35kV总降压变电所及高压配电系统初步设计.docx

1、35kV总降压变电所及高压配电系统初步设计1前言 11.1毕业设计背景 11.2毕业设计意义 11.3设计要求 1235kV变电所一次系统负荷计算 22.1变电所电力负荷分组与计算 22.2需要系数法的计算 22.2.1设备负荷计算举例 32.2.2总配电所和车间变电所数量的确定 42.2.3各车间变电所负荷计算及无功功率补偿 52.3低压变压器的选择与损耗计算 82.3.1低压变压器的选择 82.3.2各低压变压器的损耗计算 92.4主变压器的选择 112.4.2主变压器损耗计算 123系统主接线设计 133.1主接线设计的基本要求 133.1.1供电电源的确定 133.2电气主接线方案的确

2、定 133.2.1确定35kV、10kV电气主接线 133.2.2供电系统简图 144短路电流的计算 154.1短路电流 154.1.1短路的原因 154.1.2短路的危害 154.1.3短路电流计算的目的 154.1.4短路电流计算的标幺值法 154.2计算各元件的电抗标幺值 164.2.1选取基准值 164.2.2供配电系统中各主要元件电抗标么值 164.2.3短路电流具体计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 .174.2.4在最大运行方式下 184.2.5在最小运行方式下 195变电所高压电气设备的选择与校验 215.1.35KV高压开关柜的选择 215.1.1短路校验的原则 215.2

3、高压设备选择及校验 215.2.135KV 断路器的选择 225.2.235KV 隔离开关的选择 235.2.335KV电流互感器的选择 235.2.435KV电压互感器的选择 245.2.535KV 熔断器的选择 245.2.635KV避雷器的选择 245.3 10KV电气设备的选择 245.3.110KV 开关柜的选择 245.3.210KV断路器的选择 245.3.3隔离开关的选择 255.3.4电流互感器的选择 265.3.5电压互感器的选择 266高压配电线路的设计 266.1高压配电线路接线方式的选择 266.2高压配电线路截面的选择与校验 27621 35KV高压进线的选择 27

4、6.2.2截面积的校验 276.2.310KV高压出线线路的选择与校验 287防雷与接地设计 297.1防雷保护 297.1.1电力线路的防雷措施 297.1.2变配电所的防雷措施 307.1.3雷电侵入波的防护 307.2接地设计 308 继电保护的整定计算 318.1继电保护的基本任务及要求 318.1.1继电保护的基本任务 318.1.2继电保护的基本要求 318.2变压器的继电保护设置 328.3变电所主变压器继电保护的计算 328.3.1装设瓦斯保护 328.3.2装设定时限过电流保护 328.3.3装设电流速断保护 338.3.4装设过负荷保护 348.3.510kV 母线断路器的

5、保护 348.3.610kV 出线各支路的保护 35结论 35致谢 36参考文献 37本设计是为某矿山起重机有限公司设计一座 35kV变电所及其配电系统。其内容 包括有: 1、总降压变电所一次部分的初步设计变电所主接线方案的确定；负荷计算及无功补偿容量和补偿方案的确定； 主变压器的选择计算；短路电流计算；总降压变电所各种高压电气设备的选择； 防雷接地的设计。2、高压配电线路的设计高压配电线路接线方式的确定；高压配电线路的类型和结构的确定； 导线 或电缆截面的选择。关键字：负荷计算；电气主接线；短路计算；电气设备选择；继电保护ABSTRACTThis design for a certain m

6、ine crane co., LTD. Is a 35 kv substation and power distribute n system desig n.lts contents in clude:1,the general voltage substation for preliminary design of a partThe determine of substation main wiring scheme;(2) the load calculation and the scheme of reactive power compe nsati on capacity and

7、compe nsati on ;(3) the choice of main transformer calculation;(4) short circuit current calculation;(5) general voltage substati on high-voltage electrical equipme nt choice;6. The desig n of light ning protect ion grounding.2,the desig n of high pressure distributio n line(1)the determ in ati on o

