35kv變電站設(shè)計

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項目設(shè)計報告 2016 年 7 月 13 日 項 目 名 稱 35KV 電源進線的總降變配電設(shè)計 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指 導(dǎo) 老 師 成績 評定 實訓(xùn)報告 1 目錄 前言 2 一 原始資料分析 3 1 1 負荷資料 3 1 2 各車間和生活變電所的地理位置圖 3 1 3 電源資料 4 1 4 氣象及水文地質(zhì)資料 4 二 負荷計算 4 2 1 負荷計算所需公式 材料依據(jù) 4 2 2 各車間的計算負荷 5 2 3 總降的負荷計算 6 2 4 導(dǎo)線選擇 7 2 5 所選變壓器型號表 8 三 主接線方案的選定 8 四 短路電流的計算 9 4 1 計算方法的選擇 9 4 2 標幺值計算 10 五 電氣設(shè)備的選擇和校驗 14 5 1 高壓設(shè)備選擇和校驗的項目 14 5 2 高壓設(shè)備的選擇及其校驗 14 5 3 10KV 一次設(shè)備選擇 15 六 二次保護 15 6 1 二次保護原理圖及其展開圖 15 6 2 二次保護的整定及其靈敏度校驗 17 七 變電所選址及防雷保護 18 7 1 變電所選址 18 7 2 防雷保護資料分析 20 7 3 避雷針的選擇 20 7 5 對雷電侵入波過電壓的保護 20 實訓(xùn)報告 2 前言 隨著人們生活質(zhì)量的日益提高 用電水平的不斷上升 對電能質(zhì)量的要求 也日益增長 而在工廠 企業(yè)中 通過對配電系統(tǒng)的建立 就可以對自身整體 的電能使用情況和設(shè)備運行狀態(tài)做到全面了解和控制 對今后生產(chǎn)的調(diào)整進行 有效的電力匹配 減少和杜絕電力運行中的安全隱患 提高設(shè)備運行效率 提 供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)依據(jù) 使整個工廠電力系統(tǒng)更經(jīng)濟 安全 可控 供電技術(shù)是分配和合理使用電能的重要環(huán)節(jié) 本著對供電的四點要求即 安全 應(yīng)按照規(guī)范能充分保證人身和設(shè)備的安全 優(yōu)質(zhì) 能保證供電電壓和頻 率滿足用戶需求 靈活 能滿足供電系統(tǒng)的各種運行方式 有改擴建的可能性 經(jīng)濟 盡量使主接線簡單 投資少 節(jié)約電能和有色金屬消耗量 我們在掌握 理論知識的基礎(chǔ)上 來設(shè)計該工廠分級供電的系統(tǒng)設(shè)計和規(guī)劃 在設(shè)計過程中 參照工廠的原始設(shè)備資料進行負荷計算 由此得出的結(jié)果 來選擇確定車間的負荷級別 然后根據(jù)車間負荷及負荷級別來確定變壓器臺數(shù) 和變壓器容量 由此選擇主接線方案 再通過短路電流的計算來選擇高低壓電 器設(shè)備和電力導(dǎo)線等 考慮并設(shè)計防雷和接地裝置 實訓(xùn)報告 3 一 原始資料分析 1 1 負荷資料 車間變電所車間 項目 1 2 3 4 生活區(qū) 負荷 KW 300 100 450 420 80 功率因數(shù) cos 0 85 0 75 0 90 0 80 1 負荷類別 三 二 三 二 三 二次側(cè)電壓 V 380 380 380 380 380 最大負荷利用小時數(shù) 2000 4500 2200 4000 1800 負荷計算的目的 通過對負荷資料對各負荷進行分析和計算 為之后選擇變電所供電線 路的截面積 變壓器容量 開關(guān)電源及互感器等額定參數(shù)提供依據(jù) 確保合理選擇配電系統(tǒng) 的設(shè)備和元件 1 2 各車間和生活變電所的地理位置圖 圖例 