畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-35KV總降壓變電所主接線設(shè)計(jì).docx

畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書35KV總降壓變電所主接線設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 2015 年 6 月中北大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書35KV總降壓變電所主接線設(shè)計(jì)摘 要根據(jù)我國(guó)能源利用情況，供電設(shè)計(jì)的原則要求，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的詳細(xì)要求，對(duì)該廠進(jìn)行總體分析，然后著手對(duì)該機(jī)械廠高壓供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，同時(shí)借助參考文獻(xiàn)，完成該次設(shè)計(jì)。首先，對(duì)全廠的負(fù)荷進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算，為確定供電系統(tǒng)的電力變壓器、各種開關(guān)電器的容量、電力線路的截面和變電所的所址等提供依據(jù)。并且對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，以減少變壓器、電力線路、開關(guān)設(shè)備的功率損耗，從而減少電器元件的規(guī)格，降低它的功率損耗和電壓損耗，減少投資1。其次，根據(jù)本廠的實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較電力變壓器，確定變電所的地址、類型以及其主接線方案，其中包括變壓器容量以及臺(tái)數(shù)的確定，全廠配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。然后，按負(fù)荷情況系統(tǒng)地對(duì)廠區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了校驗(yàn)一次設(shè)備的短路穩(wěn)定度，開關(guān)電器的斷流能力及電流保護(hù)裝置的靈敏度，整定電流速斷保護(hù)裝置的動(dòng)作電流，進(jìn)行短路電流的計(jì)算，進(jìn)而選擇了電力線路和高低壓電氣設(shè)備。關(guān)鍵詞：短路電流計(jì)算，無(wú)功補(bǔ)償，負(fù)荷計(jì)算，電氣主接線Main wiring design of 35KV total buck substation AbstractAccording to Chinese energy utilization, power 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.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 compensation, to reduce the transformer, electric circuit, the power switch equipment, thereby reducing the loss of electrical components, 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 transformer 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 electric current protection device, the calculation of short-circuit current, and then choose the power line and high-low voltage electrical equipment.Key words : Calculation of short-circuit current，Reactive power compensation，Load calculation，Electrical main wiring中北大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書目 錄摘 要2Abstract3目 錄I1 引言11.1 研究背景和意義11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求11.3 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容概述12 某機(jī)械廠基本數(shù)據(jù)32.1 工廠總平面布置圖32.2 全廠各車間負(fù)荷情況匯總表32.3 工廠的負(fù)荷性質(zhì)42.4 工廠的自然條件42.5 總變電所設(shè)計(jì)43 全廠負(fù)荷計(jì)算63.1 用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算63.2 變壓器損耗估算73.3 無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算74 系統(tǒng)主接線方案的選擇94.