某机修厂供配电系统设计.pdf

目 录摘要.1第一章 电力工程课程设计任务书.31.1原始资料.31.2 设计任务.61.3 设计内容及步骤.6第二章负荷计算.62.1负荷计算的目的和意义.92.2各车间负荷计算.92.3工厂电力负荷计算.102.4无功补偿.11第三章高压供电系统的设计.123.1高压供电方案的要求.123.2高压供电方案的准则.123.3机修厂的用电情况.123.4高压供电方案的选择与确定.133.4.1高压供电系统的经济指标.133.4.2高压供电系统的技术指标.133.4.3高压供电系统的方案.143.4.4变电所主变压器的选择.143.4.5技术指标计算.153.4.6经济指标计算.17第四章总降压变电所的设计.194.1主接线的基本要求.194.2变电站主接线的选择原则.194.3变电站主接线方案的拟定.204.4主接线方案的技术经济比较.224.4.1技术指标.224.4.2经济指标.22第五章车间变电所设计.245.1车间变电所变压器形式的选择.245.2车间变电所变压器的台数、容量.245.3锅炉房的设计.255.4车间变电所位置的考虑原则.26第六章短路电流计算.276.1短路电流计算的目的.276.2确定短路计算点.276.3短路电流的计算.276.3.1最大运行方式.276.3.2最小运行方式.30第七章主要电气设备的选择及校验.337.1主要电气设备的分类.337.2高压线路的导线选择.337.2.1 35KV架空线路的导线选择.337.2.2 10KV备用电源进线的选择.347.2.3 35KV母线的选择.357.2.4 10KV母线的选择.357.3高压设备的选择及校验.367.3.1 35KV断路器.377.3.2 35KV隔离开关.387.3.3 35KV电压互感器.387.3.4 35KV电流互感器.397.3.5 10KV断路器.407.3.6 10KV隔离开关.407.3.7 10KV电压互感器.417.3.8 10KV电流互感器.417.3.9高压熔断器的选择.427.3.10高压开关柜的选择.427.4低压一次设备的选择和校验.42第八章主要设备继电保护设计.448.1概述.448.2变压器继电保护的整定计算.458.2.1过电流保护.458.2.2电流速断保护.468.2.3过负荷保护.468.2.4 瓦斯保护.478.3 35KV线路继电保护的整定计算.488.4 10KV线路继电保护的整定计算.49第九章 厂区10KV配电系统设计.50第十章配电装置设计.5010.1配电所的任务.5010.2高压配电所的设计及要求.5010.3配电装置布置形式的选择.5110.4配电设备布置图.52第十一章防雷、接地设计.53IL 1防雷设计.53n.2接地设计.54第十二章收获与体会.55参考文献.56附录一：设备汇总一览.57某机修厂供配电系统设计 摘要工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能 量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单 经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代 工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的 比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品 成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大 大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动 强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如 果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好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。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济 建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国 家经济建设，也具有重大的作用。1工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(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的消 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，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410kv及以下设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：(1)遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，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)安全可靠、先进合理；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,采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。(3)近期为主、考虑发展；2应根据工作特点、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 远近结合，适当考虑扩建的可能性。(4)全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂 供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影咆到 工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电 设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。第一章 电力工程课程设计任务书1.1原始资料本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW;制造电机总容量为6万kW,制造单3机最大容量为5000kW;修理变压器500台;生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。(1)工厂总平面布置图如下：图1.1工厂总平面布置图工厂的生产任务、规模及产品规格:本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW;制造电机总容量为6万kW,制造单机最大容量为5000kW;修理变压器500台；生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。