降压变电所电气主接线设计毕业论文.doc

南 昌 工 程 学 院课 程 设 计 (论 文)机械与电气工程 系（院）电气工程及其自动（2）专业课程设计（论文）题目 降压变电所电气主接线设计 学生姓名 班 级 电气工程及其自动化（2） 学 号 指导教师 完成日期 2011 年 12 月 3 日 目 录第一章 主接线图方案的比选及确定 1一 主接线图方案的种类及比较选择 1二 主接线设计原则要求和方案的确定 2第二章 短路电流计算 6 一 短路电流计算的目的7 二 确定标幺值8 三 计算短路电路中各元件的电抗标幺值及主变变压器的选择 9 四 35KV侧最大最小运行方式下二三相短路电流及冲击电流的计算10 五 10KV侧短路电路总电抗及三相短路电流的计算 12六 所得短路电流最终列表 14第三章 变电所一次设备的选择和校验 16 一 35KV侧一次设备的选择和校验 16 二 10V侧一次设备的选择和校验 21参考文献25附图 变电所电气主接线图第一部分 高压供电系统设计1.1、 供电电压的选择 根据系统电源的情况，供电电压可设计为以下三个方案：图1-1 方案一图1-2 方案二图1-3 方案三方案一：工作电源与备用电源均为35千伏，总降压变电所内装两台变压器。 方案二：工作电源与备用电源均为10千伏，总降压变电所内的10千伏母线采用单母分段，电源进线均用断路器控制。 方案三：工作电源采用35千伏，用架空线路引入，厂内总降压变电所中装设一台主变压器，变压器高压侧装设断路器，备用电源10千伏，接在总降压变电所内的10千伏母线的一个分段上。1.2、供电方案的技术经济比较 1、首先对三个方案的优缺点分析;方案一：工作电源与备用电源均为35千伏。优点：1、供电电压高，线路损耗小。 2、要建总降压变电所，易于实现自动化。 3、线路故障小。缺点：1、厂内要设总降压变电所，浪费土地。 2、要装设两台主变压器，投资增加。方案二：工作电源与备用电源均为10千伏。优点：1、厂内不装主变压器，简化接线，运行费用低。 2、厂内不设总降压变电所，减少费用。缺点：1、供电电压低，损耗大。 2、要设总配电所。 3、线路故障高。方案三：工作电源是35千伏，备用电源10千伏，这个方案的技术经济指标介于上述两个方案之间。 2、计算第三个方案的技术指标：方案三： 正常运行时以35KV单回路供电，另设一条10KV线路作为备用电源，根据计算负荷情况，对于方案三，根据计算负荷情况，全厂计算负荷为4735024KVA，因此厂内总降压变压的容量我们可选用5000KVA的变压器，型号为S9-5000/35型，电压为35/10KV,Yd11， 变压器功率损耗无功功率损耗35KV线路功率等于计算负荷与变压器损耗之和0.932>0.90 满足要求按照条件选用LGJ-150，允许电流170A满足要求。线路电压损耗10KV备用线路五变压器损耗。计算负荷 =4735.24KVA线路电流 按发热条件选择导线LJ-300，则580A>224A。第二部分 总降压变电所设计2.1、总降压变电所的电气主接线设计及确定主接线方案的原则在主接线方案拟定时，技术考虑如下问题：1、保证系统运行稳定性，不应该在本厂发生故障时造成系统瓦解。2、保证供电的可靠性和电能的质量。3、运行的安全与灵活性。4、自动化程度。5、扩建方便。 根据确定的方案，决定总降压变电所采用的如图的电气主接线。1、总降压变电所设一台5000KVA35/10KV的降压变压器，在变压器的高压侧设ZN35-35/630真空断路器。2、总降压变电所的10KV侧采用单母分段接线，用10KV真空断路器将母线分成两段。3、当主电源发生故障时，变电所操作电源来自备用电源断路器钱的所用的变压器。4、各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电可靠性。5、在10KV母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置，当工作电源故障时，备用电源自动投入。2.2、短路电流的计算 在电力系统中运行的电气设备，在其运行中都必须考虑到发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种形式的短路， 短路是电力系统的严重故障。所谓短路是指一切不属于正常运行的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。 2.1、短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节，目的主要有几方面。（1） 电气主接线的比较。（2） 选择导体和电器。（3） 接地装置的设计，也需要短路电流。（4） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。2.2、短路电流的计算条件（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位相角相同；（3）电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（5）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围； (6)输电线路的电容忽略不计。