車間變電所 生活變電所 高壓電機 總降變電所 注釋 一公分 一格 200 米 位置圖作用 通過地理位置圖 可以選擇出負荷中心 對變電所進行選址 實訓(xùn)報告 4 1 3 電源資料 總降變電所從 4 5KM 處的區(qū)域變電所和 17km 的火電廠分別引出 35kv 的電源 電源資料作用 用于短路及防雷保護時 1 4 氣象及水文地質(zhì)資料 該廠位于海拔 1000M 處 最熱月的平均溫度為 28 最熱月的最高溫度為 35 最熱 溫度為 39 最低溫度為 3 最熱月地下 0 8M 處平均溫度 25 雷暴日數(shù) 52 2 日 年 氣象資料 用于導(dǎo)線及防雷選擇時的依據(jù) 當(dāng)?shù)貫槎嗍寥?3M 以下為砂巖 地下水走 2M 以下 土壤沒有腐蝕性 水文資料 為接地電阻的選址 土壤電阻率提供依據(jù) 二 負荷計算 2 1 負荷計算所需公式 材料依據(jù) 一年按 365 天計算 T 365 24 8760h 為與銘牌容量對應(yīng)的負荷持續(xù)率 t T Pe N N 負荷持續(xù)率 一個工作周期內(nèi)工作時間 t 與工作周期 T 的百分比值 有功計算負荷 30T PnKd 無功計算負荷 Q a 視在計算負荷 S30cos 計算電流 IUN 并聯(lián)電容容量 tan arccos tan arccos CP30 實訓(xùn)報告 5 2 2 各車間的計算負荷 1 號車間 有功計算負荷 kwP308 7 14860 2 無功計算負荷 kvar75014 Q 視在計算負荷 KV A4330S 計算電流 AI87 210 4 1 2 號車間 有功計算負荷 P 30 0 7 100 50 2 KW6 5 無功計算負荷 Q 30 50 2 0 88 44 2 kvar 視在計算負荷 S 30 P30 cos 66 9KV A 計算電流 I 30 S30 UN 3 66 9 101 7 A86 30 3 號車間 有功計算負荷 P 30 0 7 450 157 9KW2200 8760 無功計算負荷 Q 30 157 9 0 48 75 8kvar 視在計算負荷 S 30 157 9 0 9 175 4KV A 計算電流 I 30 266 6A 175 43 0 38 4 號車間 有功計算負荷 P30 0 8 420 227KW4000 8760 無功計算負荷 Q30 227 0 75 170kvar 視在計算負荷 S30 227 0 8 283 7KV A 計算電流 I30 431 2A 283 73 0 38 生活區(qū) 有功計算負荷 P30 0 8 80 29KW1800 8760 無功計算負荷 Q30 0kvar 視在計算負荷 S30 29 1 29KV A 計算電流 I30 44 1A 293 0 38 實訓(xùn)報告 6 2 3 總降的負荷計算 由步驟二的負荷計算可求得總的計算負荷 0 95 114 7 50 2 157 9 227 29 550 kwP 0 97 86 44 2 75 8 170 0 365 kvarQ S 總 660 KV A5502 3652 I 總 38 1 A 6603 35 總降補償 cos P30 S30 0 83 Qc 550 tan arccos0 83 tan arccos0 92 135 3kvar 取 Qc 140kvar Q30 總 365 140 225kvar S30 總 594KV A 230 230 比補償前減少 66KV A 0 01 S30 總 5 94KW 0 05 S30 總 29 7kvar 555 94KW 225 29 7 254 7kvar 30 30 611 5 KV A 30555 942 254 72 cos 0 909 0 9 30 30 符合功率因數(shù)要求 車間及總降負荷表 1 號車間 2 號車間 3 號車間 4 號車間 生活區(qū) 總降 30 114 7 86 157 9 227 29 550 