工厂各车间的负荷情况及各车间预计配置变压器台数如表1.1所示。4表1.1工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量序号车间名称设备容量（kW）需要系 数给tg(P车间变电所代号变压器台数1电机修造车间25050.240.82No.112机械加工车间8860.181.58No.213新品试制车间6340.351.51No.314原料车间5140.60.59No.415备件车间5620.350.79No.516锻造车间1500.241.6No.617锅炉房2690.730.87No.718空压站3220.560.88No.819汽车库530.570.9No.9110大线圈车间3350.560.63No.10111半成品试验站12170.30.79No.11112成品试验站22900.280.75No.12113加压站（10kV专供负荷）2560.640.85114设备处仓库（10kV专供负荷）5600.60.85115成品试验站内大型集中负 荷36000.80.8主要为35kV高压整 流装置，要求专线 供电。供电协议:1.当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：1）从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.51011。2）从某35/101变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。2.电力系统的短路数据，如表1.2,其供电系统图，如图1.2。5表1.2区域变电站35kV母线短路数据系统运行方式系统短路数据最大运行方式=600皿最小运行方式S 黑 n=280ME4图1.2供电系统图3.供电部门对工厂提出的技术要求：1）区域变电站35kV馈电线的过电流保护整定 时间=1.8s,要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。2）在工厂35kV电源侧进行电能计量。3）工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9O4.电费制度:每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA,电费为0.5元/kMh。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴 费：610kV为800元/kVA。工厂负荷性质:本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作 制，工厂的年最大有功负荷利用小时数为2300h。锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离 市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。（6）工厂自然条件：1.气象资料:本厂所在地区的年最高气温为38匕 年平均气温为23,年最低气温为一8,年最热月平均最高气温为336,年最热月平均气温为26,年最热月地下0.8m处平均温度为25。心当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。2.地质水文资料:本厂地区海拔60典底层以砂粘土为主，地下水位为2他1.2设计任务1.高压供电系统设计主要任务是工厂内部高压供电等级选择，需考虑供电的经济性(设备及损耗 费用)和技术要求(线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等)。2.总降压变电站设计(1)主结线设计:根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的 多个方案，经过概略分析比较，留下23个较优方案，对较优方案进行详细 计算和分析比较，(经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标)，确定 最优方案。(2)短路电流计算:根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算 三相短路电流，计算结果列出汇总表。(3)主要电气设备选择:主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览 表。(4)主要设备继电保护设计:包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定 计算。(5)配电装置设计:包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。(6)防雷、接地设计:包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。73.车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的型号。4口厂区10KV配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。1.3设计内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工 艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠,经济的分配电能回题。其基本内容有以下几方面。1.负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变 电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率 因数。列出负荷计算表、表达计算成果。2.工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷 以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。3.工厂总降压变电所主结线设计 8根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台 数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。4.厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总 降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压 损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量 等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方 式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程 预算书表达设计成果。