总降压变电所及高压配电系统设计.doc

学学 号：号： 课课 程程 设设 计计 题题 目目 沙河配件厂总降压变电所及 高压配电系统设计 学学 院院 班班 级级 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 年月日 目目 录录 前 言 一 设计任务及要求1 二 负荷计算和无功补偿4 （一） 负荷计算方法 .4 （二）车间用电设备组和工厂计算负荷的确定 5 （三） 无功功率补偿及其计算 .9 三 总降压变电所的所址和型式的确定10 （一）变电所所址的选择.10 （二） 变电所型式的确定 .12 四 确定总降压变电所主变压器型式、容量和数量.13 （一） 确定总降压变电所主变压器型式 13 （二） 总降压变电所主变压器台数和容量的确定 14 五 变配电所主接线的选择.15 （一） 变电所主姐线 .16 （二） 变电所主接线方式 .17 六 短路计算及设备的选择.19 （一） 短路电流计算 19 （二） 一次设备的选择与校验 .23 七 工厂电源进线及高压配电线路的选择.28 （一） 变电所进出线的种类及选择方法 .28 （二） 高压配电线路的选择 .29 （三） 导线截面的选择及校验 .30 八 继电器保护36 （一） 继电保护装置的配置原则及情况 .36 九 车间变电所的防雷保护和接地装置的设计.39 （一） 防雷保护 .39 （二） 变电所接地装置的选择 .40 十 设计结论 .42 附录 1 .43 附录 2 .44 参考文献.45 前前 言言 工厂总降压变电所是工厂供配电的重要组成部分，它直接影响整个工厂供电的 可靠运行，同时它又是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换、接受和分配电能 的作用。电气主接线是总降压变电所的主要环节，电气主结线的拟定直接关系着全 厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所 电气部分技术经济性能的关键因素。 本设计是 35/6kV 降压变电所及高压配电系统的设计。首先，进行车间负荷统计 和无功功率补偿，确定主变压器及各车间变压器；从技术和经济等方面，通过了两 种方案的比较，选择经济、可靠、运行灵活的主接线一次方案。其次，进行短路计 算和设备的选择、校验；然后，确定工厂电源进线、母线和高压配电线路。最后， 进行二次回路方案、整定继电保护、防雷保护和接地装置的设计。 设计结果可以满足精益冶金机械修造厂供电的可靠性，并保证各车间电气设备 的稳定运行。 关键词关键词：负荷计算 变电所主接线 继电保护 无功功率补偿 短路计算 变压 器 防雷保护 沙河配件厂总降压变电所及高压配电系统设计沙河配件厂总降压变电所及高压配电系统设计 一一 设计任务及要求设计任务及要求 ( (一一) )设计题目设计题目 沙河配件厂总降压变电所及高压配电系统设计。 ( (二二) )设计要求设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生 产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定总降压变电所位置，确 定总降压变电所主变压器的台数与容量、类型，选择总降压变电所主结线方案及高压 设备和进出线，确定防雷和接地装置，最后按要求绘出设计图样，完成设计说明书等 技术文件。 ( (三三) )设计依据设计依据 1工厂总平面布置图 如图 1 所示。 2工厂生产任务、规模及产品规格 本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼 和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为 图 1 沙河配件厂总平面布置图 铸钢件 10000t，铸铁件 3000t，锻件 1000t，铆焊件 2500t。 3工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量 如表 1 和表 2 所示。 4供用电协议 1)工厂电源从供电部门某 22035kV 变电站以 35kV 双回架空线路引入本厂，其中 一路作为工作电源，另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距厂东侧 8km。 表 1 各车间和车间变电所 380V 负荷表 序号 车间(单位) 名 称 设备容量 (kW) 需要系 数 Kd 功率因数 cos 车间变电 所代号 变压器 台数 1铸钢车间20000.40.65No.1 车变2 2铸铁车间10000.40.70 3砂 库1100.70.60 4 小计 (K=0.9) No.2 车变2 5铆焊车间12000.30.45 61”水泵房280.750.8 7 小计 (K=0.9) No.3 车变1 8空压站3900.850.75 9机修车间1500.250.65 10锻造车间2200.30.55 11木型车间1860.350.60 12制材场200.280.60 13综合楼200.91 14 小计 (K=0.9) No.4 车变1 15锅炉房3000.750.80 162”水泵房280.750.80 17仓库(1、2)880.30.65 18污水提升站140.650.80 19 小计 (K=0.9) No.5 车变1 表 2 各车间 6kV 高压负荷表 序号 车间(单位) 名称 高压设备 名称 设备容量 (kW) 需要系 数 Kd 功率因数 cos 1铸钢车间电弧炉212500.90.87 2铸铁车间工频炉22000.80.9 3空压站空压机22500.850.85 小 计 2)系统的短路数据，如表 3 所示。