35KV总降变电所主接线方案论证负荷计算短路计算参考文档格式.docx
《35KV总降变电所主接线方案论证负荷计算短路计算参考文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《35KV总降变电所主接线方案论证负荷计算短路计算参考文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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分别接在10KVI、II段母线上。
3、方案三工作电源采用35KV电压供电，备用电源采用10KV电源供电。
35KV线路经架空线路引入总降压变电所，装设一台主变压器，高低压侧各装设一台断路器，接在10KVI段母线上，备用电源采用10KV电压供电经一台断路器接在10KIVII段配电母线上，接线图如下所示：
第二节供电系统方案的论证
工厂供电设计要满足生产工艺提出的各项要求并保证安全可靠的供电，并力求经济合理，投资少，运行维护费用低。
因此，对上述三个方案进行技术和经济方面的比较，选择一个合理的最佳方案。
技术经济比较一般包括技术指标、经济计算和有色金属消耗量三个方面。
一、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，调压问题容易解决。
要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资。
供电的安全可靠性高。
工厂内要设置总降压变电所，占用的土地面积多。
装设两台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
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成本。
工厂内不设总降压变电所，可以减少占地面积、管理人员及维护工作量。
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设备的投资。
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。
此方案的技术经济指标介于方案一和方案三之间。
根据原始资料中要求两路电源正常时只使用一路供电，工作电源停用时才使用备用电源供电。
因此该方案较好，备用电源供时时间较少，该方案既能满足供电可靠性的要求，投资也相对较少。
第三节供电方案的比较
根据原始资料提供全厂计算负荷为4735.24KVA，考虑到原始资料要求两路电源正常时只使用一路供电，工作电源停用时才使用备用电源供电。
本方案先用5000KVA的变压器两台，型号为S11-5000/35，电压为35/10KV，查表得知变压器的主要技术数据：
型号
S11-5000/35
联接组标号
Yd11
空载损耗△P0
4.88KW
短路损耗△Pk
31.2kw
阻抗电压UK%
7%
空载电流I0%
0.6%
变压器的有功功率损耗：
△Pb=n△P0+
△Pk（Sjs/Sbe）2
已知：
n=2，n为变压器台数，Sjs=4735.24KVA，Sbe=5000KVA。
所以，△Pb=2×
4.8+
×
31.2×
（4735.24÷
5000）2=23.59KW。
变压器的无功功率损耗为：
△Qb=n（I0%/100）Sbe+
（UK%/100）Sbe（Sjs/Sbe）2
=2×
（0.6÷
100）×
5000+
（7÷
5000×
5000）2=216.96KVar
35KV线路的功率：
Pjs＇＝Pjs＋△Pb=4522+23.59=4545.59KW
Qjs＇=Qjs+△Qb=1405+216.96=1621.96KVar
Sjs＇=
=
=4826.30KVA
35KV线路功率因数:
COSφ=Pjs＇/Sjs＇=4545.59/4826.3=0.94
COSφ=0.94＞0.9，合格。
导线在运行中，在电流流过时导线的温度会升高。
温度过高将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的弧垂。
为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即Ijs′<
lyx。
按照国家电线产品技术标准规定，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为2.5米。
查表得：
r0=0.85Ω/km,x0=0.417Ω/km.
电压损失：
△u=（r0×
Pjs＇×
L+x0×
Qjs＇×
L）/ue（L=5Km）
=（0.85×
4545.59×
5+0.417×
1621.96×
5）/35
=0.65KV
△u＜35×
5%=1.75KV，电压损失合格。
2、方案二工作电源与备用电源均为10KV电源供电。
根据全厂计算负荷Sjs=4735.24KVA，可以计算处10KV线路的负荷电流。
Ijs＇=Sjs/
=4735.24（/
10）=273A
功率因数：
COSφ=Pjs/Sjs=4522/4735.24=0.95，合格。
根据导线的发热条件，10KV线路选用LGJ-70钢芯铝绞线架设，几何均距确定为1.5米，查表得到：
r0=0.46Ω/Km,x0=0.365Ω/Km。
Pjs×
Qjs×
=（0.46×
4522×
5+0.365×
1405×
5）/10
=1.3KV
△u=1.3＞10×
5%=1.75KV，电压损失不合格。
电压损失过大，为了降低电压损失，10KV线路考虑选用LGJ-120钢芯铝绞线架空架设，几何均距确定为1.5米。
r0=0.27Ω/Km,x0=0.335Ω/Km。
=（0.27×
5+0.335×
=0.85KV
△u=0.85＞10×
5%=0.5KV，电压损失仍然不合格。
3、方案三工作电源采用35KV电源供电，备用电源采用10KV电源供电。
（1）、35KV电源供电时：
根据全厂计算负荷为4735.24KVA，厂内总降压变电所设一台容量为5000KVA的主变压器，型号为：
S11-5000/35，电压为35KV/10KV，查表得到变压器的主要技术数据如下：
△P0=4.88KW，短路损耗△Pk=31.2KW，阻抗电压UK%=7,空载电流I0%=0.6。
变压器的有功功率损耗为：
