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综合设计报告模板
F阂乙砂支呀撈廿乍忧
课程设计说明书
课程名称：
〈〈综合课程设计》
设计题目：
某化纤毛纺织厂全厂总配电所
及配电系统设计
学生姓名：
张三
学号：
201107011153
院系：
机械与控制工程学院
专业年级：
2011级机械制造与自动化专业
指导教师：
李四
2016年6月5日
1原始资料分析1
1.1工程情况分析•
1.2电力系统情况分析•
1.3负荷情况分析1
1.4环境条件分析1
2设计说明部分2
2.1主接线设计2
2.2变压器2-
2.2.1变压器形式的选择2-
2.2.2变压器台数和容量的确定2
3设计计算部分3
3.1变压器的选择3
3.2短路计算3
3.2.1短路电流计算的目的3
3.2.2短路电流计算方法4
3.2.3三相短路电流计算4
3.3电气设备选择计算7
3.3.1选择电气设备原则7
3.3.2校验电气设备原则8
4.3.3设备选择及校验9
3.3.4母线的选择12
3.4继电保护计算14
3.4.1主变压器继电保护配置与整定14
3.4.2输电线路继电保护18
3.4.3站用电设计21
3.5防雷及接地计算21
3.5.1防雷21
3.5.2接地计算23
4结果与结论
4.1设计结果
4.2设计结论
1原始资料分析
1.1工程情况分析
待设计变电站的电源，由双回220kV线路送到本变电站；在中压侧110kV侧送出8回线路；在低压侧35kV母线，送出10回线路；在本站220kV母线有3回输出线路。
1.2电力系统情况分析
确定本变电站的电压等级为220/110/35kV，220kV是本变电站的电源电压，110kV和10kV是二次电压。
1.3负荷情况分析
110kV侧有8回出线，最大负荷为200MW，cos=0.85，一、二类负荷各占50%，每回负荷按25MW考虑，出线最长一回为30km；35kV侧有10回出线，最大负荷为70MW，cos=0.8，一、二类负荷各占50%，每回负荷按7MW考虑，出线最长一回为30km。
系统的阻抗标幺值为0.018。
1.4环境条件分析
该变电站年最高气温42C,年最低气温-10C,平均气温20C,年最热月平均气温30C,年雷暴日为30天，土壤性质以砂质粘土为主。
该变电站位于市郊生荒土地上,地势平坦、交通便利、环境无污染。
2设计说明部分
2.1主接线设计
在本课题设计中，有2回220kV线路送到本变电站，送出3回，在中压侧110kV母线，送出8回，对于220kV地区性变电站来说，双母线接线的可靠性已能达到要求，且地区性变电站主要是要求经济性，因此采用双母线接线，当一母线故障或检修的时候，由母联断路器向另一母线充电，直到完成母线转换过后才断开母联断路器，使原工作母线退出运行，保证了供电的可靠性。
在低压侧35kV母线，送出10回线路，考虑到地区性一般变电站对经济性的要求，采用单母线分段接线，当一母线发生故障时，分段断路器能自动把故障切除，保证正常段母线不间断供电以不至于造成用户停电。
2.2变压器
2.2.1变压器形式的选择变压器分类很多，按功能分有升压和降压变压器；按冷却方式分有油浸式和干式。
在选用变压器时应选用低损耗节能型变压器，如S9系列。
2.2.2变压器台数和容量的确定
1）台数确定台数确定应满足用电负荷的可靠性要求，在一、二级负荷变电所中用两台变压器，对季节性负荷或负荷变化大的变电所也采用两台。
2）容量的确定单台时额定容量应满足全部用电设备的计算负荷，且留有一定的裕度。
两台时任一台单独运行应满足计算负荷60%-70%的要求，而且任一台单独运行时应满足所有一、二级负荷的需要[3]。
3设计计算部分
3.1变压器的选择
根据第二章对变压器的说明，按照课题内容的要求，本变电站有两回电源进线，系
统有110kV和35kV两个负荷等级，其最大有功负荷为200MW，cos=0.85，和
70MW，cos=0.8
S总=200/0.85+70/0.8=322.8（MVA）
需要选择的变压器容量S=0.7X322.8225.96（MVA）
选用三绕组变压器［2］，查手册，选出的设备如表4-1所示：
表3-1变压器型号选择
SFPS7型220kv级三相三圈无载调压变压器
额定
容量
MV
A
容量比
电压比
组别
空载
损耗
W
负载
损耗
W
阻抗电压%
咼中
高低
中低
240
100/10
0/50
242±2X
2.5%/121/38.5
YN，yn，d11
135
720
12-14
22-2
4
7-9
3.2短路计算
计算短路电流主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价
确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算输电线路对通讯网络设施的影响等。
在电力系统设计中，短路电流的计算应按远景规划水平年来考虑，远景规划水平年一般取工程建成后5〜10年中的某一年。
计算内容为系统在最大运行方式时，各枢纽点的三相短路电流。
3.2.1短路电流计算的目的
1）短路点的选取：
各级电压母线、各级线路末端。
2）短路时间的确定：
根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。
3）短路电流的计算：
最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电
流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。
计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。
322短路电流计算方法
