變電所供配電設計

1、一、設計目的熟悉電力設計的相關規(guī)程、規(guī)定，樹立可靠供電的觀點，了解電力系統(tǒng)，電網(wǎng)設計的基本方法和基本內(nèi)容，熟悉相關電力計算的內(nèi)容，鞏固已學習的課程內(nèi)容，學習撰寫工程設計說明書，對變電所區(qū)域設計有初步的認識。二、設計要求（1）通過對相應文獻的收集、分析以及總結(jié)，給出相應項目分析，需求預測說明。（2）通過課題設計，掌握電力系統(tǒng)設計的方法和設計步驟。（3）學習按要求編寫課程設計報告書，能正確闡述設計方法和計算結(jié)果。（4）學生應抱著嚴謹認真的態(tài)度積極投入到課程設計過程中，認真查閱相應文獻以及實現(xiàn)，給出個人分析、設計以及實現(xiàn)。三、 設計任務（一）設計內(nèi)容1總降壓變電站設計（1）負荷計算（2）主機接線設計

2、：選主變壓器及高壓開關等設備，確定最優(yōu)方案。（3）短路電流計算：計算三相短路電流，計算結(jié)果列出匯總表。（4）主要電氣設備選擇：主要電氣設備選擇及校驗。選用型號、數(shù)量、匯成設備一覽表。（5）主要設備繼電保護設計：元件的保護方式選擇和整定計算。（6）配電裝置設計：包括配電裝置布置型式的選擇、設備布置圖。（7）防雷、接地設計：包括直擊雷保護、進行波保護和接地網(wǎng)設計。2車間變電所設計根據(jù)車間負荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。3 廠區(qū)配電系統(tǒng)設計根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細計算和分析比較，確定最優(yōu)方案。（二）設計任務1設計說明書，包括全部設計內(nèi)容，負荷計算，

3、短路計算及設備選擇（要求列表）；2電氣主接線圖。四、設計時間安排查找相關資料（1天）、總降壓變電站設計（3天）、車間變電所設計（2天）、廠區(qū)配電系統(tǒng)設計（1天）、撰寫設計報告（2天）和答辯（1天）。五、主要參考文獻1電力工程基礎2工廠供電3繼電保護.4電力系統(tǒng)分析5電氣工程設計手冊等資料指導教師簽字：年月日一.原始資料1.工廠負荷數(shù)據(jù)：工廠多數(shù)車間為三班制，年最大負荷利用小時數(shù)4600小時。工廠負荷統(tǒng)計資料見表1。設計需要考慮工廠5年發(fā)展規(guī)劃負荷（工廠負荷年增長率按2%）。表1：化纖廠負荷情況表序號車間及設備安裝容量(kW)需要系數(shù)1紡練車間通風機1800.700.75淋洗機60.750.78

4、變頻機8400.800.70傳送機400.800.702原液車間照明15400.430.503酸站照明10600.550.604鍋爐房照明10200.650.655排毒車間照明8600.450.682.供電電源請況：按與供電局協(xié)議，本廠由3公里外變電所（110/38.5/11kV），100MVA變壓器供電，供電電壓可任選。另外，與本廠相距5公里處的其他工廠可以引入10kV電纜做備用電源，能滿足本廠負荷的40%（重要負荷），在本廠主要電源故障或檢修時投入。3.電源的短路容量（城北變電所）：35kV母線的出線斷路器斷流容量為500MVA；10kV母線的出線斷路器斷流容量為450MVA。4.電費制度

5、：按兩部制電費計算。變壓安裝容量每1kVA為18元/月，電費為0.5元/ kW·h。5.氣象資料：本廠地區(qū)最高溫度為38度，最熱月平均最高氣溫為30度。6.地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m，底層以砂粘土為主，地下水位為2 m。XXX化纖廠變電所供配電設計摘要電力工程系統(tǒng)中電力網(wǎng)將輸送、交換、和分配電能，它需要由變電所和各種不同電壓等級的電力線路組成。通過對電能的輸送和分配進行控制、調(diào)節(jié)、測量，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟高效的運行。電能作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源，電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)化為其他形式的能量以供應用，對發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。但不同