其供电系统图，如图 2 所示。 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 top=2s，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于 1.5s。工厂在 总降压变电所 35kV 电源侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于 0.9。 4)供电贴费为 800 元/kVA。每月电费按两部电费制：基本电费为 25 元/kVA，动力 电费为 0.5 元/kWh，照明电费为 0.7 元/kWh。 5工厂负荷性质 本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为 6000h，属二级负 荷。车间变电所供电电源为 10kV。各车间 6kV 高压负荷由相应的车间变电所供电。 表 3 区域变电站 35kV 母线短路数据 系统运行方式系统短路容量系统运行方式系统短路容量 系统最大运行方式时Socmax=200MVA系统最小运行方式时Socmin =175MVA 6工厂自然条件 (1)气象资料 年最高气温 38，年平均气温 26，年最低气温-4，年最热月 平均最高气温 36，年最热月平均气温 31。年最热月地下 0.8m 处平均温度 24， 常年主导风向为东南风，覆冰厚度 4mm，年雷暴日数 26。 (2)地质水文资料 平均海拔 500m，地层以粘土为主，地下水位 3.5m。 ( (四四) )设计任务设计任务 要求在规定时间内完成下列工作量； 图 2 沙河配件厂供电系统图 1设计说明书 需包括以下主要内容： 1）负荷计算。2)变电所位置的选择。3) 变电所主变压器台数和容量、类型的选择。4)变电所主结线方案的设计（要求从两个 以上较为合理的方案中优选） 。5)短路电流的计算。6)变电所一次设备的选择与校验。 7)变电所进出线的选择。8)防雷保护概述和接地装置的设计。9)参考文献。(参见“目 录”参考格式) 2设计图样 变电所主结线图(CAD) 1 张。 3明细表 主要设备、器件明细表 1 张，需注明主要设备、器件的代号、名称、 型号（规格） 、数量等。(详见“明细表”参考格式) 二二 负荷计算和无功补偿负荷计算和无功补偿 （一）（一）负荷计算方法负荷计算方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。我国目前普遍采用 的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是简便，适用 于全厂和车间变电所负荷的计算，二项式法适用于机加工车间，有较大容量设备影 响的干线和分支干线的负荷计算。但在确定设备台数较少而设备容量差别悬殊的分 支干线的计算负荷时，采用二项式法较之采用需要系数法合理，且计算也较简便。 本设计采用需要系数法确定。 1、单组用电设备的计算负荷的确定 主要计算公式有 有功功率 30ed PPK （2-1） 无功功率 tan 3030 PQ （2-2） 视在功率 30303030 /cosSPPQ （2-3） 计算电流 3030/ 3 N ISU （2-4） 式中 30 P 、 30 Q 、 30 S用电设备组的有功、无功、视在功率的计算负荷； e p用电设备组的设备总额定容量； tan功率因数角的正切值； 30 I用电设备组的计算负荷电流； N U额定电压。 2、多组用电设备的计算负荷的确定 主要计算公式 有功功率 ipPKP3030 （2-5） 无功功率 iqPKQ3030 （2-6） 视在功率 2 30 2 3030QPS （2-7） 计算电流 NU S I 3 30 30 （2-8） 式中iP30所有设备组有功计算负荷30P之和； pK有功负荷同时系数，本设计取 0.9； iQ30所有设备组无功计算负荷30Q之和； qK无功负荷同时系数，本设计取 0.9。 （二）（二）车间用电设备组和工厂计算负荷的确定车间用电设备组和工厂计算负荷的确定 由于本设计需要选择设备，应该采用比较详细的的计算方法，这里选择逐级计算 法。逐级计算方法是指根据用户的供配电系统图，从用电设备开始，朝电源方向逐级 计算，最后求出用户总的计算负荷的方法。 本次设计的供配电系统图如图 2-1 所示。 1、车间变电所低压侧计算负荷的确定 根据以上公式，以铸钢车间为例进行负荷统计： 由已知数据 2000 e pkW，0.4 d K ，65. 0cos，17 . 1 tan 可得 30 1 0.42000800 de PK PkW 30 130 1tan 800 1.17936 varQPk 30 1 30 1 800 1231 cos0.65 P SkVA 30 1 30 1 1231 1870.3 330.38 N S IA U 用同样的方法可求得其他车间的计算负荷如表一所示： 图 2-1 供配电系统图 2、车间变电所高压侧计算负荷的确定 主要计算公式有 tiC PPP （2-9） tiC QQQ （2-10） 22 CCC QPS （2-11） 其中: 0.015 ti PS，0.016 ti QS。 