35kV总降压站变电所设计毕业设计

第1页共72页昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）学习形式：函授□夜大□脱产□函授站：专业：级别：学生姓名：第2页共72页昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：35kV总降压站变电所设计学生姓名：学号:专业年级：电气工程及其自动化学习形式：函授■夜大□脱产□函授站毕业设计（论文）内容：一、高压供电系统设计（根据供电部门提供的资料，选择本厂最优供电方案）二、降压变电所设计1、主接线设计2、短路电流计算3、主要电器设备选择4、主要设备（主变压器）继电保护设计5、配电装置设计6、防雷接地设计（只要求方案）三、设计成果1、设计说明书2、设计图纸二张（1）总降压变电站电气主接线图（2）主变压器继电保护展开图设计（论文）指导教师：（签字）主管教学院长：（签字）年月日第3页共72页设计资料某荣安加工厂总降压35KV变电所及配电系统设计一、基础资料1、全厂用电设备情况〈1〉负荷大小用电设备总安装容量：6630KW计算负荷（10KV侧）有功：4522KW无功：1405Kvar各车间负荷统计见表8-1〈2〉负荷类型本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废；停电时间超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；全厂停电将造成严重经济损失，故主要车间级辅助设施均为Ⅰ类负荷。〈3〉本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。〈4〉全厂负荷分布，见厂区平面布置图。（图8-1）表8-1全厂各车间负荷统计表序号车间名称负荷类型计算负荷Pjs（KW）Qjs（KVar）Sjs（KVA）第4页共72页123456789空气压缩车间熔制成型（模具）车间熔制成型（熔制）车间后加工（磨抛）车间后加工（封接）车间配料车间锅炉车间厂区其他负荷（一）厂区其他负荷（二）共计同时系数全厂计算负荷ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡ-ⅢⅡ-Ⅲ78056059065056036042040044047600.95452218015017022015010011016820014480.97140580058061468658037443443448349854735.242、电源情况〈1〉工作电源本厂拟由距离其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110KV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ1-31500KV/110KV三圈变压器，其短路电压u高-中=10.5%，u高-低=17%，u低-中=6%。详见电力系统与本厂连接图（图8-2）。第5页共72页供电电压等级：由用户选用35KV或10KV的一种电压供电。最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。〈2〉备用电源拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。〈3〉功率因数供电部门对本厂功率因数要求值为：当以35KV供电时，COSΦ=0.9当以10KV供电时，COSΦ=0.95〈4〉电价。供电局实行两部电价：基本电价：按变压器安装容量每1千伏安每月4元计费。电度价：35KVβ=0.05元/KWh10KVβ=0.06元/KWh〈5〉线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千伏瓦1000元。第6页共72页目录摘要……………………………………………………（8）前言……………………………………………………（9）第一章高压供电系统设计……………………………………（10）1．1供电方案的论证及确定…………………………………（10）1．2供电系统方案的论证……………………………………（14）1．3供电方案比较……………………………………………（15）第二章电气主接线的设计……………………………………（22）2．1电气主接线设计原则……………………………………（22）2．2电气主接线图设计………………………………………（23）第三章短路电流计算…………………………………………（26）3.1短路电流计算的条件………………………………………（26）3.2计算各元件电抗的标幺值………………………………………（27）3.3短路电流的计算……………………………………………（28）第四章主要电气设备选择……………………………………（31）4．1电气设备选择的一般原则………………………………（31）4．235KV侧电气设备的选择…………………………………（35）4．310KV侧电气设备的选择…………………………………（45）第五章配电装置的设计………………………………………（47）第六章主变压器的继电保护设计………………………………（49）6．1继电保护概述…………………………………………（49）6．2主变压器继电保护方案选择………………………………（50）6．3变压器瓦斯保护……………………………………………（51）6．4变压器纵差动保护…………………………………………（53）6．5变压器复合电压起动过电流………………………………（59）6．6变压器过负荷保护……………………………………………………（62）第7页共72页6．7主变绝缘监视………………………………………………（63）第七章防雷接地设计（只作初步方案）………………………（66）结论…………………………………………………（68）结论与体会………………………………………………（69）谢词……………………………………………………（70）参考文献……………………………………………………（71）附录………………………………………………………（72）第8页共72页摘要本设计是针对荣安加工厂自身所需而制定,是将35KV经变压器转换成10KV电压,再将其分配到各车间,供工厂所用,设计本方案是按照经济适用可靠简便的原则,既考虑到工厂本身安全可靠供电,也为本厂节约成本,我们除了将主电源降压外,还引进了一支10KV外来电源,在一次设备需要停电检修或110KV电源失压,可由外来电供工厂一类负荷使用,以110KV降压变为主,10KV外来电为辅,两者也互为备用,这提高了工厂供电的可靠性.