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求94.2 變電所的主接線方式94.3 方案的比較與選擇135 變電所位置及變壓器、配電裝置選擇165.1 變電所位置165.1.1 變電所所址選擇的一般原則165.2 變壓器選擇165.2.1 所用變壓器選擇165.3 配電裝置選擇166 短路電流的計(jì)算176.1 確定計(jì)算電路及計(jì)算電抗176.1.1 計(jì)算電路圖如圖6-1所示177 高壓電氣設(shè)備的選擇217.1 35kV架空線的選擇217.2 10KV匯流母線217.3 主要電氣設(shè)備的選擇227.3.1 35KV側(cè)電氣設(shè)備選擇227.3.2 10KV側(cè)電氣設(shè)備選擇238 繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)248.1 繼電保護(hù)配置248.1.1 主變壓器保護(hù)配置248.1.2 瓦斯保護(hù)248.1.3 差動(dòng)保護(hù)248.1.4 過(guò)流保護(hù)248.1.5 過(guò)負(fù)荷保護(hù)248.1.6 10kV線路保護(hù)配置248.1.7 10kV電容器保護(hù)配置248.2 主變壓器保護(hù)的繼保整定258.2.1 過(guò)負(fù)荷保護(hù)258.2.2 過(guò)電流保護(hù)258.2.3 電流速斷保護(hù)268.3 防雷措施的選擇278.3.1 避雷器的選擇288.4 變電站的進(jìn)線段保護(hù)288.5 接地設(shè)計(jì)28總結(jié)30參考文獻(xiàn)31附錄1 電氣主接線圖33附錄2 設(shè)備匯總一覽表34附錄3 系統(tǒng)繼電保護(hù)全圖35致 謝36第III頁(yè) 共III頁(yè)1 引言1.1 研究背景和意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求日益提高。國(guó)家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造、拉動(dòng)內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過(guò)其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)35KV 變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展?？茖W(xué)的變電站設(shè)計(jì)方案能夠提升配電網(wǎng)的供電能力和適應(yīng)性, 降低配電網(wǎng)的損耗和供電成本，減少電力設(shè)施占地資源。體現(xiàn)“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術(shù)改造思路。同時(shí)可以增加系統(tǒng)的的靠性，節(jié)約占地面積，使變電站的配置達(dá)到最佳，不斷提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。就電網(wǎng)建設(shè)，造價(jià)分析，運(yùn)行情況等方面進(jìn)行，有針對(duì)性地研究了其負(fù)荷特性，高峰時(shí)期的避峰措施，注意到中高壓配電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化，與周邊電網(wǎng)的協(xié)調(diào)配合等問(wèn)題2。從我國(guó)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，對(duì)選擇電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及配電，進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較及可行性分析，提高城鄉(xiāng)電壓等級(jí)是必然趨勢(shì)。電氣主接線式變電站電氣主體部分，是電力系統(tǒng)中電能傳遞通道的重要組成部分之一；其連接方式的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體以及變電站本身的供電可靠性、運(yùn)行靈活性、檢修方便與否和經(jīng)濟(jì)合理性起著決定性的作用，同時(shí)也對(duì)變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有著很大的影響。因此，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析相關(guān)影響因素，綜合評(píng)價(jià)各項(xiàng)技術(shù)，合理確定主接線方案是十分必要的。本文研究的電氣主接線，主要針對(duì)35KV降壓變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求本課題要求學(xué)生掌握35KV總降壓變電所主接線設(shè)計(jì)的內(nèi)容、思路、方法和步驟。獲得綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、已有能力解決供配電系統(tǒng)工程實(shí)際問(wèn)題的技術(shù)和能力，實(shí)踐工程設(shè)計(jì)的實(shí)際鍛煉。典型35KV總降壓變電所所址和型式的選擇；主接線方案的確定；負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算；主變型式、組別、臺(tái)數(shù)、容量的選擇；短路計(jì)算；主接線設(shè)計(jì)（設(shè)備導(dǎo)體的選擇校驗(yàn)）；進(jìn)出線的設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)布置方案的確定。1.3 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容概述第一章：本章介紹了機(jī)械廠的車間分布、車間負(fù)荷等基本情況。第二章：本章根據(jù)車間負(fù)荷進(jìn)行全廠的負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算。第三章：本章根據(jù)負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果確定主接線方案。第四章：本章根據(jù)前三章計(jì)算結(jié)果，選擇合適的變壓器并確定變電所的位置。第五章：本章進(jìn)行短路計(jì)算。第六章：本章根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果選擇合適的電氣設(shè)備。第五章：本章進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)置和防雷設(shè)計(jì)。