NO.1 11 8000.015 1231818.47 Ct PPPkW 11 9360.06 12311009.88 var Ct QQQk 111 1300 CCC SPQkVA NO.2 2 2 429.30.015628.74438.7 Ct PPPkW 22 459.370.06628.74497.7 var Ct QQQk 222 663 CCC SPQkVA 表 2-1 各车间 380V 侧负荷统计表 计 算 负 荷 编 号 车间（单 位）名称 设备 容量 / kW Kd cos tan 30/ PkW 30/ varQk 30/ SkVAAI/ 30 1铸钢车间20000.40.651.178009361230.81870.3 铸铁车间10000.40.701.02400408571.4867.6 砂 库1100.70.601.3377102.6128.8195.6 2 小 计 0.9K 3110429.34599628.3955.8 铆焊车间12000.30.451.98360712.8798.61213.5 1#水泵房280.750.80.752115.7526.339.9 3小 计 0.9K 1228342.9656.0739.91124.2 空 压 站3900.850.750.88331.5291.72442.0671.5 机修车间1500.250.651.1737.543.957.787.7 锻造车间2200.30.551.5266100.3120.0182.3 木型车间1860.350.601.3365.186.6108.6164.5 制 材 场200.280.601.335.67.49.314.1 综 合 楼200.91018018.027.3 4 小 计 0.9K 986471.3476.9670.61019.7 锅 炉 房3000.750.800.75225168.75281.3427.4 5 2#水泵房280.750.800.752115.7526.339.9 仓 库 （1、2） 880.30.651.1726.430.8940.261.4 污 水 提 升 站 140.650.800.759.16.8311.417.3 小 计 0.9K 430253.4201322.8490.6 总 计 0.9K0.6420672457.5 3211.24879 NO.3 C33342.90.015739.94354.0 t PPPkW 3 3 656.00.06739.94700.4 var Ct QQQk 22 444 784.78 CCC SPQkVA NO.4 C44471.330.015670.55481.39 t PPPkW C44476.950.06670.55517.76 var t QQQk 22 C4C4C4706.98SPQkVA NO.5 55 2530,015 322.78257.85 Ct PPPkW 55 2010.0622.78220.38 var Ct QQQk 22 555 339.2 CCC SPQkVA 6kV 高压设备的计算负荷 1 2 12500.92250PkW 2 22000.8320PkW 3 22500.85425PkW 1 22500.571282.5 varQk 2 3200.48154 varQk 3 4250.62264 varQk 123 ()0.929952696 P PKPPP 123 ()0.9 1699.61524 var q QKQQQk 22 3097SPQkVA 3、总降压变电所二次侧计算负荷的确定 主要计算公式有 i n i P PKP 1 （2-12） i n i q QKQ 1 （2-13） 0.9(818.47438.7354.1481.4257.851995)4811 C PkW 0.9(1009.88497.09700.4517.18219.371699.6)4176 var C Qk 2 2 6370.6 CCC SPQkVA 4、总降压变电所一次侧计算负荷的确定 主要计算公式 tCC PPP “ （2-14） tCC PQQ “ （2-15） 2 “ 2 “ “ CCC QPS （2-16） “ 48110.0156370.64906.6 C PkW 41760.066370.64558.2 var C Qk “2“ 2 6697 CCC SPQkVA 表 2-2 工厂负荷统计表 计 算 内 容coscP C QPQ C S C I 1T 低压侧负荷80093612311870 变压器 1T 损 耗 18.573.9 车间 1T 计算负 荷 1T 高压侧负荷818.510101300125 2T 低压侧负荷429.3460629956 变压器 2T 损耗9.437.7 车间 2T 计算负 荷2T 高压侧负荷438.7497.766363.8 3T 低压侧负荷3436567401124 变压器 3T 损耗11.144.4 车间 3T 计算负 荷3T 高压侧负荷354.1700.4784.875.52 4T 低压侧负荷471.3477.56711020 变压器 4T 损耗10.140.3 车间 4T 计算负 荷4T 高压侧负荷481.4517.870768.1 5T 低压侧负荷253201323491 变压器 5T 损耗4.8519.4 车间 5T 计算负 荷5T 高压侧负荷257.8220.4 339 2 32.6 铸 钢 车 间225012582587249 铸 铁 车 间32015435534 空 压 站42526450048 6KV 侧总计算负荷0.755481141766371613 总降变损耗95.6382 全厂计算负荷0.73490745586697110.5 （三）（三）无功功率补偿及其计算无功功率补偿及其计算 本设计要求工厂最大负荷时功率因数不得低于 0.9，综合考虑经济效果，选用高压 集中补偿。高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在总降压变电所 610kV 母线 上，如图 2-2 所示。