8、f high pressure distributi on line conn ecti on mode;(2) the type of high pressure distributio n li ne and the determ in ati on of structure;(3) the choice of wire or cable.Key words: load calculati on; The mai n electrical wiri ng;Short circuitcalculati on .Electrical equipme nt choice;Relay protec

9、tio n1前言1.1毕业设计背景供电工程，就是指工厂所电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是 现代工业生产的主要能源和动力电能是现代工业生产的主要能源和动力。 电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；而电能的 输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。 因而，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中必不可少。1.2毕业设计意义通过此次对变电所的设计，不仅使我加深了对专业的理解和应用，还培养了我树 立工程的观点。初步地掌握生产工厂、变电站电气主系统的设计方法，且在分析、 计算和解决实际工程能力等方便得到训练，熟悉了 CAD制

10、图软件的应用，为我今后 从事电力工程设计、建设、运行及管理工作打下了必要基础。1.3设计要求供电工程要很好地为工业生产服务， 切实保证工厂生产和生活用电的需要， 并做 好的供应工作，就必须达到以下基本要求：1、 安全性：在供应、分配和使用电能中，不应发生人身事故和设备事故。2、 可靠性：应满足电能用户对供电可靠性的要求。3、 优质性：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、 经济性：必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括 节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2 35kV变电所一次系统负荷计算2.1变电所电力负荷分组与计算我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，

11、有需要系数法和二项式 法。需要系数法简单方便，计算结果基本符合实际，用电设备台数较多，各台设备容 量相差不悬殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线、配变电所的负荷计算。下面 介绍需要系数法的计算。2.2需要系数法的计算（1）用电设备组计算负荷的确定用电设备组是由工艺性质相同、需用系数相近的一些设备合并成的一组用电设 备。在一个车间中，可以根据具体情况将用电设备分为若干组，再分别计算各用电 设备组的计算负荷。其计算公式为：有功计算负荷（kWPc KdPe（2-12）无功计算负荷（kvar）Qc Pc tan（2-13）视在计算负荷（kV.A）Sc 巳2 Q； ccos（2-14）计算电流（A）I旦

12、c（2-15）式中Pc、Qc、Sc该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷；Pe 该用电设备组的设备总额定容量，kWUn额定电压，Vtan 功率因数角的正切值I ca 该用电设备组的计算负荷电流，AKd 需用系数（2）多个用电设备组的计算负荷在配电干线上或矿山变电所低压母线上， 常有多个用电设备组同时工作，但是各个 用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或矿山变电所低的计算符合时，应再计入一个同时系数 Ksi。具体计算公式如下：mPca Ksi (KdiPn i) i=1 , 2, 3.m (2-16)i mQca KSi (KdiPn i ta n i) (2-17) i 1S

13、ca “a Qca (2-18 )式中FCa、Qca、Sca为配电干线或变电站低压母线有功、无功、视在功率计算负荷；Ksi 同时系数m为配电干线或变电站低压母线上所接用电设备总数 ；U n 该干线或低压母线上的额定电压， VIca 该干线变电站低压母线上的计算负荷电流， AKd 需用系数、tan i、Px 分别对应于某一用电设备组的需用系数、功率因数角的正切 值、总设备容量。2.2.1设备负荷计算举例计算举例：(1)机械加工车间1已知：Pe=1150kw, Kx =0.25 , CO =0.65贝U tan =tan(art COS )=1.17P= Kx Pe=0.25 X 1150=287

14、.5kWQ1 = R tan =287.5 X 1.17=336.4kvarS=R / CO =JR2 Q12 = 287.5/0.65=442.3kV Ah = S/ 3 Un =442.3/0.38 X . 3 =672A(2)机械加工车间2已知：Pe=850kw, Kx =0.25 , CO =0.65贝U tan =tan(art COS )=1.17F2= Kx Pe=0.25 X 850=212.5kWQ2 = F2 tan =212.5 X 1.17=248.6kvarS2 = P2 / CO =Jr2 Q； =212.5/0.65=326.9kV AI2 = S2/ . 3 U