5.工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限 容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。6.改善功率因数装置设计按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门 要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相9电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电 动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。7.变电所高、低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低 压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关 柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设 备材料表和投资概算表达设计成果。8.继电保护及二次结线设计为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压 电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测 和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制 电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以 及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制 屏屏面布置图。9.变电所防雷装置设计参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的10避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家 有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。第二章负荷计算2.1 负荷计算的目的和意义负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷 o它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电 器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备 的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别 是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础 的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算 过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负 荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供 电系统的正常可靠运行。(1)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热 11效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常 采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。(2)尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流 上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元 件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。(3)平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负 荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷，有时也计 算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2 各车间负荷计算计算各车间负荷:按需要系数法公式尸30=KdPe,。30=尸30 tail 0,S3。=尸9+QL计算各车间的有功计算负荷,无功计算负荷，视在计算负荷计算总的负荷：由公式尸“=KpX尸30/，030=-EQ.,S3。=j尸3(?+QL计算总的有功计算负荷,无功计算负荷，视在计算负荷。负荷计算表格汇总如下表2.1所示：表2.1计算负荷汇总表序号车间名称计算负荷车间变 电所代 号变压器台 数P3。(KW)。30(Kvar)S30(KVA)1电机修造车间601.2492.98777.48No.112机械加工车间159.48251.98298.21No.213新品试制车间221.9335.07401.88No.314原料车间308.4181.96358.08No.415备件车间196.7155.39250.67No.51126锻造车间3657.667.92No.617锅炉房196.37170.84260.28No.718空压站180.32158.68240.20No.819汽车库30.2127.1940.64No.9110大线圈车间187.6118.19221.73No.10111半成品试验站365.1288.43465.28No.11112成品试验站641.2480.9801.5No.12113加压站（10kV专供负荷）163.84139.26215.03114设备处仓库（10kV专供负荷）336285.6440.98115成品试验站内大型集中负 荷288023043626.07主要为35kV高压整 流装置，要求专线 供电。2.3 工厂电力负荷计算工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载,还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善 设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求，则 需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节 约电能又提高电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功 率因数对供电系统大有好处。