机械厂总降压变电所电气二次部分设计(110kV)(共35页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上黄埔通用机械厂总降压变电所电气二次部分设计摘要-( 3 )说 明 书 目 录一、绪论-( 3 )1.1 原始资料-( 4 )1.2 电源情况-( 6 )二、供电系统的确定-( 6 )2.1 工厂供电设计必须遵循的一般原则-( 6 )2.2 工厂供电的要求-( 7 )三、电气主接线方案选择-( 7 )3.1 本厂车间的负荷分布平面图-( 7 )3.2 变电所电气主接线方案比较-( 8 )3.3 主接线方案的技术经济比较原则-( 11 )3.3.1 主接线方案的技术指标-( 11 ) 3.3.2 主接线方案的经济指标-( 12 )四、短路电流计算-( 12 )4.1 短路
2、电流计算的目的-( 12 ) 4.2 短路电流计算成果表-( 13 )五、供电系统的保护-( 13 )5.1 保护配置的基本原则-( 13 )5.2 继电保护装置的操作电源-( 14 )5.3 主变压器的保护-( 15 )5.4 备用电源自动投入装置-( 16 )六、二次回路接线-( 17 )6.1 断路器的控制回路-( 17 )6.2 绝缘监察装置-( 17 )6.3 中央信号装置-( 18 )计 算 书 目 录一、主变的选择-( 18 )二、短路电流的计算-( 19 )三、电气设备的选择及校验-( 24 )3.1 35KV侧设备选择-( 24 )3.2 10KV侧设备选择-( 25 )四、
3、继电保护装置的整定计算-( 26 )4.1 主变压器的保护整定-( 26 )4.1.1纵差保护整定-( 26 )4.1.2复合电压起动过电流保护的整定-( 29 )4.1.3过负荷保护的整定-( 30 )附录-( 31 )参考文献-( 32 )致谢-( 33 )摘 要本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,安全,经济及可靠性方面考虑,确定了110kV,35kV,10kV以及站用电的主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数,容量及型号,同时也确定了站
4、用变压器的容量及型号,最后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对电压互感器,电流互感器等进行了选型配置,最后根据保护原则对设备进行保护配置,从而完成了黄埔通用机械厂总降压变电所电气二次部分设计。关键词:变电站 变压器 保护说明书一、 绪论 引 言随着当前电力系统的发展,新技术、新设备在电力系统得到广泛的应用。新的设计理念也不断涌现,而电力系统的发展同时,也出现了许多新技术问题。因此,在设计过程中,紧密结合基本理论和专业知识的系统性,以及在实际工厂供电技术中应用的使用性,并采用了工厂供电系统的新技术、新设备,科学合理地解决实际问题。同时系统的运行采用了自动化程度高,又能迅速而准确动作的继
5、电保护及自动装置和监测控制回路。1.1 原始资料的介绍:1.1.1 全厂用电情况 (1)负载大小 各车间负荷统计见表1 表1 全厂各车间负荷统计表序号车间名称 负荷类型计算负荷Pjs(KW) Qjs(KVAR) 12 3456789铸造车间锻压车间金工车间电镀车间热处理车间装配车间机修车间锅炉房生活区IIIIIIII 860 290580 160600 180700 250600 160360 100320 120300 156350 180 同时系数:有功功率取0.95,无功功率取0.97(2)负荷类型 本厂绝大部分用电设备均属于长期连续负荷,要求不断供电。停电时间超过两分钟将造成产品报废;
6、停电时间超过半小时,主要设备池,炉将会损坏;全厂停电将造成严重的经济损失,故主要车间及辅助设施均为I类负荷。 (3)本厂为三班工作制,全年工作时间数8760小时,最大负荷利用小时数5800小时。1.1.2 电源情况 (1) 本厂拟由距其5公里处A变电站接一回架空线供电,A变电站110KV母线短路容量2000MVA,基准容量为1000MVA,A变电站安装两台SFSLZ31500KVA/110KVA三绕组变压器,其短路电压U高-中%=10.5,U高-低%=17,U低-中%=6,详见电力系统与本厂连接示意图:图1.1 电力系统与本厂联系示意图 (2)供电电压等级:由35KV电压供电,最大运行方式:按
