某水泥厂35KV总降压变电所设计.doc

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1、. . 毕业设计题目： 某机械厂35KV总降压变电所设计 姓 名： 龚丹丹 专 业： 自动化 学 院： XX工业职业技术学院 指导教师： 邵红硕 2021年1月. .word. . .word. .毕 业 设 计论 文说 明 书 题目 某机械厂35KV总降压变电所设计 院 别： XX工业职业技术学院 专 业： 电气自动化 班 级： G电气0801 设 计 人： 龚丹丹 指导教师： 邵红硕 毕业设计论文任务书一、题目：某机械厂35KV总降压变电所设计二、根底数据：要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的开展，按照平安可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位

2、置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及上下压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电器保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、内容要求：1. 说明局部：负荷计算无功功率补偿变电所的位置与型式的选择及主变压器的台数与容量、类型的选择短路电流计算变电所一次设备及进出线的选择与校验变电所二次回路方案的选择及继电器保护的整定2. 计算局部：电力负荷计算、无功功率补偿计算、短路电流计算等3. 绘图局部：总降压变电所主接线图等四、发 给 日 期：年月日五、要 求 完 成 日 期：年月日指导教师： 系 主 任： 年 月 日. .word.

3、 . .word. .某机械厂35KV总降压变电所设计摘 要根据我国能源利用情况，供电设计的原那么要求，按照设计任务书的详细要求，对该厂进展总体分析，然后着手对该机械厂高压供配电系统进展设计。在指导教师的悉心指导下，同时借助参考文献，完成该次设计。首先，对全厂的负荷进展系统计算，为确定供电系统的电力变压器、各种开关电器的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进展无功补偿，以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗，从而减少电器元件的规格，降低它的功率损耗和电压损耗，减少投资。其次，根据本厂的实际情况和经济技术比拟电力变压器，确定变电所的地址、类型以及其主接线方案，其中包括变压器

4、容量以及台数确实定，全厂配电系统的设计。然后，按负荷情况系统地对厂区进展设计，为了校验一次设备的短路稳定度，开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度，整定电流速断保护装置的动作电流，进展短路电流的计算，进而选择了电力线路和上下压电气设备。最后，确定全厂配电系统的防雷接地系统设计。关键词：一次局部；电力变压器；无功补偿；负荷计算；电缆敷设；接地与防雷. .word. .General Machinery Plant of a 35KV substation step-down designAbstractAccording to Chinas energy utilization, power

5、supply in accordance with the principle of design, the design plan descriptions of the factory, the detailed requirements for overall analysis of the factory, and then set high power supply system design. In the guidance, take in your group members, and help with many references to finish the design

6、.First of all, the load calculation system, to determine the power supply system of switch power transformer, electric capacity, power lines and the substation of address, etc. And on the reactive power pensation, to reduce the transformer, electric circuit, the power switch equipment, thereby reduc

7、ing the loss of electrical ponents, reduce its specification and voltage loss of power consumption, reducing investment.Secondly, according to the actual situation of our economy and technology power transformer substation, and determine the address, types and its main connection scheme, including t

8、ransformer capacity and the number of plant distribution system, the design.Then, according to the situation of factory with systematic design, in order to check the equipment, switch short-circuit stability of electric current flow capacity and the sensitivity of protection device, the velocity of

9、electric current protection device, the calculation of short-circuit current, and then choose the power line and high-low voltage electrical equipment.Finally, make sure all distribution system of lightning proof grounding system design.Keywords: major system; Power transformer; reactive power pensa

10、tion;load calculation;and lightning protection and grounding cables. .word. .目录摘要IAbstractII1 某机械厂根本数据11.1 工厂总平面布置图，见图1-111.2 全厂各车间负荷情况汇总表11.3 供用电协议21.4 工厂的负荷性质31.5 工厂的自然条件31.6 总变电所设计42 全厂负荷计算52.1 用电设备的负荷计算52.1.1 变压器损耗估算62.1.2 无功功率补偿计算62.1.3 变压器选择73 系统主接线方案的选择93.1 主接线设计的根本要求93.2 变电所的主接线方式103.3 方案的比拟

