冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计本科毕业设计(编辑修改稿)

冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

3 0 3 039。 4 9 1 2 . 4 3 0 . 5 4 9 4 2 . 9P P P k W      3 0 3 0 3 039。 1 4 6 4 . 6 5 1 6 . 6 1 9 8 1 . 1 8Q Q Q k V a r      223 0 3 0 3 0 5 3 2 5 .2S P Q kV A   高压侧平均功率因数为 ： 3 2 5 9 5 0c o s 1  SPp 满足要求。 一般此类系统采用 并联 电容器进行补偿。 即在 6kV 母线上 每相设计 3 个 型号为(额定容量为 100kVar)的并联电容补偿器。 8 3 变压器选择与 主接线方案的设计 选择降压变压器 一般正常环境的变电所，可以选用油浸式变压器，且应优先选用 S S11 等系列变压器。 在多尘或由腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用 S9M、 S11M。 R 等系列全密封式变压器。 多层或高 层建筑内的变电所，宜选用 SC9 等系列环氧树脂注干式变压器或 SF6 充气型变压器。 根据本论文给出的条件我们可以选用油浸式变压器 [2]。 35kV/6kV 变压器的选择 主变压器台数应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择。 当符合下列条件之一时，宜装设两台以上主变压器。  有大量一级或二级负荷  季节性符合变化较大，适于采用经济运行方式。  集中符合较大，例如大于 1250kVA 时 本冶金厂最大视在功率达到 ，且属于 2 级负荷，应装设 2 台变压器。 由于本厂有 2 回 35kV 进线，即有两个进线电源，根 据前面所选择的主结线方案，如果采用 2 台变压器，则能满足供电可靠性、灵活性的要求。 如果装设 1 台变压器，投资会节省一些，但一旦出现 1 台主变故障，将会造成全厂失压 从而造成 巨大 的 损失。 为避免前述情况的出现，充分利用双电源的作用，所以选择安装 2 台主变。 对于 380kV 的系统中，我们可以从资料的图中得出车间 1 里面有 2 个配电所，其他4 个车间都只有 1 个配电所，因此我们可以根据每个车间的符合来选择变压器来进行降压 [4]。 本厂的最大视在功率： 22 5 3 2 5 . 3M A XM A X M A X k V AQS P   考虑到经济运行、将来扩建、可靠性等 因素，所以本方案选择安装 2 台型号为S96300/35 的 主变压器，即使其中一台变压器检修另外一台主变也可供全厂负荷。 参数见下表 相应部分 [4]： 9 表 35kV 20xx～ 12500kVA S9 系列双绕组压变压器技术参数 项目 容量 (kVA) 电压组合 联结组标号 空载 电流 (%) 短路 阻抗 (%) 空载 损耗 (kW) 负载 损耗 (kW) 高压 (kV) 高压分接范围 (%) 低压 (kV) 20xx 35 177。 2 Yd11 2500 3150 35 4000 5000 6300 11 8000 YNd11 10000 12500 表 S9 系列铜线配电变压器的主要技术数据 项目 容量 (kVA) 电压组合 联结组标号 空载 电流 (%) 短路 阻抗 (%) 空载 损耗 (W) 负载 损耗 (W) 高压 (kV) 低压 (kV) 400 10 6 Dyn11 3 4 870 4200 500 3 1030 4950 630 3 5 1300 4950 800 1400 7500 1000 1700 9200 6kV/380V 变压器的选择 通过上面负荷计算，我们可以得到 380V 那 5 个车间的最大视在功率： S30NO。 1=，可以选择 2 个 S9630/10(6)变压器，分别装进车间 1 的 2 个配电房；S30NO。 2=，可以选择 1 个 S9800/10(6)变压器装进车间 2 的配电房； S30NO。 10 3=，可以选择 1 个 S9800/10(6)变压器装进车间 3 的配电房； S30NO。 4=，可以选择 1 个 S9800/10(6)变压器装进车间 4 的配电房； S30NO。 5=，可以选择 1个 S9400/10(6)变压器装进车间 5 的配电房。 参数见 上面 图表 [1]： 工厂主接线方案的比较 工厂总降压变电所高压侧主 接 线方式比较 从原始资料可知工厂的高压侧仅有 2 回 35kV 进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有 8km。 因此将可供选择的方案有如下三种： 单母线分段。 该接线方式的特点是结线简单清晰、运行操作方便、便于日后扩建、可靠性相对较高，但配电装置占地面积大，断路器增多投资增大。 根 据本厂的实际情况进线仅有 2 回，其中一回为工作，另一回备用，扩建可能性不大。 故此没有必要选择单母线分段这种投资相对较大的接线方式； 内桥。 该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于输电线路较长，故障机率较高，而变压器又不需经常切换时采用。 根据本厂特点输电线路仅 8km，出现故障的机率相对较低，因此该接线方式不太合适。 外桥。 该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于较短的输电线路，故障机率相对较低，而 变压器又需经常切换，或系统有穿越功率流经就较为适宜。 而输送本厂电能的输电线路长度仅 8km，出现故障的机会较少，因此，该接线方式比较合适。 通过上述接线方式比较，选择 C 即外桥的接线方式 [4]。 工厂总降压变电所低压侧主 接 线方式比较 考虑到本厂低压侧的负荷较大和出线较多，以及便于日后馈线的增扩，决定选择有汇流母线的接线方式，具体方案论证如下： A、单母线。 具有接线简单清晰、设备少、投资相对小、运行操作方便，易于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差，故不采用； B、单母线隔离开关分段。 具有单母线 的所有优点，且可靠性和灵活性相对有所提 11 高，用隔离开关分段虽然节约投资，但隔离开关 不 能带负荷 拉闸 ，对日后的运行操作等带来相当多的不便，所以不采用； C、单母线用断路器分段。 具有单母线隔离开关分段接线的所有优点，而且可带负荷切合开关，便于日后的运行操作，可靠性和灵活性较高。 