2 某機(jī)械廠基本數(shù)據(jù)2.1 工廠總平面布置圖 圖2.1 工廠總平面圖2.2 全廠各車間負(fù)荷情況匯總表表2.1 全廠各車間負(fù)荷情況匯總表車間名稱Pe/kWKdcos電機(jī)修理車間23000.60.7機(jī)械加工車間8800.650.65新品試制車間6500.550.6原料車間5500.350.65備件車間5600.50.7鍛造車間1800.60.65鍋爐房2600.90.8空壓房3020.80.65續(xù) 表2.1汽車庫(kù)560.50.7線圈車間3280.550.65半成品試驗(yàn)車間7500.650.75成品試驗(yàn)車間25640.350.6加壓站（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）2740.550.65設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）6540.550.75成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷38740.650.752.3 工廠的負(fù)荷性質(zhì)1.本工廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為2500小時(shí)。2.鍋爐房提供高壓蒸汽，停電會(huì)使鍋爐發(fā)生危險(xiǎn)。由于距離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需要廠方自備。因此，鍋爐房要求較高的可靠性。2.4 工廠的自然條件1.年最高氣溫為40，年最低氣溫5，年平均氣溫為10。2.站所選地址地質(zhì)以粘土為主，地下水位3-5米。3.風(fēng)向以東南風(fēng)為主。 2.5 總變電所設(shè)計(jì)工廠變電所系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：1.工廠變電所設(shè)計(jì)必須遵循國(guó)家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2.工廠變電所設(shè)計(jì)應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)中應(yīng)采用符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3.工廠變電所設(shè)計(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案。4.工廠變電所設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展計(jì)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。本文中的設(shè)計(jì)是對(duì)全廠總配電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)各部分的計(jì)算，最終選定廠中所需各種設(shè)備 3。工廠變電所系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：1.主結(jié)線設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，經(jīng)過(guò)概略分析比較，留下2-3個(gè)較優(yōu)方案進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析比較（經(jīng)濟(jì)計(jì)算分析時(shí)，設(shè)備價(jià)格、使用綜合投資指標(biāo)），確定最優(yōu)方案。2.短路電流計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。3.主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導(dǎo)線截面和型號(hào)、絕緣子等設(shè)備的選擇及效驗(yàn)。選用設(shè)備型號(hào)、數(shù)量、匯總設(shè)備一覽表4。4.主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：包括主變壓器、線路等元件的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算。5.配電裝置設(shè)計(jì)：包括配電裝置形式的選擇、設(shè)備布置圖。3 全廠負(fù)荷計(jì)算3.1 用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，按照需要系數(shù)法及以下計(jì)算公式 (3.1) (3.2) (3.3) (3.4)表3.1 有點(diǎn)設(shè)備負(fù)荷計(jì)算表用電設(shè)備Pe/kWKdCos計(jì) 算 負(fù) 荷Pj/kWQj/kVASj/kVAIj/A電機(jī)修理車間23000.60.713801407.61971.2332.52機(jī)械加工車間8800.650.65572669.24880.3814.52新品試制車間6500.550.6357.5475.48594.889.81原料車間5500.350.65192.5225.23296.284.89備件車間5600.50.7280285.6399.966.59鍛造車間1800.60.65108126.36166.232.74鍋爐房2600.90.8234175.5292.54.83空壓房3020.80.65241.6282.67371.856.13汽車庫(kù)560.50.72828.56400.66線圈車3280.550.65180.4211.07277.664.58半成品試驗(yàn)車間7500.650.75487.5496.74695.9911.48續(xù) 表 3.1成品試驗(yàn)車間25640.350.6897.41193.541493.2724.67加壓站（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）2740.550.65150.7176.32231.953.82設(shè)備處倉(cāng)（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）6540.550.75359.7366.89479.157.91成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷38740.65 