11、与选择124 变电所位置及变压器、配电装置选择144.1 变电所位置144.2 变压器选择144.2.1 所用变压器选择144.3 配电装置选择145 短路电流的计算155.1 确定计算电路及计算电抗155.1.1 计算电路图如图5-1所示155.1.2 计算电抗155.2 最大运行方式下的短路点计算155.2.1 d1点的短路电流计算155.2.2 d2点的短路电流计算165.3 最小运行方式下的短路点计算175.3.1 d1点的短路电流计算175.3.2 d2点的短路电流计算176 高压电气设备的选择196.1 35kV架空线的选择196.1.1 选择导线按照经济电流密度196.1.2 热

12、稳定校验按最大运行方式d2点短路196.2 10kV母线的选择196.2.1 选择母线按照最大工作电流206.2.2 热稳定的校验按最大运行方式d2点短路206.2.3 动稳定校验206.3 高压断路器的选择206.3.1 安装在变压器35kV高压侧的断路器216.3.1.1 35kV断路器参数选择216.3.1.2 35kV断路器校验216.3.2 安装在变压器10kV低压侧的断路器226.3.2.1 10kV断路器参数选择226.3.2.2 10kV断路器校验226.4 高压隔离开关的选择236.4.1 35kV侧隔离开关236.4.2 校验热稳定以下时间均取自对应断路器，后备保护取2S：

13、236.4.3 检验动稳定：ish ies236.5 电流互感器的选择236.5.1 安装在35kV高压进线侧的电流互感器246.5.1.1 35kV主变侧电流互感器的配置原那么：246.5.1.2 35kV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择246.5.1.3 35kV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择246.5.1.4 准确度选择246.5.1.5 型号、参数选择246.5.2安装在10kV变压器低压侧的电流互感器246.5.2 1 10kV主变侧电流互感器的配置原那么：246.5.2.2 10kV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择256.5.2.3 10kV主变侧电流互感器的一

14、次回路额定电流选择256.5.2.4 准确度选择256.5.1.5 型号、参数选择256.6 电压互感器的选择256.6.1 35kV电压互感器的参数计算与选择256.6.1.1 35kV电压互感器的配置原那么：256.6.1.2 一次额定电压选择266.6.1.3 二次额定电压选择266.6.1.4 额定容量选择266.6.1.5 准确度选择266.6.1.6 型号、参数选择266.6.2 10kV电压互感器的参数计算与选择276.6.2.1 10kV电压互感器的配置原那么：276.6.2.2 一次额定电压选择276.6.2.3 二次额定电压选择276.6.2.4 额定容量选择276.6.2

15、.5 准确度选择276.6.2.6 型号、参数选择286.7 10kV高压柜的选择287 继电保护装置设计297.1 继电保护配置297.1.1 主变压器保护配置297.1.1.1 瓦斯保护297.1.1.1.2 差动保护297.1.1.1.3 过流保护297.1.1.1.4 过负荷保护297.1.2 10kV线路保护配置307.1.3 10kV电容器保护配置307.2 主变压器保护的继保整定307.2.1 过负荷保护307.2.2 过电流保护307.2.3 电流速断保护318 接地及防雷设计338.1 防雷设计338.1.1 防雷措施的选择338.1.2 避雷器的选择338.1.3 变电站的

16、进线段保护348.2 接地设计34结论35参考文献36附录1 电气主接线图37附录2 设备汇总一览表38附录3 系统继电保护全图39辞40. .word. .1 某机械厂根本数据1.1 工厂总平面布置图，见图1-1图1-11.2 全厂各车间负荷情况汇总表车间名称Pe/kWKdcos电机修理车间23000.60.7机械加工车间8800.650.65新品试制车间6500.550.6原料车间5500.350.65备件车间5600.50.7锻造车间1800.60.65锅炉房2600.90.8空压房3020.80.65汽车库560.50.7线圈车间3280.550.65半成品试验车间7500.650.7

