某化工廠35kv總降壓變電所設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 某化工廠35KV總降壓變電所設計畢業論文目 錄一、概 述 1（一）電力系統概況 1（二）全廠用電負荷情況 1二、供電方式的選擇 2（一）供電電壓的選擇 2（二）無功補償 2（三）主變容量及型號的選擇 4（四）主變壓器的中性點接地 4三、主變壓器的選擇 6（一）主變壓器臺數的確定 6（二）變壓器容量的確定 7（三）變壓器型式的選擇 7四、總降壓變電所的設計 9（一）電氣主接線 9（二）短路電流計算 9（三） 所用電源和操作電源 11（四） 主要設備繼電保護設計 12（五）車間變電所設計 12五、電氣設備的選擇 14（一）選擇電氣設備遵循的一般條件 14（二）高壓斷路器的選擇 16（三）隔離開關的選擇 21（四）導線的選擇 24（五）互感器的選擇 29六、配電裝置的原則、分類與要求 33（一）總的原則 33（二）配電裝置的分類 34（三）設計要求 34七、防雷保護 38（一）雷電過電壓及防雷保護 38（二）輸電線路的防雷 41八、設計總結 42致謝 43參考文獻 44附圖 45 45某化工廠35KV總降壓變電所設計一、概 述（一）電力系統概況本廠主要通過一條長為5公里的架空電力線路與35kvA變電站連接。A變電站裝設有兩臺SFSLZ131500/35的三圈變壓器，A變電站35kv母線短路容量為1918MVA。另外本廠還從B變電站接有一回長為7公里的架空線路作為備用電源。且根據系統要求，只有在工作電源也即本廠至A變電站供電線路停電時才允許備用電源供電。（二、供電方式的選擇（一）供電電壓的選擇選擇最佳的供電電壓等級對于工廠節約電費開支，降低經營成本具有非常大的作用。根據設計任務書所提供的基礎資料。根據供電部門提供的資料，我們對該廠分別采用10kv及35kv供電時每年所需支出的電費進行比較，比較結果如表21所示。表21 35kv、10kv供電年電費比較表項目35kv10kv最大供電負荷主變容量2*4000KVA2*4000KVA年最大負荷利用小時5600h5600h考核功率因數年平均用電量電度電價基本電價10元/10元/電度電費基本電費960000960000附加投資3000元/KW3000元/KW年電費合計從以上比較結果可知，=。因此，本廠最優的供電電壓等級為采用35kv供電。（二）無功補償無功補償關系到電力系統的電壓質量、安全及經濟運行，無功補償可以減少無功功率的傳輸，提高電壓質量和減少電能損耗。在進行變電所主接線的設計時，應確定為了平衡無功功率而需要在變電所中裝設的無功補償裝置的類型、臺數和容量。，需要補償無功功率。工廠中普遍采用并聯電容器來補償供電系統中的無功率。并聯電容器的補償方式有以下三種：高壓集中補償電容器裝設在變電所的高壓電容器室，與高壓母線相連，如圖22所示。高壓電容器宜采用單星形接線或雙星形接線。在中性點非直接接地電網中，星形接線電容器組中的中性點不應接地。低壓集中補償電容器裝設在變電所的低壓配電室或單獨的低壓電容器室內與低壓母線相聯。低壓電容器足可采用三角形接線或中性點不接地的星形接線方式，如圖23所示。低壓分散補償電容器裝設在低壓配電箱旁或與用電設備并聯，電容器組多采用三角形接線，如圖24所示。圖22 高壓電容器集中補償的接線 圖23 低壓電容器集中補償的接線圖24 低壓電容器分散補償的接線（三）主變容量及型號的選擇根據35~110kv變電所設計規范（GB5005992）、主變壓器的臺數和容量應根據供電條件、負荷性質和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二類負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器，主變壓器容量應滿足當一臺變壓器斷開時，另一臺變壓器的容量不應小于70%的全部負荷并應保證用戶的一、二級負荷。該廠1~7車間為I類負荷，考慮同時系數后有功負荷為3724KW。因此該廠總降壓變電所主變壓器選擇兩臺容量為4000KVA的變壓器。（四）主變壓器的中性點接地選擇電力網中性點接地方式是一個綜合性問題。它與電壓等級，單相接地短路電流，過電壓水平有關，直接影響電網的絕緣水平，系統供電的可靠性和連續性，主變壓器的運行安全等。