企業(yè)降壓變電所電氣初步設(shè)計【獨家課程畢業(yè)設(shè)計含4張CAD圖紙+帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】
企業(yè)降壓變電所電氣初步設(shè)計
摘 要
本設(shè)計以變電站為研究對象。變電站不僅僅是電力系統(tǒng)的一個重要的組成部分，而且也是電廠和用戶之間的樞紐。主電路電氣配線的設(shè)計以及開發(fā)，要對整個變電站電氣設(shè)備做出正確的選擇，其中包括配電設(shè)備裝置，繼電保護和自動裝置等設(shè)備。
在初步了解變電站的概念后，根據(jù)任務(wù)書上的要求，查閱相關(guān)的參考文獻，進一步了解所需要做的事情。由線路和負載的相關(guān)參數(shù)，計算出相應(yīng)的負荷，進行無功功率補償。然后根據(jù)變電站的位置及出線方向來考慮，并對負荷進行數(shù)據(jù)分析，考慮安全性，經(jīng)濟性以及可靠性，確定10KV站以及電氣主布線，之后通過負載計算和供給的范圍，確定變壓器的容量和臺數(shù)以及型號，進行相關(guān)的短路電流計算。再根據(jù)設(shè)計要求選擇斷路器，隔離開關(guān)，變壓器和保護裝置的型號，最后還對相應(yīng)的繼電保護和防雷措施進行了簡單的設(shè)計。
總而言之，一定要確保供電系統(tǒng)的安全和可靠性，在此基礎(chǔ)上再考慮其經(jīng)濟性，從而完成變電所的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：主接線；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)計算；變壓器；可靠性
Abstract
The design of transformer substation as the research object. Substation is not only power system an important component, and is also a hub between the power plants and users. Main circuit's electrical wiring design and development, it is necessary to make the right choice of the whole substation electrical equipment, including power distribution equipment, relay protection and automation device, equipment.
After a preliminary understanding of the concept of the substation, according to the requirements of the task book, refer to the relevant reference, to further understand the things that need to be done. The corresponding load is calculated by the parameters of the line and the load, and the reactive power compensation is carried out. After according to the substation location and outlet direction to consider, and the load for data analysis, consider the safety, economy and reliability, determine the 10kV station and main electrical wiring, after through the load calculation and supply determined transformer capacity and number of units, and types, related to the short-circuit current calculation.?According to the design requirements of the circuit breaker, isolating switch, transformer and the protection of the device model, and finally to the corresponding protection and lightning protection measures for a simple design.?
In short, we must ensure the safety and reliability of the power supply system, based on the consideration of its economy, so as to complete the design of substation.
Key words: main connection; data analysis; calculation data; transformer; reliability
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 設(shè)計背景 1
1.2 變電所的總體分析 1
1.3 設(shè)計思路 1
2 負荷計算 3
2.1 負荷分級及計算過程 3
2.1.1負荷分級 3
2.1.2負荷計算過程 3
2.1.3 0.4kV側(cè)負荷的計算 4
3 無功功率補償 7
3.1 無功電源的組成及補償裝置的選擇 7