（7）不考虑变压器的励磁电流。2.3标幺值 计算时选定一个基准容量（）和基准电压（）。将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值，称为标幺值。1、短路电流的标幺值：I*d=I/2、短路电流的有效值：=KA3、冲击电流有效值：IC=Id*（KC-1）*2(KA)4、冲击电流峰值：2.2.1 求各元件电抗，用标幺值计算。由于本厂拟由距其5公里处A变电站一回架空线路供电，A变电站110KV母线短路容量为1918MVA，及准备容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ1-31500KVA/110KV三卷变压器，其短路电压u高中=10.5%，u高低=17%，u低中=6%。根据设计方案采用电压等级分别为35KV、10KV。基准容量=1000MVA基准电压=37KV =10.5KV 已知地区变电所中A变电站110KV母线的短路容量=1918 MVA,基准容量=1000MVA，因此系统电抗标幺值由公式算得110KV系统：系统短路时，t时刻的短路容量表示 =实际计算取 系统电抗由于工作电压源采用35KV电压等级，地区变电所（110/35）三绕组变压器的高压中压绕组之间的电抗110KV侧35KV侧10KV侧35KV供电线路电抗架空线路，查LGJ-150的则备用线路侧的线路电抗为 总降压变电所的主变压器的电抗2.2.2系统最大运行方式下计算（1）、d1点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量设 即高压侧,低压侧；计算电路中各元件的电抗标幺值；电力系统，已知 ；因此短路计算等效电路图如是计算k-1点37KV侧的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值视电力系统为无穷大取E=1.05则：各点短路点短路电流的有效值为： 2 三相短路电流周期分量有效值3其他短路电流 4三相短路容量 计算（k-2）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值 2 三相短路电流周期分量有效值3其他短路电流 4三相短路容量系统最小运行方式下计算计算k-1点37KV侧的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值 2 三相短路电流周期分量有效值3其他短路电流4三相短路容量计算（k-2）的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量 1总电抗标幺值2 三相短路电流周期分量有效值 3其他短路电流 4三相短路容量 短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVASk-18.498.498.4921.612.8540.5k-25.35.35.39.85.892.2k-113.113.113.133.419.8833k-25.65.65.610.46.1982.3、电气设备的选择3.1变压器台数的选择主变压器台数选择与变电站的介入方式，机组台数，容量及其基本接线方式密切相关，大体上要求主变与其它的可靠性保持一致。3.2变压器容量的选择主变压器的容量选择按以下方法选择：发电机变压器单元接线中，主变容量应与所接线的发电机的容量相配套，扩大单元接线的变压器容量不小于扩大单元中发电机的视在功率。接于发电机汇流母线的一台主变，其容量应为该母线上发电机总容量扣除接在母线上的近区负荷最小值。接于发电机汇流母线的两台并联运行的主变，其容量也按上述原则选择。综上所述，根据所给出的数据可计算出变压器的容量为4735.24查表选择变压器的容量为5000KVA。3.3变压器型号的选择目前我国生产的标准三相三绕组变压器三侧容量高、中、低压侧有：100/100/100、100/100/50和100/50/50三种。当其中一侧计算负荷过小时，为避免变压器容量绕组容量的浪费，一般不采用三绕组变压器采用两台双绕组变压器。为保证供电的可靠性和缩小故障范围，10KV电力系统均采用中性点不直接接地的工作方式。因此所选变压器的型号为：S9-5000/35型。二，短路稳定条件1、电气在选择后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。2、用熔断器保护的电器可不验算热稳定。3、短路的热稳定条件 或 式中-在计算时间秒内，短路电流的热效应（）-t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA）t设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间t按以下式计算式中继电保护装置动作时间内（s）短路的全分闸时间（s）4、动稳定校验 电动力稳定的导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称为动稳定。