该补偿方式只能补偿总降压变电所的 610kV 母线之前的供配电 系统中由无功功率产生的影响，而对无功功率在企业内部的供配电系统中引起的损耗 无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较其它补偿方式差。但由于装设集中，运行 条件好，维护管理方便，投资较少。且总降压变电所 610kV 母线停电机会少，因此 电容器利用率高。 图 2-2 高压电容器集中补偿的结线 其功率补偿计算如下： 6kV 高压母线进行自动补偿 4811 cos0.755 6370.6 P S 12 (tantan) CC QP 4811 (0.870.43) 2117 vark 查表可选 BWF6.3-120-1 型电容器,其个数为 2117 17.6 120 n （取18个） 则实际补偿容量为 18 1202160 vark 补偿后 6KV 二次侧视在计算负荷为 2222 ()4118(4176-2160)5216 CCC SPQQkVA 6kV 一次侧计算负荷为 48110.015 52164889 Ct PPPkW (4176-2160)+0.065216=2329kvar Ct QQQ 22 5415 C SPQkVA 4889 cos0.903 5415 满足要求。 表 1-3 6kV 高压母线自动补偿前后计算负荷及功率因数统计 计 算 负 荷 项 目cos /k ()PVPQ/k()WQ(/kSVA/ I A 6kv 侧补偿前负荷0.755481141766370.6613 6kv 侧无功 补偿容量 -2160 6kv 侧补偿后负荷0.92481120165216502 主变压器功率损耗78313 35kV 侧负荷总计0.90348892329541589.3 三三 总降压变电所的所址和型式的确定总降压变电所的所址和型式的确定 （一（一）变电所所址的选择）变电所所址的选择 1、变电所所址选择的一般原则 选择工厂变配电所的所址,应根据下列要求经技术、经济比较后确定: 1）尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。 2）进出线方便，特别是要便于架空进出线。 3）接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。 4）设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。 5）不因设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时， 应有防震和隔热的措施。 6）不应设在多尘或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时,不应设在污染源盛行风向 的下风侧。 7）不应设在厕所浴室或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻。 8）不应设在有爆炸危险的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方 或正下方,当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗邻时,应符合国家标准 GB50058- 92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。 9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。 10）高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一 起。 2、负荷中心的确定 变电所位置应尽量接近负荷中心，工厂的负荷中心用功率矩法确定。 在工厂平面图的下侧和左侧，任作一直角坐标的 x 轴和 y 轴，按 1/5000 的比例测 出各车间和生活区的负荷中心点的坐标位置标于图中，例如： ),( 111 yxP、),( 222 yxP。而工厂的负荷中心设在),(yxP， 123i PPPPP ，按负荷功率矩法确定负荷中心 i ii P xP x )( （3-1） i ii P yP y )( （3-2） 各车间标注如下： 铸钢车间1，铸铁车间2，砂库3，铆焊车间4，1#水泵房5， 空压站6，机修车间7，锻造车间8，木型车间9，制材厂10， 综合楼11，锅炉房12，2#水泵房13，仓库14，污水提升站15 1 P(2.6，7.3) 2 P(6.4，7.4) 3 P(5.4，5.1) 4 P(2.8，9.5) 5 P(0.9，10.7) 6 P(5.9，9.6) 7 P(6.0, 10.1) 8P(8.3，9.9) 9P(9.0，8.5) 10P(10.0，6.9) 11P(10.7，10.0) 12P(0.9，3.4) 13P(0.7，4.0) 14P(3.2，1.6) 15P(7.6，3.9) 由前计算可知: 1 80022503050P 2440320720P 3 77P 4 360P 5 21P 6 331.5425756.5P 7 37.5P 866P 965P 105.6P 1118P 12225P 1321P 1426P 159P 123456789101112131415 5457.6 i PPPPPPPPPPPPPPPP 图 3-1 工厂总平面布置图 ()30502.67206.4775.43602.821 0.9756.5 5.9 5457.6 ii i Px x P 37.5 666 8.365 95.6 10 18 10.7225 0.921 0.726 3.29 7.6 3.7 5457.6 ()3050 7.3720 7.477 5.1 360 9.521 10.7756.5 9.637.5 10.1 5457.6 ii i Py y P 66 9.965 8.55.6 6.9 18 10225 3.421 426 1.69 3.9 7.6 5457.6 计算所得的负荷中心为(3.7，7.6)。 