6、的地點和工廠需要的電壓等級是各不相同的，需要變電所來完成不同電壓等級之間的轉(zhuǎn)換。本次課程設計是對化纖廠變電所供配電進行設計，通過負荷計算和短路計算來選取最佳的變壓器和各種電氣設備，以保證該化纖廠安全、可靠、高效、經(jīng)濟的運行。并通過Autocad畫出該化纖廠的供電平面圖和電氣主接線圖。關鍵詞：電力工程， 化纖廠， 變電所， Autocad繪圖軟件目錄第一章負荷計算1§1.1負荷分級及供電要求1§1.2負荷計算1按需要系數(shù)法計算負荷原則1各車間負荷計算2§1.3總降壓變電所變壓器容量選擇7無功補償7廠區(qū)供電平面設計8第二章短路電流計算10§2.1求各元件電抗

7、標幺值10§2.2三相短路電流及短路容量計算11第三章確定供電方案13§3.1方案一：35kV電壓供電13§3.2方案二：10kV電壓供電13第四章本變電所高低壓電氣設備的選擇15§4.1按正常工作條件選擇15§4.2按短路情況進行校驗15§4.3電氣設備的選擇16§4.4母線及廠區(qū)高壓配電線路選擇18第五章防雷保護21§5.1架空線路的防雷措施21§5.2變配電所的防雷措施21第六章電氣主接線設計23第七章結(jié)論24參考文獻25第一章 負荷計算§1.1負荷分級及供電要求（1）一級負荷應有兩個回路

8、（或兩個回路以上）的獨立電源供電。兩路電源應來自不同電源點或同一變電站的不同變壓器供電的不同母線段。當其中一個電源發(fā)生故障時，另一路電源不受影響，且能承擔全部負載。負荷容量較大或有高雅用電設備應采用兩路高壓電源。如一級容量不大，可從電力系統(tǒng)或鄰近單位取得第二低壓電源。（2）二級負荷應有兩個電源供電，供電變壓器也應由兩臺（兩臺變壓器不一定在同一變電所）。做到當發(fā)生貸能力變壓器故障或電力線路常見故障時不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。（3）三級負荷對供電電源的要求。對松散級負荷供電無特殊要求。§1.2負荷計算§1.2.1按需要系數(shù)法計算負荷原則（1）單組用電設備計算負荷的確定單組

9、用電設備的計算負荷的計算公式：（2）多組用電設備用電負荷的確定多組用電設備的計算負荷的計算公式：為同時系數(shù)，一般取0.850.95確定視在負荷后選取變壓器的型號和容量，并計算變壓器的功損耗。計算10kV側(cè)的計算負荷在總降壓變壓器處無功補償無功功率補償及補償容量的計算§1.2.2各車間負荷計算（1）紡練車間對1車間紡練車間，先求各組的計算負荷a.通風機組已知b.淋洗機組已知 c.變頻機組已知 d.傳送機組已知取可求得總的計算負荷為：選取S9-1000/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 （2）原液車間已知選取S9-800/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 （3）酸站車間已知選

10、取S9-800/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 （4）鍋爐房已知選取S9-1000/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 （5）排毒車間已知選取S9-500/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 表1-1工廠各車間計算負荷匯總車間名稱380V側(cè)計算負荷變壓器容量變壓器損耗10kV側(cè)計算負荷有功無功視在有功無功有功無功視在1紡練車間751.05531.73920.22100010.4245.11761.47576.84955.292原液車間662.2331.1744.048007.8937.54670.09368.64764.83酸站車間583349.8680.288006.8232

11、.41589.82382.21702.314鍋爐房663430.95791.1710008.1235.08671.12466.03817.065排毒車間387263.16467.965005.4722.67392.47285.83485.52總計3084.972079.553724.98§1.3總降壓變電所變壓器容量選擇§1.3.1無功補償總降壓變壓器選4000/35,35/10總降壓變壓器的功率因數(shù)選取BWF10.5-50-1W n應當取3的倍數(shù) 所以n=18 實際補償容量變壓器高壓側(cè)的功率損耗滿足電業(yè)部門要求§1.3.2廠區(qū)供電平面設計圖1-1 廠區(qū)供電平面設