供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。
电路元件电气参数的计算有两种方法：
标幺值法和有名值法。
1）标幺值法
标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。
标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。
由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气参量的折算。
在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。
2）有名值法
有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。
这种方法通常用于1kV以下低
压供电系统短路电流的计算。
3.2.3三相短路电流计算
三相短路是电力系统最严重的短路故障，三相短路的分析又是其他短路分析的基础。
由于本课题系统为无限大容量系统，其各点的短路电流计算如下：
根据系统接线图绘制等值电路图如图3-1所示：
T2-3-
额定电压
第二章已选出主变压器（三绕组），其阻抗电压如表3-2所示:
表3-2变压器阻抗电压
绕组
高一中
高一低
中一低
阻抗电压%
12—14
22—24
7—9
计算每组绕组的短路电压百分数:
11
Vsi%=—（Vs（12）%+Vs（31）%—S（23）
22
11
VS2%=2（Vs（12）%+Vs（23）%—S（31）%）=（13+8_23）=-1
11
VS3%=—（VS（23）%+VS（31）%_VS（12）%）=~（8+23—3）=9
取Sb=100MVA,Ub=Uav计算变压器各绕组的标幺值:
1）当（f-1）点（220kv母线）发生短路时的计算
Xfi=Xc=0.018
1
*1
1
f1=*
==55.6
I
Xf1
0.018
有名值：
I
fi=55.6
Sd=55.6100
1
=14（kA）
■■■■■；3Uav3
230
冲击电流:
ish=2.55
If1=2.5514=35.7
（kA）
2）当（f-2）点（110kV母线）发生短路时的计算
Xti=Xt2=Xtii+Xti2=0.0583-0.0042=0.0541
XT*=XT1*//XT2*=0.0271
Xf2*=Xc*+Xt*=0.018+0.0271=0.0451
I*=1.
If2*■
Xf2
1
-=22.17
0.0451
有名值：
If2=22.17
■Sd—=22.171001=11.1（kA）
3Uav、3115
冲击电流：
ish=2.55
If2=2.5511.仁28.3（kA）
3）当（f-3）点（35kV母线）发生短路时的计算
Xt1-
:
XT2-XT11+XT13=0.0583+0.0375=0.0958
*
Xt-
Xt1*/Xt2*=0.0479
*
Xf3
*
-XC*+XT*=0.018+0.0479=0.0659
11
If3-
厂-=15.2
Xf30.0659
有名值：
If3=15.2
Sd1001
一d—=15.2=23.7（kA）
3Uav-337
冲击电流：
ish=2.55
If3=2.5523.7=60.44（kA）
4）当（f-4）点（110kV出线）发生短路时的计算
Xw*=0.430徑=0.09
115
Xf4=Xf2+XWL=0.0451+0.09=0.1351
有名值：
If4=7.4
=7.4
1
115
=3.7（kA）
Sd
100
5）当（f-5）点（35kV出线）发生短路时的计算
Xf5=Xf3+XW=0.0479+0.876=0.9239
冲击电流：
ish=2.55If5=2.551.7=4.34（kA）
短路电流如表3-3所示:
表3-3短路电流值
计算参数
短路点、、
短路电流有
名值
kA
冲击电流
kA
220KV
14
35.7
110KV
11.1
28.3
35KV
23.7
60.44
110KV出线
3.7
9.44
35KV出线
1.7
4.34
3.3电气设备选择计算
供配电系统中的电气设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，电气设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还应满足在短路故障时不至损坏的条件。
设备还要适应所处的位置、环境温度、海拔高度，以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。
3.3.1选择电气设备原则
1）电器选择的一般原则
（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。
（2）应按当地环境条件校核。
（3）应力求技术先进和经济合理。
（4）与整个工程的建设标准应协调一致。
（5）同类设备应尽量减少品种。
（6）选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。
2）额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。
因此，在电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件
选择。
即
UNns
3）额定电流
电气设备的额定电流In是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。
In应不
小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即：
1N》1max
