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1、I 毕业设计 (论文) 题 目 总降压变电所-XXXXXX 毕业设计 教学点 专 业 年 级 姓 名 指导教师 定稿日期： 2013 年 6 月 1 日 II 摘摘 要要 为使工厂供电工作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， 并做好节能工作，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后，做出 35kV 变电 所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要求： 1、安全 在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。 2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求。 3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求 4、经济 供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约
2、电能和减少有色金属的消耗 量。 此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部 的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。 按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范 、GB50059-92 35110kV 变电 所设计规范 、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，工厂供电设计遵循以下原 则： 1、遵守规程、执行政策； 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、安全可靠、先进合理； 做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效 率高、能耗低和性能先进
3、电气产品。 3、近期为主、考虑发展； 根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合， 适当考虑扩建的可能性。 4、全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设 计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发 展。 关键词：节能、配电、安全、合理、发展 III 目目 录录 摘要摘要I ABSTRACTIII 1 绪论绪论1 1.1 设计题目1 1.2 设计依据1 1.2.1 工厂总平面布置图（略）1 1.2.2 全厂各车间负荷情况汇总表。1 1.2.3 供用电协议。2 1.2.4
4、工厂的负荷性质3 1.2.5 工厂的自然条件3 1.3 设计任务及设计大纲3 1.3.1 高压供电系统设计3 1.3.2 总变电所设计3 1.4 设计成果4 1.4.1 设计说明书4 1.4.2 设计图纸4 2 供电电压等级选择供电电压等级选择5 2.1 电源电压等级选择5 3 全厂负荷计算全厂负荷计算5 3.1 变电所的负荷计算5 3.1.1 用电设备的负荷计算5 3.1.2 变压器损耗估算6 3.1.3 无功功率补偿计算7 3.1.4 变压器选择8 4 系统主接线方案的选择系统主接线方案的选择9 4.1 方案 1：单回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线9 4.2 方案 2：双回路高压
5、线路变压器组、低压单母线分段主接线9 4.3 方案的比较与选择10 IV 5 变电所位置及变压器、配电装置选择变电所位置及变压器、配电装置选择11 5.1 变电所位置11 5.2 变压器选择11 5.3 所用变压器选择11 5.3 配电装置选择11 6 短路电流计算短路电流计算12 6.1 确定计算电路及计算电抗12 6.2 最大运行方式下的短路点计算13 6.3 最小运行方式下的短路点计算14 7 高压电气设备的选择高压电气设备的选择16 7.1 35KV 架空线的选择16 7.2 10KV 母线的选择16 7.3 高压断路器的选择18 7.4 高压隔离开关的选择19 7.5 电流互感器的选
6、择20 7.6 电压互感器的选择22 7.7. 10KV 高压柜的选择24 8 继电保护装置设计继电保护装置设计25 8.1.继电保护配置25 8.2 主变压器保护的继保整定26 9 接地及防雷设计接地及防雷设计28 9.1 防雷设计28 9.2 接地设计28 致谢30 参考文献目录参考文献目录31 附录附录 1：设备汇总一览表：设备汇总一览表32 附录附录 2：所区平面布置图：所区平面布置图33 0 1 绪论绪论 1.1 设计题目 某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计 1.2 设计依据 1.2.1 工厂总平面布置图（略） 1.2.2 全厂各车间负荷情况汇总表。 车间名称车间名称 Pe/
