某工厂配电线路及变电所设计

某工厂配电线路及变电所设计《电力工程课程设计》是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一，其目的是加深理论知识的理解，掌握《电力工程》中涉及到的基本工程计算方法，并能对中小型变电所的电气部分进行独立设计，同时，也使学生受到工程实践应用的基本训练。设计内容以中小型变电所电气部分的初步设计为重点，要求学生充分发挥主动性与创造性，在老师的指导下独立完成课程设计，并撰写格式、符号、字数均符合规定的课程设计说明书和相应图纸。一.确定车间变电所变压器的台数和容量（一）负荷计算根据设计资料，按需要系数法对工厂各车间负荷进行统计计算，下面以第一车间为例进行计算。第一车间的视在计算负荷为2222303030S780180PQKVA=800.5KVA查表A-1,选择型号为S9-1000/10型、电压为10/0.4KV、Yyn0联接的变压器，其技术数据为：0P=1.7KW,kP=10.3KW,0%I=0.7,%kU=4.5,变压器的负荷率=800.5/1000=0.8,则变压器的功率损耗为20TkPPP=2(1.7+0.810.3)KW=8.3KW20S(%%)100NTkQIU21000(0.70.84.5)100kvar=35.8kvar依此类推，将工厂各车间计算负荷的结果汇总于下表380V侧计算负荷变压器功率损耗10KV侧计算负荷序号P30（kW）Q30(kvar)S30(kVA)变压器容量/KV·ATP(KW)TQ(KW)P30（kW）Q30(kvar)S30(kVA)1780180800.510008.335.8788.3215.8817.3211503201193.7125012.958.81162.9378.81223312103701265.3160011.554.61221.5424.61293.24760270806.510008.436.3768.4306.3827.25860310914.2100010.344.6870.3354.6939.8总计4811.41680.15096.3（二）总降压变压器容量的选择由于工厂厂区范围不大，高压配电线路上的功率损耗可忽略不计，因此上表中所示车间变压器高压侧的计算负荷可认为就是总降压变电所出线上的计算负荷。取K=0.95,则总降压变电所低压母线上的计算负荷为30(2)P=0.954809.7kW=4811.4kW30(2)Q=0.951654.5kvar=1680.1kvar30(2)S=224811.41608.1=5096.3KV·A因为负荷均为一级负荷，故在总降压变电所可装设两台容量为6300KV·A的变压器。查表A-2，选择S9-6300/35型、35/10.5KV的变压器。由于总降压变电所低压侧的功率因数为30(2)(2)30(2)4811.4cos5096.3PQ=0.9440.9故不需在低压侧装设电容器进行补偿。二.变（配）变电所主接线图设计(1)总降压变电所因为本设计所有的负荷均为一次负荷，为提高供电的可靠性，应在总降压变电所装设两台变压器，本设计采用一次侧采用桥式接线、二次侧采用单母线分段接线，这种接线的好处是所用设备少，结构简单，占地面积小，供电可靠性高，适用于具有两回电源进线和两台变压器的总降压变电所。(2)车间变电所车间变电高、低压侧均采用单母线分段接线。这种接线的供电可靠性相当高，当一台变压器或一回电源进线故障或检修时，通过切换操作，可迅速恢复对整个变电所的供电，非常符合本设计的一级负荷的要求。变电所总的接线图间图-1三.导线截面选择(1)35KV汇流母线户外配电装置的汇流母线多采用软导线，因此35KV汇流母线选用钢芯铝绞线。1)按经济电流密度选择导线截面积。35KV母线的最大持续电流为104A，因年最大负荷利用小时maxT=5600h，查表3-3得，经济电流密度ecj=0.92/Amm，则导线的经济截面为2230104115.60.9ececIAmmmmj初选LGJ-95型钢芯铝绞线。2)检验发热条件。查表A-8和表A-10得，30C时LCJ-95型钢芯铝绞线的载流量为0.94335alIA=314.9A104A,因此满足发热条件。3)检验机械强度。查表3-2知，35KV及以上的钢芯铝绞线最小截面积为352mm，所选LGJ-95型钢芯铝绞线满足机械强度要求。(2)10KV汇流母线1)按发热条件选择截面积。10KV母线的最大持续电流为58A,初选TJ-50型导线2)检验机械强度。查表3-2知，10~35KV的导线最小截面为352mm，所选导线满足机械强度要求。3)检验发热条件。查表A-8和表A-10得，30C时TJ-50型导线的载流量为0.94270alIA=253.8A58A,因此满足发热条件。四.确定短路计算点，计算三相短路电流为了选择高压电气设备，整定继电保护，必须进行短路电流计算。短路电流按系统正常运行方式进行计算，其计算电路图和短路点的设置如下图所示（依一车间为例）。短路电流计算电路图根据计算电路图做出计算短路电流的等效电路图如下图1：求各元件电抗标幺值设dS=100MV·A，1dU=37KV,2dU=10.5kV,3dU=0.4kV,则111003337dddSIkAU=1.56kA221003310.5dddSIkAU=5.5kA33100330.4dddSIkAU=144.3kA(1)电力系统.maxkS=287MV·A时*1.max.max100287dkSXS=0.35.minkS=107MV·A时*1.min.min100107dkSXS=0.93(2)架空线路WL*221000.4110.5X=0.36(3)主变压器1T*37.51001006.3X=1.19(4)车间变压器2T*44.51001001X=4.52.