0.752518.12215.933596.9259.33合 計(jì)7987.48336.7311788.25194.48有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)取無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)取7588.038086.7311089.34182.933.2 變壓器損耗估算 (3.5) (3.6)3.3 無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算從設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求可知，工廠35kV高壓側(cè)進(jìn)線在最大負(fù)荷時(shí)，其功率因數(shù)不應(yīng)小于0.9，考慮到變壓器的無(wú)功功率損耗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功功率損耗，因此，在變壓器的10kV側(cè)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)，其補(bǔ)償后的功率因素應(yīng)稍大于0.9，現(xiàn)設(shè)。 10kV側(cè)在補(bǔ)償前的功率因數(shù)為: (3.7)因此，所需要的補(bǔ)償容量為： (3.8) 選取35kV側(cè)在補(bǔ)償后的負(fù)荷及功率因素計(jì)算： (3.9) (3.10) (3.11)所以慮工廠5-10年的負(fù)荷增長(zhǎng)，變壓器容量考慮一定的預(yù)留，本工廠負(fù)荷能保證變壓器運(yùn)行在60-70%經(jīng)濟(jì)負(fù)荷區(qū)內(nèi)即可，因此選擇型號(hào)為：SFZ7-10000-353*2.5%/10.5kV YN,d11的變壓器。 (3.12)滿足了設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，其計(jì)算數(shù)據(jù)見表3.2表3.2 無(wú)功功率補(bǔ)償項(xiàng) 目cos計(jì)算機(jī)負(fù)荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A（10kV側(cè)）10kV側(cè)補(bǔ)償前0.687588.038086.7311089.34640.24需要補(bǔ)償容量-5500變壓器損耗166.34665.3635kV側(cè)補(bǔ)償后0.927754.373252.098408.71138.71根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求以及以上計(jì)算結(jié)果，選取并聯(lián)補(bǔ)償電容為 BWF10.5-100-1W型電容器55只。補(bǔ)償總?cè)萘繛?00kvar55=5500kvar4 系統(tǒng)主接線方案的選擇4.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求安全：保證在進(jìn)行任何切換操作時(shí)人身和設(shè)備的安全?？煽浚簯?yīng)滿足各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。靈活：應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行方式的操作和檢修、維護(hù)需要。經(jīng)濟(jì)：在滿足以上要求的前提下，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，盡可能減少一次性投資和年運(yùn)行費(fèi)用5。4.2 變電所的主接線方式電氣主接線，又叫一次接線，是由各種開關(guān)電器、變壓器、互感器、線路、電抗器、母線等按一定順序連接而成的接受和分配電能的總電路。1.線路變壓器接線當(dāng)供電電源只有一回路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組接線。如圖4.1所示。變電所的變壓器的高壓側(cè)可以裝設(shè)負(fù)荷開關(guān)QL、隔離開關(guān)QS、高壓跌落式熔斷器FU或高壓斷路器QF受電，裝設(shè)哪種設(shè)備合適視具體情況而定6。a高壓側(cè)僅設(shè)置負(fù)荷開關(guān)b高壓側(cè)采用戶外跌落式熔斷器c高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)與熔斷器串聯(lián)d高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與斷路器串聯(lián)圖4.1 線路變壓器組結(jié)線線路變壓器組接線方式的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，使用的設(shè)備少，基建投資省。缺點(diǎn)是供電可靠性低。當(dāng)主接線中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時(shí)，全部負(fù)荷都將停電。所以，這種接線方式多用于僅有二、三級(jí)負(fù)荷的變電所，如大型企業(yè)的車間變電所和小型用電單位的10KV變電所等。2.單母線接線母線又稱匯流排，用于匯集和分配電能。 圖4.2 單母線接線單母線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單、使用設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴(kuò)建。缺點(diǎn)是當(dāng)母線及母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，將造成整個(gè)配電裝置停電；當(dāng)檢修一回路的斷路器時(shí)，該回路要停電。因此，單母線接線的供電可靠性和靈活性均較差，只適用于容量小和用戶對(duì)供電可靠性要求不高的場(chǎng)所7。3.單母線分段接線當(dāng)出現(xiàn)回路數(shù)較多且有兩路電源進(jìn)線時(shí)，可采用斷路器或隔離開關(guān)將母線分段，成為單母線分段接線如圖4.3所示。