12、計第二章 短路電流計算§2.1求各元件電抗標幺值設（1）電力系統(tǒng)阻抗標幺值已知電源的短路容量（城北變電所）：35kV母線的出線斷路器斷流容（2）架空線路WL的阻抗標幺值（選用導線型號LGJ-50）電阻,電抗, L=3kM（3）主變壓器T1的阻抗標幺值（4）車間變電所的阻抗標幺值根據(jù)計算電路圖作出計算電流的等效電路圖2-1計算電流的等效電路圖§2.2三相短路電流及短路容量計算（1）點短路 總電抗標幺值為點短路時的三相短路電流及短路容量分別為三相短路沖擊電流 三相短路沖擊電流有效值 （2） 點短路 總電抗標幺值為點短路時的三相短路電流及短路容量分別為三相短路沖擊電流 三相短路沖

13、擊電流有效值 （3） 點短路 總電抗標幺值為點短路時的三相短路電流及短路容量分別為三相短路沖擊電流 三相短路沖擊電流有效值 表2-1短路點短路容量匯總短路點三相短路電流三相短路容量4.5911.76.93294.122.636.73.9747.8521.955.8533.0715.17第三章 確定供電方案由于本地區(qū)能提供110kV、35kV和10kV個電壓等級，由于城北變電所提供110KV電壓，經(jīng)變壓器變成35kV或10kV對工廠進行供電，所以需要35kV或10kV中的一種電壓，所以將兩種電壓的優(yōu)缺點扼要分析如下：§3.1方案一：35kV電壓供電采用35kV電壓供電的特點:（1）供電

14、電壓較高，線路的功率損耗及電能損耗小，年運行費用低；（2）電壓損失小，調(diào)壓問題容易解決；（3）對 的要求較低，可以減少提高功率因數(shù)補償設備的投資；（4）需建設總降壓變電所，工廠供電設備便于集中控制管理，易于實現(xiàn)自動化，但要多占一定的土地面積；（5）根據(jù)運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，35kV架空線路的故障比10KV架空線路的故障低一半，因而供電的可靠性高；（6）有利于工廠的進一步擴展§3.2方案二：10kV電壓供電采用10kV電壓供電的特點:（1）不需要投資建設工廠總降壓變電所，并少占土地面積；（2）工廠內(nèi)不裝設主變壓器，可簡化接線，便于運行操作；（3）減輕維護工作量，減少管理人員；（4）供電電壓較3

15、5kV低，會增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也會增大；5.要求的值高，要增加補償設備的投資；6.線路的故障比35kV的高，即供電可靠性不如35kV。由上述分析可知，方案一優(yōu)于方案二。因此，選用方案一，即采用35kV電壓供電，建設廠內(nèi)總降壓變電所是合理的。第四章 本變電所高低壓電氣設備的選擇根據(jù)上述短路電流計算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路情況進行校驗，總降壓變電所主要高低壓電氣設備確定如下。 電氣設備的種類很多，它們的工作條件和運行要求各不同，但是選擇這些電氣設備的要求基本一致。選擇電氣設備的一般條件是：保證電氣設備在正常工作條件下能可靠工作，而在短路情況下不被損壞。即按長期正常

16、工作條件進行選擇，按短路情況進行校驗。§4.1按正常工作條件選擇電氣設備的正常工作條件選擇，主要包括以下幾個方面：（1）使用環(huán)境條件 主要包括設備的安裝地點（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔、相對濕度等，還應該考慮防塵、防腐、防爆、防火等要求。即根據(jù)安裝地點的環(huán)境不同，可以分為室內(nèi)和室外。（2）按工作電壓選則 電氣設備的額定電壓一般不應小于設備安裝點電網(wǎng)的最高工作電壓， 即 （3）按工作電流選擇電氣設備的額定電流不應小于設備正常工作時的最大負荷電流，即§4.2按短路情況進行校驗（1）動穩(wěn)定校驗條件 動穩(wěn)定是指電氣設備承受短路電流力效應的能力，滿足動穩(wěn)定的條件是或、分別為電氣設備