30 86 44 2 75 8 170 0 365 實訓(xùn)報告 7 30 143 4 66 9 175 4 283 7 29 660 30 217 87 101 7 266 6 431 2 44 1 38 1 注 0 95 0 97 p 主接線擬定 選擇兩臺變壓器 雙回路雙電源 35KV 進線 采用內(nèi)橋式單母線分段與外 橋式單母線分段兩種主接線方式 其中 2 4 號車間為 2 級負荷 但無一級負荷 因此選擇一 臺變壓器 由 GB50059 2011 35kv 變電站設(shè)計規(guī)范 選擇主變壓器臺數(shù)為兩臺 根據(jù) 工廠供電 要求 當(dāng)變電所裝有兩臺變壓器的變電所每臺主變壓器的容量 不應(yīng)小于總負荷的 60 70 同時每臺主變壓器的容量 SNTSNT SSNT30 7 60 不應(yīng)小于全部一 二級負荷之和 即有 30 SNT 0 6 0 7 S30 0 6 0 7 660 415 8KV A 350 6 30 初步取兩臺主變壓器的容量為 500KVA 并聯(lián)運行時可以滿足要求 2 4 導(dǎo)線選擇 35 10KV 38 1A 480A 選擇 LMY 型矩形硬鋁母線 尺寸為 40mm 4mm 30 車間線路 1 號車間 217 87A 265A 選擇 LJ 型 70 30 2 2 號車間 101 7A 105A 選擇 LJ 型 16 30 2 3 號車間 266 6A 325A 選擇 LJ 型 95 30 2 4 號車間 431 2A 440A 選擇 LJ 型 150 30 2 生活區(qū) 44 1A 75A 選擇 LJ 型 10 30 2 實訓(xùn)報告 8 2 5 所選變壓器型號表 表 3 1 變壓器型號及容量 額定電壓 數(shù)據(jù)型號 額定容量 KV A 臺數(shù) 高 壓 低 壓 補償容量 Kvar 功率因數(shù) cos 聯(lián)結(jié)組別 阻抗電壓 T1 T2 變壓器 S9 500 10 6 500 2 35 10 140 0 909 Yd11 4 5 1 變壓器 S9 160 10 6 160 1 0 9 4 2 變壓器 S9 80 10 6 80 1 0 9 4 3 變壓器 S9 200 10 6 200 1 0 9 4 生活區(qū) 變壓器 S9 30 10 6 30 1 10 0 38 1 Dyn11 4 說明 T1 T2 是兩臺主變壓器 1 2 3 4 5 變壓器分別裝設(shè)在車間變電所 1 車間變電所 2 車間變電所 3 車 間變電所 4 和生活區(qū) cos 為補償后工廠的功率因數(shù) 三 主接線方案的選定 根據(jù)國家標準 GB50059 2011 35kv 110kv 變電站設(shè)計規(guī)范 對 35kv 110kv 變電站的電氣接線設(shè) 計規(guī)定 1 35kv 110kv 線路出線回路超過兩回時 宜采用擴大橋形 單母線或單母線分段接線 2 由上 述規(guī)定 初擬以下兩種主接線方案 實訓(xùn)報告 9 注釋 方案一為內(nèi)橋式單母線分段接線 方案二為外橋式單母線分段 綜合比較方案一 方案二 兩個方案皆能滿足設(shè)計要求 但方案二所采用的高壓開關(guān)較多 因此成 本會偏高 而且應(yīng)為設(shè)備的增多 使得故障率升高 且本設(shè)計中電源進線分別從 4 5KM 區(qū)域供電所和 17KM 火電廠引出 屬于遠距離送電 應(yīng)選擇內(nèi)橋式單母線分段接線 所以 綜合經(jīng)濟和設(shè)備安全可靠運行的考慮 我選擇方案一 四 短路電流的計算 4 1 計算方法的選擇 在進行短路電流計算是 首先需要計算回路中元件的阻抗 各元件阻抗 的計算通常采用歐姆法和標幺值兩種計算方法 前一種計算方法只要勇于 1kv 一下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中 