满足动稳定条件是： 或 上式中： 短路冲击电流的幅值及其有效值。待添加的隐藏文字内容3 允许通过动稳定电流的幅值和有效值。断路器的选择1按额定电流选择2按额定电压选择 3按开断电流选择 型号额定电压（KV）额定电流（KA）额定开断电流（KA）极限电流峰值（KA）热稳定电流（KA）ZN3535630164016 选择型号为ZN35-35/630型真空断路器(常用供配电设备选型手册)热稳定校验（取后备保护时间为5s） =0.09+5=5.09 查周期分量得 =4.4（s） 热稳定满足条件动稳定校验 动稳定满足条件所选断路器合格35KV隔离开关的选择1按额定电流选择 2按额定电压选择 3按开断电流选择 选择型号为GN-35 35C/630型号额定电压（KV）额定电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）GN-35356005020(常用供配电设备选型手册)热稳定检验 热稳定满足条件动稳定校验 动稳定满足条件所选35KV隔离开关合格35kV电流互感器的选择1、按额定电流的选择： 2按额定电压选择： =35kV选择型号 查（常用供配电设备选型手册）P889 的电流互感器的技术参数型号额定电流比A准确等级额定二次负荷10%倍数1s热稳定kA动稳定kA0.51310359015015-600D0.51.21.2330.8354、热稳定校验（取短路计算时间）查周期分量的 tz=4.4则=+=4.4+0.09 =4.49s 即， 热稳定满足条件5、动稳定校验： 即， 动稳定满足要求 所选的隔离开关合格电压互感器的选择为确保电压互感器的安全和在规定的准确等级下进行电压互感器一次绕组算按电压（0.9-1.1）Ue内变动，既满足0.9Ue<Ue<1.1Ue选择JDJJ2-35电压互感器 查常用供配电设备选型手册P876型号额定工作电压V额定容量VA最大容量VA一次二次辅助0.5级1级3级JDZJ2-3535000/100/100/31502505001000熔断器的选择1、按额定电流的选择： 2按额定电压选择： =35kV3按断容量选择：=269选择RX10-35/0.5熔断器查常用供配电设备选型手册P768RX10-35/0.5熔断器技术参数：型号额定电压kV额定电流A最大断容量MVA重量kg备注RX10-35/0.5350.5200023保护电压互感器 10V侧一次设备的选择和校验4.21开关柜选择KYN28-12：查网址; 开关柜用途进出线母联左连接母联右连接电压互感器柜开关柜型号KYN28-12-002KYN28-12-055KYN28-12-007KYN28-12-040最大工作电流3150A31503150A断路器ZN35-35ZN35-35电流互感器LZZBJ9-12LZZBJ9-12电压互感器RZL-10熔断器RN2-10避雷器HY5SW-17/50 10kV侧断路器校验10kV测ide开关柜KYN28-12-002中的断路器为真空断路器ZN28-12（VHI）型的。故有对ZN28-12进行校验：查网KYN28-12小车开关说明书： :型号额定电压V额定电流A额定开断电流kA峰值电流kA4s热稳定kAZN28-1212125031.58031.5热稳定校验（取短路计算时间）查周期分量的 tz=4.4则=+=4.4+0.06 =4.46s 即， 热稳定满足条件5、动稳定校验： 即， 动稳定满足条件 所选断路器合格4.23设备总汇表：内容项目设备型号数量备注35kV设备断路器ZN35-351隔离开关GN-351电流互感器1电压互感器JDZJ2-351避雷器Y5W2-42/134110kV设备高压开关柜KYN28-12-00211联络PT开关柜2备用电源设备高压开关柜KYN28-12-0021母线分段电气部分左联 开关柜1右联 开关柜KYN28-12-0071母线1工作母线LMY4 40 1母线2备用母线LMY4 40 1主变压器35Kv主变压器S9-5000/351变电所变压器变电所变电器S9-800/101010KV母线选择按发热条件选440铝母线，允许电流395A大于计算电流。变压器低压侧引出线经济电流密度选择： 工作电流 热稳定性校验： 满足要求总结通过此次毕业设计既巩固了我三年所学的理论知识，又培养了运用知识分析问题和解决问题的实际能力，为今后的工作起到了桥梁和纽带作用。本次毕业设计得到了南昌工程学院赵老师的细心指导也得到了同学之间飞互相帮助。参考文献：1. 工厂常用电气设备手册（上册、下册、补充本） 工厂常用电气设备手册编写组编 水利电力出版社 1984年2. 常用供配电设备选型手册>>（王子午 徐泽值 主编）3. 工厂供电设计 李宗纲等编著 吉林科学技术 1985年4. 发电厂电气部分 华中工学院 范锡普主编 水利电力出版社 1987年5. 工厂配电设计手册 航空工业部第四规划设计研究院等编 水利电力出版社 1982年6. 常用供配电设备选择手册 第五分册 组合（箱式）变电站、变压器及附录 王子午 徐泽植 主编 煤炭工业出版社 1998年7. 电力系统继电保护 天津大学编 水利电力出版社 1990年8. 常用供配电设备选型手册 第三分册 高压电器 王子午 徐泽植 主编 煤炭工业出版社 1997年