單母線分段接線可以分段單獨(dú)運(yùn)行，也可以并列同時(shí)運(yùn)行。用斷路器分段,運(yùn)行的可靠性和靈活性都較大。 用隔離開關(guān)分段,運(yùn)行的可靠性和靈活性較差。 圖4.3 單母線分段接線單母線分段結(jié)縣既保留了單母線接線的優(yōu)點(diǎn)，又提高了供電的可靠性。但該接線仍不能克服某一回路斷路器檢修時(shí)，該回路要長(zhǎng)時(shí)間停電的缺點(diǎn)。4.單母線帶旁路接線為了解決出現(xiàn)斷路器檢修時(shí)的停電問(wèn)題，可采用加單母線加旁路母線，圖中W2為旁路母線，QF2為旁路斷路器，QS3、QS4、QS7、QS10、QS13為旁路隔離開關(guān)。圖4.4 單母線帶旁路接線單母線帶旁路接線的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，檢修出線斷路器時(shí)，不需停電。缺點(diǎn)是需增加一組母線、專用的旁路斷路器和旁路隔離開關(guān)等設(shè)備，使配電裝置復(fù)雜，投資增大，且隔離開關(guān)要用來(lái)操作，增加了誤操作的可能性8。5.雙母線結(jié)線雙母線接線是正對(duì)單母線分段接線的缺點(diǎn)而提出的。雙母線接線的每一回路都通過(guò)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)與兩組母線相連，其中一組隔離開關(guān)閉合，另一組隔離開關(guān)打開，兩組母線之間通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接起來(lái)。雙母線接線有兩種運(yùn)行方式：（1）只有一組母線工作，分為工作母線和備用母線，正常工作時(shí)母線打開，全部賄賂接在工作母線上，相當(dāng)于單母線運(yùn)行。當(dāng)工作母線發(fā)生故障時(shí)，引起全部用戶暫時(shí)停電，經(jīng)過(guò)倒閘操作，將備用母線投入工作，很快恢復(fù)對(duì)全部用戶的供電。它和分段的單母線相比，故障停電的范圍擴(kuò)大了，但供電的連續(xù)性卻大大提高。（2）兩組母線同時(shí)工作，互為備用。正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)閉合，相當(dāng)于單母線分段接線，當(dāng)任一祖母線發(fā)生故障時(shí)，只有接在該組母線上的用戶暫時(shí)停電，經(jīng)過(guò)倒閘操作，將于該組母線相連接的所有回路切換到另一組母線上去，仍可繼續(xù)正常工作。它和分段的單母線相比，故障停電范圍相同，但供電的連續(xù)性卻大大提高9。圖4.5 雙母線接線雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)是在輪換檢修母線時(shí)不致中斷供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)僅使該回路停電，工作母線發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)倒閘操作這一段停電時(shí)間后可迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路斷路器時(shí)，可用母聯(lián)斷路器來(lái)代替，不致于使該回路的供電長(zhǎng)期中斷。雙母線接線的缺點(diǎn)是在倒閘操作時(shí)隔離開關(guān)作為操作電器使用易誤操作。工作母線發(fā)生故障時(shí)會(huì)引起整個(gè)配電裝置短時(shí)停電，使用的隔離開關(guān)數(shù)目多，配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積較大，投資較高10。6.橋式接線當(dāng)變電所具有兩臺(tái)變壓器和兩條線路是，在線路變壓器單元接線的基礎(chǔ)上，在其中間跨接一連接“橋”，便構(gòu)成橋形接線。按照跨接斷路器的位置，可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線。內(nèi)橋適用于電源進(jìn)線線路較長(zhǎng)而變壓器又不需要經(jīng)常切換的場(chǎng)所。外橋適用于電源進(jìn)線線路較短而變壓器需要經(jīng)常切換的場(chǎng)所。圖4.6 橋式結(jié)線a)內(nèi)橋 b)外橋 橋形接線的四個(gè)回路只有三個(gè)斷路器，投資小，接線簡(jiǎn)單，供電的可靠性和靈活性較高，適用于向一、二類負(fù)荷供電11。4.3 方案的比較與選擇為了保證一次設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn) ：1.應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2.應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。3.應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)12。技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下保持正常運(yùn)行。1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓。2.電流選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本廠基本負(fù)荷為一班制，少數(shù)負(fù)荷為兩班或三班制，屬于二級(jí)負(fù)荷；同時(shí)鍋爐房供電可靠性要求高，屬于一級(jí)負(fù)荷。主接線的設(shè)計(jì)必須滿足工廠電氣設(shè)備的上述要求，因此：方案1：該方案35kV側(cè)為單回路線路-變壓器組接線、10kV單母線，與10kV備用電源通過(guò)母聯(lián)連接，正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)合閘，由主電源供給鍋爐房；當(dāng)主電源故障或主變等設(shè)備停電檢修退出運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)分閘，由10kV備用電源直供鍋爐房及其他重要負(fù)荷。