（1）全车间变电所低压母线上计算负荷由2.2已知各个车间的计算负荷见表1,取Ki=0.92,Kq=0.95可得尸=KepEP.=0.92x3124.48=2874.52K%。*=0.95x2719.21=2583.25KK/S3o（i）=7302+002=V2874.522+2583.522=3864.72KE4 2因为有变压器的功率损耗，所以：APr=0.015*30（1）5 AQ=0.03130（1）13尸 30(2)=P3o(i)+APr=2874.52+38.6472=2913.17KPF0o(2)=00(1)+AQt=2583.25+193.236=2776A9KVar5/30(2)=J 尸 30(2+030 7=a/2913.172+2776.492;4024.36KE4(3)全车间高压母线上计算负荷Pm和Qm分别为车间10KV用电设备的有功计算负荷和无功计算负荷，尸”=P30(2)+Pm=2913.17+163.84+336=3413.01KW030(3)=030(2)+2，=2776.49+139.26=285.6=3199.35KVarS30(3)=J尸 30(3)2+030(3)7=V3413.012+3199.352=4678.08KE42.4 无功补偿题目中要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9,并且提高功率因数可减少电费，所以选择利用电容器并联在10KV侧进行功率补偿。功率因数为COS0=P30 1s30,可得主降压变电器低压侧功率因数：cos。二0 30(3)/5*30(3)=3413.01/4678.08=0.73设补偿后低压侧功率因素为0.92,Qc=P3o(3)(tan)-tan9!)=1754.29补偿电容器选为BFM10.5-100-1W,n=Qc/qc又因电容器为单相电容器，所以n应为3的倍数，取n=18,所以2=18x100=1800Ks。(3)=。3。-0=3199.35-1800=1399.35KVarS30(3/=J 尸 30(3)2+QJ带入可得 S3o(3)=a/3143.012+1399.352=3688.74K 以14检验高压侧：尸3。（4）=尸 3。+APt=3413.01+36.8874=3449.90K 彳0o（4）=0o（3）+AQ=1399.35+184.437=1583.79K 幺5/30（4）=J尸 30（4）+030（4）7=V3449.902+1583.792=3796.0SKVA功率因数COS0=尸30（4）/S30（4）=3449.90/3796.08=0.91 0.9,满足要求O全厂总计算负荷：P3o（5）=尸3。（4）+R=3449.9+2880=6329.9KW0o（5）=0o（4）+2=1583.79+2304=388 1 79KVarS 30（5）=J尸 30?+0o（5）2=V6329.92+3887.292=7428.50KE4第三章高压供电系统的设计3.1高压 供电方案的要求工厂的供电方案主要依据工厂的用电要求、用电性质、现场调查的信息以及电网 结构和运行情况来确定。其主要内容包括供电电源位置、出线方式、供电线路敷 设、供电回路数、走径、跨越、工厂进线方式、工厂受(送)电装置容量、主接线、继电保护方式、电能计量方式、运行方式、调度通信等内容。3.2高压供电方案的准则(1)应能满足供用电安全、可靠、经济、运行灵活、管理方便的要求，并留有发展 余度。15(2)符合电网建设、改造和发展规划的要求;满足工厂近期、远期对电力的需求，具有最佳的综合经济效益。(3)具有满足工厂需求的供电可靠性及合格的电能质量。(4)符合相关国家标准、电力行业技术标准和规程，以及技术装备先进要求，并应 对多种供电方案进行技术经济比较，确定最佳方案。3.3机修 厂的用电情况当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：(1)从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.5kmo(2)从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。高压供电系统的设计要以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性和灵活 性。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。本变电所原始资料有两路电源可供选择。其一从某22 0/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.5kmo其二从某35/10kV 变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。本机修厂中No.7锅炉房 供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离市区较远，消 防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。故No.7锅炉房定为I 级负荷。由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严重，因此要 求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损 坏。本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作制，工厂的年最大有功负荷利用小时数为2300h。163.4高压 供电方案的选择与确定主要任务是工厂内部高压供电等级选择，需考虑供电的经济性(设备及损耗费用)和技术要求(线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等)。341 高压供电系统的经济指标线路和设备的综合投资额:包括线路和设备自身的价格、运行费、管理费、基 建安装费等。可按照当地电气安装部门的规定计算。(2)变配电系统的年运行费用：包括线路各设备的折旧费、维修管理费和电能损 耗费等。线路各设备的折旧费和维修管理费，通常都取为线路和设备综合投资的 一个百分数。而电能损耗费，则根据线路和变压器的年电能损耗计算。总的年运 行费即为以上线路变压器折旧费、维修费与年能损耗费之和。(3)供电贴费:有关法规还规定申请用电，用户必须向相关供电部门一次性地缴 纳供电贴费。(4)线路上的有色金属消耗量:指导线和电缆的有色金属耗用的重量。3.4.2 高压供电系统的技术指标(1)供电的安全性:高压供电方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。供电的可靠性:高压供电方案在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，包括电压偏差和电压波动等情况。(4)运行的灵活性和运行维护的方便性。(5)对变配电所今后增容扩建的适应性。173.4.3 高压供电系统的方案根据系统的供电协议，供电电压有两个方案可供选择。