3.3 無功補償?shù)拇_定 7
4 變電所位置和主變壓器的選擇 9
4.1 變電所位置確定的一般原則 9
4.2變壓器實際容量的計算 9
4.3主變壓器臺數(shù)的確定以及型號的選擇 9
4.4主變壓器的運行方式 10
5 主接線方式的選擇 11
5.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求 11
5.2 主接線的設(shè)計 11
6 短路電流的計算 12
6.1 確定基準值 12
6.2 計算各元件電抗標幺值 12
6.3 k-1故障點的短路電流計算 13
6.4 k-2故障點的短路電流計算 13
7 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 15
7.1 變電所高壓一次設(shè)備的介紹 15
7.2 一次設(shè)備的選擇與校驗的條件和項目 15
7.3 變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇 17
7.4 變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇 19
7.6 變電所進出線的選擇 20
8 繼電保護及二次回路的選擇 23
8.1 變電所二次回路方案的選擇 23
8.2繼電保護裝置 23
8.2.1反時限過電流保護 23
8.2.2電流速斷保護 24
8.3 電力線路的繼電保護設(shè)計 25
9 防雷保護的設(shè)計 27
9.1 避雷針的配置原則 27
9.2 防雷設(shè)計 27
9.3 確定最終的防雷方案 28
結(jié)論與展望 29
致 謝 30
參考文獻 31
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電氣主接線圖.dwg
繼電保護圖.dwg
防雷設(shè)計圖.dwg
第 I 頁 摘 要 本設(shè)計以變電站為研究對象。變電站不僅僅是電力系統(tǒng)的一個重要的組成部分，而且也是電廠和用戶之間的樞紐。主電路電氣配線的設(shè)計以及開發(fā)，要對整個變電站電氣設(shè)備做出正確的選擇，其中包括配電設(shè)備裝置，繼電保護和自動裝置等設(shè)備。 在初步了解變電站的概念后，根據(jù)任務(wù)書上的要求，查閱相關(guān)的參考文獻，進一步了解所需要做的事情。由線路和負載的相關(guān)參數(shù)，計算出相應(yīng)的負荷，進行無功功率補償。然后根據(jù)變電站的位置及出線方向來考慮，并對負荷進行數(shù)據(jù)分析，考慮安全性，經(jīng)濟性以及可靠性，確定 10以及電氣主布線，之后通過負 載計算和供給的范圍，確定變壓器的容量和臺數(shù)以及型號，進行相關(guān)的短路電流計算。再根據(jù)設(shè)計要求選擇斷路器，隔離開關(guān)，變壓器和保護裝置的型號，最后還對相應(yīng)的繼電保護和防雷措施進行了簡單的設(shè)計。 總而言之，一定要確保供電系統(tǒng)的安全和可靠性，在此基礎(chǔ)上再考慮其經(jīng)濟性，從而完成變電所的設(shè)計。 關(guān)鍵詞 ：主接線；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)計算；變壓器；可靠性 第 he of as is an is a s it is to of a of of to of to to to be is by of is to to 0kV of to to of of to a In we of on of so as to of 目錄 目 錄 摘 要 ................................................................................................................ I ............................................................................................................................... 緒論 ............................................................................................................. 1 計背景 ....................................................................................................................... 1 電所的總體分析 ....................................................................................................... 1 計思路 ....................................................................................................................... 1 2 負荷計算 ..................................................................................................... 3 荷分級及計算過程 ................................................................................................... 3 .................................................................................................................. 