15、n =326.9/0.38 X 3=496.7A(3)金属结构车间已知：Pe=1345kw, Kx =0.40 , COS|)=0.65贝U tan =tan(art COS )=1.17R= Kx Pe=0.40 X 1345=538kWQR tan =538X 1.17=629.5kvarS=R/CO = JR2 Q； =538/0.65=827.7kV Ah = S/ . 3 UN =827.7/0.38 X , 3=1257.6A其它车间负荷计算过程不再一一列举同理可得，计算结果列表如下表2-1全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表序号车间名称Pe/kWKdCos补偿前计算负荷Pc/

16、kWQc/kvarSc/kV AIc/A1机械加工车间111500.250.65287.5336.4442.36722机械加工车间28500.250.65212.5248.6326.9496.73金属结构车间13450.400.65538629.5827.71257.64装配车间16800.400.65272318.2418.5635.85装配车间24580.400.65183.2214.3281.8428.26热处理车间6200.600.70372379.5531.4807.47喷漆车间5700.400.70228232.6325.7494.98试验车间2600.400.8010478130

17、197.59起重电器分厂18600.500.70930948.81328.62018.610办公楼2200.500.8511068.2129.4196.611仓库880.350.9030.814.934.252.02.2.2总配电所和车间变电所数量的确定（一）高压配电所的确定该厂属于大中型用户，设一个高压配电所（二）车间变电所的确定般情况每个车间均单独设立变电所，根据负荷容量大小分六个车间变电所表2-2车间变电所分配车间变电所车间名称号 标NO1机械加工车间1D1机械加工车间2D2NO2装配车间1D3装配车间2D4N03金属结构车间D5N04热处理车间D6喷漆车间D7试验车间D8N05起重电器

18、分厂D9N06办公楼D10仓库D112.2.3各车间变电所负荷计算及无功功率补偿以第一车间变电所来计算求解， 确定D1、D2点的计算负荷，见表2-3.表2-3计算点D1、D2的负荷计算点Pe/kWKdCos计算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/AD111500.250.65287.5336.4442.3672.0D28500.250.65212.5248.6326.9496.7(1)确定C1点的计算负荷由于本设计中要求功率因数应不低于 0.90，所以先需要求各车间变电所自然功率因数：cos ，如果cos 0.90就需要进行无功补偿。本设计中取cos 0.95，在低压母线上设置无功自

19、动补偿装置进行补偿。取 k P 0.90，取k q 0.95。1补偿前计算负荷Pc 287.5 212.5 500 kWQc 336.4 248.6 585kvarPcK 2p Pc.i0.90500450 kWQcK q Qc0.95 585555.75kvarScPc2 q2715.1kVAIcSc/C. 3Un)715.1/(、30.38) 1086.5 AcosPc/Sc450/715.10.63 0.95补偿容量计算：Qn CPc (tantan )4501.23 0.33 405kvar因此选用方案号为RC450F的大容量无功补偿柜进行补偿，其补偿容量为450 kvar。补偿后计算

20、负荷：Sc . Pc2 (Qc-Qnc)2 462.3kV Acos Pc/Sc 0.97 0.95，满足要求。同理可以算出其余车变计算负荷表2-4计算点C1-C6的负荷计算点刀 Pc/kW刀 Qc/kvar同时系数Pc/kWQc/kva rSc/kVAIc/Acos0补偿前C1500585k 刀 P=0.9 0 kE Q=0.95450555.75715.11086.50.63补偿量-450补偿后C1450105.75462.3702.30.97补偿前C2455.2532.5kE P=0.9 0kE Q=0.95409.7505.9651989.10.63补偿量-360补偿后C2409.71

21、45.9434.9660.80.94补偿前C3538629.5kE P=1.0kE Q=1.0538629.5827.71257.50.65补偿量-450补偿后C3538179.5567.2861.70.95补偿前C4704690.1kE P=0.90kE Q=0.95633.6655.6911.71385.20.69补偿量-450补偿后C4633.6205.6666.11012.10.95补偿前C5930948.8kEP=1.0kE Q=1.0930948.81328.62018.60.70补偿量-640补偿后C5930308.8979.91488.80.95补偿前C6140.883.1kE