后一種計算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電 力系統(tǒng)中 實訓(xùn)報告 10 4 2 標幺值計算 短路等效電路圖 4 2 1 由區(qū)域變電所供電時 架空線路為 4 5km 36 75 KV 10 5 KV 取基準值 Sd 100MVA 1000MVAUC1C2 SOC 100 36 75 1 57 KASI1d3 3 100 10 5 5 5 KAC22 電力系統(tǒng)的電抗標么值 100KVA 1000KVA 0 1X 1 架空線路的電抗標么值 查表的到 km4 0 0 133753620 2 05 4 LX 電力變壓器的電抗標么值 SUNKT1 d 5 6 25Uk KVAM801 3 1 當(dāng) k 1 點發(fā)生短路時 實訓(xùn)報告 11 K 1 點短路等效電路圖 總電抗 0 1 0 133 0 233X 1 k 三相短路電流周期分量有效值 0 233 1 57KA 0 233 6 738 KAIK1d 3 其他三相短路電流 6 738 KAIK 3 1 3 3 17 182 KA6 78255 2 3 1 k 3 shi KA40 三相短路容量 100 0 233 429 18 MVAXSKK 1 d 3 1 2 當(dāng) k 2 點發(fā)生短路時 k 2 點短路等效電路圖 總電抗 0 1 0 133 6 25 2 3 358X 1 k 三相短路電流周期分量有效值 實訓(xùn)報告 12 0 233 1 57KA 0 233 6 738 KAIK1d 3 其他三相短路電流 5 5KA 3 358 1 64 KAIK 3 1 3 3 4 18 KA64 525 2 3 1 k 3 shi KA7 三相短路容量 100 3 358 29 78 MVAXSKK 1 d 3 1 三相短路電流 KA 三相短路容 量 MVA短路計算點 3 3 3 i 3 3 sh 3 K 1 6 738 6 738 6 738 17 182 10 174 429 18 K 2 1 64 1 64 1 64 4 18 2 476 29 78 4 2 2 當(dāng)由火力發(fā)電產(chǎn)供電時 架空線路為 17km 36 75 KV 10 5 KV 取基準值 Sd 100MVA 1000MVAUC1C2 SOC 100 36 75 1 57 KASI1d3 3 100 10 5 5 5 KAC22 電力系統(tǒng)的電抗標么值 100KVA 1000KVA 0 1X 1 架空線路的電抗標么值 查表的到 km4 0 0 5753620 2 074 LX 電力變壓器的電抗標么值 SUNKT1 d 5 6 25Uk KVAM8015 3 1 當(dāng) k 1 點發(fā)生短路時 抗 0 1 0 5 0 6X 1 k 三相短路電流周期分量有效值 0 233 1 57KA 0 6 2 617 KAIK1d 3 實訓(xùn)報告 13 其他三相短路電流 2 617 KAIK 3 1 3 3 2 617 KA2 6755 2 3 1 k 3 shi I KA04 三相短路容量 100 0 6 166 7 MVAXSKK 1 d 3 1 2 當(dāng) k 2 點發(fā)生短路時 總電抗 0 1 0 5 6 25 2 3 725X 1 k 三相短路電流周期分量有效值 3 725 5 5KA 3 725 1 48 KAIK1d 3 其他三相短路電流 1 48 KAIK 3 1 3 3 4 18 KA48 525 2 3 1 k 3 shi KA 三相短路容量 100 3 725 26 85 MVAXSKK 1 d 3 1 三相短路電流 KA 三相短路容 量 MVA短路計算點 3 3 3 i 3 3 sh 3 K 1 2 617 2 617 2 617 6 673 4 036 166 7 K 2 1 48 1 48 1 48 