3 .......................................................................................................... 3 ............................................................................................... 4 3 無功功率補償 ............................................................................................. 7 功電源的組成及補償裝置的選擇 ........................................................................... 7 功補償?shù)拇_定 ........................................................................................................... 7 4 變電所位置和主變壓器的選擇 ................................................................. 9 電所位置確定的一般原則 ....................................................................................... 9 壓器實際容量的計 算 ............................................................................................... 9 變壓器臺數(shù)的確定以及型號的選擇 ....................................................................... 9 變壓器的運行方式 ................................................................................................. 10 5 主接線方式的選擇 ................................................................................... 11 氣主接線設(shè)計的基本要求 ...................................................................................... 11 接線的設(shè)計 .............................................................................................................. 11 6 短路電流的計算 ....................................................................................... 12 定基準值 ................................................................................................................. 12 算各元件電抗標幺值 ............................................................................................. 12 障點的短路電流計算 ....................................................................................... 13 障點的短路電流計算 ....................................................................................... 13 7 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 ............................................................... 15 電所高壓一次設(shè)備的介紹 ..................................................................................... 15 次設(shè)備的選擇與校驗的條件和項目 ..................................................................... 15 電所 10一次設(shè)備的選擇 ............................................................................. 17 目錄 電所 380V 低壓一次設(shè)備的選擇 .......................................................................... 19 電所進出線的選擇 ................................................................................................. 