按图纸比例及综合考虑变电所位置选择的原则后,确定(3.7,7.6)为总降压变电所 坐标中心，如图 3-1 中所示。 （二）（二） 变电所型式的确定变电所型式的确定 变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。 变电所按其在供配电系统地位合作用，分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、 杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。 1、总降压变电所 大中型企业，由于负荷较大，往往采用 35110kV 电源进线，降压至 10kV 或 6kV 再向各车间变电所和高压用电设备配电这种降压变电所称为总降压变电所。一般来讲， 企业规模不太大，车间或生产厂房布局比较集中，应尽量设一个总降压变电所，这样 既节省投资，又便于运行维护。但如果企业规模较大，且有两个或两个以上的集中大 负荷用电车间群，而彼此之间相距又较远时，可以考虑设立两个或两个以上的总降压 变电所。 2、车间变电所 车间变电所主要有以下两种类型 1）车间附设变电所 附设变电所利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开，车间附设 变电所又分为内附式（如图 3-2 中 a）和外附式（如图 3-2 中 b）。内附式变电所要占 用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间 的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所要高 一些。 2）车间内变电所 变压器室位于车间内的单独房间内（如图 3-2 中 c），虽然这种变电所占用了车间内的 面积，但它处于负荷的中心，因而可以减少线路上的电能损耗和有色金属消耗量。 由于设在车间内其安全性要差一些，故适用于负荷较大的多跨厂房内，在大型冶金 企业中比较多见。 a b c 图 3-2 变电所类型图 3）变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。 在选择工厂总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应 优选用屋内式。 3、最终方案的确定 本设计变电所是将 35kV 的电源进线降至 6kV，再向各车间变电所和高压用电设备 配电。所以应设立总降压变电所，且设为屋内式，各个车间设立车间变电所，车间变 电所也设为屋内式，它虽然占据了车间的位置，但是它处于负荷中心，因而可以减少 线路上的电能损耗和有色金属消耗量。 四四 确定总降压变电所主变压器型式、容量和数量确定总降压变电所主变压器型式、容量和数量 （一）（一）确定总降压变电所主变压器型式确定总降压变电所主变压器型式 变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能 的合理输送、分配和适用。在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如 S9 系列 或 S10 系列。供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电 力变压器（S9、S10-M、S11、S11-M 等）. 本设计选择 S9 系列三相油浸自冷电力变压器。 （二）（二）总降压变电所主变压器台数和容量的确定总降压变电所主变压器台数和容量的确定 1、主变压器台数的选择 （一）主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。 1、应满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主 变压器，当在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台。 2、对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济 合理时可选择两台主变压器。 3、三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。 （二）选择主变压器台数按其负荷性质要求为： 车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为 6000h，属于二级负荷。 由供电部门对工厂提出的技术要求： 1、本车间变电所从本厂 220/35kV 变电站以 35kV 双回路架空线路引入本厂。一路 作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行，变电站距厂东 8km。 2、工厂总降压变电所 35kV 电源侧进行电能计量。 3、区域变电站 35 kV 馈电线路定时限过电流保护装置的整定时间 Top=2s，工厂总 降压变电所保护的时间不的大于 1.5s。 