3 77 2 23 26 85 實訓(xùn)報告 14 五 電氣設(shè)備的選擇和校驗 5 1 高壓設(shè)備選擇和校驗的項目 選擇項目 校驗項目 短路電流 設(shè)備名稱 額 定 電 壓 KV 額 定 電 流 KV 裝置 類型 戶內(nèi) 戶 外 準確 度級 電抗百 分數(shù) x 熱穩(wěn) 定 動穩(wěn) 定 動穩(wěn) 定 二次 容量 剩余 電壓 高壓短路器 負荷開關(guān) 隔離開關(guān) 熔斷器 電流互感器 電壓互感器 母線 電纜 說明 需要選擇的項目 需要校驗的項目 5 2 高壓設(shè)備的選擇及其校驗 WL1 回路 QF11 QF10 QF20 QF21 均屬于等電位 因此只需要選擇校驗 QF11 即 可 選擇 線路計算電流 38 1A 選擇 SW2 35 1100 型號高壓斷路器 其動穩(wěn)定度 30 63 41KA 熱穩(wěn)定值 24 8KA 實訓(xùn)報告 15 動穩(wěn)定校驗 17 16KA 63 4KA 符合要求 i 3 s WL2 回路 QF12 QF22 均屬于等電位 因此只需要選擇校驗 QF12 即可 選擇 SW2 35 1100 型號高壓斷路器 其動穩(wěn)定度 63 41KA 熱穩(wěn)定值 24 8KA 動穩(wěn)定校驗 6 673 63 4KA 合格 選擇檢驗項目 電壓 電流 斷流能力 動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 參數(shù) 3 i 3 s 3 條件 數(shù)據(jù) 35 155 3 6 873 17 182 97 33 高壓隔離開關(guān) GN19 35XT 35 630 50 640 高壓斷路器 SW2 35 1100 35 1000 16 5 45 16 5 5 3 10KV 一次設(shè)備選擇 由 斷路器安裝地點電網(wǎng)的額定電壓為 10KV 98 9A e 2 46 24KA 該設(shè)備負荷要求 2 電力線路保護整定 1 過電流保護 10KV 側(cè)的動作電流整定 2 76 2A 30 6 19A 取 6A 根據(jù) GL 15 10 型 動作電流整定為 6A 動作電流倍數(shù) n 5 6 1 1 1 33 656 查 GL 15 型的動作特性曲線得 1 1 6 因此 KA2 實際動作時間為 1 6 0 7 0 9S 2 1 t 3 靈敏度校驗 4 0 866 1039A 2 k 2 k 2 8 6 2S p 2 2 2 該設(shè)備滿足條件 實訓(xùn)報告 19 七 變電所選址及防雷保護 7 1 變電所選址 利用負荷功率距法確定負荷中心 在工廠平面圖的下方和左側(cè) 分別作為一直角坐標的 X 軸和 Y 軸 然后測出個車間 建筑 和生活 區(qū)負荷點的坐標位置 例如 P1 x1 y1 P2 x2 y2 P3 x3 y3 P4 x4 y4 P5 x5 y5 而工廠的負荷中心假設(shè) 為 P x y 其中 P P1 P2 P3 P4 P5 仿照 力學(xué) 中計算重心力矩方程 可得負荷中心的坐標 比例 1 公分 格 200 米 以此圖建立 x y 軸坐標 以左下表格邊間為坐標原點 可以得出各點坐標大概數(shù)字如下 P1 2600 1200 P2 1600 600 P3 600 1200 P4 2800 200 P5 1200 1800 114 7 43 202 5 227 29 616 2 所以負荷中心的坐標為 P 54321Pi Pyyi 54321 代入數(shù)值得 P 1881 818 P 在表中占得格子數(shù)為 X 9 4 格 Y 4 1 格 實訓(xùn)報告 20 7 2 防雷保護資料分析 由氣象資料可知 該地區(qū)為多石土壤 3m 以下為砂巖 地下水位于 2m 以下 土壤無腐蝕性 查附錄表可知 土壤電阻率 400 m 由 DL T620 1997 