变电所及低压配电系统设计 .doc
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1、35KV变电所及低压配电系统的设计 目 录摘要前言第一章 变电所设计 1.1 变电所负荷的计算及无功功率的补偿1.2 变电所主变压器台数和容量、型式的确定1.3 变电所主接线方案的选择1.4 进出线的选择1.5 短路计算和开关设备的选择1.6 二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定1.7 防雷保护与接地装置的设计1.8 变电所电气照明设计第二章 低压配电系统设计 2.1 车间配电线路布线方案的确定2.2 线路导线及配电设备和保护设备的选择2.3 车间电气照明设计参考文献致谢附录A附录B第 2页 共 29 页摘 要35KV变电所及低压配电系统设计 变电所设计是指从电力部门引入电源,经总降压变
2、电所和车间变电所将电能分配到车间高压及低压用电设备。关键词:变电所 变压器 断路器35KV switchyard low-voltage distribution system design Transformer substation is it lend the power into from the electric department to mean to design in ones power ,vary voltage and assign the electric energy to high pressure of the workshop and low-voltage
3、power consuming equipment with the transformer substation of the workshop through always stepping down.Keyword:Transformer:substation Voltage transformer Circuit breaker前 言工厂供电(electric power supply for industrial plants),就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂供电。工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。工厂供电工作要很好的为工业生产服务,切实保证
4、工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,就必须做到以下基本要求:(1) 安全 在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。(2) 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。(3) 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。(4) 经济 供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。此外,在供电工作中,应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系,既要照顾局部和当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,适应发展。例如计划供用电的问题,就不能只考虑一个单位的利益,更要有全局观点。 本设计从220/35kv变电所,采用双回路35kv架空线路向工厂馈电。电能先经高
5、压配电所(high-voltage distribution substation)集中,再由总降压变电所的主变压器(power transformer)降压分配到各个车间变电所(shop transformer substation),然后将电能分配到各个车间的负荷。整个设计包括二部分:一. 变电所设计 变电所是电力网的重要组成部分,它承担着电网电压的变换和电能的传输任务。按电压等级分类,变电站可以分为高压和超高压变电所、中低压变电所两大类。其中最高电压在220KV以上的为高压和超高压变电所,最高电压在110KV以下的变电所为中、低压变电所;此设计为35千伏变电所。二. 低压配电系统设计本设
6、计结合工厂的布局、当前和长远的发展等关系,进行了合理的设计和布局。随着供电技术和开关电器制造的进步和发展,国际上及国内部分科技先进的大中型工厂和其它场合都以经采用箱式变电所,箱式变电站结构合理,布局简单,大大缩小了占地面积,给运行和维护带来极大的方面,是今后变电站发展的趋向。第1章 变电所设计1.1 变电所负荷的计算及无功功率的补偿1.1.1 变电所负荷的计算表1.1 各车间380V负荷计算表序号车间(单位)名称设备容量KW计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量 KVAKWKVAA1铸钢车间20000.40.651.178009361230.81870NO.1116002铸铁车间10000.4
7、0.701.02400408571.4868.2NO.21800砂库1100.70.601.3377102.4128.3194.9小计K=0.9)429.3459628.5954.93铆焊车间12000.30.451.98360714.48001215.5NO.3110001水泵房280.750.80.752115.7526.2539.9小计(K=0.9)342.9657.1741.21126.24空压站3900.850.750.88331.5291.7442671.6NO.41800机修车间1500.250.651.1737.543.924.416锻造车间2200.30.551.526610
8、0.2120182.3木型车间1860.350.601.3365.186.6108.5164.9制材场200.280.601.335.67.49.314.2综合楼200.91018.601827.3小计(K=0.9)471.3476.8670.41018.75锅炉房3000.750.800.75225168.7281.25427.3NO.514002水泵房280.750.800.752115.7526.2539.9仓库(1、2)880.30.651.1726.430.940.661.7污水提升站140.650.800.759.16.811.417.3小计(K=0.9)253.4200322.8
9、490.5表1.2 各车间6KV高压负荷计算表序号车间(单位)名 称高压设备名称设备容量KW计算负荷KWkvarKVAA1铸钢车间电弧炉2*12500.90.870.5722501282.52586.22492铸铁车间工频炉2*2000.80.90.48320155.0355.634.23空压站空压机2*2500.850.850.62425263.450048.1小 计29951599.63441.8331 全厂总计算负荷为 =4784.4KW (1.1) =4313.4Kvar (1.2) = =6441.7kvA (1.3)1.1.2 无功功率的补偿 由表1.1.1.1可知,该厂6KV侧最