7、kW Kdcos 电机修理车间23000.60.7 机械加工车间8800.650.65 新品试制车间6500.550.6 原料车间5500.350.65 备件车间5600.50.7 锻造车间1800.60.65 锅炉房2600.90.8 空压房3020.80.65 汽车库560.50.7 线圈车间3280.550.65 半成品试验车间7500.650.75 成品试验车间25640.350.6 加压站（10KV 转供负荷）2740.550.65 设备处仓库（10KV 转供负荷）6540.550.75 成品试验站内大型集中负荷38740.650.75 1 1.2.3 供用电协议。 1）当地供电部门
8、可提供两种电源： 从某 220/35KV 区域变电站提供电源，该站距离厂南 5 公里； 从某 35/10KV 变电所，提供 10KV 备用电源，该所距离厂南 5 公里。 2）配电系统技术数据。 （1）区域变电站 35KV 母线短路数据为： 运行方式运行方式电源电源 35 千伏母线短容量千伏母线短容量说明说明 系统最大运行方式时S（3）dmax=580 兆伏安 系统最小运行方式时S（3）dmin=265 兆伏安 （2）配电系统 kVkV kV kV tops 3）供电部门对工厂提出的技术要求： 区域变电站 35KV 馈电线路定时限过流保护装置的整定时间 为 1.8 秒，要 求厂总降压变电所的保护
9、动作时间不大于 1.3 秒。 工厂在总降压变电所 35KV 侧计量。 功率因素值应在 0.9 以上。 2 1.2.4 工厂的负荷性质 本工厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大负荷利用小 时数为 2500 小时。 锅炉房提供高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。由于距离市区较远，消防用 水需要厂方自备。因此，锅炉房要求较高的可靠性。 1.2.5 工厂的自然条件 （1）年最高气温为 40，年最低气温 5，年平均气温为 10。 （2）站所选地址地质以粘土为主，地下水位 3-5 米。 （3）风向以东南风为主。 1.3 设计任务及设计大纲 1.3.1 高压供电系统设计 根据供电部门提供的资料，
10、选择本厂最优供电电压等级。 1.3.2 总变电所设计 1）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的 多个方案，经过概略分析比较，留下 2-3 个较优方案进行详细计算和分析比较（经济 计算分析时，设备价格、使用综合投资指标） ，确定最优方案。 2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算 三相短路电流，计算结果列出汇总表。 3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、 导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及效验。选用设备型号、数量、汇总设备一 览表。 3 4）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式
11、选择和整定计 算。 5）配电装置设计：包括配电装置形式的选择、设备布置图。 6）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。 1.4 设计成果 1.4.1 设计说明书 包括对各种设计方案分析比较的扼要说明，并附有必要的计算及表格。 1.4.2 设计图纸 1）降压变电所电气主结线图。 2）变电所平面布置图 3）主变压器保护原理接线图。 4 2 供电电压等级选择供电电压等级选择 2.1 电源电压等级选择 根据供电协议可知，当地供电部门可提供电源为两种：主电源为厂南的某 220/35KV 区域变电站提供，10kV 备用电源为厂南的某 35/10KV 变电所提供，因此 可以考虑本厂总降压变
12、电所主电源采用 35kV 电压等级，经过变压后采用 10kV 输送 至各个车间变电房降压至 0.4kV 直供负荷。同时采用 10kV 作为保安电源，为锅炉房 等一级负荷提供备用电源。 3 全厂负荷计算全厂负荷计算 3.1 变电所的负荷计算 3.1.1 用电设备的负荷计算 根据设计任务书的要求，按照需要系数法及以下计算公式 KdPePj 2 1/COSPjQj 22 QjPjSj UeSjIj3/ 得各项数据列表如下（下表数据均为 35kV 侧）： 计计 算算 负负 荷荷 用电设用电设 备备 Pe/kWKdCos Pj/kWQj/kVASj/kVAIj/A 电机修 理车间 23000.60.71
13、3801407.61971.2332.52 机械加 工车间 8800.650.65572669.24880.3814.52 5 新品试 制车间 6500.550.6357.5475.48594.889.83 原料车 间 5500.350.65192.5225.23296.284.89 备件车 间 5600.50.7280285.6399.966.6 锻造车 间 1800.60.65108126.36166.232.74 锅炉房2600.90.8234175.5292.54.83 空压房3020.80.65241.6282.67371.856.13 汽车库560.50.72828.56400.6