经综合比较，选择方案 C 作为工厂总降压变电所低压侧主 接 线方式 [4]。 工厂总降压变电所供配电电压的选择 目前，此类降压变电所的低压侧常用电压等级一般为： 10kV 和 6kV 两个，但考虑到本厂低压侧有 6kV 的负荷，如采用 10kV 的电压 等级，还需进行二次降压，这样会增加一套降压设备，投资增大，不符合经济原则。 所以，在本设计中选择只用 6kV 的电压等级，将 35kV 的电压降为 6kV 等级的电压使用即可。 选择这种变压的供配电方式既可以节省投资，又能够降低损耗。 而对于 380V 的 5 个车间，分别根据容量来选择 6kV 的电压降为 380kV 的变压器。 总降压变电所电气主接线设计 总降压变电所 35kV 侧（高压侧）采用外桥接线方式， 2 台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行）； 6kV 侧（低压侧）由运行的主变供电，采用单母（开关）分段的 接线方式，经开关供 9 路 出 线负荷，其中 6 路通过变压器将 6kV降到 380V。 根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论 ；变压器的选择， 确定了总降压变电所的主 接 线图 主接线图。 高低压配电柜选择 本次设计的高低压配电柜分别选择为： 35kV 线路上的电压互感器可选择 JYN35,112。 35kV 线路上的电流互感器可选择 JYN35,43。 35kV 主变压器低压侧的 6kV 出线端电流互感器可选择 JYN210。 6kV 变压器低压侧的 380V 出线端电流互感器可选择 PGL205。 6kV 母线 上的电压互感器可选择 GG1A(F)54。 12 通过以上各步骤的设计，我们可以得出比较完整的变配电所主接线图，我们可以通过 AUTOCAD20xx 绘制得出，图在附录 B 中 [7]。 图 主接线图 2PT 馈 馈 馈 馈 馈 馈 馈 馈 馈 线 线 线 线 线 线 线 线 线 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 主变 2 主变 1PT 6kVⅠ段母线 6kV Ⅱ段母线 1 线路 PT 2 线路 PT 35kV进线 1 35kV进线 2 13 4 短路电流计算 短路计算的意义 短路时电力系统的严重故障。 所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发 生通路的情况。 在电力系统和电气设备设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，这些问题主要是：  选择有足够 动 稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。 这里包括计算冲击电流以校验设备的 电 动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算制定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。  为了合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算与分析。 在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必须 知道电流在网络中的分布情况。 有 时 还 要 知道系统中某些节点的电压值。  在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。  进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也包含有一部分短路计算的内容。 要对系统进行短路计算，必须先要求出变压器和输电线路的电抗值，所以先要选择线路的材料 [5]。 短路计算 短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则 [5]：  正常工作时，三相系统对称运行。  所有电源的电动势相位角相 同。  短路发生在短路电流为最大值的瞬间。  不考录短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。  元件的计算数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。  输电线路的电容略去不计。 14 绘制计算电路 如图 所示： 图 系统等值电路 根据原始资料，我们应该分别计算系统最大运行方式即 200kMAXS MVA 和最小运行方式 min 175kS MVA 时的短路电流。 而对于短路点 d3，由于系统中的变压器不相同，而变压器的阻抗分别为 和 5，所以下面的计算中 6kV 变压器短路点会分两种情况 d3和 d3’。 所有短路点的计算过程在附录 A 的设计计算书中。 而我们可得得到的短路电流归纳在下面 2 个表中。 表 200MVA 短路计算表 短路计算点 三相短路电流 /kA Ik(3) I”(3) I∞(3) Ish(3) d—1 d—2 d—3 d—3’ 表 175MVA 短路计算表 短路计算点 三相短路电流 /kA Ik(3) I”(3) I∞(3) Ish(3) d—1 d—2 d—3 d—3’ 20 15 5 电气 设备选择 电气 设备选择与校验的条件与项目 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 [2]： 1)按正常工作条件包括电压、电流、频率及开断电流等选择。 2)按短路条件包括动稳定和热稳定进行校 验。 3)考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、 海拔 高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。 4)按各类设备的不同特点和要求如短路器的操作性能、互感器的二次 负荷 和准确度级等进行选择。 设备选择 断路器的选择 断路器形式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。 根据当前我国生产制造情况，电压 6～200kV 的电网一般选用少油断路器 ；电压 110～ 330kV 的电网，当少油短路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器； 大容量机组采用封闭。