10、大负荷时的功率因数只有0.74。供电部门要求该厂最大负荷时的功率因数不低于0.90,考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此6KV侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90,暂取0.95来计算380V侧所需无功功率补偿容量: =4784.4tan(anccos0.74-tan(anccos0.95)kvar=2774.9kvr参照资料,选GR-1型高压压自动补偿屏,并联电容为BWF6.3-25-1W型,采用其方案2(主屏)1台,容量2775kvar。因此无功功率补偿后工厂6KV侧的负荷计算如下表所示。表1.3无功功率后工厂的计算负荷项目 计算负荷KWkvarKVA A6KV侧补偿前负荷0.744
11、784.44313.46441.7619.876KV侧无功补偿容量27756KV侧补偿后负荷0.9354784.41538.55025.7483.61.1.3 35千伏高压侧全厂计算负荷: =4859.7KW (1.4) =1840Kvar (1.5) = =5196.4kvA (1.6) =85.7A (1.7)1.2 主变压器台数和容量型式的确定1.2.1 变电所主变压器台数的选择由原始资料知工厂负荷性质为三班工作制,年最大有功利用小时为6000h,属二级负荷。所以根据主变压器台数的选择条件确定本35KV变电所选两台变压器。1.2.2 主变压器容量的选择:装有两台主变压器的变电所:1)任一
12、台单独运行时,宜满足S30的大约60%70%的需要,即0.7 (1.8)2)任一台变压器单独运行时,应满足全部一、二级负荷的需要,即 (1.9)-单台主变压器容量;-变电所总的计算负荷;-变电所的一、二级负荷的计算负荷。1)按要求1:0.7S30=0.75196.4KVA=3637.5KVA (1.10)2)再考虑要求2:=5196.4KVA (1.11)综上所述,主变压器容量选为8000KVA,型号:S7-8000/35 ,低损耗配电变压器。根据油浸式变压器的试用范围是一般正常环境,而由原始资料可以确定主变压器的型式为油浸式。1.2.3 车间变电所主变压器的单台容量的上限一般不宜大于1000
13、KVA(或1250KVA)。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制;另一方面也是考虑到可以使变压器更接近于车间负荷中心,以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。现在我国已经能生产一些断流能力更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器如DW15、ME等型低压断路器及其它电器,因此车间负荷容量较大、负荷集中并运行合理时,也可以以选用单台容量为1250(或1600)2000KVA的配电变压器,这样能减少变压器台数及高压开关电器和电缆等。1.2.4 适当考虑负荷的发展应适当考虑今后510年电力负荷的增长,留有一定的余地,同时考虑变压器的正常过负荷能力。最后必须指出:变电
14、所主变压器台数和容量的最后确定,应结合变电所主结线方案的选择,对几个较合理方案作技术经济比较,择优而定。五个车间变电所主变压器台数和容量、型式的确定见表1(P5)。1.3 变电所主接线方案的选择1.3.1 变配电所主结线方案的设计原则与一般要求1、 安全性2、 可靠性3、 灵活性4、 经济性1.3.2 配电所主结线方案的技术经济比较设计变电所时,应按所选主变压器台数和容量以及负荷对供电可靠性的要求,初步确定23个比较合理的主结线方案进行技术经济比较,择其优者作为选定的变配电主接线方案。1、 技术指标1) 供电安全;2)可靠性;3)电能质量;4)方便灵活性;5)适应性。2、 经济指标1) 线路和
15、设备的综合投资额;2) 变配电系统的运行费;3) 供电贴费;4) 线路有色金属消耗量。 图1.3.2 35KV变电站主接线图1.4 进出线的选择1.4.1 高压架空线路:1.一般应采用铝绞线 2.当档距或交叉档距长、杆位高度较大时,宜采用钢芯铝绞线 3.沿海地区及有腐蚀性气体的场所,宜采用铜绞线或防腐铝绞线35KV高压进出线采用钢芯铝绞线。1.4.2 35KV变电所进出线截面的选择原始资料:35KV变电所以双回架空线路引入本厂,线路长8km,该变电所负荷为=4859.7KW,=0.935,=6000h,线路允许损耗为5%。(1) 按经济电流密度选:采用LJG型钢芯铝绞线。查表的=0.9A/ 。
16、而计算电流=5196.4KVA/(35KV)=106A。因此经济截面为 (1.12)=/=85.7A/(0.9 A/)=95.2 (1.13)(2) 允许载流量截面过大,使杆塔造价过高,按发热条件重选,即按导线允许载流量选:查表的LGJ-35的允许载流量为149A=85.7A,满足发热条件(3) 效验按机械强度:查表的=35,因此LGJ-35满足机械强度要求(4) 效验电压损耗:利用LGJ-35,查表得=0.68/km, =0.40/km(线距2000mm)。U%=100/ (1.14) =100(0.68/km+0.40/km1.26)4859.7kw8km/ =3.86%5%满足电压损耗要
17、求。1.4.3 6KV架空出线的截面选择 表1.4 36kV出线的截面选择车间变电所代号计算负荷(小计)/A导线允许载流量/A6KV配电导线截面积/mm(根数)NO.19355151852NO.2954.95151852NO.31126.26102402NO.41018.75151852NO.5490.55151851上表的线路经机械校验、电压损耗校验合格,步骤略。表1.5 6kV高压设备配电线路的选择序号车间(单位)名称计算电流/A导线允许载流量/A(环境温度/)导线截面大小/mm线路型号1铸钢车间248.927570LGJ-702铸铁车间34.210516LGJ-163空压站48.1105
18、16LGJ-16上表的线路经机械校验、电压损耗校验合格,步骤略。1.5 短路计算和开关设备的选择1.5.1 短路计算 供电系统要求正常的不断的可靠供电,以保证工厂生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路而受到破坏。短路就是供电系统中一相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因,是电气设备载流部分的绝缘损坏,误操作、雷击或过电压击穿。由于误操作产生的故障约占全部故障的70%。绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿,或设备绝缘正常而被过电压击穿,或者是设备绝缘受外力损伤而造成短路。工作人员由于未遵守安全操作规则而发生误操作,也可
19、造成短路。鸟兽跨越在裸露的相线之间,或者咬坏设备导线电缆的绝缘,也是导致短路的一个原因。 短路后,短路电流要比正常电流大得多;在大电力系统中,短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害,即当它通过电气设备时,设备集聚升温,过热会使绝缘老化或损坏,同时产生很大的电动力,使设备的载流部分变形或损坏,选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线上产生很大的压降,离短路点越近的母线,电压下降越厉害,从而影响与母线连接的电动机或其他的设备的正常的运行。由此可见,短路的后果是非常严重的,因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素;同时需要进行短路计算。短路计算的目的就
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