17、5成品试验车间25640.350.6加压站10KV转供负荷2740.550.65设备处仓库10KV转供负荷6540.550.75成品试验站内大型集中负荷38740.650.751.3 供用电协议1当地供电部门可提供两种电源：从某220/35KV区域变电站提供电源，该站距离厂东北方向5公里；从某35/10KV变电所，提供10KV备用电源，该所距离厂东北方向5公里。2配电系统技术数据。1区域变电站35KV母线短路数据为：见1-2运行方式电源35千伏母线短容量说明系统最大运行方式时S3dmax=580MVA系统最小运行方式时S3dmin=265MVA图1-22配电系统，见图1-3 图1-3 3供电部

18、门对工厂提出的技术要求：区域变电站35KV馈电线路定时限过流保护装置的整定时间为1.8秒，要求厂总降压变电所的保护动作时间不大于1.3秒。工厂在总降压变电所35KV侧计量。功率因素值应在0.9以上。1.4 工厂的负荷性质本工厂大局部车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大负荷利用小时数为2500小时。锅炉房提供高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。由于距离市区较远，消防用水需要厂方自备。因此，锅炉房要求较高的可靠性。1.5 工厂的自然条件1年最高气温为40，年最低气温5，年平均气温为10。2站所选地址地质以粘土为主，地下水位3-5米。3风向以东南风为主。 1.6 总变电所设计1主结线设计：根据设

19、计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比拟，留下2-3个较优方案进展详细计算和分析比拟经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标，确定最优方案。2短路电流计算：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，计算结果列出汇总表。3主要电气设备选择：主要电气设备的选择，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及效验。选用设备型号、数量、汇总设备一览表。4主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。5配电装置设计：包括配电装置形式的选择、设备布置图。6防雷、接地设计：包括直击雷保护、进展波保护

20、和接地网设计。2 全厂负荷计算2.1 用电设备的负荷计算根据设计任务书的要求，按照需要系数法及以下计算公式得各项数据列表如下下表数据均为35kV侧：用电设备Pe/kWKdCos计 算 负 荷Pj/kWQj/kVASj/kVAIj/A电机修理车间23000.60.713801407.61971.2332.52机械加工车间8800.650.65572669.24880.3814.52新品试制车间6500.550.6357.5475.48594.889.83原料车间5500.350.65192.5225.23296.284.89备件车间5600.50.7280285.6399.966.6锻造车间18

21、00.60.65108126.36166.232.74锅炉房2600.90.8234175.5292.54.83空压房3020.80.65241.6282.67371.856.13汽车库560.50.72828.56400.66线圈车间3280.550.65180.4211.07277.664.58半成品试验车间7500.650.75487.5429649.3810.72成品试验车间25640.350.6897.41193.541493.2724.67加压站10KV转供负荷2740.550.65150.7176.32231.953.82设备处仓10KV转供负荷6540.550.75359.73

22、16.54479.157.91成品试验站内大型集中负荷38740.650.750.882518.12215.933357.2055.39合 计7987.48218.6411501.92189.81有功负荷同时系数取无功负荷同时系数取7588.037927.0810527.37173.662.1.1 变压器损耗估算Pb=1%Sj=0.0110527.37=105.27kwQb=5%Sj=0.0510527.37=526.37kvar2.1.2 无功功率补偿计算从设计任务书的要求可知，工厂35kV高压侧进线在最大负荷时，其功率因素不应小于0.9，考虑到变压器的无功功率损耗Qb，远远大于有功功率损耗

23、Pb，因此，在变压器的10kV侧进展无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于0.9，现设cos=0.95，那么10kV侧在补偿前的功率因素为:因此，所需要的补偿容量为： 选取35kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算：满足了设计任务书的要求，其计算数据见图2-1：项 目cos计算机负荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A10kV侧10kV侧补偿前0.6577588.037927.0810527.37607.81需要补偿容量-5000变压器损耗105.27526.3735kV侧补偿后0.9227693.303453.458425138.98 图2-1根据设计任务书的要求以及以上计算结果，选

