某厂总降压变电站设计

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No.8
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 断路器 负荷开关 隔离开关 熔断器 电流互感器 电压互感器 支柱绝缘子 套管绝缘子 母线 电缆 限流电抗器 X X 电压/KV X X X X X X X X X X X X X X X X X X 电流/A X X X X X X X X 遮断容量 /MVA X X 短路电流校验 动稳定 X X X 热稳定 X X X
(2) 系统最小运行方式下短路回路总阻
X K 2 min 0.52 3.3 1.3 14 19.12
基准电流：
I d 2 Sd
表3 项目 计算公式 系统最大运 行方式 系统最小运 行方式
( I K3)
3Ud 2 100010.5 3 55KA
k2 点三相短路电流计算结果
No.3
S30(KVA) 800 580 614 686 580 374 434 434 483
4735.24
⑵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。 2.电源情况
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某厂总降压变电站设计
No.1
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。
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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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 车间名称 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 锅炉房 厂区其它负荷（一） 厂区其它负荷（二） 共计 同时系数 全厂计算负荷 负荷类型 I I I I I I I II-III II-III 计算负荷 P30(KW) 780 560 590 650 560 360 420 400 440 4760 0.95 4522 Q30(KVAR) 180 150 170 220 150 100 110 168 200 1448 0.97 1405
注：表中“X”表示选择及校验项目
2 高压电气的热稳定性校验： I t2t I ti
I I t
t ti
I ti C
母线及电缆的热稳定性校验： S min I ti Akal Aw
w 0 (al 0 )(I w I al )2
短路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算：
I max I sh
电流互感器的力稳定计算： Kno 2I N1 ish
imax ish imax ish
母线的力稳定计算： F 1.732107 K f ish 1 a
M F1 10 M F1 8
M w
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
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No.5
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
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 Sd 1000MVA 基准电压 Ud1 37KV 系统电抗 X t 已知地区变电所 110KV 母线的短路容量 Sk 1918MVA因此系统电抗标幺 值的公式可得： Xt S d S k 标幺值=实际值/基准值= Sk Sd = S k 又因为 X t 1 Sk
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No.2
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。
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表5 设备名称及型号 计算数据 高压断路器 SW2-35/1000 35KV 侧电气设备 隔离开 关 GW2-35G D/600 35KV 电压互 感器 JDJJ-35 电流互感器 LCW-35
No.9
避雷 器 FZ-35
U 35 KV
35KV
35KV
35KV
35KV
I 82.48 A
X k min 0.52 3.3 1.3 5.12 Ik1 1 5.12 0.195
ห้องสมุดไป่ตู้
三相短路电流标幺值： 其他计算结果见表 2
表 2 k1 点三相短路电流计算结果 项目
( I K3) ( I 3)
( I sh3)
S k( 3)
S d X k1
288.18
计算公式 系统最大运 行方式 系统最小运 行方式
35KV 供电线路的电抗标幺值：
2 X T X 0 1 Sd U d1 0.359 5 1000 372 1.3 [ LGJ-35 型钢芯铝绞线几何距离 1 时的电抗为 0.359 Km2]
总降压变电所的主变压器电抗标幺值：
X T U k % 100 Sd S NT 7 1001000 5 14
(3 (3 ( (3 IK)1 IP) I3) I) 1 X k1max 1 3.47 0.29
可求的基准电流
I d Sd
3 Ud1 1000 3 37 15.6KA
从而求的 d1 点三相短路电流的有名值：
( (3 I K31) I d1 IK)1 15.6 0.29 4.5KA
⑤ ④ ③ ② ⑧ ⑥
总降压变电站
电源
⑦ ① ⑨
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。 变电站 110KV 母线短路容量为 1918MVA， A 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%。

Ud2 1 0 . 5 K V
得
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Xt Sd Sk 1000/1918 0.52
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
No.6
XT(I-II) UI-II % / 100Sd / SNT 10.5 / 1001000/ 31.5 3.3
(3 I d1 I K)1
( ( I K3) I 3)
( 2.55I 3)
4.5
4.5
11.48
3.05
3.05
7.78
195.31
3．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
X K 2 max X t X T ( I II ) 2 0.52 3.3 2 1.3 14 17.74
1000A
600A
150/5
I k(3) 4.5KA
S k 288.18MVA
1500MVA
(3 ish ) 11.48KA
2. 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：
X K max X t X T ( I II ) 2 X 1 0.52 3.3 2 1.3 3.47
按无限大系统计算,计算点三相短路电流标幺值为：
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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
No.4
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。
B
5KM
总 降 压 变 电 站
T
5KM
供电部门对本厂功率因数要求值为：35KV 供电 cosφ =0.9；10KV 供电 cos φ =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： 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
( I 3) ( ( I K3) I 3)
k2 点三相短路电流计算结果见下表 3
( I sh3)
( 2.55I 3)
S k( 3)
Sd X k 2
57.24 52.30
I d 2 X K 2
3.2 2.87
3.2 2.87
8.16 7.31
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、
冲击电流为：
(3 ishk)1 2.55I 2.55 4.5 11.48KA
k1 点短路容量为： Sk1 Sd X k1max 1000 3.74 288.18MVA (2) 系统最小运行方式等值电路图 4
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图 4 系统最小运行方式等值电路
No.7
短路回路总阻抗：