14、6 线圈车 间 3280.550.65180.4211.07277.664.58 半成品 试验车 间 7500.650.75487.5429649.3810.72 成品试 验车间 25640.350.6897.41193.541493.2724.67 加压站 （10KV 转供负 荷） 2740.550.65150.7176.32231.953.82 设备处 仓库 （10KV 转供负 荷） 6540.550.75359.7316.54479.157.91 成品试 验站内 大型集 中负荷 38740.65 0.75 0.88 2518.12215.933357.2055.39 合 计7987.48
15、218.6411501.92189.81 有功负荷同时系数取95 . 0 kP 无功负荷同时系数取97 . 0 kq 7588.037927.0810527.37173.66 3.1.2 变压器损耗估算 Pb=1%Sj=0.0110527.37=105.27kw Qb=5%Sj=0.0510527.37=526.37kvar 6 3.1.3 无功功率补偿计算 从设计任务书的要求可知，工厂 35kV 高压侧进线在最大负荷时，其功率因素 不应小于 0.9，考虑到变压器的无功功率损耗 Qb，远远大于有功功率损耗 Pb，因 此，在变压器的 10kV 侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于 0
16、.9， 现设 cos=0.95，则 10kV 侧在补偿前的功率因素为: Pj/Sj1cos 37.10527/03.7588 72 . 0 因此，所需要的补偿容量为： )21(tgtgPjQc )95 . 0 arccos72 . 0 arccos(03.7588tgtg var4818k 选取var5000kQc 35kV 侧在补偿后的负荷及功率因素计算： kWPbPjPjg30.769327.10503.7588 var45.3453500037.52608.7927kQcQbQjQjg KvaQjgPjgSjg842545.3453 3 . 7693 2222 Pjg/Sjg2cos 8
17、425/30.7693 7 913 . 0 913 . 0 cos满足了设计任务书的要求，其计算数据如下： 计算机负荷计算机负荷 项项 目目cos Pj/kWQj/kvarSj/kVA Ij/A （10kV 侧） 10kV 侧补偿前0.6577588.037927.0810527.37607.81 需要补偿容量-5000 变压器损耗105.27526.37 35kV 侧补偿后0.9227693.303453.458425138.98 根据设计任务书的要求以及以上计算结果，选取： 并联补偿电容为 BWF10.5-100-1 型电容器 50 只。 补偿总容量为 100kvar50=5000kvar
18、。 3.1.4 变压器选择 根据补偿后的总计算负荷（8425kVA） ，同时考虑工厂 5-10 年的负荷增长，变压 器容量考虑一定的预留，本期工厂负荷能保证变压器运行在 60-70%经济负荷区内即 可，因此选择型号为： SFZ7-10000-353*2.5%/10.5kV YN,d11 的变压器。 8 4 系统主接线方案的选择系统主接线方案的选择 4.1 方案 1：单回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线 4.2 方案 2：双回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线 4.3 方案的比较与选择 根据设计任务书的要求，本厂基本负荷为一班制，少数负荷为两班或三班制， 属于二级负荷；同时锅炉房供
19、电可靠性要求高，属于一级负荷。主接线的设计必须 满足工厂电气设备的上述要求，因此： 方案 1：该方案 35kV 侧为单回路线路-变压器组接线、10kV 单母线，与 10kV 备用电源通过母联连接，正常运行时母联合闸，由主电源供给锅炉房；当主电源故 障或主变等设备停电检修退出运行时，母联分闸，由 10kV 备用电源直供锅炉房及其 他重要负荷。 由于本厂基本负荷为二级负荷，对供电可靠性要求不高，采用单回路进线和 1 台主变基本可满足对二级负荷供电的要求，对于锅炉房等重要负荷采用 10kV 备用电 源作为备用，以保证工厂的重要用电设备不会出现长时间断电，即在任何时候都能 满足对二级负荷的供电要求。
20、方案 2：该方案 35kV 侧采用从 220/35kV 变电站出双回路电源、高压线路变 压器组接线、10kV 侧为单母线分段接线。方案 2 的特点就是采用双电源、可靠性高。 其缺点就是设备投资大、运行维护费用高，同时本厂最大负荷利用小时仅为 2600 小 时，相对来说，变压器的利用率低，2 台主变的空载损耗将大大超过 1 台主变的选择。 9 选择结果：从上述分析可知，方案 1 能满足供电要求，同时设备投资、运行维 护费用和占地面积、建筑费用等方面均由于方案 2，技术和经济的综合指标最优，因 此，在本设计中，选用方案 1 作为本设计的主接线方案。方案详细的图纸见 35/10kV 降压变电所电气主