24、取：并联补偿电容为 BWF10.5-100-1型电容器50只。补偿总容量为 100kvar50=5000kvar。2.1.3 变压器选择选择变压器容量应考虑的条件：(1)主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷开展。对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合。(2)根据变电站所带负荷的性质和电网构造来确定主变压器的容量。对于有重负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。(3)同级电网的单台降

25、压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。正确选择变压器的容量十分重要，假设变压器的容量选择的过小，会使变压器经常处于超载状态，这样易烧毁变压器；反之，假设变压器的容量选择的太大，一方面增加自身设备的投资，另一方面变压器得不到充分利用，造成效率因子降低，线路损耗和变压器本身损耗变大。通常，变压器容量可按下式估算：S=S动+SM 4-1其中，S动是动力设备所需的总容量；SM是其它低压用户的总容量。S动=KNPn/coskVA4-2式中：Pn单个用电设备电动机名牌上的额定功率kWPn各台用电设备的电动机额定功率的总和用电设备电动机的平均效率cos用电设备电动机的平均功率因子Kn

26、需要系数选择变压器容量时，还应注意：一般电动机的启动电流是额定电流的47倍，变压器应能承受这种冲击。直接启动的电动机中最大的一台容量，一般不宜超过变压器容量的30%左右。 根据补偿后的总计算负荷8425kVA，同时考虑工厂5-10年的负荷增长，变压器容量考虑一定的预留，本期工厂负荷能保证变压器运行在60-70%经济负荷区内即可，因此选择型号为：SFZ7-10000-353*2.5%/10.5kV YN,d11的变压器。3 系统主接线方案的选择3.1 主接线设计的根本要求1配电所、变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线，当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母

27、线的接线。2配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关，当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头3从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头；当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时，应采用断路器.4配电所的10kV或6kV非专用电源线的进线侧,应装设带保护的开关设备.510kV或6kV母线的分段处宜装设断路器,当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时,可装设隔离开关或隔离触头.6两配电所之间的联络线,应在供电侧的配电所装设断路器,另侧装设隔离开关或负荷开关,当两侧的供电可能性一

28、样时,应在两侧均装设断路器.7配电所的引出线宜装设断路器,当满足继电保护和操作要求时,可装设带熔断器的负荷开关.8向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时,应采用具有频繁操作性能的断路器.910kV或6kV固定式配电装置的出线侧,在架空出线回路或有反响可能的电缆出线回路中,应装设线路隔离开关.10采用10kV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时,应在电源侧装设隔离开关。11接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关、配电所、变电所架空进、出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。12由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压，电流互感器13变压器一次侧开关的

29、装设，应符合以下规定：一 以树干式供电时，应装设带保护的开关设备或跌落式熔断器；二 以放射式供电时，宜装设隔离开关或负荷开关，当变压器在本配电所内时，可不装设开关；变压器二次侧电压为10kV或6kV的总开关.可采用隔离开关或隔离触头,当属以下情况之一时,应采用断路器:一 出线回路较多二 有并列运行要求三 有继电保护和自动装置要求变压器低压侧电压为的总开关，宜采用低压断路器或隔离开关；当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。14当低压母线为双电源变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧,宜装设刀开关或隔离触头3

30、.2 变电所的主接线方式变电所的主接线是由各种电气设备及其连接线组成，用以承受和分配电能，是供电系统的组成局部。它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数、容量等因素有关，所以变电所的主接线有多种形式。确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的配置及运行的可靠性等都有密切的关系，是变电所设计的重要任务之一。1线路变压器接线当供电电源只有一回路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组接线。如图3-1所示。变电所的变压器的高压侧可以装设隔离开关QS、高压跌落式熔断器FU或高压断路器QF受电，装设哪种设备适宜视具体情况而定。线路变压器组接线方式的优点是接线简单，使用的设备少

