性点不接地系统中发生单相接地故障时接地电容电流不是很大，而且三相之间的线电压仍然保持对称不变，对负荷供电没有影响，因此还可以再运行两个小时，而不必立即跳闸，这也是采用中性点不接地的优点。但是为了防止故障进一步的扩大，即使是不太重要的负荷，但发生单相接地短路后，有条件的还是要及早地排除故障，以保证电网的安全。目前，在我国110KV及220KV电力系统，采用中性点有效接地方式；330KV和500KV电力系统，采用中性点全接地方式。60KV及以下电力系统采用中性点小接地电流方式（其中35-60KV电力系统，一般采用中性点经消弧线圈接地；而3-10KV电力系统，一般采用中性点不接地方式）。一般认为3-60KV网络，单相接地时电容电流超过10A时，中性点应装设消弧线圈。71 第七章防雷接地设计变电所的防雷设计是为了防止变电所电气设备受到雷电过电压的危害。雷电过电压分为直击雷过电压、感应雷过电压和侵入雷电波过电压三种。通常用架设避雷线、装设避雷针和避雷器来防止雷电过电压带来的危害。为防御直击雷，在总降压变电所内装设避雷针。根据户内外配电装置及建筑的面积(S=39×25=975m2),高度（最高的建筑物是25KV进线门形杆，高为7.3m）。设三支避雷针：一支为25米高的独立避雷针，另两支为置于户内配电装置建筑物边缘的附设式避雷针。全高25米。三支避雷针构成一个近似直角三角形。如图：71 已知，h=25m,hx=7.3m,D12=18m,D23=29.5m。如图有所以rx1=rx2=rx3=(1.5h–2hx)p=1.5×25-2×7.3=22.9mbx12=1.5(h012–hx)=1.5×(22.43-7.3)=22.7mbx13=1.5(h013–hx)=1.5×(20.06-7.3)=19.14mbx23=1.5(h023–hx)=1.5×(20.79-7.3)=20.24m根据计算，三支避雷针可安全保护整个变电所不受直接雷击。71 为防止雷电波侵入，装设进线段保护，即指临近变电所1-2公里一段线路上的加强型防雷保护措施。当沿线路全长架设避雷线时，则这段线路应有更高的耐雷水平，以减少进线段内绕击和反击的概率。因此在本次设计的变电所中，为防止雷电波侵入，在35KV进线杆塔前装设1000米避雷线。并在进线断路器前设一组JPBHY5CZ1-42/124*88组合式过电压保护器，在10KV备用电源进线一段电缆上，靠线路一侧设一组阀型避雷器，并在10KV的两段母线上备设一组阀型避雷器。总降压变电所的防雷接地采用环形接地网，用直径为50mm。长2.5的钢管作接地体，埋深1米，用扁钢连接，经计算接地电阻合格。71 结论本次毕业本人认为主接线的设计比较合理，主变压器各种保护符合国家规范要求，各保护整定值满足保护要求，各种设备的选型也比较合理，采用了技术先进的真空断路器等设备，因本人能力欠缺，毕业设计中还有很多的不足之处，比如设计方案陈旧等等，还望各位教授予以指出改进。71 总结与体会通过本次毕业设计，让我深刻体会到毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是让自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我知道自己专业知识还比较欠缺，也让我明白了“学术有专攻”，技术特别是专业知识是一个长期学习和积累的过程，要学到老，用到老，在以后的工作生活中不断学习，努力提高自己专业知识和综合素质。在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了电气专业知识的连贯性和专业性，通过设计拓展了自己的视野，也培养了我独立思考和团结协作能力，提高了知识水平，增强了工作信心，相信对今后工作生活有非常重要的影响。通过毕业设计大大提高动手能力，使我充分体会设计过程就是不断的创造和创新，从过程中得到探索成功的喜悦。因本人专业知识有限，本设计还存在许多缺陷，在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。71 谢辞本次毕业设计论文能够顺利的完成，首先要感谢论文的指导老师——赖老师。赖老师细致的讲解和辅导让我了解毕业设计的该有哪些内容，该参考些什么资料，为我指明了方向，为之后的毕业设计铺设了道路。在此，我要感谢赖老师；感谢昆明理工大学为我提供了良好的学习机会；感谢平果铝函授站给我提供了一个好的学习环境，感谢同学们给我的学习给与极大的帮助。加深了我对电气理论的认识，使我专业技术水平得到不断的提高。71 参考文献1姚春球，《发电厂电气部分》。第一版。北京；中国电力出版社，20042于永源，杨绮雯。《电力系统分析》。第一版。北京；中国电力出版社，20043贺家李，宋从矩。《电力系统继电器保护原理》。第三版。北京；中国电力出版社，19944张瑞林，朱万里。《电力系统运行基础》。云南科技出版社，19965邹讥平，《实用电气二次回路200例》。中国电力出版社，20006刘介才，《工厂供电》。机械工业出版社，19847张明君、弭宏涛。《电力系统微机保护》。冶金工业出版社，20038胡虔生，胡敏强。《电机学》中国电力出版社20059卓乐友，董柏林。《电力工程电气设计手册》。第一版。电气二次部份，水利电力出版社，199110朱声石 ，《高压电网继电保护原理》。中国电力出版社，200511温步瀛，《电力工程基础》。中国电力出版社，200612胡国根，王战铎。《高电压技术》。第一版。重庆大学出版社，199613狄富清，《变电设备合理选择与运行检修》第一版，机械工业出版社，2006.114，刘学军，《工厂供电》，第一版，中国电力出版社，2007.115，翁双安，《供配电工程设计指导》，第一版，机械工业出版社，2008.471 附录附录1总降压变电所电气主接线图附录2①主变保护原理图②主变保护计量图71'