系统最大运行方式下三相短路电流及短路容量的计算(1)1k点短路总的电抗标幺值为**11.minXX=0.93因此1k点短路时的三相短路电流及短路容量分别为11*11.560.93dkIIkAX=1.68kA112.55shkiI=2.551.68kA=4.28kA111.51shkII=1.511.68kA=2.54kA1*11000.93dkSSXMV·A=107.53MV·A(2)2k点短路总的电抗标幺值为***21.min3XXX=0.93+1.19=2.12因此2k点短路时的三相短路电流及短路容量分别为22*25.52.12dkIIkAX=2.59kA222.55shkiI=2.552.59kA=6.6kA221.51shkII=1.512.59kA=3.91kA2*21002.12dkSSXMV·A=47.17MV·A(3)3k点短路总阻抗标幺值为*****31.min234XXXXX=0.93+0.36+1.19+4.5=6.98因此，3k点短路时的三相短路电流及短路容量分别为33*3144.36.98dkIIkAX=20.67kA331.84shkiI=1.8420.67kA=38.03kA331.09shkII=1.0920.67kA=22.53kA3*31006.98dkSSXMV·A=14.33MV·A系统最小运行方式下短路电流计算过程从略，将计算结果汇总于下表短路计算点运行方式三相短路电流/KA短路容量/MV·AkI(kA)shi(kA)shI(kA)kS(MV·A)1k最大1.684.282.54107.53最小4.4611.376.73285.72k最大2.596.63.9147.17最小3.579.15.3964.943k最大20.6738.0322.5314.33最小22.5541.4924.5815.63五.部分高压电气设备选择与校验(1)主变35KV侧设备主变35KV侧计算电流306300335IA=104A35kV配电装置采用户外布置，各设备有关参数见下表安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目断路器SW2-35/1000隔离开关GW4-35G/600电流互感器LCW-35电压互感器JDJJ-35避雷器FZ-35NU/kV35/NUkV353535353530I/A104/NIA1000600200/10kI/kA1.68/ocIkA16.5Sk/MV·A107.53/ocSMAA1000shi/kA4.28max/ikA455022000.1=28.2822/imaItkA·s21.681.7=4.822/tItkAs216.54=10892145=9802(650.1)1=42.25(2)主变10kV侧设备主变10KV侧计算电流306300310.5IA=346.4A,选用GG-1A(F)-04型高压开关柜，各设备有关参数见下表。安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目高压断路器SN10-10I/630隔离开关GN8-10T/600电流互感器LAJ-10NU/kV10/NUkV10101030I/A346.4/NIA630600600/10kI/kA2.59/ocIkA16Sk/MV·A47.17/ocSMAA300shi/kA6.6max/ikA405221800.3=76.3722/imaItkA·s22.591.2=8.122/tItkAs2164=10242205=20002(1000.3)1=900六.车间变电所继电保护配置与整定计算根据需要对总降压变电所安装如下继电保护装置：主变压器保护以及10KV母线保护。1.主变压器保护总降压变电所容量为5096.3KV·A，根据规程要求，应装设瓦斯保护，电流速断保护、过电流保护、以及过负荷保护。主变压器继电保护展开图见表2.(1)电流速断保护保护采用两相两继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器电流比Ki=100/5=20,保护装置的动作电流应躲过变压器二次侧母线的最大三相短路穿越电流，即，'32.max10.51.32.591037oprelkIKIA=955.5A.1955.520wopKopiKIIKA=47.8A灵敏度应按变压器一次侧的最小两相短路电流来校验，即(2)1.minkSopIKI=3234.4610955.5=4.12(2)过电流保护采用三个电流互感器结成完全星型联接方式，继电器为DL-11型，电流互感器电流比Ki=100/5=20,reK=0.85，stK=1.5，保护装置的动作电流应躲过变压器可能出现的最大负荷电流，即1.21.563000.85335relstopNTreKKIIKA=220.1A.1220.120wopKopiKIIKA=11A动作时间取1.5s。灵敏度应按变压器二次侧母线的最小两相短路穿越电流来校验，即'(2)2.minkSopIKI=310.53.57103372220.1=3.991.5(3)过负荷保护用一个DL-11型继电器构成，保护装置动作电流应躲过变压器额定电流，即1.0563000.85335relopNTreKIIKA=427.9A动作时间取10~15s。2.10KV馈电线路保护由降压变电所送至每个车间变电所的线路需装设瞬时电流速断保护和过电流保护。保护采用两相继电式接线，继电器为DL-11型，电流互感器电流比为Ki=50/5=10。现以一车间变电所为例进行整定计算。(1)电流速断保护保护装置的动作电流应躲过车间变压器二次侧母线（3k点）的最大三相短路穿越电流，即'33.max0.41.320.671010.5oprelkIKIA=1023.7A.11023.710wopKopiKIIKA=102.3A灵敏度按馈电线路首段（2k点）的最小两相短路电流来校验，即'(2)2.minkSopIKI=333.571021023.7