17、允許通過的最大電流峰值和有效值，可查相關手冊或產(chǎn)品樣本；、分別為設備安裝地點短路沖擊電流的峰值和有效值。（2）熱穩(wěn)定校驗條件 熱穩(wěn)定是指電氣設備承受短路電流熱效應的能力，滿足熱穩(wěn)定的條件是式中，為電氣設備在t時間內(nèi)的熱穩(wěn)定電流（KA）；為三相短路穩(wěn)態(tài)短路電流（KA）；t為廠家給出的熱穩(wěn)定試驗時間（s）；為假想時間（s）。§4.3電氣設備的選擇選擇35kV側(cè)電氣設備表4-135kV側(cè)設備的選擇表電氣條件設備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目斷路器SN10-35I/1000隔離開GW4-35G/600電流互感器LCW-3535353535661000600100/54.5916294 100011.7

18、4550還需選取電流互感器JDJJ-35，避雷器FZ-35（2）選擇10kV側(cè)電氣設備表4-2 10kV側(cè)設備的選擇表電氣條件設備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目斷路器SN10-10I/630隔離開關GN8-10T/600電流互感器LAJ-1010101010220630600300/52.631647.853006.74052（3）消弧線圈的選擇按我國有關規(guī)定，當310kV系統(tǒng)單相接地時的電容電流超過30A，或3560kV系統(tǒng)單相接地時的電容電流超過10A時，系統(tǒng)中性點應裝設消弧線圈。所以系統(tǒng)中性點應裝設消弧線圈。（4）選擇10kV饋電線路設備以第一車間的饋電線路為例，其計算負荷計算電流，10kV側(cè)饋電

19、出線設備的選擇方法與主變壓器10kV側(cè)相同，因此選用GG-1A(F)-03型高壓開關柜§4.4母線及廠區(qū)高壓配電線路選擇（1）主變壓器35kV側(cè)引出線35kV側(cè)引出線導線截面按經(jīng)濟電流密度選擇，按發(fā)熱條件和機械強度校驗由于任務書中給出的最大負荷利用小時數(shù)為4600小時，查表可得：架空線的經(jīng)濟電流密度?？蛇x用導線型號LGJ-50，其允許載流量為相應參數(shù)為電阻,電抗。在按發(fā)熱條件檢驗：已知，溫度修正系數(shù)為：由上式可知，所選導線符合長期發(fā)熱條件。按機械強度進行校驗：查表3-2知35kV架空鋁絞線的最小截面為，滿足機械強度要求（2）10kV側(cè)匯流母線與10kV側(cè)引出線10kV側(cè)匯流母線與10

20、kV側(cè)引出線按發(fā)熱條件選擇導線截面，然后按熱穩(wěn)定度進行校驗。10kV側(cè)匯流母線按發(fā)熱條件選擇截面。10KV母線的最大持續(xù)工作電流為220A,查附錄表A-8得，30時平放單條LMY-50X4型矩形母線熱穩(wěn)定度校驗。主變壓器10kV側(cè)的假想時間滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面積為 64和325頁 實際選用的母線截面積所以熱穩(wěn)定度滿足要求。（3）10kV配電線路由于廠區(qū)面積不大，個車間變電所距離總降壓變壓器較近，廠區(qū)高壓配電線路采取電纜線路，直埋敷設。由于廠區(qū)線路較短，因此按發(fā)熱條件選擇導線截面，然后按熱穩(wěn)定度進行校驗。以1車間變電所為例，10kV側(cè)計算電流查附錄表A-7，選ZLQ2-3X35油浸絕緣電力

21、電纜，20時其允許載流量因為廠區(qū)的高壓配電線路很短，線路始末兩端短路電流相差不大，故以10kV母線上短路時（點）的短路電流進行熱穩(wěn)定度校驗。10kV配電線路的假想時間滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面積為所以熱穩(wěn)定度滿足要求。表4-3車間的電纜截面選擇車間名稱線路序號計算負荷計算電流電纜型號紡練車間WL1955.2955.15ZLQ2-3X35原液車間WL2764.844.16ZLQ2-3X35酸站車間WL3702.3140.55ZLQ2-3X35鍋爐房車間WL4817.0647.17ZLQ2-3X35排毒車間WL5485.5228.03ZLQ2-3X35第五章防雷保護§5.1架空線路的防雷

22、措施（1）架設避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。（2）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 由于310KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。（4）裝設自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。（5）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對