由于本廠基本負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，對(duì)供電可靠性要求不高，采用單回路進(jìn)線和1臺(tái)主變基本可滿足對(duì)二級(jí)負(fù)荷供電的要求，對(duì)于鍋爐房等重要負(fù)荷采用10kV備用電源作為備用，以保證工廠的重要用電設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間斷電，即在任何時(shí)候都能滿足對(duì)二級(jí)負(fù)荷的供電要求。方案2：該方案35kV側(cè)采用從220/35kV變電站出雙回路電源、高壓線路變壓器組接線、10kV側(cè)為單母線分段接線。方案2的特點(diǎn)就是采用雙電源、可靠性高。其缺點(diǎn)就是設(shè)備投資大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，同時(shí)本廠最大負(fù)荷利用小時(shí)僅為2600小時(shí)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，變壓器的利用率低，2臺(tái)主變的空載損耗將大大超過(guò)1臺(tái)主變的選擇。選擇結(jié)果：從上述分析可知，方案1能滿足供電要求，同時(shí)設(shè)備投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和占地面積、建筑費(fèi)用等方面均優(yōu)于方案2，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的綜合指標(biāo)最優(yōu)，因此，在本設(shè)計(jì)中，選用方案1作為本設(shè)計(jì)的主接線方案。見附錄15 變電所位置及變壓器、配電裝置選擇5.1 變電所位置5.1.1 變電所所址選擇的一般原則變電所所址選擇要靠近負(fù)荷中心;進(jìn)出線方便;占地面積小;避免設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所；避免設(shè)在有劇烈震動(dòng)的地方或低洼積水處;不妨礙工廠的發(fā)展，考慮擴(kuò)建的可能;所址的選擇應(yīng)方便職工的生活13。5.2 變壓器選擇根據(jù)設(shè)計(jì)方案的選擇結(jié)果，本期只設(shè)計(jì)1臺(tái)主變壓器即可滿足需要，因此變壓器選擇結(jié)果不變，即為如表5.1所示。表5.1 主變壓器參數(shù)型號(hào)SFZ7-10000/35聯(lián)接組標(biāo)號(hào)YN， d11空載電流%1.1額定電壓(KV)高壓低壓3532.5%10.5阻抗電壓高中7.5型號(hào)中個(gè)符號(hào)表示意義：S：三相 F：風(fēng)冷卻 Z：有載調(diào)壓 7：性能水平號(hào) 10000：額定容量 35：電壓等級(jí)5.2.1 所用變壓器選擇為保證變電所正常運(yùn)行，需要設(shè)置所用變壓器。根據(jù)常規(guī)，本所所用變壓器可以選擇為：SC9-30/10 105%/0.4kV Y,y11 阻抗電壓4%，布置在10kV柜內(nèi)。5.3 配電裝置選擇根據(jù)供電電壓等級(jí)選擇的結(jié)果：進(jìn)線電源采用35kV，經(jīng)過(guò)變壓器降為10kV供給各車間配電所，從經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行維護(hù)等方面考慮，35kV配電裝置采用戶外常規(guī)布置，10kV采用戶內(nèi)配電裝置。6 短路電流的計(jì)算6.1 確定計(jì)算電路及計(jì)算電抗6.1.1 計(jì)算電路圖如圖6.1所示圖6.1 短路電流計(jì)算電路圖1.求各元件電抗標(biāo)幺值設(shè)，則 (6.1) (6.2) (6.3)(1)電力系統(tǒng)當(dāng)時(shí) (6.4)當(dāng)時(shí) (6.5)（2）架空線路WL (6.6)（3）主變壓器T1 (6.7)(4) 車間變電站T2 (6.8) 圖6.1 等效電路圖2.系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路短路電流及短路容量計(jì)算（1）K1點(diǎn)短路 總阻抗標(biāo)幺值為： (6.9)因此K1點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電路及短路容量分別為： (6.10) (6.11) (6.12) (6.13)（2）K2點(diǎn)短路 總阻抗標(biāo)幺值為： (6.14)因此K2點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電路及短路容量分別為： (6.15) (6.16) (6.17) (6.18)（3）K3點(diǎn)短路 總阻抗標(biāo)幺值為： (6.19) 因此K3點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電路及短路容量分別為： (6.20) (6.21) (6.22) (6.23)3.系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下三相短路短路電流及短路容量計(jì)算（1）K1點(diǎn)短路 總阻抗標(biāo)幺值為： (6.24)因此K1點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電路及短路容量分別為： (6.25) (6.26) (6.27) (6.28)（2）K2點(diǎn)短路 總阻抗標(biāo)幺值為： (6.29)因此K2點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電路及短路容量分別為： (6.30) (6.31) (6.32) (6.33)（3）K3點(diǎn)短路 總阻抗標(biāo)幺值為： (6.34) 因此K3點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電路及短路容量分別為： (6.35) (6.36) (6.37) (6.38) 表6.1 短路電流計(jì)算結(jié)果匯總短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方式三相短路電流/KA短路容量IkishIshSkK1最大6.7517.2210.19432.9最小4.7112.027.11302.11K2最大3.879.875.8470.37最小3.629.225.4766.75K3最大29.3253.9531.9520.32最小23.9744.126.1316.617 高壓電氣設(shè)備的選擇7.1 35kV架空線的選擇1.