n=1，n为变压器台数，Sjs=4735.24KVA，Sbe=5000KVA。
所以，△Pb=1×
4.8+1×
5000）2=32.78KW。
=1×
5000+1×
5000）2
=313.91KVar
Pjs＇＝Pjs＋△Pb=4522+32.78=4554.78KW
Qjs＇=Qjs+△Qb=1405+313.91=1718.91KVar
=4868.34KVA
COSφ=Pjs＇/Sjs＇=4554.78/4868.34=0.936
COSφ=0.936＞0.9，合格。
导线在运行中，因其中有电流流过，将使导线稳定升高，温度升高将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的垂度。
。
为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即Ijs＇＜Iys。
按照国家电线产品的技术标准规定，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为2.5米。
查表得到：
r0=0.85Ω/Km,x0=0.417Ω/Km。
4554.78×
1718.91×
=0.66KV
△u=0.66＜35×
（2）、10KV备用电源供电时：
计算负荷仅考虑一级负荷的使用，根据设计任务书的要求，Pjs=3724KW，
Qjs=1407.6KVar，
=
=3865.5KVA，由此可以计算出10KV备用电源供电时线路的负荷电流
/
=3868.5/（
10）=223.35A
根据导体发热条件，10KV线路考虑选用LGJ-120钢芯铝绞线架设，几何均距确定为1.5米，L=7Km，查表得到r0=0.27Ω/Km,x0=335Ω/Km。
由此可以计算出10KV备用电源线路的电压损失。
L）/ue（L=7Km）
=（0.27×
3724×
7+0.335×
1047.6×
7）/10
=0.95KV
△u=0.95＞10×
5%=0.5KV，电压损失有点偏高，但因作为备用电源，运行时间短，可以满足供电要求。
4、三个方案的综合比较
通过对三个供电方案进行的经济技术指标的分析技术，可以得出一下结论：
方案一：
供电可靠，运行灵活，线路损耗小，但因要装设两台主变压器和三台35KV高压断路器，使投资较大。
方案二：
工作和备用电源均采用10KV线路供电，无需装设主变压器，投资最少，但线路损耗较大，电压损失严重，无法满足一级负荷长期正常运行的要求，故方案不可行。
方案三：
介于方案一和方案二之间，正常运行时由35KV线路供电，线路损耗低，运行方式灵活，电压损耗小，能满足和长期正常运行的需要，35KV线路检修或故障时，10KV备用线路投入运行，期间电源损失较大，但这种情况出现几率很少，且运行时间也不会很长。
从设备投资来说，方案三比方案已减少一台主变压器和两台35KV高压断路器，占用场地也相对较少，因此投资也大为降低，至于备用线路的电压损失问题，可以采用提高导线截面的办法得到改善。
综上所述，选定方案一及方案三，由经济估算比较可知，方案三的总和投资及运行维护费用均低于方案一。
从供电可靠性、灵活性、经济性三方方面综合考虑，决定采用方案三，即采用正常运行时35KV单回路供电，事故或检修是采用10KV备用电源供电方案作为本次设计的最终方案。
第二章电气主接线的设计
第一节、电气主接线设计原则
电气主接线是发电厂和变电站电气部分的主体，它反映各电气设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。
所以，他的设计直接关系的全厂（站）电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起到决定的关键作用。
我国《变电所设计技术规程》SDJ2-79规定：
变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。
一、可靠性：
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2分钟将造成产品报废；
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，故主要车间级辅助设施均为Ⅰ类负荷；
所以，安全可靠是电力生产和分配的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求。
1、主接线可靠性的具体要求：
（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；
（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并要求保证对I类负荷和II类负荷的供电；
（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。
二、灵活性：
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
（1）调度灵活操作方便。
可以灵活地操作，投入或切除变压器及线路，调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。
（2）检修安全。
应能方便地停运线路、断路器、母线及继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求；
（3）扩建方便。
变电站的建设要考虑工厂扩产变电站后续发展留有空间，应能容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建时一次、二次设备所需的改造最小。
三、经济性：
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。
（1）投资省：
主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；
要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；
在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；
（2）电能损耗小。