31、，基建投资省。缺点是供电可靠性低。当主接线中任一设备发生故障或检修时，全部负荷都将停电。所以，这种接线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所，如大型企业的车间变电所和小型用电单位的10KV变电所等。图3-1 线路变压器组结线2桥式接线为了保证对一、二级负荷进展可靠供电，在企业变电所中广泛采用有两回路电源受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为内桥、外桥和全桥三种，其接线如图3-2所示。图3-2 桥式结线图中WL1和WL2为两回电源线路，经过断路器QF1和QF2分别接至变压器T1和T2的高压侧，向变电所送电。断路器QF3犹如桥一样将两回线路联在一起，由于断路器QF3可能位于线路断路器QF1、Q

32、F2的内侧或外侧，故又分为内桥和外桥接线。3单母线分段式结线母线采用断路器分段比用隔离开关操作方便，运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。一般只在出线较少，供电可靠性要求不高时为了经济才采用隔离开关作为母线的联络开关。单母线分段比双母线所用设备少，系统简单、经济，操作平安。4双母线结线变电所每回进、出线通过隔离开关可以接在任何一段母线上，两母线之间用断路器联络。因此不管那一段与母线同时发生故障，都不影响对用户的供电，故可靠性高，运行灵活。缺点是设备投资多，结线复杂，操作平安性较差。这种结线主要用与负荷容量大，可靠性要求高，进、出线回路多的重要变电所。3.3 方案的比拟与选择根据设计任务书

33、的要求，本厂根本负荷为一班制，少数负荷为两班或三班制，属于二级负荷；同时锅炉房供电可靠性要求高，属于一级负荷。主接线的设计必须满足工厂电气设备的上述要求，因此：方案1：该方案35kV侧为单回路线路-变压器组接线、10kV单母线，与10kV备用电源通过母联连接，正常运行时母联合闸，由主电源供应锅炉房；当主电源故障或主变等设备停电检修退出运行时，母联分闸，由10kV备用电源直供锅炉房及其他重要负荷。由于本厂根本负荷为二级负荷，对供电可靠性要求不高，采用单回路进线和1台主变根本可满足对二级负荷供电的要求，对于锅炉房等重要负荷采用10kV备用电源作为备用，以保证工厂的重要用电设备不会出现长时连续电，即

34、在任何时候都能满足对二级负荷的供电要求。方案2：该方案35kV侧采用从220/35kV变电站出双回路电源、高压线路变压器组接线、10kV侧为单母线分段接线。方案2的特点就是采用双电源、可靠性高。其缺点就是设备投资大、运行维护费用高，同时本厂最大负荷利用小时仅为2600小时，相对来说，变压器的利用率低，2台主变的空载损耗将大大超过1台主变的选择。选择结果：从上述分析可知，方案1能满足供电要求，同时设备投资、运行维护费用和占地面积、建筑费用等方面均优于方案2，技术和经济的综合指标最优，因此，在本设计中，选用方案1作为本设计的主接线方案。见附录14 变电所位置及变压器、配电装置选择4.1 变电所位置

35、根据变电所选址原那么：a.变电所尽量选择在负荷中心，可减少低压损耗；b.便于维修；c.便于进出线；d.节约费用；e.便于运行平安的原那么，将35/10kV总降压变电所设置在木工车间后侧。4.2 变压器选择根据设计方案的选择结果，本期只设计1台主变压器即可满足需要，因此变压器选择结果不变，即为如图4-1所示：型号SFZ7-10000/35联接组标号YN， d11空载电流%1.1额定电压(KV)高压低压3532.5%10.5阻抗电压高中7.5 图4-1型号中个符号表示意义：S：三相 F：风冷却 Z：有载调压 7：性能水平号 10000：额定容量 35：电压等级4.2.1 所用变压器选择为保证变电所正常运行，需要设置所用变压器。根据常规，本所所用变压器可以选择为：SC9-30/10 105%/0.4kV Y,y11 阻抗电压4%，布置在10kV柜内。4.3 配电装置选择根据供电电压等级选择的结果：进线电源采用35kV，经过变压器降为10kV供应各车间配电所，从经济性和运行维护等方面考虑，35kV配电装置采用户外常规布置，10kV采用户内配电装置。5 短路电流的计算5.1 确定计算电路及计算电抗5.1.1 计算电路图如图5-1所示