某厂总降压变电站供电设计.docx
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某厂总降压变电站供电设计
某厂总降压变电站供电设计
学号：
T*******
班级：
07自动化3班
*******
*******
设计时刻：
2010年7月12日至2010年7月16日
1．设计目的.......................................1
2．设计方案论证...................................1
基础资料.....................................1
设计任务.....................................3
短路电流计算.................................5
电气设备的选择...............................9
继电保护的选择与整定.........................14
3．设计结果与分析.................................16
短路电流计算结果.............................16
设计图纸.....................................16
4.课程设计体会...................................16
5.参考文献.......................................17
课程设计说明书
某厂总降压变电站供电设计
1.设计的目的
1.通过课程设计巩固工厂供电的理论知识，更加体会工厂供电在实际应用的重要性。
2.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。
3.在绘图设计供电线路方面有了更深刻的操作，能够独立完成绘图设计
4.掌握课程设计中的工厂供电理论知识应用及设计工具的使用。
5.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。
6.会自己设计一个关于工厂总降压变电站。
2.设计方案论证
基础资料
2.1.1全厂用电设备情况
2.1.1.1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
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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
780
180
800
2
熔制成型（模具）车间
560
150
580
3
熔制成型（熔制）车间
590
170
614
4
后加工（磨抛）车间
650
220
686
5
后加工（封接）车间
560
150
580
6
配料车间
360
100
374
7
锅炉房
420
110
434
8
厂区其它负荷
（一）
~
400
168
434
9
厂区其它负荷
（二）
~
440
200
483
共计
4760
1448
同时系数
全厂计算负荷
4522
1405
2.1.1.2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。
2.1.1.3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。
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图1厂区平面布置图
2.1.2电源情况
2.1.2.1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=%，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。
2.1.2.2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。
A
2.1.2.3供电部门对本厂功率因数要求值为：
35KV供电cosφ=；10KV供电cosφ=。
设计任务
2.2.1主结线设计
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2.2.1.1主结线定义
总降压变电站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。
2.2.1.2主结线基本要求
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。
2.2.1.3主结线方案确定
根据系统电源情况，供电电压有两个方案[2]。
方案1：
工作电源与备用电源均用35KV电压，在这个方案中，工厂总降压变电站采用内桥式接线。
方案2：
工作电源采用35KV电压，工厂总降压变电站选用一台主变压器，构成线路-变压器单元结线，备用电源采用10KV电压。
2.2.1.4主结线特点
为了保证一级负荷的正常供电，决定总降压变电站采用单母线分段主结线方式。
如附图一，该主结线的主要特点如下：
1总降压变电站设一台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。
便于变电站的控制、运行和维修。
2总降压变电站的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至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。
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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，变电站的操作电源来自备用电源断路器前的所用电变压器。
2.2.1.5主结线图
主结线图可参考附图一。
短路电流计算。
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站的35KV侧、10KV侧母线以及厂区高压配电线路末端（即车间变电站高压侧）的短路电流，但因工厂厂区不大，总降压变电站到总降压最远车间的距离不过数百米，因此10KV母线与10KV线路末端处的短路电流差别极小，故只计算主变压器高、低电压侧母线两点短路电流。
短路电流按正常运行方式计算，计算电路如图3所示。
图3短路电流的计算电路
根据计算电路作出的计算短路电流的等值电路如图4所示。
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图4基本等值电路
2.3.1求各元件电抗,用标幺值计算
设基准容量Sd=1000MVA
基准电压Ud1=37KVUd2=
系统电抗X*t
已知地区变电站110KV母线的短路容量：
Sk=1918MVA可得:
X*t=
标幺值=实际值/基准值：
X*t==Sk*
又因为X*t=*，得：
===
地区变电站三绕组变压器的高压—中压绕组之间的电抗标幺值：
==
35KV供电线路的电抗标幺值：
LGJ-35型钢芯铝绞线几何距离1时的电抗为Km[2]
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总降压变电站的主变压器电抗标幺值：
==
2.3.2K1点三相短路电流计算:
系统最大运行方式,等值电路如图5。
图5系统最大运行方式的等值电路
短路回路阻抗:
=++=++=
按无限大系统计算,计算点三相短路电流标幺值为:
======
可求的基准电流：
===KA
从而求的K1点三相短路电流的有名值:
I（3）K1=Id1×I（3）*k1=×=KA
冲击电流为:
i（3）shk1==×=KA
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K1点短路容量为:
===MVA
系统最小运行方式等值电路图6。
图6系统最小运行方式等值电路
短路回路总阻抗:
X*kmin=++=
三相短路电流标幺值:
I*k1==
其他计算结果见表2。
表2K1点三相短路电流计算结果
项目
计算公式
系统最大运行方式
系统最小运行方式
2.3.3K2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*k2max=X*b+++=+2++14=
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（2）系统最小运行方式下短路回路总阻：
X*k2min=+++14=
基准电流:
Id2===55KA
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
计算公式
系统最大运行方式
系统最小运行方式
电气设备的选择
工厂总降压变电站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，电抗器，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[3]。
电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择，并且按断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。
2.4.1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四[1]。
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表四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
X
X
X
X
X
负荷开关
X
X
X
X
X
隔离开关
X
X
X
X
熔断器
X
X
X
电流互感器
X
X
X
X
电压互感器
X
支柱绝缘子
X
X
套管绝缘子
X
X
母线
X
X
X
电缆
X
X
X
限流电抗器
X
X
X
X
注：
表中“X”表示选择及校验项目
高压电气的热稳定性校验：
母线及电缆的热稳定性校验：
断路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算：
电流互感器的力稳定计算：
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母线的力稳定计算：
由于跨距在两个以上，所以选择：
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