年运行电能损耗费、折旧费及大修理费、日常检修要小，其中电能损耗主要由变压器引起的，因此要合理地选择主变压器的型式、容量、台数及避免两次变压而增加损耗。
（3）占地面积小。
主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。
在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。
第二节电气主接线图说明
本次设计根据前面的技术、经济比较选择方案三：
正常运行时采用35KV供，35KV供电系统故障或检修时，采用10KV备用电源系统供电。
10KV配电系统采用单线分段接线。
1、总降压变电所设一台主变压器，型号为S11-5000/35，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ZW30-40.5/1600型真空断路器，便于变电所的控制和检修。
2、主变压器低压侧经ZN5-10/630真空断路器接在10KVI段母线上。
10KV备用电源经架空线引入经ZN5-10/630真空断路器接在10KVII段母线上，I、II段之间设母联断路器ZN5-10/630。
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，各车间的一级负荷都由两段母线供电，提高了供电的可靠性。
4、根据规定，10KV备用电源只有在35KV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。
5、当主变压器检修时，只需合上10KV备用电源进线开关就可以实现一级负荷车间的正常供电。
画出电气主接线图，如附录一。
6、对电气主接线图的说明：
总降压站设一台主变压器，型号为：
S11-5000/35，电压为35KV/10KV，以35KV架空线从电力外网中引入作为工作电源，为了监测线路电压情况和绝缘水平，线路侧安装一台三相五柱式电压互感器，在线路侧还安装一台避雷器，防止雷电波沿线路侵入降压站。
架空线经装隔离开关3011、进线断路器QF4接到主变压器35KV高压侧，主变压器10KV侧接断路器QF2，经隔离开关1011接到10KVⅠ段母线上。
10KV备用电源经过架空线进入降压站，线路侧也安装一台电压互感器用于线路电压的监测和一台避雷器。
10KV备用电源进线进入降压站后通过隔离开关1021、进线断路器QF1和母线侧隔离开关1022接到10KVⅡ段母线上。
10KVⅠ、Ⅱ母线用一台母联断路器QF3连接，母联断路器两侧分别接母联隔离开关0101和0102。
正行运行情况下，母联隔离开关0101、0102和母联断路器QF3均合上，Ⅰ、Ⅱ母线同时运行。
备用电源进线断路器QF1断开。
备用电源进线安装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，保证一级负荷的供电正常。
10KVⅠⅡ段母线各接车间的负荷出线共9条
第三章短路电流计算
在电力系统的运行过程中，常常会受到各种因素而发生各种故障或短路事故。
例如设备绝缘老化造成击穿，发生短路事故，大风造成树枝与高压线路接触造成接地短路，小动物进入配电设备造成的短路事故，误操作造成的短路事故等等。
电力系统短路事故包括对称短路事故和不对称短路事故，对称短路事故指三相短路事故，不对称短路事故包括单相接地短路事故，两相短路事故，两相接地短路事故和三相接地短路事故，还有断相事故。
对于电机类设备有匝间短路等。
发生短时事故有时是很难避免的，也是无法预测的。
发生短路事故后如何控制停电范围，减少事故造成的损失就是继电保护的目的。
因此短路电流的计算就是继电保护设计的基础，是使继电保护能够满足要求的关键。
第一节短路电流计算的条件
为了简化计算工作量，本次设计短路电流的计算采用等值电路标幺值进行计算。
短路计算的基本假设：
1、假设外系统是一个无限大容量电力系统。
2、标幺值计算基准容量定为1000MVA。
35KV侧基准电压为37KV，10KV侧基准电压为10.5KV。
3、采用等值电路进行计算，忽略电阻值。
4、最大运行方式：
按A变电站两台变压器并列运行考虑。
5、最小运行方式：
按A变电站两台变压器分裂运行考虑。
根据电气主接线图，画出干线图如下：
从图上可以看出，短路点d1在总降压站35KV侧，短路点d2在总降压站10KV母线侧。
为便于计算，根据短路电流干线图，画出基本等值电路图，如下图：
基本等值电路图
第二节计算各元件的电抗标幺值
（1）电源电抗
=Sj/Sd=1000/1918=0.52
（2）三圈变压器：
=0.5×
（Uk1-2+Uk1-3-Uk2-3）/100×
（Sj/Sbn）
=0.5×
（10.5+17-6）/100×
（1000/31.5）
=3.49
（Uk1-2+Uk2-3-Uk1-3）/100×
（10.5+6-17）/100×
=-0.08
（3）线路：
=x0LSjU2j1=（0.4×
5×
1000）、372=1.46
（4）双圈变压器：
=（Uk/100）×
（Sj/Sbn）=（7/100）×
（1000/5）=14
第三节短路电流计算
1、最大运行方式下的短路电流Ik
（1）等值电路图如下：
（2）短路电流Ik
因为
得到
当K1点发生短路时：
IK1=
ish=2.55Ik1=2.55×
4.2=10.7KA
Ish=1.51×
IK1=1.51×
4.2=6.3KA
SK1=I*K1×
Sj=（1/3.765）×
1000=269MVA
当K2点发生短路时：
ish=2.55Ik2=2.55×
3.1=7.9KA
IK2=1.51×
3.1=4.67KA
SK2=I*K2×
Sj=（1/17.765）×
1000=56MVA
1、最小运行方式下的等值电路
（1）等值电路图：
（2）短路电流IK
因此
，
2.81=7.17KA
2.81=4.24KA
Sj=（1/5.55）×
1000=180MVA
2.8=7.1KA
2.8=4.23KA
Sj=（1/19.55）×
1000=51MVA
2、短路电流计算结果表：
运行方式
短路点
短路电流
Ik（KA）
冲击电流
ish（KA）
短路容量
Sd（MVA）
最大运行方式
K1
4.2
10.7
269
K2
3.1
7.9
56
最小运行方式
2.81
7.17
180
2.8
7.1
51
升级会员 