電力網的接地方式有以下幾種：中性點非直接接地（1）中性點不接地中性點不接地方式最簡單，單相接地時允許帶故障運行兩小時，供電連續性好，接地電流僅為線路及設備的電容電流。但由于過電壓水平高，要求較高的絕緣水平，不宜用于110KV及以上的電網。在6~63KV電網中，則采用中性點不接地方式，但電容電流不能超過允許值，否則接地電弧不易自熄，易產生較高弧光間歇接地過電壓，波及整個電網。（2）中性點經消弧線圈接地當直接電容電流超過允許知時，可采用消弧線圈補償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇地過電壓。（3）中性點直接接地直接接地方式的單相短路電流很大，線路或設備須立即切除，增加里斷路器負擔，降低供電連續性。但由于過電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設備造價，特別是在高壓或超高壓電網，經濟效益顯著。故適用于110KV及以上電網中。主變壓器中性點接地方式電力網中性點接地方式，決定了主變壓器中性點接地方式。（1）主變壓器的110~500KV側采用中性點直接接地方式。（2）終端變電所的變壓器中性點一般不接地。（3）所有普通變壓器的中性點都應經隔離開關接地，以便于運行調度靈活選擇接地點。（4）選擇接地電時應保證任何故障形式都不使電網解列成為中性點接地。（5）主變壓器6~63KV側采用中性點不接地方式，但當單相接地故障電流大于30A(6~10KV)或10A（20~63KV）時，中性點應經消弧線圈接地。三、主變壓器的選擇現代電力系統以交流輸配電為主，電力變壓器起著連接不同電壓等級電力網的重要作用。隨著電力系統最高電壓等級不斷提高、電壓級別日益增多，使用的變壓器容量也迅速增大。據統計目前系統中變壓器的總容量已達到發電容量的910倍。因此，合理選擇變壓器對系統運行的可靠性及經濟性有重大影響。變壓器的選擇包括變壓器臺數、容量及型式的選擇。（一）主變壓器臺數的確定變電所主變壓器的臺數對主接線的形式和配電裝置的結構有直接影響。顯然變壓器的臺數愈少則主接線愈簡單，配電裝置所需的電氣設備也愈少，占地面積愈少。因此，變電所一般裝設兩臺變壓器為宜。確定原則：對于大城市郊區的一次變電所在中低壓側已構成環網的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。對地區性孤立的一次變電所或大型工業專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。對于規劃只裝設兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 1—2 級設計，以便負荷發展時，更換變壓器的容量。表31比 較單臺變壓器兩臺變壓器技術指標供電安全比滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質量電壓損耗略大電壓損耗略小靈活方便性靈活性差靈活性好擴建適用性稍差好經濟指標電力變壓器的綜合投資跟兩臺變壓器相比所需要的花費要少花費投資比較多由設計任務書可知，正常運行時，變電所負荷由電力系統供電，為提高負荷供電可靠性，并考慮到現今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高，應采用兩臺容量相同的變壓器并聯運行。（二）變壓器容量的確定確定原則（1）主變壓器容量一般按變電所建成后 5~10 年規劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10~20 年的負荷發展，對于城市郊區變電所，主變壓器應與城市規劃相結合。（2）根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所應考慮，當一臺變壓器停止運行時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性變電所，當一臺主變停止運行時，其余變壓器應能保證全部負荷的 70%~80%。（3）同一個等級的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網出發，推行系統化、標準化、簡單化、方便靈活化。容量的確定（1）主變壓器的最大負荷為=30+18=48MW。