7、A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式:按A变电站两台变压器分别运行考虑。 (3)备用电源: 拟由B变电站接一回架空线路作用备用电源。系统要求,只有工作电源停电时才允许备用电源供电。(4)功率因数: 供电部门对本厂功率因数要求值为:以35KV供电时,cos =0.9.二、 供电系统的确定2.1 工厂供电设计必须遵循的一般原则:工厂供电实际必须遵循以下原则:1) 工厂供电设计必须遵循国家的有关法令,标准和规范,执行国家的有关方针,政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。2) 工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理。设计中应采用符合国家现行
8、有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电器产品。3) 工厂供电设计必须从全局出发、统筹兼顾。按照负荷性质、用电容量、工作特点和地区供电条件、合理确定设计方案。4) 工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系。做到远、近期结合,以近期为主,适当考虑扩建的可能性。关于负荷性质,按GB50052-95供配电系统设计规范规定,根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度,电力负荷分为以下三级; (1)一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者;中断供电将在政治、经济上造成重大损失者,例如重要交通枢纽、重要宾馆、大型体育馆、经常用于国际活动的大量人
9、员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中,当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为特别重要的负荷。 (2)二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如:主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等;中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如:交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷,以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。 (3)三级负荷 不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。对一级负荷,应由两个电源供电。对二级负荷,宜由两回线路供电。2
10、.2 工厂供电的要求:本厂绝大部分用电设备均属于长期连续负荷,要求不断供电。停电时间超过两分钟将造成产品报废;停电时间超过半小时,主要设备池,炉将会损坏;全厂停电将造成严重的经济损失,故主要车间及辅助设施均为I类负荷,电力供用必须满足下列要求:(1)安全:在电能的供应、分配和使用中,不发生人身和设备事故;(2)可靠:应满足本厂对交、直流连续可靠供电要求;(3)优质:应满足用电设备对电能质量的要求,既电压误差为5%;频率误差为0.5HZ;正弦值的电压波形;连续供电。四者中有一个不符合要求,都直接影响电力设备的运行工况和设备寿命。(4)经济:供电系统的投资尽可能减少,年运行费用低,并尽可能降低线路
11、及变压器的电能损耗,做到节能和减少有色金属的消耗量。因此在变电站的电力工程设计中,必须满足上列要求。三、 电气主接线方案选择3.1 本厂车间的负荷分布平面图:根据本厂的负荷分布,可对负荷较小的两个车间同时供电,即公用一个车间变电所。对负荷较大的车间单独供电。以下是三种主接线方案的技术经济比较。3.2 变电所电器主接线方案比较:三种主接线方案简图方案一:单母线接线 单母线接线是一种最原始、最简单的接线,所有电源及出线均接在同一母线上,如上图所示,其有点是结果简单,采用设备少,操作方便,便于扩建,造价低,缺点是供电可靠性低,母线及母线上任一元件故障及检修时,均需整个配电装置停电,根据工厂电力负荷的
12、要求,在本设计中不考虑选取。方案二:单母线分段接线 单母线分段接线是采用断路器将母线分段,通常分成两段,如上图所示。单母线用断路器将母线分段后可进行轮换检修,当一段母线发生故障时,由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除,从而保证了正常母线段不间断供电和不致使要负荷停电。它具有单母线接线的结构简单,方便经济的优点,又在一定程度上提高了供电可靠性。方案三:双母线双回路接线 双母线回路接线是采用双回路给车间变电所供电的接线,如上图所示,其优点是母线采用双母线双回路给车间变电所供电,提高了供电可靠性,供电线路可以轮换检修。缺点是采用的开关设备多,投资费用巨大。下表是三种主接线方案技术经济比
