电气__工厂供电课程设计[1]

广东石油化工学院课程设计说明书设计题目：变压器继电保护设计班级：姓名：学号：指导老师：供电课程设计任务书（三）一、设计题目变压器继电保护设计二、基础资料同课程设计任务书1，全厂用电设备情况（1）负载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1-1图1-1 电力系统与本厂连接示意图（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。

停电时间超过两分钟将选成产品报废；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，故主要车间及辅助设施均为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。

2，电源情况（1）工作电源本厂拟由距其5公里处的A度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SFSLZ1-31500KVA/110KV三卷变压器，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联接图1-2.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，cosψ=0.9，当以10KV供电时，cosψ=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。

电度电价：35KV β=0.05元/kwh，10KV β=0.06元/kwh (5) 线路的功率损失在发电厂引起的附加投资每千瓦1000元三、设计任务(1)、短路电流的计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，35KV侧电气设备选择，计算结果列出汇总表。

(2)、变压器保护方式选择和整定计算。

四、设计成果设计说明书包括设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。

主变压器保护原理接线图。

（CAD作图）摘要：电能与国民经济各部门和人民生活关系密切。

现代工业、农业、交通运输业以及居民生活等都广泛的利用电作为动力、热量、照明等能源。

供电的中断或不足，不仅将直接影响生产，造成人民生活紊乱，在某些情况下，甚至会造成极其严重的社会性灾难。

改革开放以来，我国经济的快速发展刺激电网的快速发展，尤其是近几年我国各个地区出现的缺电现象直接促进了大规模机组的投产和电网建设进程的急剧加快。

同时随着现代社会对电网供电可靠性的要求的不断提高，就需要我们继电保护装置发挥更重要的作用，针对系统出现的故障能及时切除，确保电网的安全、稳定、经济的运行。

变压器是配电系统的核心，对它的继电保护也就成为重中之重。

电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件,为了供电的可靠性和系统正常运行,就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度,设置相应的继电保护装置。

变压器的内部故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种。

油箱内部的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等。

外部故障：套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。

变压器发生故障，必将对电网和变压器带来危害，特别是发生内部故障时，短路电流产生的高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯，而且使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体，导致变压器外壳局部变形、甚至引起爆炸。

因此变压器发生故障时，必须将其从电力系统中切除。

变压器不正常的运行状态包括：外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。

根据变压器型号及运行条件选用合适的继电保护措施，并对保护装置进行合理的整定，变压器就能安全的运行。

关键字：继电保护变压器电力系统故障目录供电技术课程设计任务书 (1)摘要 (4)课程设计的目的 (6)设计思路 (6)基本资料 (7)短路电流的计算 (7)电气设备的选择 (10)继电保护的选择与整定 (12)原理接线图 (14)总结 (14)参考文献 (15)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：1405kvar5600小时。

2、工作电源（1）本厂拟由距其5公里处的A度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SFSLZ1-31500KVA/110KV三卷变压器，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联接图1-2.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。

（5）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。

（6）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，cosψ=0.9，当以10KV供电时，cosψ=0.95 （7）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。

电度电价：35KV β=0.05元/kwh，10KV β=0.06元/kwh(5) 线路的功率损失在发电厂引起的附加投资每千瓦1000元四、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1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1000MVA =d S基准电压37KV U d1= 10.5K V U d2= 系统电抗t X *已知地区变电所110KV 母线的短路容量1918MVA =k S 因此系统电抗标幺值的公式可得：k d S S =*t X标幺值=实际值/基准值=d k S S =*k S 又因为**=k t S X 1 得0.521000/1918X t ===*k d S S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/%X II -I II)-T(I =⨯==*NT d S S U35KV 供电线路的电抗标幺值：3.110005359.012210=⨯⨯=⨯⨯=*d d T U S X XLGJ-35型钢芯铝绞线几何距离1时的电抗为]2[359.0m K Ω总降压变电所的主变压器电抗标幺值：1410001007100%=⨯=⨯=*NT d k T S S U X2. 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2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 =++=++=*-***X X X X II I T t K按无限大系统计算,计算点三相短路电流标幺值为：29.047.311max 1)3()3()3()3(1======∞****k P K X I I I I可求的基准电流KA U S I d d d 6.153********=⨯==从而求的d1点三相短路电流的有名值：KA I I I K d K 5.429.06.15)3(11)3(1=⨯=⨯=*冲击电流为： KA I i shk 48.115.455.255.2)3(1=⨯==k1点短路容量为：MVA X S S k d k 18.28874.31000max 11===* (2) 系统最小运行方式等值电路图4图3系统最小运行方式等值电路短路回路总阻抗： 12.53.13.352.0min =++=*k X 三相短路电流标幺值： 195.012.511==*k I 其他计算结果见表2表2 k1点三相短路电流计算结果3．k2(1) 系统最大运行方式下短路回路总阻抗74.17143.123.352.02)(max 2=+++=++=-***λII I T t K X X X(2) 系统最小运行方式下短路回路总阻12.19143.13.352.0min 2=+++=*K X基准电流：KA U S I d d d 5535.101000322=⨯==k2点三相短路电流计算结果见下表3表3 k2点三相短路电流计算结果五、 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高压电气的热稳定性校验： i t t I t I 22∞≥ itt tI I ≤ϕ 母线及电缆的热稳定性校验：i w kal i t CI A A t I S ∞∞=-=min 200))((al w al w I I --+=θθθθ短路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算：sh I I ≥max sh i i ≥max电流互感器的力稳定计算：sh N no i I K ≥12 sh i i ≥max 母线的力稳定计算： a i K F sh f 110732.17⨯⨯=-wM F M F M ===σ81011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5 35KV 侧电气设备表6 10KV 侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）3 . 表7 10KV馈电线路设备六、继电保护的选择与整定总降压变电所需设置以下继电保护装置：⏹主变压器保护⏹备用电源进线保护⏹变电所10KV母线保护⏹10KV馈电线路保护此外还需设置以下装置： ⏹ 备用电源自动投入装置 ⏹ 绝缘监察装置主变压器保护：根据规程规定5000KVA 变压器设下列保护：1) 瓦斯保护：防御变压器铁壳内部短路和油面降低。