35KV厂区变电所设计

35KV变电站设计•指导教师:•答辩人:•日期：研究背景•电是现代工业生产、居民生活的主要动力,做好变电所的设计对于发展工业生产实现工业现代化,提高人民生活水平具有十分重要的意义。变电所供电系统首先要能满足所供负荷的生产和生活需要。其次要确保安全,供电可靠和经济合理的要求,并做好节能措施。•变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响到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，起着交换和分配电能的作用。选题的依据及意义•该设计是关于工厂供电系统及变电站的设计。设计的思路是依据国家规范要求，制定设计方案及供电措施。在设计中，依据给定的设计范围和基础资料，建立起适合自身生产和发展需要的供电系统。•具体来说，进行负荷计算，再根据负荷计算结果确定出该站主变压器的台数、容量以及型号。分析运行方式类型及各种运行方式的优缺点，并根据实际情况，考虑经济、技术等因素确定最佳运行方式。确定主接线形式。通过短路电流计算，对各种电气设备进行校验并确定电气设备的型号。对线路速断保护和过流保护及主变压器的差动保护、过流保护和过负荷保护的整定值、动作时限及灵敏度进行了计算和校验，最终使继电保护达到最佳状态。•设计主要内容•全厂计算负荷的确定•供电电压的选择•总降压变电所的位置及主接线图•短路电流计算及高压电气设备的选择•车间变电所位置和变压器数量、容量的选择•继电保护的选择与整定•防雷接地设计供电电压的选择本所电源进线可为35kV或10kV的两路，按照要求正常情况下一路运行，一路备用。配电母线为10kV，负荷出线有9回，且对供电可靠性要求较高，停电时间超过两分钟即会造成产品报废，因此考虑配电母线采用单母线分段接线，为了提高供电可靠性，10kV拟采用成套开关柜单层布置。而对于电源进线，则可取两路35kV、两路10kV一路35kV一路10kV，为此得出了三种不同的方案。(1)方案一:工作电源与备用电源均采用35kV电压供电。(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控制。(3)方案三:工作电源采用35kV电压供电，用架空线路引入总降压变电所，装设一台主变压器。备用电源采用10kV电压供电，35kV降压后接在10kV的一段配电母线上，备用电源接在10kV的另一段配电母线上。供电方案的拟定负荷计算负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热危险,轻者使线路和配电设备寿命降低,重者影响供电系统的安全运行.负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等.常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷。411%)1(ijsijsxSKS负荷计算的意义负荷计算的方法方案一：供电可靠，运行灵活，线路损失小，但因装设两台主变压器和三台35kV断路器，致使投资增大。方案二：工作及备用电源均采用10kV，无须装设主变压器，投资小，但线路损耗大，电压损失严重，无法满足一级负荷长期正常运行的要求，故不予考虑。方案三：介于方案一和方案二之间，正常运行时，线路损耗低，电压损失小，能满足一级负荷长期正常运行的要求。35kV线路故障或检修时，10kV备用线路运行期间，电压损失较大，但这种情况较少，且时间不长，从设备投资来看，方案三比方案一少一台主变压器和两台35kV断路器，投资降低。至于备用线路电压损失问题，可采用适当提高线路导线截面的办法来降低电压损失或适当提高供电侧电压。因此，将方案一与方案三再作进一步的经济计算比较。通过负荷计算确定供电方案经济计算包括基本建设投资和年运行费两大项。方案费用方案一方案三差额（万元）投资Z（万元）47.76537.47510.3年运行费F（万元）31.5730.031.54负荷计算方案分析比较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供电优点：供电电压高，线路功率损耗少，电压损失小，调压问题易解决，要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资，供电的安全可靠性较高。缺点：工厂内要设总降压变电所，占用的土地面积多，总降压变电所要装设两台主变压器，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费。工厂内不设总降压变电所，可以减少占地面积，减少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。本方案的技术经济指标介于方案一和方案三之间。但是由于原始资料要求两路电源正常时只用一路供电，工作电源停运时方用备用电源供电。因此该方案较好，因为备用电源供电时间较少，所以该方案既能满足供电可靠性要求，投资也相对较少。电气主接线设计供电可靠性\灵活性\操作方便、安全\经济性1、总降压变电所设一台主变压器，型号为SJL1—5000/35。以35kV架空线从电力网中引入作为工作电源。在变压器的高压侧装设一台SW2—35型少油断路器，便于变电所的控制和维修。2、主变压器低压侧经少油断路器（型号为SN10—10）接在10kV母线的一个分段上。另一路以10kV架空线引入作为备用电源，也经少油断路器（型号为SN10—10）接在10kV母线的另一个分段上。3、总降压变电所的10kV侧采用单母线分段接线，选用LMY型硬铝母线，用10kV少油断路器将母线分段。4、各车间的一级负荷都由两段母线供电，以提高供电的可靠性。5、根据规定，备用电源只有在主电源停运及主变压器故障或检修时，才能投入使用。因此，在正常运行方式下，主变压器两侧开关合上，10kV母线分段开关合上，备用电源开关断开。