20 8 繼電保護及二次回路的選擇 ................................................................... 23 電所二次回路方案的選擇 ..................................................................................... 23 電保護裝置 ............................................................................................................. 23 ................................................................................................ 23 ........................................................................................................ 24 力線路的繼電保護設(shè)計 ......................................................................................... 25 9 防雷保護的設(shè)計 ....................................................................................... 27 雷針的配置原則 ..................................................................................................... 27 雷設(shè)計 ..................................................................................................................... 27 定最終的防雷方案 ................................................................................................. 28 結(jié)論與展望 ..................................................................................................... 29 致 謝 ............................................................................................................. 30 參考文獻 ......................................................................................................... 31 第 1 頁 共 31 頁 1 緒論 計背景 變電所的設(shè)計需要經(jīng)過一系列的準備工作才能夠順利展開，需要設(shè)計者有著嚴謹?shù)膽B(tài)度、精密的計算以及合理的規(guī)劃。作為一個電氣工程及其自動化專業(yè)的學(xué)生，在大學(xué)的課程中已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過《電力系統(tǒng)分析》、《發(fā)電廠電氣部分》以及《繼電保護》等和該設(shè)計相關(guān)的課程，這對于掌握變電所設(shè)計流程和設(shè)計方法是極其有利的。 通過任務(wù)書上的內(nèi)容，可以知道設(shè)計的內(nèi)容是企業(yè)降壓變電所的初步設(shè)計。變電所在如今社會占有舉足輕重的地位，居民用電、工廠供電、企業(yè)供電等等都跟變電所息息相關(guān)。一個國家的經(jīng)濟狀態(tài)如何，取決于人民的生活質(zhì)量，而變電所的好壞就決定了用電的質(zhì)量，所以說變電所的設(shè)計與建造就必須要嚴謹。因此變電所的設(shè)計必須要安全可靠，這樣才能長久的使用下去。在兼顧安全、可靠地同時，我們還要力求優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟。 總而言之，設(shè)計一個“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的變電所，是我們的最終目的。而嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)分析、精確的設(shè)備選擇使是我們達到最終目的的保障。 電所的總體分析 （ 1）變電所的類型： 10業(yè)降壓變電所。 （ 2）變電所的電壓等級： 10 （ 3）變電所的負荷情況： 大 500 （ 4）變電所的出線回路： ， 9 回。 （ 5）變電所的地質(zhì)、氣象條件：變電所所處地區(qū)一年中最高的溫度是 +35℃ ，而平均溫度是 +26℃， 該地區(qū)的年雷暴數(shù)為 80。 在經(jīng)過對任務(wù)書上內(nèi)容的理解與概括，可提取出以上 5 點信息?？偟膩碚f，這次所設(shè)計的 10壓變電所是 10區(qū)變電所，它的主要任務(wù)是向全工廠安全、可靠地供電。為了保證安全、可靠的供電以及電網(wǎng)發(fā)展的需求，在設(shè)計過程中選取設(shè)備時，應(yīng)該盡量選擇那些動作可靠性高，維護周期長的設(shè)備。