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積 線路最大持續(xù)工作電流 (7.1)根據(jù)設(shè)計(jì)條件Tmax=2500，取Jec=1.31A/mm2 則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積 (7.2) (7.3)所以選LGJ-95鋼芯鋁絞線2.案發(fā)熱條件校驗(yàn)。根據(jù)工作溫度為300，查的修正系數(shù),300時(shí)LGJ-95型鋼芯鋁絞線允許載流量為 (7-4)因此滿足發(fā)熱條件。3校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。35KV以上甘心鋁絞線最小允許截面積為35mm2。因此LGJ-95滿足機(jī)械強(qiáng)度。4. 熱穩(wěn)定校驗(yàn)。滿足熱穩(wěn)定度最小允許截面積為 (7.5) 所以滿足熱穩(wěn)定度要求。7.2 10KV匯流母線 (7.6)1.按照發(fā)熱條件選擇截面。10KV母線最大持續(xù)工作電流為54.99A,選擇單條矩形鋁導(dǎo)線平放作母線。其允許載流量為： (7.7)2熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。滿足熱穩(wěn)定的最小截面積為： (7.8)所以熱穩(wěn)定性滿足要求。3.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。取母線間距L為1.5m,相間中心線距為0.5m。母線的截面系數(shù)為 (7.9)三相短路沖擊電流在中間相產(chǎn)生的電動(dòng)力為： (7.10) 母線的彎曲力矩為： (7.11)母線受到的最大計(jì)算應(yīng)力為： (7.12)所以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。7.3 主要電氣設(shè)備的選擇7.3.1 35KV側(cè)電氣設(shè)備選擇主變壓器35KV側(cè)計(jì)算電流 ,35KV配電裝置采用戶外布置。表7.1 35KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)安裝地點(diǎn)電氣條件設(shè)備型號(hào)規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目斷路器SW2-35隔離開關(guān)GW4-35G/600電流互感器LCW-35電壓互感器JDJJ-35避雷器FZ-35UN/KV35UN/KV3535353535I30/A103.92IN/A1000600100/5Ik/KA6.75Ioc/KA16.5Sk/MVA432.9Soc/MVA1000Ish/KA17.22imax/KA455014.147.3.2 10KV側(cè)電氣設(shè)備選擇 表7.2 10KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)安裝地點(diǎn)電氣條件設(shè)備型號(hào)規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目高壓斷路器SN10-10I/630隔離開關(guān)GNS-10T/600電流互感器4AJ-10UN/KV10UN/KV101010I30/A220IN/A630600300/5Ik/KA3.87Ioc/KA16Sk/MVA70.37Soc/MVA300Ish/KA9.87imax/KA40528 繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)8.1 繼電保護(hù)配置根據(jù)主接線方案，本降壓變電所采用線路變壓器組接線，35kV進(jìn)線電源線路保護(hù)由上級(jí)變電站提供，本站在繼保設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)須考慮35kV線路故障，只需要考慮本所主變壓器保護(hù)和10kV線路保護(hù)、10kV電容器保護(hù)14。8.1.1 主變壓器保護(hù)配置電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備之一，它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大型電力變壓器，由于其造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦因故障而遭到損壞，其修復(fù)難度大，時(shí)間也很長(zhǎng)，必然造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，本設(shè)計(jì)中主變保護(hù)配置為：主保護(hù)-瓦斯保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)-過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流15。8.1.2 瓦斯保護(hù)對(duì)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。其中輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器16。8.1.3 差動(dòng)保護(hù)對(duì)變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時(shí)，其保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開變壓器高低壓側(cè)斷路器17。