21、接线图降压变电所电气主接线图 。 10 5 变电所位置及变压器、配电装置选择变电所位置及变压器、配电装置选择 5.1 变电所位置 根据变电所选址原则：a.变电所尽量选择在负荷中心，可减少低压损耗；b.便于 维修；c.便于进出线；d.节约费用；e.便于运行安全的原则，将 35/10kV 总降压变电 所设置在木工车间后侧。具体位置见附件 3工厂总平面布置图 。 5.2 变压器选择 根据设计方案的选择结果，本期只设计 1 台主变压器即可满足需要，因此变压 器选择结果不变，即为： 型号 SFZ7-10000/35 联接组标号YN， d11 空载电流% 1.1 高压低压额定电压(KV) 3532.5%1
22、0.5 高中阻抗电压 7.5 型号中个符号表示意义：S：三相 F：风冷却 Z：有载调压 7：性能水平号 10000：额定容量 35：电压等级 5.3 所用变压器选择 为保证变电所正常运行，需要设置所用变压器。根据常规，本所所用变压器可 以选择为：SC9-30/10 105%/0.4kV Y,y11 阻抗电压 4%，布置在 10kV 柜内。 5.3 配电装置选择 根据供电电压等级选择的结果：进线电源采用 35kV，经过变压器降为 10kV 供 给各车间配电所，从经济性和运行维护等方面考虑，35kV 配电装置采用户外常规布 置，10kV 采用户内配电装置。 11 6 短路电流计算短路电流计算 6.
23、1 确定计算电路及计算电抗 6.1.1 计算电路图 MVASd580max MVASd265min kmL5 kmXO/4 . 0 MVASN10 5 . 7% Vs 设基准容量MVASB100 基准电压 kVVavVB371 1 kVVavVB5 .102 2 6.1.2 归算前的等值电路图 6.1.3 计算电抗 将所有电抗归算到 35kV 侧： 系统电抗 X1*=Xsmax*=SB/Sdmax=100/580=0.172（最大运行方式下） 12 X1*=Xsmin*=SB/Sdmin=100/265=0.377（最小运行方式下） 架空线路电抗 X2*=XL*=XOL（SB/VB12）=0.
24、45100/372=0.146 变压器电抗 X3*=XT1*=（SS%/100）（SB/ST1） =(7.5/100) (100/10)=0.75 6.1.4 归算后的等值电路图 6.2 最大运行方式下的短路点计算 6.2.1 d1 点的短路电流计算 10kV 母线侧没有电源，无法向 35kV 侧提供短路电流，即可略去不计，则 d1 点 短路电流标幺值为： I d1* *2*1 1 XX = 146 . 0 172 . 0 1 =3.145 换算到 35kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I = I d1* B B U S 3 =3.145 373 100 = 4.908kA 根据电力工程电气设
25、计手册的相关规定， 远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数 Kch = 1.8，当不计周期分量的衰减时， 短路电流全电流最大有效值 Ich = 2 ) 1(21Kch I = 2 ) 18 . 1 (21 4.908=7.41kA 当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流 ich =Kch I =1.87I = 2.55 I = 2.554.908= 12.515 kA 22 短路容量 S = UB I = 374.908 =314.52MVA 33 6.2.2 d2 点的短路电流计算 10kV 母线侧没有电源，无法向 35kV 侧提供短路电流，即可略去不计，则 d2 点 短路电流标幺值为：
26、I d1* *3*2*1 1 XXX = 75. 0146 . 0 172 . 0 1 =0.936 换算到 10kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 13 I = I d1* B B U S 3 =0.936 5 . 103 100 =5.15kA 根据电力工程电气设计手册的相关规定， 远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数 Kch = 1.8，当不计周期分量的衰减时， 短路电流全电流最大有效值 Ich = 2 ) 1(21Kch I = 2 ) 18 . 1 (21 5.15=7.78kA 当不计周期分量衰减时，短路电流冲击电流 ich =Kch I =1.87I = 2.55 I = 2.555.15= 13.133kA 22 短路容量 S = UB I = 10.55.15 =93.66MVA 33 6.3 最小运行方式下的短路点计算 6.3.1 d1 点的短路电流计算 同上所得，则 d1 点短路电流标幺值为： I d1* *2*1 1 XX = 146 . 0 377 . 0 1 =1.912 换算到 35kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I = I d1* B B U S 3 =1.912 373 100 =2.983KA 根据电力工程电气设计手册的相关规定，