從總結(jié)的信息來看，可以得到以下重要信息： 線 9 回；負荷狀況為 大 500關(guān)系到主變壓器以及主接線方式的選擇，所以必須要嚴格按照《電力工程設(shè)計手冊》和《發(fā)電廠電氣部分》等參考資料來進行相關(guān)設(shè)計，更要與所選設(shè)備的型號及特點結(jié)合起來綜合考慮，從而確定一個技術(shù)合理、經(jīng)濟可靠的最佳方案。 計思路 這次設(shè)計的是 10區(qū)變電所，主要的設(shè)計思路是通過數(shù)據(jù)分析及計算來確定主 第 2 頁 共 31 頁 變壓器的型號以及接線方式，同時還要對變電所必需的電氣設(shè)備進行有考慮、有依據(jù)地選擇。最后，還要對所設(shè)計的整個變電所進行防雷保護的設(shè)計，以保證變電所的設(shè)備安全，從 而達到一個變電所應(yīng)有的標準。 主變壓器的選擇不僅需要對廠區(qū)內(nèi)各個車間以及生活區(qū)進行負荷計算，還要進行無功功率補償?shù)挠嬎?。同時還得考慮到廠區(qū)所在地理位置的地質(zhì)情況和氣象條件，綜合考量后才能作出最佳的選擇。 電氣設(shè)備的選擇通常需要進行一系列的計算和校驗。比如短路計算、負載計算，以及相關(guān)參數(shù)的校驗等，再通過計算以及校驗的結(jié)果結(jié)合任務(wù)書上的設(shè)計要求和內(nèi)容選擇最佳的設(shè)備型號，從而確保變電所能夠正常地運行。 防雷保護的設(shè)計需要確定接地電阻的數(shù)值，通過相關(guān)計算結(jié)合變電所的地理位置確定接地鋼管的數(shù)量和大小。還要確保整個廠區(qū) 變電所都處在防雷保護區(qū)域，不能出一點差錯，否則變電所有可能遭受雷擊，造成設(shè)備損壞，甚至造成人員傷亡，后果不堪設(shè)想。 毫無疑問，在進行任何一個設(shè)計之前都要有著正確的思路。如果設(shè)計思路錯了，那么就會一步錯步步錯，所以在設(shè)計之前一定要整理好設(shè)計思路。 第 3 頁 共 31 頁 2 負荷計算 為了計算出變電所各個車間和生活區(qū)需要負荷的總和，我們必須要對變電所內(nèi)的負荷進行相關(guān)的計算，以計算的結(jié)果來選取電氣設(shè)備的型號。由于負荷不是一個恒定值，也就是說它會隨時間而變化。如果我們在選擇設(shè)備的時候，只是單純地把各個車間和生活區(qū)用電設(shè)備的總?cè)萘孔鳛樵O(shè) 備選擇依據(jù)的話，那么將會造成過載或欠載的情況。可想而知，在變電所的設(shè)計中，負荷計算是非常有必要的。 荷分級及計算過程 （ 1）一級負荷 a)如果突然停電，會造成極其嚴重的后果的負荷。 b)在 一些極其重要的地方，不允許出現(xiàn)供電中斷的負荷。 c)當(dāng)供電系統(tǒng)突然停止供電時，一定要有處理安全停產(chǎn)所需的各種裝置和系統(tǒng)的負荷。 d)民用建筑之中大型金屬中心的重要級計算機系統(tǒng)和防盜報警系統(tǒng)，比賽場上的記分系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)等。 （ 2）二級負荷 a)如果供電停止，會因為不能正常運行而造成經(jīng)濟損失 的負荷。 b)對于一些較為重要的地方，如果供電中斷，會造成不好的后果的負荷。 c)在某些人員比較密集的地方，如果發(fā)生供電的故障，會造成混亂和恐慌的負荷。 （ 3）三級負荷 除上述內(nèi)容外的負荷。比如：對于一些非連續(xù)運行生產(chǎn)的中小企業(yè)，停電僅僅影響產(chǎn)量或者導(dǎo)致少量產(chǎn)品報廢的，以及一些民用建筑的用電負荷等均屬于三級負荷。 本次所設(shè)計的對象是一般的工業(yè)企業(yè)，中斷供電不會發(fā)生爆炸等危險情況也不會造成較大的經(jīng)濟損失，所以屬于三級負荷。 本變電站負荷分析的計算過程如下： 計算所用到的公式： 21 c o st a nc o s????? （ 2 第 4 頁 共 31 頁 P?（ 2 * ta ? （ 2 根據(jù)任務(wù)書可得知各個車間負載情況如表 2示。 表 2區(qū)各個車間負載情況 全廠電力負荷分布 負荷名稱 負荷大小 x 間 1 500 間 2 400 間 3 500 間 4 300 間 5 400 間 6 300 間 7 200 間 8 200 活區(qū) 200 車間 1 負荷計算： 因為 ∑500（ ,由上表可得 1]-)^2 1(c ? = 所以 e=00=300（ 00×64（ 車間 2 負荷計算： 因為 ∑400（ ,由上表可得 1]2(c ? = 所以 e=00=220（ 20×65（ 車間 3 負荷計算： 因為 ∑500（ ,由上表可得 第 5 頁 共 31 頁 1]-)^2 3(c ? = 所以 e=500×40（ 40×42（ 車間 4 負荷計算： 因為 ∑300（ ,由上表可得 1]-)^2 4(c ? = 所以 e=300×65（ 65× 車間 5 負荷計算： 因為 ∑400（ ,由上表可得 1]-)^2 5(c ? = 所以 e=400×80（ 80× 車間 6 負荷計算： 因為 ∑300（ ,由上表可得 1]-)^2 6(c ? = 所以 e=300×65（ 65×32（ 車間 7 負荷計算： 因為∑ 200（ ,由上表可得 1]-)^2 7(c ? = 所以 e=200×30（ 30× 車間 8 負荷計算： 因為 ∑200（ ,由上表可得 1]-)^2 8(c ? = 所以 e=200×20（ 20×6（ 生活區(qū)負荷計算 ： 第 6 頁 共 31 頁 因為 ∑200（ ,由上表可得 1]-)^2 9(c ? = 所以 e=200×32（ 32× 各個車間和生活區(qū)負荷情況如表 2示。 