4、工厂最大负荷时功率因数不得低于 0.9。 （三）根据以上工厂的负荷性质和电源情况，工厂总降压变电所的主变压器考虑装 设一台或两台主电力变压器两种方案。 2、主变压器容量的选择 1）装设一台时，应满足：主变压器容量 TN S 应不小于总计算负荷 30 S，即 30 (1.15 1.4) N T SS （4-3） 2）装设两台时，应满足：每台变压器的容量 TN S 不应小于总的计算负荷 30 S的 60%，最好为总计算负荷的 70%左右，即 30 )7 . 06 . 0(SS TN （4-4） 同时每台主变压器容量 TN S 不应小于全部一、二级负荷之和 )(30 S，即 )(30 SS TN （4-5） （一）各车间变电所所选变压器的台数及容量： NO.1 30 (0.6 0.7)(0.6 0.7) 1231(737.6 861.7) N SSkVA 30() 1231 N SSkVA 选择两台 S9-1250/6 变压器。 NO.2 30 (0.6 0.7)(0.6 0.7)629(377.4 440.3) N SSkVA 30() 629 N SSkVA 选择两台 S9-630/6 变压器。 NO.3 30 (1.15 1.4)(1.15 1.4)740(8511036) N SSkVA 选择一台 S9-1000/6 变压器。 NO.4 30 (1.15 1.4)(1.15 1.4)671(771.65 939.4) N SSkVA 选择一台 S9-800/6 变压器。 NO.5 30 (1.15 1.4)(1.15 1.4)323(371.45 452.2) N SSkVA 选择一台 S9-400/6 变压器。 （二）总降压变电所变压器容量和台数的选择: 装设两台时， 30 (0.6 0.7)(0.6 0.7)5415(3249 3601.5) N SSkVA 30() 5415 N SSkVA 选择 S9-6300/35 型变压器。 装设一台时， 30 (1.15 1.4)(1.15 1.4) 5415(6227.25 7581) N T SSkVA , 选择 S98000/35 型低损耗配电变压器。 3、绕组数和接线组别的确定 该变电所有二个电压等级，所以选用双绕组变压器， 35KV 采用 Y 形连接，6KV 采 用 连接,连接组型号为 Yd11。 4、冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、 强迫导向油循环冷却。油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散 热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸风冷 式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。 加装风冷后可使变压器的容量增加 30%35%。强迫油循环冷却方式，又分强油风 冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。 油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带 走。 考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然冷却方式。 五 变配电所主接线的选择 （一）（一） 变电所主姐线变电所主姐线 1、对变电所主接线的要求 变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，应根据变配电所在供电 系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可 靠、灵活和经济等要求。 2、变电所主接线方案的比较 表 5-1 两种主接线方案的比较 比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案 供电安 全性 满足要求满足要求 供电可 靠性 基本满足要求满足要求 供电质量 由于一台主变，电压损耗 略大 由于两台主变并列，电压 损耗略小 灵活方 便性 只一台主变，灵活性稍差 由于有两台主变，灵活性较 好 技 术 指 标 扩建适 应性 稍差一些更好一些 电力变 压器的综 合投资额 查表得 S910000/35 单 价为 86.3 万元，查表得变压 器综合投资约为其单价的 2 倍， 因此其综合投资为 286.3 万 元=172.6 万 查表得 S98000/35 单价 为 73.9 万元，因次两台综合 投资为 473.9=295.6 万元， 比一台主变方案多投资 123 万 高压开 关柜的综 合比较 查表得 JYN1-35 型柜按每 台 6.5 万元计，查表得其综合 投资按设备价 1.5 倍计，因此 其综合投资约为 41.56.5 万元=39 万元 查表得 11 台 JYN1-35 柜， 其综合投资约为 111.56.5=107.25 万元， 比一台主变的方案多投资 68.25 万元 经 济 指 标 电力变 压器和高 压开关柜 的年运行 查表计算，主变和高压开关 柜的折旧和维修管理费每年为 10.97 万元 主变压器和高压开关柜 的折旧费和维修管理费每年 为 21.215 万元，比装设 1 台 主变压器的方案多消耗约 费10.245 万元 技 术 指 标 交供电 部门的一 次性供电 贴费 按 700 元/kVA 计，贴费为 100000.07 万元=700 万元 贴费为 280000.07 万元=1120 万元，比一台主变 压器多投资 420 万 根据前面考虑的两种变压器选择方案可设计下面两种主接线方案： (1)装设一台主变压器的主接线方案 (2)装设两台主变压器的主接线方案 分别对两种主结线方案的比较。 （一）技术经济指标比较，见表 5-1。 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变 的主接线方案，从按经济指标，则装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案。 （二）通过负荷情况进行比较 主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时， 应装设两台及以上主变压器： （三）综合上述方案比较，考虑到本厂属于二级负荷，如出现中断供电，在经济 上的损失远多于所装设的费用，且有较大的集中负荷，如铸钢车间，决定采用装设两 台主变的方案。 （二）（二） 变电所主接线方式变电所主接线方式 主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式 都有密切关系，是供电设计中的重要环节。对于电源进线电压为 35kV 及以上的大中型 工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为 6kV 的高压配电电压，然后经车间变电所， 降为一般低压设备所需的电压。 1、变电所常用主接线 供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路变压器组接线、单母线接线和 桥式接线 3 种类型。 2、总降压变电所主接线方式的选择 总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压 器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主 结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密 切关系，是供电设计中的重要环节。 以下有两种接线方式： （一）一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如图 5-1（a),这种主结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并 且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。 (a) 内桥式主接线 (b) 外桥式主接线 图 5-1 桥式接线 (二)一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如 图 5-1（b)，这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级 负荷的工厂。 3、高压配电系统主接线方式的选择 配电系统起接收和分配电能的作用，其位置应当尽量靠近负荷中心，配电系统一 般为单母线制，根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线分段。 以下是两种接线方案： （一）单母线不分段接线（如图 5-2a） 当只有一路电源进线时，常采用这种接线。优点：接线简单、清晰，使用设备少，经 济性比较好，由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。缺点：是可靠性 和灵活性差。当电源进线、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户 供电中断。这种接线可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电 源的二级负荷用户。 (a) 单母线不分段主接线 (b) 单母线分段主接线 图 5-2 高压配电系统的接线方案 （二）单母线分段接线（如图 5-2b） 当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，单母线分段可以分段单独运行，也 可以并列同时运行。优点：供电可靠性较高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对 用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有 50%左右的用户停电。 具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一、二级负荷供电，特别是装 设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。 本次设计的冶金机械修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较长（8km）, 主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一次侧内桥式接线、 二次侧单母线分段的总降压变电所主结线（如图 5-3） 。 （三）总降压变电所主接线图如附图。 