13、较表项目方案一方案二方案三技术比较安全性满足要求满足要求满足要求可靠性差基本满足满足要求供电质量较好较好较好灵活性稍差较好好经济性投资费用小,设备少投资费用较大,设备多投资费用巨大,设备最多经济比较电流互感器(台)102020电压互感器(台)242高压断路器(台)51110高压开关柜(台)51110避雷器121高压隔离开关(台)1022303.3 主接线方案的技术经济比较原则:3.3.1 主接线方案的技术指标(1)供电的安全性 主接线方案在确保运行维护和检修的确安全方面的情况(2)供电的可靠性 主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应方面的情况(3)供电的电能质量 主要是指电压质量,包括电压偏
14、差,电压波动偏差,电压波动级高次谐波等方面的情况。(4)运行的灵活性和运行危害的方便性(5)对变配电所今后增容扩建的适应性3.3.2主接线方案的经济指标(1) 线路和设备的综合投资额(2) 变配电系统的年运行费(3) 线路的有色金属消耗量 根据技术经济的比较原则,从表面的比较可以看出,按经济指标,方案三的投资费用最大,所用设备也最多。而方案二的投资费用和所用设备都相对较小。按技术指标,方案三是双母线接线,供电可靠性搞,而方案二是母线分段接线,供电可靠性较高。又根据本厂的负荷性质,考虑供电的可靠性和灵活性,故选择方案二(单母线分段接线方案)作为本厂的电气主接线,如附录图1四、 短路电流计算4.1
15、短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其目的是:在选择电气主接线时,为了比较各种接线方案,或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等。在选取载流导体及电器元件时,为了保证设备在正常运行和短路情况下都能安全、可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要对有关短路电流值进行动稳定、热稳定和开断能力的检验。为了选择继电保护方式和进行整定计算提供依据。接地装置的设计,也需要用短路电流。4.2 下表是短路电流计算成果表最大运行方式最小运行方式D1点短路(KA)D2点短路(KA)D1点短路(KA)D2点短路(KA)4.2583.1122.9062.8394.25
16、83.1122.9062.83910.85797.93567.41037.239五、 供电系统的保护5.1 保护配置的基本原则 电力系统继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵活性和速动性的基本要求。这些要求之间,需要针对不同的使用条件,分别的进行综合考虑(1)可靠性 指保护装置该动作时动作,不拒动,而不该动作时不误动。前者为信赖性,后者为安全性,即可靠性包括信赖性和安全性。为此,继电保护装置应简单可靠,使用的元件和接点应尽量少,接线回路应力求简单,运行维护方便,在能满足要求的前提下宜采用最简单的保护(2)选择性 指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障。当故障设备或线路本身的保护拒动时,则应由相
17、邻设备或线路的保护切除故障。为此,对相邻设备和线路有配合要求的保护,前后两级之间的灵敏性和动作时间应相互配合(3)灵敏性 指在被保护设备或线路范围内发生金属性短路时,保护装置应具有必要的灵敏性(4)速动性 指保护装置应能尽快地切除短路故障,提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度。当需要加速切除故障时,可允许保护装置无选择性动作,但应利用自动重合闸或备用电源自动投入装置,缩小停电范围5.2 继电保护装置的操作电源5.2.1 操作电源类型 高压断路器的合闸、跳闸回路,继电保护装置中的操作回路、控制回路信号回路和保护回路等所需要的电源为操作电源。操作电源是保护装置最重要的组成部分之一,在任何情
18、况下,都应保证供电的可靠性。作为变电所的操作电源系统设计,确定电源类型,供电电源和电压等级三个方面。由于交流操作系统的适应性较差,电流互感器的负担较大,且受操作机构和保护装置等设备的限制极少采用。故广泛采用的是直流操作系统。(1) 采用蓄电池组方案 蓄电池组是独立可靠的操作电源明天不受交流电源的影响,电压稳定,容量大,既适用于各种比较复杂的继电保护和自动装置,也适用于各类断路器的传动。但需要许多辅助设备和专用房间,投资大,寿命短,建造时间长,运行复杂,维护工作量大等缺点,所以在本变电所设计中不予考虑(2) 采用复式整流方案 复式整流的电源不仅由变压器或电压互感器的电压源供电,而且还由反应故障电
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