表 2荷計算結(jié)果 序號 用電設(shè)備組 計算負荷 車間 1 300 264 車間 2 220 165 275 3 車間 3 440 242 車間 4 165 車間 5 280 73 6 車間 6 165 132 車間 7 130 車間 8 120 96 生活區(qū) 132 間 總計 1952 第 7 頁 共 31 頁 3 無功功率補償 無功功率補償在很多電氣相關(guān)的地方都是用得到的，它可以改善供電配置的功率因數(shù)，從而減少電能在傳輸過程中的損失，也就意味著供電效率 較未進行無功補償時要高，進而改善了供電環(huán)境，提高了供電質(zhì)量。所以說補償裝置的選擇也是本次設(shè)計課題中不可缺少的一環(huán)。 功電源的組成及補償裝置的選擇 一般電氣相關(guān)的供電裝置中的無功電源可分為三個部分： （ 1）發(fā)電機產(chǎn)生的無功功率。 （ 2）補償裝置輸出的無功功率。 （ 3） 110以上電壓線路的充電功 率 。 無功補償裝置的類型： 無功補償裝置可以分成兩大類：串聯(lián)補償裝置以及并聯(lián)補償裝置。 如今常用的補償裝置有：同步調(diào)相機、電力電容器等等。 常用的補償裝置的比較及選擇： 這兩種無功補償裝置全都是直接或通過 變壓器并接于需要補償無功的變配電所的母線上。 a)同步調(diào)相機： 它能夠以電動機狀態(tài)不帶原動機空載情況下進行工作，還能不斷地向系統(tǒng)供給無功功率，從而改善供電效率和質(zhì)量。 b)電力電容器： 電力電容器可以按照三角形和星形接法連接在變電所母線上。相較于同步調(diào)相機，它的靈活性更高，而且損耗較小。 綜合對比后，選擇并聯(lián)電容器作為無功補償裝置。 功補償?shù)拇_定 低壓側(cè)的功率因素： 7 41 9 5 2c o s ??? 總總 P? 按照規(guī)定要求，再結(jié)合任務(wù)書上的設(shè)計內(nèi)容以及相關(guān)的參數(shù)要求，補償后的功率因數(shù)相較于之前要 高。 無功補償容量為： ?? 21 ta n ?? ?? （ 3 式中 P —— 有功計算負荷（單位 第 8 頁 共 31 頁 1—— 對應(yīng)原來功率因數(shù) 1的正切。 2—— 對應(yīng)需補償?shù)降墓β室驍?shù) 2的正切。 先計算各個變電所的無功補償。 計算過程： ? ? rc c o st a nt a n 1 ??? ? ? rc c a nt a n 2 ??? ?? ? ? ?????? 94 2 7 1t a nt a n 21 ?? 經(jīng)過考慮后，在變電所的低壓側(cè)進行補償，通過查詢相關(guān)的參考資料，最終選擇補償裝置，內(nèi)裝 并聯(lián)電容器，采用方案 1（主屏） 1 臺與方案 3（輔屏） 6 臺相組合，總共容量為 84=588 補償后的無功功率為： ???? 償后的視在功率為： ????? 30230230 本次的 設(shè)計中，通過上述計算結(jié)果及相關(guān)設(shè)計的要求，決定采用集中補償。如采用 電容器， 8 4 ????以可以裝 51 個該型電容器，每相 17 個 。以上所選擇的電容器型號相關(guān)參數(shù)可由參考文獻或相關(guān)資料自行查得，此處便不再贅述。 第 9 頁 共 31 頁 4 變電所位置和主變壓器的選擇 電所位置確定的一般原則 （ 1）確定變電所位置時要首先考慮負荷較為密集的區(qū)域。 （ 2）不僅要考慮到進出線方便（特別的是要考慮到方便架空進出線）。而且還要偏向電源側(cè)。 （ 3）要考慮到工廠的運營和發(fā)展，甚至 還有擴建的可能，所以確定的位置不能阻礙工廠的擴建和發(fā)展。 （ 4）電氣設(shè)備的搬遷和運輸要力求方便。 （ 5）所選位置的環(huán)境要好，應(yīng)該避免高溫、低洼、積水、有腐蝕性、有爆炸危險等的地方。 （ 6）在保證變電所自身方便性，安全性的同時還要考慮到與其他建筑物之間的防火距離，以免發(fā)生火災(zāi)等情況。 變電所位置的確認，在該設(shè)計中極其重要，我們要綜合任務(wù)書上的設(shè)計要求以及周邊環(huán)境來選擇。在基本確認負荷中心的位置之后，可以采用偏向電源一側(cè)的地方作為變電所的最終建造地點。 壓器實際容量的計算 從變壓器的選擇相關(guān)規(guī)定可知：假 如該地區(qū)的年均溫度 T ≠+20℃ ，那么根據(jù)參考文獻的內(nèi)容，年均溫度每高 1℃ ，容量應(yīng)減小 1%。所以要計入一個溫度修正系數(shù) 室外變壓器的實際容量為： ? ?? ? 0 0201 ???? （ 4 室內(nèi)變壓器的實際容量為： ? ?? ? ??? （ 4 結(jié)合任務(wù)書上的設(shè)計要求，我們所采用的全是室外變壓器，所以其實際容量為： ? ?? ? ? ?? ? T ???????? 2 7 410020 變壓器臺數(shù)的確定以及型號的選擇 主變壓器臺數(shù)的確定： （ 1）變電所最主要的任務(wù)是供電，可靠性是選擇主變壓器時的基本要求和標準。 （ 2）對于那些因時間或者季節(jié)不同會發(fā)生改變的負荷，并且運行方式比較經(jīng)濟的變電所，一般可以采用兩臺變壓器。 第 10 頁 共 31 頁 （ 3）除了上面兩點的情況，廠區(qū)和居民住房應(yīng)該采用一臺變壓器，如果負荷較大的話，也可以像上面所說的那樣采用兩臺變壓器。 （ 4）理應(yīng)考慮到廠區(qū)有擴大的幾率，相應(yīng)的負荷也會隨之增加，所以在確定臺數(shù)時要適當(dāng)留點擴張的空間。 通過上述確定主變壓器臺數(shù)的基本原則，再結(jié)合任務(wù)書上的設(shè)計 內(nèi)容和要求綜合考量后，選擇雙繞組變壓器。同時選擇兩臺主變壓器。 主變壓器型號的選擇： （ 1） 電力變壓器按照電壓調(diào)節(jié)的方式可以分為：無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。這里選擇采用前者。 （ 2） 按繞組導(dǎo)體的材料可分為：分別以銅和鋁為材料的兩種變壓器。