关键词高压供电方案、电气主接线、短路电流计算、设备选型、配电装置、继电保护、防雷接地第9页共72页前言变电所是电力网中线路的连接点，它是联系发电厂和用户的中间环节，作用是变换电压、交换功率和汇集、分配电能，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。变压器是变电所重要的电气设备，由于变压器本身结构复杂、造价昂贵，一旦因故障而遭到损坏，其检修难度大，检修时间长，将造成巨大的经济损失。近年来，随着电力系统规模的扩大，电压等级的升高，大容量变压器应用日趋增多,对变压器保护有更高的要求。母线的安全可靠运行也会影响变电所的正常运转。当母线上发生故障时，如果不能迅速切除故障，将会破坏变电所的稳定运行，严重时将造成电力系统的重大事故。因此，在重要的35kV及其以上的发电厂或变电所的母线上，都需要装设专用的母线保护装置。保护的合理配置以及整定计算是变电站继电保护设计的一个重要环节，保护的合理设计与选型是保证电网安全稳定运行的基础，而保护定值的正确与否决定着保护装置能否有效发挥作用。无论保护装置采用的原理多么先进，算法多么精确，硬件设计多么严密可靠，如果给定的整定值是错误的，则保护装置就不可能正常工作，所以正确的继电保护整定值是继电保护装置有效发挥作用的一个重要条件。因此掌握相关保护原理和正确的整定计算是确定合理的保护配置方案设计的必要条件。本设计以10KV站为主要设计对象，分为任务书和说明书两部分，同时附有电气主接线图、主变压器继电保护图、10KV出线继电保护图和中央信号装置接线图进行说明。设计包括电气主接线的论证、短路电流计算、主要电气设备的选择及校验等。在主接线设计中，从经济性、灵活性、可靠性三个方面进行比较，最后选择35kV采用单母线接线方式，在10kV侧采用单母线接线方式。第10页共72页第一章高压供电系统设计第一节供电系统的设计方案1.1、供电方案拟定本变电所电源进线可为35KV或10KV的两路，按照要求正常的情况下一路运行，一路为备用。配电母线为10KV，负荷出线有9回。且主要用电设备均要求不间断供电，停电时间超过两分钟会造成产品报废，对供电可靠性要求较高；故主要车间及辅助设施均为I类负荷。因此考虑配电母线采用单母线分段接线，为提高供电可靠性，10KV拟采用成套开关柜单层布置。电源进线，则可取两路35KV、两路10KV或一路35KV一路10KV，三种不同方案。1、方案一工作电源与备用电源均采用35KV电压供电。此方案中，总降压变电所内装设两台主变压器。在设计35kV变电所主接线时考虑负荷为I级负荷，工厂总降压变电所的高压侧接线方式可考虑单母线分段、内桥式、外桥接线三种方式，对其进行分析比较。（1）、单母线分段接线用分段断路器（或分段隔离开关）将单母线分成二段，母线分段后，可提高了供电的可靠性和灵活性。两段母线可并列运行也可分裂分行，当两路电源一用一备时，分段断路器接通运行，当某段母线故障，分段断路器及故障段电源段断路器在继电保护装置作用下自动断开只停该段。两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备用电源自动投入使分段断路器接通，可保证继续供电。可以看出单母线分段能供给一级负荷，并且由于采用分段形式，变压器一用一备，较之单母线在一定程度上大大提高了供电的可靠性和灵活性。缺点：分段单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积；某段母线故第11页共72页障或检修仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回路停电；主要适用于35～63KV配电装置出线回路数为4～8回路时。如下图1-1所示：1QS1QS2QS2QS1QF2QF1QF2QF#1主变#2主变S11-5000/35S11-5000/3510KV母线10KV母线35KV架空线路LGJ-35QFdQSd1QSd2单母线分段方式图1-1分段单母线接线（2）、内桥式接线桥连断路器QF3在QF1、QF2的变压器侧，当其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，其中一回线路检修或故障时其余部分不受影响，操作较简单，但在变压器切除、投入或故障时，造成一回升路短时停运，倒闸操作较复杂；线路侧断路器检修时，线路停电时间长。内桥接线适用于输电线路较长或变压器不需经常投、切的配电方案。如下图1-2所示：第12页共72页1QS1QS2QS2QS1QF2QF2QF#1主变#2主变S11-5000/35S11-5000/3510KV母线10KV母线35KV架空线路LGJ-352QS4QS1QF2QS3QS3QS3QF4QS图1-2内桥主接线（3）、外桥主接线桥连断路器QF3在QF1、QF2的线路侧，外桥式的操作特点及适用范围恰恰与内桥式相反。其一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂；变压器投切或故障时不影响其余部分操作较简单；变压器侧断路器检修时变压器需较长时间停动。外桥接线适用于输电线路较短或变压器需经常投切的配电方案。如下图1-3所示：第13页共72页1QS1QS2QS2QS1QF2QF1QF2QF#1主变#2主变S11-5000/35S11-5000/3510KV母线10KV母线35KV架空线路LGJ-352QS2QS3QF3QS3QS图1-3外桥主接线由本次设计的基本要求来看，变压器不会频繁切换，35kV总降压变电所外部电网供电因此线路长，内桥式接线是无母线制，可以省去母线的投资费用，内桥式接线在其中一回线路检修或故障时其余部分不受影响，操作较外桥式简单，综上因素，选定内桥式接线方式可满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求，因此决定采取内桥式的接线方式。2、方案二工作电源与备用电源均采用10KV电压供电，两路电源进线均采用断路器分别接在10KVI、II段母线上。3、方案三工作电源采用35KV电压供电，备用电源采用10KV电源供电。35KV线路经架空线路引入总降压变电所，装设一台主变压器，高低压侧各装设一台断路器，接在10KV