在备用电源开关上装设备用电源自动投入装置（APD），当工作电源故障时，自动投入备用电源，保证一级负荷车间的正常供电。6、主变压器检修时，只需合上10kV备用电源进线开关，就可实现一级负荷车间的正常供电。电气主接线对拟订的电气主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。为了选择高压电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电所35kV侧、10kV母线以及厂区高压配电线路末端（即车间变电所高压侧）的短路电流。但是，由于工厂厂区不大，总降压变电所到最远的车间距离不过几百米，因此，10kV母线与10kV配电线路末端的短路电流差别较小。故只计算主变压器高压侧和低压侧两边的短路电流，即短路点确定在主变压器的高低压两侧如下图短路电流计算短路点运行方式短路电流Id（kA）I∞（kA）冲击电流ic（kA）短路容量Sd（MVA）135kVd1最大4.1910.7269最小2.857.27183210kVd2最大3.17.9156最小2.87.1451短路电流计算结果表短路电流计算主要电气设备选择正确地选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术、新工艺，并注意节省投资，选择合适的电器。电器要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。其主要设备包括：高压断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器和避雷器计算数据SW2-35/600断路器UNs35（kV）UN35（kV）Imax86.6（A）IN600（A）I〃4.2（kA）INbr6.6（kA）iim10.7（kA）iNc117（kA）Qk70.56[（kA）2·s]It2.t6.62×4=174.24[（kA）2·s]iim10.7（kA）ies17（kA）Sd269（MVA）SN400（MVA）断路器选择结果高压断路器的选择及校验原则高压断路器的选择主要考虑以下五个方面：1.断路器种类和型式的选择2.额定电压选择3.额定电流选择4.开断电流选择5.短路关合电流选择主要电气设备选择35kV断路器选择计算数据GW5-35G/600-72型隔离开关UNs35（kV）UN35（kV）Imax86.6（A）IN600（A）Qk70.56[（kA）2·s]It2.t162×4=1024[（kA）2·s]iim10.7（kA）ies72（kA）隔离开关选择结果主要电气设备选择由表中可以看出，所选GW5-35G/600-72型屋外隔离开关合格。仪表名称仪表型号电压线圈数目每个线圈消耗功率（VA）cosφ负荷AB相BC相PabQabPbcPbc电压表ITI-V14.514.5功率表IDI-W20.7510.750.75有功电表DS-I21.50.380.571.390.571.39无功电表DX-I21.50.380.571.390.571.39合计6.392.781.892.78电压互感器应按下列技术条件选择•一二次电压应满足要求；•应根据装设地点和使用条件选择种类和型式；•应根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确度等级的要求确定准确度；•容量和二次负荷；•接线方式，在满足二次电压和负荷要求的条件下，电压互感器应尽量采用简单接线。35kV电压互感器的选择35kV电压互感器二次负荷故所选JDJJ-35型单相油浸式电压互感器满足要求。主要电气设备选择仪表名称仪表型号电流线圈数目A相B相C相VAΩVAΩVAΩ电流表ITI-A130.1230.1230.12功率表ITI-W21.450.0581.450.058有功电表DS-120.50.020.50.02无功电表DX-120.50.020.50.02合计5.450.21830.125.450.218根据电流互感器安装处的电网电压（35kV）、最大工作电流（86.6A）和安装地点的要求，查表初选LCW-35型油浸式电流互感器，为便于设备的安装、运行、维护及检修，35kV系统的电流互感器全部选择成一致，按最大短路电流回路来校验。35kV侧电流互感器的选择35kV侧电流互感器校验二次负荷表主要电气设备选择主变压器继电保护设计主设备继电保护设计原则继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于短路器跳闸或发出信号的一种自动装置，其基本任务是：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；（2）反应电气元件的不正常运行状态，动作于发信号、减负荷或延时跳闸。因此继电保护的设计原则为：满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。故障发生在任何一点，保护均应有选择性的可靠动作，无死区。根据规定，容量5000kVA的变压器应装设以下保护：①瓦斯保护。②电流速断保护。③过电流保护。④主变绝缘监视。主变压器继电保护设计主变压器保护配置主继电保护图展开图图图11主继电保护展开图主继电保护图展开图图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。而雷电过电压又分为直击雷过电压、感应雷过电压和侵入雷电波过电压三种。一般常用架设避雷线、装设避雷针和避雷器来防止雷电过电压的危害。变电所设计过程中，要考虑过电压的影响。过电压分外部过电压（大气过电压）和内部过电压。内部过电压一般由开关操作，负荷变化引起的这种过电压多在电器设备选择时予以考虑，而大气过电压由雷电引起，其电压可达到额定电压的百倍，甚至千倍，对人或设备危害极大，所以必须采用保护措施。在防雷保护设计中，应根据雷电活动情况、地形、地质、气象情况以及电网结构和运行方式等，结合运行经验进行全面分析和技术经济比较，做到技术先进、经济合理、符合电力系