為了減少電能的損失，改善供電的效率和質(zhì)量，這里選擇采用銅繞組變壓器。 （ 3） 電力變壓器按照繞組的型式可以分為：雙繞組、三繞組和自耦變壓器。 （ 4） 按繞組絕緣可分為：干式、油浸式和 種。工廠中一般都會選用油浸式。 （ 5） 電力變壓器按照用途可分為：普通和特種兩種變壓器。工廠 變電所一般選擇普通的就行。 通過以上的分析以及任務(wù)書的設(shè)計內(nèi)容和要求，最終選擇雙繞組變壓器。變壓器型號為： 2000/10。其聯(lián)結(jié)方式為 這里所選擇的變壓器器型號相關(guān)參數(shù)可由參考文獻或相關(guān)資料自行查得，此處便不再贅述。 變壓器的運行方式 由于此次設(shè)計的變電所是廠區(qū)變電所，對供電要求比較高，需長期連續(xù)供電，因此在能力范圍內(nèi)應(yīng)該盡量提高供電的可靠性，在確?？煽窟@一要求的同時還需要提高其靈活性和經(jīng)濟性。所以，在此次設(shè)計中選擇采用并列運行的方式。這種運行方式的優(yōu)點就在于：當(dāng)某臺機器因故障等問題 不能正常工作時，其他機器卻不受其影響仍能正常工作，繼續(xù)輸送電能。不僅如此，當(dāng)其要進行檢查或修理時，能夠先用備用的機器代替其運行，再對其進行相關(guān)的操作。這樣的話，既能夠?qū)λ獧z修的變壓器進行全面的檢修，又能保持對用戶的持續(xù)供電，不影響到用戶，可靠性和靈活性也就充分體現(xiàn)出來了。而且在負荷較少的時候，還能斷開一些變壓器，減少不必要的損耗，從而提高供電的效率，兼顧了變電所設(shè)計所要求的經(jīng)濟性。 第 11 頁 共 31 頁 5 主接線方式的選擇 氣主接線設(shè)計的基本要求 （ 1）可靠性：變電所的作用就是供給電能，中斷電能的輸送會造成各種損 失，因此其可靠性尤為重要。所以選擇主接線方式時，必須要確保供電可靠，而且可靠程度越高越好。 （ 2） 靈活性：變電所的運行狀態(tài)有很多種，所選擇的主接線方式需要能夠在各種運行狀態(tài)下工作，并且能夠靈活地轉(zhuǎn)換。同時還要保證工作人員操作時的簡便，檢修時的方便。當(dāng)然，考慮到工廠有幾率會擴張，所選擇的接線方式還得留有一定的余地。 （ 3） 經(jīng)濟性：除了要保證上述兩點之外，我們在設(shè)計時還要考慮到經(jīng)費問題，要盡量滿足設(shè)計所要求的經(jīng)濟性。 接線的設(shè)計 主接線的設(shè)計 由任務(wù)書上的內(nèi)容以及設(shè)計要求可以得知， 的出線為 9 回。 所以 的接線方式有單、雙母兩種。這里采用圖 5示的接線方式。 圖 5母分段接線方式 第 12 頁 共 31 頁 6 短路電流的計算 在供電設(shè)備中，如果線路發(fā)生各類短路的話，其引起的短路電流將會導(dǎo)致一系列非常嚴重的后果。巨大的短路電流有可能造 成供電設(shè)備損壞，影響整個電力系統(tǒng)的正常運行，甚至還會導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞，工業(yè)產(chǎn)品的報廢等等。所以，需要進行精確的短路計算，然后通過短路計算的結(jié)果來進行后續(xù)的工作。這里選擇采用標幺制法。 定基準值 圖 6算短路點 設(shè) ? 100， 0 51 ????，低壓側(cè) ，則基準電流： 03100311d ???? ??? 算各元件電抗標幺值 1. 電源的電抗標幺值 由任務(wù)書上的資料可知斷路器容量為 ? 500，因此： ???? 2. 架空線路的電抗標幺值 架空線路的導(dǎo)線選擇 號 。由于線路間的距離為 1m， 那 么通過查閱相關(guān)的參考資料可以知道0 0 / k ?，而任務(wù)書上所給出的路程長度為 8以其電抗標幺值為： ? ? ? ? *2 ?????? 第 13 頁 共 31 頁 3. 變壓器的電抗標幺值 根據(jù) 任務(wù)書上的設(shè)計要求以及前文變壓器的相關(guān)選擇 ， 決定 選 用 2 臺 0型 變壓器， 通過查閱相關(guān)參考資料可以得知k %=4U?， 所以： 850 010 010 04*4*3 ?????? 通過以上的數(shù)據(jù)情況，可以繪制出其 等效電路圖 ，具體數(shù)值 如 圖 6示 。 圖 6路等效電路圖 6.3 障點的短路電流計算 1. 總電抗標幺值 ? ? *1* 1k ??????? 有效值 ? ? ? ? 1 ??? ??? 3. 其他短路電流 ? ? ? ? ? ? k 33 ????? ?? ? ? ? ? 3 ?????? ? ? ? ? 3 ?????? 4. 三相短路容量 ? ? ? ? ???? ??? 1 6.4 障點的短路電流計算 1. 總電抗標幺值 ? ? *3*2*1* 2k ????????? 有效值 ? ? ? ? 2 ??? ??? 3. 其他短路電流 第 14 頁 共 31 頁 ? ? ? ? ? ? k 33 ????? ?? ? ? ? ? 3 ?????? ? ? ? ? 3 ?????? 4. 三相 短路容量 ? ? ? ? ???? ??? 2 計算結(jié)果匯總后如表 6示。 表 6短路計算結(jié)果 短路計算點 三相短路電流 （ 三相短路容量 （ )3(）（ 3?I )3(?I )3()3()3(k－ 1 k－ 2 第 15 頁 共 31 頁 7 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 電所高壓一次設(shè)備的介紹 開關(guān)柜在變電所的供電裝置中起著通斷和防護作用，是主要一次設(shè)備。在變電所的設(shè)計中，我們要綜合考慮各種可能發(fā)生的情況，防范于未然。為了保證變電所運行的安全可靠性、靈活性以及工作人員的人身安全，需要在開關(guān)柜中裝設(shè)相關(guān)的各種設(shè)備。從而便于操作和掌控，以免發(fā)生危險。 1. 高壓斷路器線路：主要用于線路短路時，用來切斷短路電流。 