某厂总降压变电站设计

课程设计说明书No.1沈阳大学某厂总降压变电站设计一、课程设计的目的通过课程设计可以巩固工厂供电的理论知识，了解变电所设计的基本方法，了解变电所电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工作奠定基础。二、设计思路主接线的设计：分析原始材料，列出技术上可能实现的多个方案，经过分析比较，确定最优方案。短路电流的计算：根据电气设备的选择和继电保护的需要，计算最大运行方式和最小运行方式下三相短路电流并列出汇总表。采用标幺制计算方法。主要电气设备选择：包括断路器，隔离开关，互感器，导线截面和型号，绝缘子等设备的选择和校验。主要设备继电保护设计：主变压器的保护方式选择及整定计算。三、基础资料1.全厂用电设备情况⑴负荷大小及类型用电设备总安装容量：6630kw计算负荷（10kv侧）有功：4522kw；无功：1405kvar表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P30(KW)Q30(KVAR)S30(KVA)1空气压缩车间I7801808002熔制成型（模具）车间I5601505803熔制成型（熔制）车间I5901706144后加工（磨抛）车间I6502206865后加工（封接）车间I5601505806配料车间I3601003747锅炉房I4201104348厂区其它负荷（一）II-III4001684349厂区其它负荷（二）II-III440200483共计47601448同时系数0.950.97全厂计算负荷452214054735.24⑵本厂为三班工作制，全厂工作时数8760小时，最大有功负荷利用小时数5600小时。⑶全厂负荷分布：见厂区平面布置图全厂设5个车间变电站：T1为1#车间供电；T2为2#、3#车间供电；T3为4#、5#车间供电；T4为6#、8#车间供电；T5为7#、9#车间供电。课程设计说明书No.2沈阳大学2.电源情况⑴工作电源本厂拟由距其5公里处的A变电站接一35KV架空线路，线路采用LGJ-35钢芯铝绞线供电。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—31500KVA/110KV三卷变压器，其短路电压U高-中=10.5%，U高-低=17%，U中-低=6%。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。⑵备用电源拟由B变电站接一10KV架空线路作为备用电源，线路采用LGJ-120钢芯铝绞线。系统要求：只有工作电源停电时，才允许备用电源供电。供电部门对本厂功率因数要求值为：35KV供电cosφ=0.9；10KV供电cosφ=0.9。四、电气主结线设计1.定义：总降压变电所的电气主结线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线及电缆等电气设备，按一定顺序连接组成的电路。2.要求：总降压变电站B5KMT5KM①②③④⑤⑥⑧⑨⑦总降压变电站电源课程设计说明书No.3沈阳大学对电气主结线的基本要求是：①根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性。②电气主结线应具有一定的运用灵活性。③结线简单，运行方便。④在保证安全可靠供电的基础上，力求投资少，年运行费用低。3.特点：为了保证一级负荷的正常供电，可决定总降压变电所采用单母线分段主结线方式。如附图一，该结线的主要如下：①总降压变电所设一台5000KVA35/10KV的降压变压器与35KV架空线路-变压器组单元结线。在变压器高压侧安装少油式断路器。这便于变电所的控制、运行和维修。②总降压变电所的10KV侧采用单母线分段结线，用10KV少油式断路器将母线分成两段。③主变压器低压侧将少油式断路器接10KV母线的一个分段上，而10KV的备用线路也经少油式断路器接在另一分段上。④各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电可靠性。⑤根据规定，备用电源只有在主电源停止供电，及主变压器故障或检修时才能投入。因此备用电源进线开关在正常时是断开的，而10KV母线的分段断路器在正常时则是闭合的。⑥在10KV母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置（APD），当工作电源因故障而断开时，备用电源会立即投入。⑦当主电源发生故障时，变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。五、短路电流的计算短路电流按正常运行方式计算如图1所示图1短路电流的计算电路根据计算电路做出的计算短路电流的等值电路的如图所示图2基本等值电路课程设计说明书No.4沈阳大学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的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，但因工厂厂区不大，总降压变电所到总降压最远车间的距离不过数百米，因此10KV母线与10KV电线末端处的短路电流差别极小，故先计算主变压器高低电压侧短路电流。1.