4）环境条件对设备选择的影响
当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆水度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。
5）机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。
3.3.2校验电气设备原则
1）校验的一般原则
（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。
校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。
（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。
当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。
用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。
2）短路热稳定校验短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。
满足
热稳定条件。
2
Itt>Qk
式中：
Qk—短路电流产生的热效应
It、t—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间
3）电动力稳定校验
电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。
满足动稳定的条件
为：
ies》ish
式中：
ies—短路冲击电流幅值
ish—电气设备允许通过的动稳定电流幅值
4）短路计算时间
验算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间
tbr之和，即：
tk—tpr+治
tpr一取保护装置的后备保护动作时间
5）绝缘水平
在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。
电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。
但所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备[4]0
4.3.3设备选择及校验
由Imax[JCOS得出通过各母线以及出线的最大电流，如表4-4所
示:
式中：
Un，Uns—分别为电气设备和电网的额定电压
In，Imax—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流根据第2章介绍的知识部分器件选择型号以及校验如表4-5所示[8]:
表3-4母线及出线的最大电流值
35kV
110kV
110kV
35kV
220kV
岀线
岀线
200
70
110
1.23X——
220
7
25
V31100.85
<3350.8
73350.8
忑1100.85
35
1.44X——
=1.23
=1.44
220
=0.144
=0.154
=0.845
表3-5电气设备型号选择及校验
\计算参数
设备1
Un
kV
Imax
A
IPt
A
ish
A
tk
S
Qk
2kA•S
220
845
1400
0
35700
2.5+0.
04+0.
06=2.
6
2
14X2.6
=509.6
110
1230
1110
0
2830
2.0+0.
04+0.
06=2.
1
..2
11X2.1
=254.1
35
1440
2370
0
6044
2.0+0.
04+0.
06=2.
1
2
23.7X2.1
=1179.5
110
出线
154
3700
9440
1.5+0.
04+0.
06=1.
6
3.72X1.6
=21.9
35
出线
144
1080
4340
1.5+0.
04+0.
06=1.
6
1.72X1.6
=4.62
\参数
设备'、、
Un
kV
1N
A
Inbr
kA
It2tkA2•S
热稳定校验
ieskA
动稳定校验
断
路
器
SW6-220
220
1200
21
21X4=1764
>Qk
53>ish
SW6-110I
110
1500
31.5
2
31.5X4=3969
>Qk
80>ish
SW2-35II
35
1500
24.8
24.82X4=2460
.2
>Qk
83>ish
SW4-110
110
1000
21
2
21X4=1764
>Qk
55>ish
SW2-35
35
600
6.6
2
6.6X4=174.2
>Qk
17>ish
*
隔离开关
\参数
设备
IN
A
极限
电流
KA
It2tkA2•S
热稳定校验
ieskA
动稳定校验
GW4-220D
/1000-80
1000
80
2
23.7X4=224
6.8>Qk
80>ish
GW4-110
/1250-55
1250
55
23X4=2116
>Qk
55>ish
GW5-35G
/1600-100
1600
100
—2
25X4=2500
>Qk
100>ish
GW4-110D
/1000-80
1000
80
2
21.5X4=184
9
>Qk
80>ish
GW5-35G
/600-72
600
72
2
16X4=1024
>Qk
72>ish
电压互感器
'\、参数
设备\
一次电压
kV
二次电压
V
最大容量
MVA
JDR-220
220/也
100/V3
1.2
JDR-110
110/笛
100/Y3
1.2
JDJJ-35
35/后
100,/屈
f
1.2
K参数
一次
二次
・2.