2. 隔離開關(guān)：也叫做“刀閘”，其本身沒有滅弧能力，無電流時能夠通 斷電路。 3. 熔斷器：線路或設(shè)備有問題時，用來斷開強大的電流，是一種防護元件。 4. 避雷器：用來在雷雨天氣中避免雷擊造成的電諧波和操作過電壓導(dǎo)致設(shè)備損壞的一種保護電器。 5. 靜電電容器：主要用于無功功率補償。 6. 電流互感器：將大的電流信號轉(zhuǎn)換成小的電流信號的一個裝置。 7. 電壓互感器：將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓的一個裝置。 次設(shè)備的選擇與校驗的條件和項目 1. 按照正常運行時相關(guān)條件選擇。 （ 1）按工作電壓選擇 U ??e（ 7 （ 2）按工作電流 選擇 I ??e（ 7 （ 3）按斷流能力選擇 I ?或S ?（ 7 2. 按照動、熱穩(wěn)定的校驗。 （ 1）動穩(wěn)定校驗條件 （ 7 式中 動穩(wěn)定 峰值（單位為 動穩(wěn)定 有 效值（單位為 ??3— 三相 瞬時值（單位為 ??3— 三相 有效值（單位為 （ 2）熱穩(wěn)定校驗條件 第 16 頁 共 31 頁 ? ? 32 ?? （ 7 式中 熱穩(wěn)定有效值（單位為 t —— 熱穩(wěn)定試驗時間（單位為 s）。 ??3?I —— 三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為 。 短路發(fā)熱的設(shè)想時間（單位為 s）。 短路發(fā)熱的設(shè)想時間7算。 20 . 0 5 ( )im a ????? （ 7 在無限大容量系統(tǒng)中，由于 ??，因此 0 im a kt t s??。 式中 短路持續(xù)時間，當(dāng) 1， 電流互感器校驗： （ 1）動穩(wěn)定校驗條件 ?331 102 ? ? （ 7 （ 2）熱穩(wěn)定校驗條件 ( 3 ) t?? 或( 3 )1 im I t?? （ 7 3. 要考慮到所選擇的設(shè)備所處的周圍情況是否有特殊要求。 4. 根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，每一類的設(shè)備有著不同的要求，要結(jié)合設(shè)計內(nèi)容以及實際情況進行綜合選擇。 選擇一次設(shè)備所要校驗的一些項目如表 7示。 表 7選擇一次設(shè)備的校驗項目 一次設(shè)備名稱 額定電壓 額定電流 開斷電流 短路電流校驗 環(huán)境條件 其他 動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 高低壓熔斷器 √ √ √ × — √ 高壓隔離開關(guān) √ √ — √ √ √ 操作性：能 高壓斷路器 √ √ √ √ √ √ 操作性：能 低壓刀開關(guān) √ √ √ × × √ 操作性：能 第 17 頁 共 31 頁 低壓斷路器 √ √ √ × × √ 操作性：能 電流互感器 √ √ — √ √ √ 操作性：能 電壓互感器 √ — — — — √ 操作性：能 母線 √ — √ √ √ 電纜 √ √ — √ √ 備注 表中“√”為必須校驗項目?！?— ”為不必校驗項目，“×”為一般可不校驗項目 電所 10一次設(shè)備的選擇 根據(jù)任務(wù)書上變電所所在地理位置的地質(zhì)及氣象環(huán)境，在高壓側(cè)選擇采用 )型開關(guān)設(shè)備。變電所的高壓一次設(shè)備的選擇需要根據(jù)設(shè)計內(nèi)容及實際情況來進行。假設(shè)繼電保護的動作時間是 路器的斷路時間是 選設(shè)備： 高壓斷路器： 高壓熔斷器： 0。 高壓隔離開關(guān)： 6800。 避雷器： 電流互感器： 電壓互感器： 通過上述內(nèi)容可知，繼電保護的動作時間為 路器的斷路時間為 以此由上述一次設(shè)備驗證條件可知： 高壓斷路器 本次設(shè)計中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?e 6 3 0 3 9 . 7I A I A? ? ? ?1 6 2 . 9o c kI k A I k A? ? ? ( 3 )m a x 4 0 7 . 4k A i k A? ? ? ? ? 322 ????? ? im at 經(jīng)驗證，符合條件。 高壓隔離開關(guān) 200/1086 ：在本次設(shè)計中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?e 2 0 0 3 9 . 7I A I A? ? ? ?( 3 )m a x 2 2 . 5 7 . 4k A i k A? ? ? ? ? 322 ????? ? im at 經(jīng)驗證，符合條件。 電流互感器 本次設(shè)計中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗 第 18 頁 共 31 頁 證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?e 1 0 0 3 9 . 7I A I A? ? ? ?動穩(wěn)定校驗條件： 3 ( 3 )1 s 1 0 ie s ?? 3 ( 3 ) 2 5 1 0 0 1 0 3 1 . 8 i 7 . 4?? ? ? ? ? ? 熱穩(wěn)定校驗條件： ( 3 )1 i m ( 3 ) 1 . 39 0 0 . 1 9 2 . 9 3 . 31i m t?? ? ? ? ? ? 經(jīng)驗證，均符合條件。 高壓熔斷器 0：在本次設(shè)計中， 10NU 根據(jù)相關(guān)規(guī)定的驗證條件，即： e 1 0 1 0k V U k V? ? ? ?4 0 3 9 . 7N F E I A? ? ? ? 經(jīng)