求各元件电抗,用标幺值计算设基准容量1000MVAdS基准电压37KVUd110.5KVUd2系统电抗tX已知地区变电所110KV母线的短路容量1918MVAkS因此系统电抗标幺值的公式可得：kdSStX标幺值=实际值/基准值=dkSS=kS又因为ktSX1得0.521000/1918XtkdSS地区变电所三绕组变压器的高压—中压绕组之间的电抗标幺值3.35.31/1000100/5.10/100/%XII-III)-T(INTdSSU35KV供电线路的电抗标幺值：3.13710005359.012210ddTUSXXLGJ-35型钢芯铝绞线几何距离1时的电抗为]2[359.0mK总降压变电所的主变压器电抗标幺值：14510001007100%NTdkTSSUX2.k1点三相短路电流计算：(1)系统最大运行方式,等值电路如图3图3系统最大运行方式的等值电路短路回路总阻抗：47.33.123.352.021)(maxXXXXIIITtK按无限大系统计算,计算点三相短路电流标幺值为：课程设计说明书No.5沈阳大学29.047.311max1)3()3()3()3(1kPKXIIII可求的基准电流KAUSIddd6.15373100031从而求的d1点三相短路电流的有名值：KAIIIKdK5.429.06.15)3(11)3(1冲击电流为：KAIishk48.115.455.255.2)3(1k1点短路容量为：MVAXSSkdk18.28874.31000max11(2)系统最小运行方式等值电路图4图4系统最小运行方式等值电路短路回路总阻抗：12.53.13.352.0minkX三相短路电流标幺值：195.012.511kI其他计算结果见表2表2k1点三相短路电流计算结果项目)3(KI)3(I)3(shI)3(kS计算公式)3(11KdII)3()3(IIK)3(55.2I1kdXS系统最大运行方式4.54.511.48288.18系统最小运行方式3.053.057.78195.313．k2点三相短路电流计算(1)系统最大运行方式下短路回路总阻抗74.17143.123.352.02)(max2IIITtKXXX(2)系统最小运行方式下短路回路总阻12.19143.13.352.0min2KX基准电流：课程设计说明书No.6沈阳大学KAUSIddd5535.101000322k2点三相短路电流计算结果见下表3表3k2点三相短路电流计算结果项目)3(KI)3(I)3(shI)3(kS计算公式22KdXI)3()3(IIK)3(55.2I2kdXS系统最大运行方式3.23.28.1657.24系统最小运行方式2.872.877.3152.30六、电气设备的选择工厂总降压变电所的各种高压电气设备，主要指6~10千伏以上的断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、互感器、电抗，、母线、电缆支持绝缘子及穿墙套管等。这些电气各自的功能和特点不同，要求的运行条件和装设环境也各不同，但也具有共同遵守的原则。电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择，并且按短路情况进行稳定检验。对于供电系统高压电气设备的选择，除了根据正常运行条件下的额度电压、额度电流等选择条件外，还应该按短路电流所产生的电动力效应及热效应进行校验。“按正常运行条件选择，按短路条件进行校验”，这是高压电气设备选择的一般原则。在选择供电系统的高压电气设备时，应进行的选择及校验项目。见表4表4选择电气设备时应校验的项目校验项目设备名称电压/KV电流/A遮断容量/MVA短路电流校验动稳定热稳定断路器XXXXX负荷开关XXXXX隔离开关XXXX熔断器XXX电流互感器XXXX电压互感器X支柱绝缘子XX套管绝缘子XX母线XXX电缆XXX限流电抗器XXXX注：表中“X”表示选择及校验项目高压电气的热稳定性校验：ittItI22itttII母线及电缆的热稳定性校验：iwkalitCIAAtISmin课程设计说明书No.7沈阳大学200))((alwalwII短路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算：shIImaxshiimax电流互感器的力稳定计算：shNnoiIK12shiimax母线的力稳定计算：aiKFshf110732.17wMFMFM81011根据上面短路电流计算结果按正常工作条件选择和按短路情况校验确定的总降压变电所高低压电气设备如下：1.35KV侧设备表535KV侧电气设备设备名称及型号计算数据高压断路器SW2-35/1000隔离开关GW2-35GD/600电压互感器JDJJ-35电流互感器LCW-35避雷器FZ-35KVU3535KV35KV35KV35KV35KVAI48.821000A600A150/5KAIk5.4)3(MVASk18.2881500MVAKAish48.11)3(63.4KA50KV21.2KA34.05.422itI41421)15.065(2课程设计说明书No.8沈阳大学48.2422tIt2.表610KV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）设备名称及型号计算数据高压断路器SN10-10/600隔离开关GN8-10T/600电流互感器LAF10-300/5隔离开关GN6-10T/600备注KVU1010KV10KV10KV10KV采用GG-10高压开关柜AI9.274600A600A300/5A600AKAish16.8)3(52KA52KA57KA52KA34.02.322itI42.2022tIt52021)3.0100(25202MVASk2.58350MVA3.表710KV馈电线路设备设备名称及型号计算数据高压断路器SN8-10隔离开关GN8-10电流互感器LDC-10/0.5-300/5KVU1010KV10KV10KVAI46600A400A300/5KAish15.833KA50KA3.021352.02.322itI46.1125142MVASK24.57200MVA4.10KV母线选择1)变压器低压侧引出线选择课程设计说明书No.9沈阳大学主变压器低压侧引出线按经济电流密度选择工作电流：AIIalca94.274)5.103(5000母线计算截面：249.3059.094.274mmJISeccaec选用标准截面6502mm的铝母线允许电流740A大于工作电流274.94A，满足要求热稳定校验：2min50694.7634.087100048.11mmCtISi满足要求动稳定校验：母线采用平放装设2225.256.0167.0167.0cmbhwcmkgaif