9
、
电流
电流
IttkA•S
ieskA
设备、'、
A
A
热稳定校验
动稳定校验
LCWD3-22
1200
5
（601.2）2x仁
60X1.414X
0
5184
>Qk
2=101>ish
2）2xi
130X1.414
LCWB6-11
2X1000
5
（75
2=368
0
=22500
>Qk
>ish
5）2X仁
100X1.414
LCWD1-35
1500
5
（651.
1.5=212
1056
>Qk
>ish
6）2X仁
130X1.414
LCWD-110
600
5
（750.
0.6=110
2025
>Qk
■
>ish
100X1.414
LCW-35
600
5
（650.6）X仁
0.6=57
1521
>Qk
>ish
X
电
流
X
互
感
器
X
X
3.3.4母线的选择
1）220kV侧母线的选择
1max=845A
按长期发热允许电流选择截面，因为220kV侧为户外配电装置，所以选用软导线
选用型号为LGJ—500的钢芯铝绞线，允许载流量为1023A。
环境温度最高为42°C,查表修正：
1我2=0.74X1023A=757<845A
不满足条件
改选LGJ—630，允许载流量为1185,
修正：
1血2=0.74X1185A=877>845A
满足条件
热稳定校验：
正常运行时导体温度
不同温度下裸导体的C值
工作温度
60
65
70
硬铝及铝锰合金
90
89
87
表4-6热稳定系数值
式中：
0—导体要安装实际温度
al—长期发热允许最咼温度
查下表，选热稳定系数C
查得：
C=89
前已算得：
Qk二372kA2•S
则满足短路时发热的最小导体截面为:
满足热稳定要求
由于是软导线，所以可不必校验动稳定
2）110kV侧母线的选择
查表得：
C=89
则满足短路时最小截面积:
2o
I12302
0）导=42+（70—42）X12302=66°C
l]1337.2
满足热稳定要求。
3）35kV侧母线的选择
Imax=1440A
选用软导线，型号为LGJ—1250的钢芯铝绞线，允许载流量为2087A
修正：
Ial42=0.74X2087=1544.4A>1440A
热稳定校验:
正常运行时温度:
22
I14402
=0+（al
0）号=42+（70—42）X^-^=66°C
I；15442
查表得:
C=89
则满足短路时最小截面积
满足热稳定要求。
3.4继电保护计算
3.4.1主变压器继电保护配置与整定
根据变压器的常见故障，按照GB50062-92规定，变压器应装设过电流保护和电流速断保护装置，用于保护相间短路；800kVA以上油浸式变压器应装设气体保护装置，用于保护变压器的内部故障和油面降低；单台运行的变压器容量在10000kVA以上或双台并列运行的变压器每台容量在6300kVA及以上，或者电流速断的灵敏度不满足要求时，应装设差动保护装置，用于保护内部故障和引出线相间短路；装设过负荷保护和温
度保护装置，分别用于保护变压器的过负荷和温度升高[3]。
本次设计主变压器装有瓦斯保护、过电流保护、速断保护和差动保护。
1）瓦斯保护（包括轻瓦斯和重瓦斯保护）
瓦斯保护用来反应油箱内部各种短路故障及油面降低，其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器两侧断路器，通过连接片切换，也可动作于信号。
瓦斯保护由瓦斯继电器、信号继电器及切换片组成，安装在主变压器油箱与油枕之间的连接管道上。
当油箱内部轻微故障时，轻瓦斯保护动作，而当内部发生严重故障时,则由重瓦斯保护动作跳开主变压器两侧断路器，将故障部分切除。
2）过电流保护
计算各电压等级一次侧额定电流；选择电流互感器变比；确定各侧互感器的二次额定电流，计算结果表3-7所示：
表3-7各电压等级二次额定电流值
220kV
110kV
35kV
240000「a
240000一“
240000cue
变压器额定电流（A）
=573
V3242
=1145
43121
=359
V338.5
9
变压器绕组接线方式
Y
Y
△
电流互感器接线方式
△
△
Y
x'3573
占1145
计算的电
升级会员 