振华机械厂变电所一次系统设计_工厂供电课程设计(编辑修改稿)

振华机械厂变电所一次系统设计_工厂供电课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

(1)高压侧采用隔离开关 熔断器或户外跌开式熔断器的主接线方案； (2)高压侧采用负荷开关 熔断器或负荷型跌开式熔断器的主接线方案； (3)高压侧采用隔离开关 断路器的主接线方案。 装有两台主变压器的变电所的典型主接线方案有： (1)高压无母线、低压单母线分段的主接线方案； (2)高压采用单母线、低压单母线分段的主接线方案； (3)高低压侧均为单母线分段的主接线方案。 确定主接线方案 由原始资料可知，高压侧进线有一条 10kV的公用电源干线，为满足工厂二级负荷的要求，又采用与附近单位连接高压联络线 的方式取得备用电源，因此，变电所高压侧有两条电源进线，一条工作，一条备用，同时为保证供电的可靠性和对扩建的适应性所以 10kV侧可采用单母线或单母线分段的方案。 由原始资料可知，工厂用电部门较多，为保证供电的可靠性和灵活性可采用单母线或单母线分段接线的方案，对电能进行汇集，使每一个用电部门都可以方便地获得电能。 根据前面章节的计算，若主变采用一台 S11型变压器时，总进线为两路。 为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，低压侧采用单母线形式，其系统图见：图 31 采用一台主变时的系统图。 若主变采用两台 S11型变压器时，总进线为两路，为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，两台变压器在正常情况下分裂运行，当其中任意一台出现故障时另一台作为备用，当总进线中的任一回路出现故障时两台变压器并列运行。 低压侧采用也单母线分段形式，其系统图见：图 32 采用两台主变时的系统图。 第 1 页 1 0 k v00S 9 8 0 01 0 / 0 . 4 k v图 3 1 采 用 一 台 主 变 时 的 系 统 图2 2 0 / 3 8 0 V联 络 线（ 备 用 电 源 ） 第 1 页 1 0 k V00联 络 线（ 备 用 电 源 ）2 2 0 / 3 8 0 VS 9 5 0 01 0 / 0 . 4 k v图 3 2 采 用 两 台 主 变 时 的 系 统 图S 9 5 0 01 0 / 0 . 4 k v 第 1 页 表 33 两种主接线方案的比较 比较项目 装设一台主变的方案 装设两台主变的方案 技术指标 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 只有一台主变，灵活性不好 由于有两台主变，灵活性较好 扩建适应性 差一些 更好 经济指标 电力变压器的 综合投资额 按单台 10 万元计，综合投资 为 2 10=20 万元 按单台 万元计，综合投资 为 4 =30 万元 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 按每台 万元计 ,综合投资约为 5 = 万元 6 台 GG1A（ F）型柜综合投资约 为 6 = 万元 电力变压器和高压开关柜的年运行费 主变和高压开关柜的折旧和维修 管理费约 7 万元 主变和高压开关柜的折旧和维修 管理费约 10 万元 交供电部门的一次性供电贴费 按 800 元 /kVA计，贴费为 800 万元 =64 万元 贴费为 2 500 =80 万元 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案。 但从经济指标来看，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案。 因此决定采用装设一台主变的方案。 4 高低压开关设备选择 短路电流的计算 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，并计算出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。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名）和标幺制法（又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量采 用标幺值即相对单位而得名）。 第 1 页 本设计采用标幺制法进行短路计算 1．标幺制法计算步骤和方法 (1)绘计算电路图，选择短路计算点。 计算电路图上应将短路计算中需计入的所以电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。 (2)设定基准容量 dS 和基准电压 dU ，计算短路点基准电流 dI。 一般设dS =100MVA，设 dU = cU （短路计算电压）。 短路基准电流按下式计算： 3dd dSI U (41) (3)计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值。 一般只计算电抗。 电力系统的电抗标幺值 * dsocSX S (42) 式中 ocS —— 电力系统出口断路器的断流容量（单位为 MVA）。 电力线路的电抗标幺值 0 2dWL cSX X lU  (43) 式中 cU —— 线路所在电网的短路计算电压（单位为 kV）。 电力变压器的电抗标幺值 * %100kdTNUSX S (44) 式中 %kU —— 变压器的短路电压（阻抗电压）百分值； NS —— 变压器的额定容量（单位为 kVA,计算时化为与 dS 同单位）。 (4)绘短路回路等效电路，并计算总阻抗。 