22、 P=0.90kE Q=0.95126.778.9149.3226.80.85补偿量-40补偿后C6126.738.9132.5201.40.96表2-5各车间变电所无功补偿柜选择情况车间变电所无功功率补偿柜方案号补偿容量1RC450F450kvar2RC360F360kvar3RC450F450kvar4RC450F450kvar5WZ0.4-160/8-J X 4640kvar6BSMJ0.4-4040 kvar2.3低压变压器的选择与损耗计算2.3.1低压变压器的选择车间变电所变压器的选择根据附录表可知其计算容量为 462.3kVA,工作电压为380V,故选择S11-M-630/10型的

23、变压器，变压器额定容量Sn.t 630kV A，查表得P0 0.81kW, Pk 6.2kW I0% 0.9 Uk% 4.5。车间变电所变压器的选择根据附录表可知其计算容量为 434.9kVA,工作电压为380V,故选择S11-M-630/10型的变压器，变压器额定容量 Sn.t 630kV.A，查表得P。 0.81kW, Pk 6.2kW I。 0.9 U k% 4.5。车间变电所的选择根据附录表可知其计算容量为 567.2kVA,工作电压为380V,故选择S11-M-800/10型的变压器，变压器额定容量Sn.t 800kV A，查表得Po 0.98kW, Pk 7.5kW 1% 0.7

24、Uk% 4.5。车间变电所变压器的选择根据附录表可知其计算容量为 666.1kVA,工作电压为380V,故选择S11-M-800/10型的变压器，变压器额定容量Sn.t 800kV A ,查表得Po 0.98kW, Pk 7.5kW 1% 0.7 Uk% 4.5。车间变电所变压器的选择根据表附录可知其计算容量为979.9kVA ,工作电压为380V,故选择S11-M-1250/10型的变压器，变压器额定容量Sn.t 1250kV A，查表得P0 1.36kW, Pk 12kW 10% 0.5 Uk% 4.5。车间变电所变压器的选择根据附录表2可知其计算容量为132.5kVA，工作电压为380V

25、,故选择S11-M-200/10型的变压器，变压器额定容量Sn.t 200kV A，查表得P0 0.34kW, Pk 2.6kW I0% 1.3 U k% 4.0。表2-6各车间变压器选择情况如下车间变电所型号额定电压/kV连接组别损耗/kW空载 电流（%阻抗电压（%高压低压空载短路NO1S11-M-630/10100.4Dyn 110.816.20.94.5NO2S11-M-630/10100.4Dyn 110.816.20.94.5NO3S11-M-800/10100.4Dyn 110.987.50.74.5NO4S11-M-800/10100.4Dyn 110.987.50.74.5NO

26、5S11-M-1250/10100.4Dyn 111.36120.54.5NO6S11-M-200/10100.4Dyn 110.342.61.34.02.3.2各低压变压器的损耗计算1变压器的损耗可按以下公式进行计算:空载无功损耗：Q。“SN10011 %额定短路无功损耗： QkN Sn100变压器负荷率：J （两台同时运行时 ）变压器的有功功率损耗： Pt Po 2 Pk变压器的无功功率损耗： Qt Qo 2 QkN2计算举例(车间变电所1)1变压器功率损耗：PT Po Pk(Sc/SN.T)2 0.81 6.2 462.3/6302 4.15kW2Qt Q 2 Qk 5.67 15.26

27、 20.9k var2 B1点的负荷计算：Pc.B1 Pc.C1 PT1 450 4.15 454.15kWQc.B1 Qc.C1 QT1 105.75 20.9 126.65kvar/ 2 2Sc.B1 : Pj.b1 Qc.B1 471.5kV Acos Pc.B1/ Sc.B1 0.96同理可计算出其它车间变电所负荷则表3-7计算点B1-B6的负荷计算占八、变压器功率损耗咼压侧（10kV）cos0 PO/kW Pk/kW10%Uk% PT/kW QT/kvarPc/kWQc/kva rSc/kVAIc/AB10.816.20.94.54.1520.9454.15126.65471.5 :720.96B20.816.20.94.53.7619.2413.46165.1445.2 :!5.70.93B30.987.50.74.54.7523.7542.75203.2579.533.50.94B40.