图 5-3 总降压变电所内桥式主接线图 六六 短路计算及设备的选择短路计算及设备的选择 （一）（一） 短路电流计算短路电流计算 1、短路计算的方法 进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考 虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短 路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着， 按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电 路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和 阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大 容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将 电路化简，求出其等效总阻抗,最后计算短路电流和短路容量。 2、短路计算过程 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺制法。 本设计采用标幺制法进行短路电流的计算。 计算公式有 电力系统的电抗标幺值 ocd SSX/ * 1 (6-1) 架空线路的电抗标幺值 2 * 2 d d U S lXX (6-2) 电力变压器的电抗标幺值 N dc S SU X 100 % 1* 3 (6-3) 供电系统短路示意图如图 6-1 所示。 取基准容量为MVASd100,基准电压 1 37 d UkV、 2 6.3 d UkV相应的基准电流分 别为 1d I、 2d I。 （一）最小运行方式下短路电流的计算 1、求 K-1 点的短路电流和短路容量( 1c U=37kV) 图 6-1 短路计算电路图 （1）计算短路电路中各元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 57 . 0 175 100 / * 1 ocd SSX 架空线路的电抗标幺值 23 . 0 37 100 84 . 0 22 1 0 * 2 d d U S lXX 其中 0 X 为导线的单位长度电抗平均值,查表得为0.4/ km。 绘 K-1 点的短路等效电路图，如图 6-2(a)所示，并计算其总电抗标幺值 * 2 * 1 * 1 XXXK =0.8 （2）计算 K-1 点的三相短路电流和短路容量 K-1 点所在电压级的基准电流为 1 1 100 1.56 33 37 d d d S IkA U K-1 点短路电流各值 25 . 1 8 . 0 11 * 1 * 1 K K X I * 111 1.56 1.251.95 KdK II IkA 1 2.552.55 1.954.97 shK iIkA MVA X S S K d K 12525 . 1 100 * 1 1 2、求 K-2 点的短路电流和短路容量( 2 6.3 c UkV ) （1）计算短路电路中各元件的电抗标幺值 变压器 T1,T2 的电抗标幺值 * 34 %7.5100 1.19 1001006.3 dK N SU XX S （a）K-1 点的短路等效电路图 （b） K-2 点的短路等效电路图 图 6-2 最小运行方式下的短路等效图 所以 K-2 点的短路等效电路图如图 5-2(b)所示，并计算其总电抗电抗标幺值 * 21234 1.19 / /0.570.231.4 2 K XXXXX (2)计算 K-2 点的三相短路电流和短路容量 K-2 点所在电压级的基准电流为 1 1 100 9.16 336.3 d d d S IkA U K-2 点短路电流各值 * 2 * 2 11 0.71 1.4 K K I X * 212 9.16 0.716.5 KdK II IkA 2 2.552.55 6.516.58 shK iIkA 2 * 2 1000.7171 d K K S SMVA X （二）最大运行方式下短路电流的计算 1、求 K-1 点的短路电流和短路容量( 1c U=37kV) (1)计算短路电路中各元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 5 . 0 200 100 / * 1 ocd SSX 绘 K-1 点的短路等效电路图，如图 6-3(a)所示，并计算其总电抗标幺值 73 . 0 * 2 * 1 * 1 XXX K (2)计算 K-1 点的三相短路电流和短路容量 K-1 点所在电压级的基准电流为 1 1 100 1.56 33 37 d d d S IkA U K-1 点短路电流各值 37 . 1 73 . 0 11 * 1 * 1 K K X I * 111 1.56 1.372.14 KdK II IkA 1 2.552.55 2.145.46 shK iIkA MVA X S S K d K 13737 . 1 100 * 1 1 2、求 K-2 点的短路电流和短路容量( 2 6.3 c UkV) (1)计算短路电路中各元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 5 . 0 200 100 / * 1 ocd SSX 绘 K-2 点的短路等效电路图，如图 6-3(b)所示，并计算其总电抗 * 21234 1.19 / /0.50.231.325 2 K XXXXX (2)计算 K-2 点的三相短路电流和短路容量 K-2 点所在电压级的基准电流为 1 1 100 9.16 336.3 d d d S IkA U K-2 点短路电流各值 * 2 * 2 11 0.755 1.325 K K I X * 212 9.16 0.7556.92 KdK II IkA 2 2.552.55 6.9217.65 shK