用标幺制法进行短路计算时，无论有几个短路计算点，其短路等效电路只有一个。 (5)计算短路电流。 分别对短路计算点计算其各种短路电流：三相短路电流周期分量 (3)kI 、短路次暂态短路电流 (3)I 、短路稳态电流 (3)I 、短路冲击电流 (3)shi 及短路后第一个周期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值） (3)shI。 (3) *dk II X (45) 在无限大容量系统中，存在下列关系： 第 1 页 (3)I = (3)I = (3)kI (46) 高压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算： (3)shi = (3)I (47) (3)shI = (3)I (48) 低压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算： (3)shi = (3)I (49) (3)shI = (3)I (410) (6)计算短路容量 (3) dk SS X (411) ~∞ 系 统5 0 0 M V AL G J 1 5 0 , 8 k mS 9 8 0 01 0 . 5 k V 0 . 4 k Vk 1k 2( 1 )( 2 )( 3 ) 图 41 并列运行时短路计算电路 (1)根据原始资料及所设计方案，绘制计算电路，选择短路计算点，如图 41所示。 (2)设定基准容量 dS 和基准电压 dU ，计 算短路点基准电流 dI ,设 dS =100MVA，dU = cU ，即高压侧 1dU =,低压侧 2dU =,则 1 1 1 0 0 M V A 5 . 5 k A3 3 1 0 . 5 k Vdd dSI U   (412) 2 2 1 0 0 M V A 1 4 4 k A3 3 0 . 4 k Vdd dSI U   (413) (3)计算短路电路中各元件的电抗标幺值 ① 电力系统的电抗标幺值 *1 1 0 0 M V A 0 .25 0 0 M V AdocSX S   (414) 第 1 页 式中 ocS —— 电力系统出口断路器的断流容量 ②架空线路的电抗标幺值，查得 LGJ150 的单位电抗 0 /x km，而线路长 8km,故 0 )( 2*2  KVX M V A (415) ③电力变压器的电抗标幺值，查得 S91000 的短路电压 %kU =，故 51 0 0 01 0 01 0 053  K V AM V AX (416) (4)绘制等效电路图，如图 42所示： 22 . 610 . 234 . 544 . 5k 1k 2 图 42 并列运行时短路等效电路图 (5)求 k1 点（ 侧 ） 的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总阻抗标幺值 *2*1* )1(  XXX k (417) 三相短路电流周期分量有效值 KAKAXIIkdk *)1(1)3( 1  (418) 三相短路次暂态电流和稳态电流 (3)I = (3)I = (3)1kI = (419) 三相短路冲击电流 (3)shi = (3)I = = (420) 第一个周期短路全电流有效值 (3)shI = (3)I = = (421) 三相短路容量 第 1 页 M V AM V AXSSkdk 0 0*)1()3(  (422） （ 6）求 k2 点（ 侧 ） 的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总阻抗标幺值 *3*2*1* )2(  XXXX k (423) 三相短 路电流周期分量有效值 KAKAXIIkdk *)2(2)3( 2  (424) 三相短路次暂态电流和稳态电流 (3)I = (3)I = (3)2kI = (425) 三相短路冲击电流 (3)shi = (3)I = = (426) 第一个周期短路全电流有效值 (3)shI = (3)I = = (427) 三相短路容量 MVAMVAXSSkdk 0 0*)2()3(  (428) 短路电流计 算结果见表 41： 表 41 单独运行时短路电流计算结果 变电站一次设备的选择与校验 正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。 在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳短路计算点 三相短路电流 /kA 三相短路容量 /MVA (3)kI 39。 (3)I (3)I (3)shi (3)shI (3)kS K1 K2 第 1 页 妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。 电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。 一次设备选择与校验的条件 为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验： (1) 按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。 (2) 按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。 (3) 考虑电气设备运行的环境条件和温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。 按正常工作条件选择 设备的额定电压 NeU 不应小于所在线路的额定电压 NU ，即 Ne NUU (429) 设备的额定电流 NeI 不应小于所在电路的计算电流 30I。