條文 7 1 8 規(guī)定 當(dāng)土壤電阻率 350 m 時 不允許裝設(shè)避雷針 避雷線 為了 解決這一問題 我們向土壤中傾倒島碎的木炭 使其電阻率降低到 40 左右 雷暴日為 52 2 日 年 該地區(qū)為多雷區(qū) 7 3 避雷針的選擇 由 DL T620 19977 1 7 規(guī)定 避雷針及其接地裝置與道路或出入口相等的距離不宜小于三米 我們 選定為 5m 1 在此我們選擇單支避雷針進行保護 設(shè)我們變電所的總面積為 100mm 2 建筑物高度為 4 米 實訓(xùn)報告 21 2 根據(jù) r 1 5hp 代入數(shù)據(jù)算得 h 6 7m 又由避雷針的實際保護高度公式進行計算 發(fā)現(xiàn)在 4m 水 平面上面的保護半徑為 6m 易知該避雷針高度不符合要求 所以將保護半徑為 10m 帶入公式進行計算可 得 H 15M 為避雷針的高度 3 由 DL T620 1997 7 1 1 知 避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至 35kv 到以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點之間 確定接地點的長 度不小于 15m 7 5 對雷電侵入波過電壓的保護 1 未沿全線架設(shè)避雷線的 35KV 架空線路 應(yīng)在該總降壓變電所 1 2KM 的進線段架設(shè)避雷線 避雷線保護角度不宜超過 20 度 最大不應(yīng)超過 30 度 目前配電裝置電氣設(shè)備絕緣 般通過避 雷器的雷電流幅值 5 千安的避雷器殘壓進行配合的 當(dāng)進線段以外遭雷擊時 由于線路本身的阻 抗阻流作用 侵入波陡度將大為降低 為更有效地防止雷害 在總降壓變電所的進線段 應(yīng)裝 設(shè)管型避雷器 2 閥型避雷器與主變壓器及其他被保護設(shè)備的電氣設(shè)備距離應(yīng)盡 量縮短 進線段避雷線 500m 閥型避雷器應(yīng)與主變壓器的距離小于 13m 3 對于 10KV 配電裝置每組母線和每一架空線路應(yīng)裝閥型避雷器 但廠區(qū)內(nèi)進線可只在每鉬 E 裝 閥型避雷器 4 結(jié)束語 直接雷擊的防護是根據(jù)該工廠總降壓變電所的面積和建筑物設(shè)備的高度設(shè)置 3 個不同高度避雷針 進行保護 經(jīng)計算保護范圍求出避雷針的高度來滿足這個工廠總降壓變電所的需要 雷電沖擊波 的防護是利用閥型避雷器 避雷線 管型避雷器對總降壓變電所線路的進線段和出線段按照標準 防雷保護方式設(shè)置保護 八 實訓(xùn)設(shè)計總結(jié) 經(jīng)過這兩周的實訓(xùn) 我學(xué)到了很多知識 無論是在題目分析 構(gòu)思和資料的收 集方面 還是在設(shè)計的研究方法以及成文定稿方面 都給我很多啟發(fā) 在設(shè)計過程中也學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài) 首先做學(xué)問要一絲不 茍 對于發(fā)展過程中出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視 要通過正確的途徑去解決 在做事情的過程中要有耐心和毅力 不要一遇到困難就達退堂鼓 只要堅持下去就 可以找到思路去解 設(shè)計完成了 不僅是理論與實踐的接合 還讓我明白了做學(xué)問必須一絲不茍 嚴禁細致 也得注重團隊合作 這將對我以后的學(xué)習(xí)工作有很大的啟迪 老師注重 的自主能力讓我深刻意識到它真正的作用是什么 這才是我最大的收獲 因為自主 能力無論在哪里都是非常重要的 總之 在此次設(shè)計過程中 我收獲很多 此次設(shè) 計的完成為將來的人生之路作了一個很好的開端和鋪墊 附表 主接線 實訓(xùn)報告 22