對具有兩臺主變的變電所，其中一臺主變的容量應大于等于70%的全部負荷或全部重要負荷。兩者中，取最大值作為確定主變的容量依據。考慮到變壓器每天的負荷不是均衡的，計及欠負荷期間節省的使用壽命，可用于在過負荷期間中消耗，故可先選較小容量的主變作過負荷能力計算，以節省主變投資。 =39500KVA（2）過負載能力校驗。經計算，一臺主變應接帶的負荷為39500KVA,先選用兩臺31500KVA的變壓器進行正常過負荷能力校驗。 選過負荷倍數K=,變壓器的正常過載能力為S=K=40950KVA39500KVA，故變壓器的額定容量宜為31500KVA。（三）變壓器型式的選擇相數的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器制造條件，可靠性要求及運輸條件等因素，特別是大型變壓器，尤其需要考察其運輸可能性。當不受運輸條件限制時，在330KV及以下的變電所中，均應采用三相變壓器。繞組數量和連接方式的選擇（1）主變壓器繞組數量對深入引進至負荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，采用雙繞組變壓器。（2）主變壓器聯結方式的選擇變壓器繞組的聯結方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組聯結方式只有星型和三角形，高、中、低壓側繞組如何組合要根據具體工程確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用星型接地連接；35KV宜采用星型連接，其中星點多通過消弧線圈接地；35KV以下變壓器繞組都采用三角形連接。綜合考慮各種因素，宜選兩臺雙繞組變壓器，型號為SFL131500/110，其技術參數如表32所示。表32變壓器SFL131500/110型 號額定容量高壓側電壓（kV）中壓側電壓(kV)%SFL131500/11031500/31500121主變參數如下：型號：SZ94000/35177。3*%/相數:三相額定頻率:50Hz額定容量:4000 kVA額定電壓（高壓繞組/低壓繞組）： 35 / KV調壓方式： 有載調壓 。分接范圍： 35177。3*% 聯接組標號:Yd11短路阻抗（高壓低壓）：7%四、總降壓變電所的設計（一）電氣主接線電氣主接線的設計應滿足可靠性、靈活性及經濟性的要求。本廠總降壓變電所主變為2臺，35kv線路為兩回，適宜采用的電氣主接線方式有橋形接線（內橋或外橋）、線路變壓器組接線及單母線接線三種方式。以下我們分別對橋形接線、線路變壓接線、單母線接線進行比較，結果如下：三種主接線比較表可靠性經濟性靈活性線路變壓器接線差2臺主變、2條線路共2臺斷路器，主變保護兼線路保護，經濟性好不靈活橋形接線較好共3臺斷路器，經濟性次之線路或變壓器的投切需動作2臺斷路器，影響一條線路或一臺變壓器的暫時停運單母線接線好共4臺斷路器，經濟性差任意1條線路或1臺主變停運均不影響供電從比較結果可知，采用橋形接線時，由于線路或變壓器的切除和投入需動作兩臺斷路器，并且影響一條線路（內橋接線）或一臺變壓器（外橋接線）的暫時停運，采用線路變壓器組單元接線時，由于1條線路帶1臺主變運行，運行方式極不靈活，難以滿足本廠對供電連續性和可靠性的嚴格要求。由于本廠負荷絕大部分為I類負荷，因此本廠總降壓變電所電氣主接線宜采用單母線接線方式，其優點是接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建。10kv電氣主接線采用單母線分段接線。（二）短路電流計算根據電氣設備選擇和繼電保護的需要，選擇總降壓變電所35kv、10kv母線作為短路電流計算點。根據本廠總降壓變電站與系統的聯接情況，取基準容量為Sj=1000MVA，基準電壓為平均電壓Uj=Ucp。計算結果如下表：（詳細計算過程見附件：短路電流計算書）短路電流計算結果短路計算點基準容量MVA基準電壓KV等值電抗X短路電流KA沖擊電流有效值KA沖擊電流瞬時值KV短路容量MVA5KV母線1000370KV母線1000短路計算的目的和簡化假設因為短路故障對電力系統可能造成極其嚴重的后果，所以一方面應采取措施以限制短路電流，另一方面要正確選擇電氣設備、載流導體和繼電保護裝置，這一切都離不開對短路故障的分析和短路電流的計算。（1）短路電流計算的目的a為選擇和校驗各種電氣設備的動穩定性和熱穩定性