8.1.4 過(guò)流保護(hù)為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過(guò)電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，作為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，所以需裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。8.1.5 過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器的過(guò)負(fù)荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對(duì)稱的，因此只需裝設(shè)單相式過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。在無(wú)人值班站，過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開部分負(fù)荷16。8.1.6 10kV線路保護(hù)配置10kV出線一般配置限時(shí)電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)。8.1.7 10kV電容器保護(hù)配置10kV電容其一般配置限時(shí)電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)。8.2 主變壓器保護(hù)的繼保整定8.2.1 過(guò)負(fù)荷保護(hù)1.電流整定：取可靠系數(shù)，繼電器返回系數(shù) 變壓器的一次額定電流，換算成二次額定電流為： (8.1) (8.2)2.動(dòng)作時(shí)限 8.2.2 過(guò)電流保護(hù)1.電流整定：取可靠系數(shù)，接線系數(shù)，電流互感器變比，繼電器返回系數(shù)變壓器最大負(fù)荷電流為： (8.3) (8.4)2.保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，本所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間3.靈敏度效驗(yàn)： (8.5)滿足要求。8.2.3 電流速斷保護(hù)1.電流整定：取可靠系數(shù)，接線系數(shù)，電流互感器變比，電壓互感器變比=50.26A (8.6)2.靈敏度效驗(yàn)： 2 (8.7)滿足要求。交直流回路繼電保護(hù)如圖8.1及圖8.2所示圖8.1 交流回路圖8.2 直流回路繼電保護(hù)全圖見附錄38.3 防雷措施的選擇由于供電部門到工廠之間的35kV架空線路的距離比較短（5kM），因此沒有必要安裝避雷線，只需要在高壓側(cè)進(jìn)行對(duì)雷入侵波的防護(hù)，就可以滿足防雷的要求19。本降壓變電所35kV配電裝置為戶外布置，為避免直接雷擊，考慮裝設(shè)獨(dú)立避雷針，獨(dú)立避雷針應(yīng)距變壓器金屬外殼接地點(diǎn)地中距離達(dá)到大于15M。獨(dú)立避雷針的接地電阻不大于10歐姆20。如圖8.3所示 圖8.3 避雷針8.3.1 避雷器的選擇1為了保護(hù)35kV進(jìn)線設(shè)備和變壓器，在35kV線路進(jìn)線和母線PT處各安裝一套避雷器。2為了保護(hù)10kVPT，在10kV I、II段母線PT處各安裝一套避雷器。3避雷器的安裝點(diǎn)與35kV進(jìn)線設(shè)備和變壓器的之間的距離不大于15m21。435kV所選擇的避雷器為Y10W1-51/125型氧化鋅無(wú)間隙避雷器，10kV所選擇的避雷器為HY5WZ-17/45型氧化鋅無(wú)間隙避雷器其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓滅弧電壓沖擊放電電壓幅值50kV雷電沖擊電流下的殘壓35kV51kV125kV不大于50kV101745不大于17kV8.4 變電站的進(jìn)線段保護(hù)對(duì)35kV的小容量變電所，可根據(jù)變電所的重要性和雷電活動(dòng)強(qiáng)度等情況采取簡(jiǎn)化的進(jìn)線保護(hù)。由于35kV小容量變電所范圍小，避雷器距變壓器的距離在10m內(nèi)，故入侵波陡度的增加，進(jìn)線長(zhǎng)度可以縮短到500600m。如圖8.4所示圖8.4 35kV變電站的進(jìn)線保護(hù)8.5 接地設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的條件，工廠區(qū)域地點(diǎn)的土壤為砂質(zhì)粘土、可耕地，所以：電阻率=100/m，可選用直徑為50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管作為人工接地體。由于在廠區(qū)的地下水位為3-5m，為了得到良好的接地效果，接地體的頂面埋設(shè)深度為0.8m，采用環(huán)行敷設(shè)方式（=0.65），用長(zhǎng)L=2.5m，直徑d=50mm的鋼管作為人工接地體。單根接地體電阻為： (8.8)35kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，允許接地電阻 ，則垂直接地體根數(shù)為： (8.9)取 根。根據(jù)以上分析和計(jì)算，接地網(wǎng)的垂直接地體采用96根50mm，長(zhǎng)2.5m的鍍鋅鋼管，整個(gè)接地網(wǎng)采用網(wǎng)格狀布局，網(wǎng)格間的間距為55m，鋼管之間采用40mm40mm4mm的鍍鋅扁鋼構(gòu)成水平均壓帶，防止跨步電壓，同時(shí)在人行通道出入口鋪設(shè)瀝青地面。變電所內(nèi)接地線及引至公共接地網(wǎng)的接地干線均采用25mm25mm4mm的鍍鋅扁鋼?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)花費(fèi)了不少時(shí)間，一開始覺得并沒有覺得這是個(gè)比較困難的設(shè)計(jì)，在實(shí)際寫論文過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，漸漸覺得這不是一件好完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)。僅僅只是根據(jù)課本上的知識(shí)根本無(wú)法完成本設(shè)計(jì)任務(wù)，