因高压供电系统的基本要 求是安全、可靠、经济、优质。所以在设计过程要对两种方案综合考虑，在安全可 靠的基础上选择最好的方案。方案一：工作电源与备用电源均采用35kV电压供电。由架空线引入电源，厂内总 降压变电所内装设有两台主变压器，变压器一次侧装设断路器，备用电源接在 35kV母线上，变压器二次侧采用单母线分段制接法。方案的优缺点分析：优点:供电电压高，线路功率损耗小，电压损失小，调压问题容易解决，要求的功 率因数低，所需的功率补偿容量小，可减少投资，供电的安全稳定性高。缺点：由于机修厂内设有总降压变电所，占用的土地面积较大。降压变电所要装 有两台主变压器，投资及运行费用较高。方案二:工作电源是35kV,备用电源为10kV,由架空线引入电源，场内总降压变电所内装设有两台主变压器，变压器高 压侧装设断路器，备用电源接在总降压变电所内的10kV 母线上，二次侧采用单母线分段制接法。由于正常供电时只用一路工作电源供电，出现故障时方用备用电源，备用电源供 电时间较少。因此该方案既能满足供电的安全可靠性又可降低投资及维护费用。3.4.4 变电所主变压器的选择经计算可得补偿后的变压器二次侧的视在计算负荷为3688.74kV.Ao由于该厂的负荷大部分属于二、三级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，所以 18总降压变电所宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台 变压器能对负荷继续供电。装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量St应同时满足以下两个条件:任一台单独运行时，SN.T(0.6-0.7)S5 30(2)任一台单独运行时，SN.T SJ 30(2)(I+H)由于S30(2)=3688.74 KV-A,且该厂的负荷大部分为二、三级负荷：SN.T(0.6-0.7)x3688.74=(2213.2-2582.1)KV.A S30(2)(I+n)2582.1KV.A,考虑到此地年平均气温为23度，高于20度。且变压器为户内安装，所以ST=(1-(23-20)/100-0.08)SN.T,所以St N2298.1 KV.Ao型号额定容量(KDVA)额定电压损耗/kW空载电流(%)阻抗电压现)一次二次空载负载S11-2500/35250035KV10KV2.418.250.77因此选用容量为2500 KV.A的SU-2500/35变压器两台，其技术数据如下表所示：表3.1 SH-2500/35变压器技术数据表3.4.5 技术指标计算方案一：工作电源和备用电源均为35kV。正常工作时以35kV单回路供电，另设一条10kV线路作为备用电源，补偿后变压器高压侧的视在计算负荷S30二7428.5KV.A,计算电流 I30=S30/122.54AO为保证供电系统安全可靠优质经济的运行，根据国家电线技术的有关规定，选择 导线和电缆界面时候必须满足以下条件：19发熟条件:导线和电缆在通过正常最大度和电流即计算电流时产生的发熟温 度不应该超过正常运行时允许的最高允许温度电压损耗条件:导线和电缆在通过正常最大负荷电流产生的电压损耗，不应 该超过正常运行时候允许的电压损耗。对于工厂内较短的电压线路，可不进行电 压损耗校验。经济电流密度：35kv及以上的高压线路及35KV以下的长距离，大电流线路例 如较长的电源进线和电弧炉的短网进线，其导线截面宜按照经济电流密度选择，以使年运行费用最低，工厂内10KV及以下的线路通常不按照经济电流密度进行 选择。机械强度:导线截面不应小于其最小允许截面。对于电缆,不必校验其机械强 度，但需要校验其短路热稳定度。母线则应校验其短路的动稳定度和热稳定度。对长距离大电流线路和35kV及以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经 济截面，再校验其他条件。根据以上条件，对于35kv的线路按经济电流密度选择导线截面：由于工厂的年最 大有功负荷利用小时数为2300h,且选用钢芯铝绞线的机械强度最好，经过查表，可得 jec=1.65 A/mn?。所以可选导线截面为74.3mm2,选择最近的标准截面，由已知条件环境平均温度为23。&查表可知LGJ-2095(几何均距确定为1.6米)的允许载流量足够，且满足发热条件乙，()，同时35KV架空线路铝绞线的最小允许截面为35mm2,因此机械强度也是满足条件的。由截面A=95mm2,a=l.26x1.6=2m,查表得l0.35。/局，x=0.37Q/局，由之前的负荷计算可得：电压损失计算:AU=6329.9x(4.5 x 0.35)+3887.79x(4.5 x 0.37)/35=469.8VA7%=100 x 469.8/35000=1.34%AU%5%,电压损失合格。备用电源同为35kV,电压损失为：01=6329.9 x(4 x 0.35)+3887.79 x(4 x 0.37)/35=417.6VAS%=100 x 204.9/35000=1.19%At/i%5%,电压损失不合格。由此可见，系统不能长时间工作在备用电源下。综上所述，虽然方案二的备用电源电压损失不合格，但超出范围不多。考虑 到备用电源使用较少，且方案二没有变压器的功率损耗，再加上其供电电源变压 器的断路器出线容量较小，故在技术指标方面还是选择方案二更为合理。3.4.6 经济指标计算方案一：设备名称表3.2：型号规格方案一的基建投单价（万元）E资数量综合投资（万元）电力变压器S11-2500/3535.0270线路投资LGJ-951.2(4.5+4)km10.2高压断路器SN10-10I2.0612.06电压互感器JDZJ-100.9221.84附加投资0.08/KVA3688.74kVA295.09合计379.19表3.3方案一的年运行费用项目计算标准金额（万元）线路折旧费按照线路投资的4%计算0.4122线路维护费按照线路折旧标准计算0.41变电设备维护费按照综合投资的6%计算4.43变电设备折旧费按照综合投资的6%计算4.43线路电能损耗(35000 x1.34/100)2/r1+(350001.19/100)2/r2)x2300 x0.5x0.00526.7变压器电能损耗(36.89x0.5x2300)+(184.44x18x12)8.2基本电价费用(3413.01x0.5x2300)+(1399.35x18x12)422.7合计方案二：467.28表3.4方案二的基建投资设备名称型号规格单价（万元）数量综合投资（万元）电力变压器S11-2500/3535.0270.00线路投资LGJ-70+LGJ-951.0+1.2(4+4.5)km9.4高压断路器SN10-35I2.0612.06电压互感器JDJJ-350.9221.84附加投资0.08/VA3688.74kVA295.09合计378.39表3.5方案二的年运行费用项目计算标准金额（万元）线路折旧费按照线路投资的4%计算0.38线路维护费按照线路折旧标准计算0.38变电设备维护费按照综合投资的6%计算4.43变电设备折旧费按照综合投资的6%计算4.4323线路电能损耗(35000X 1.34/100)2/r1+(10000 x8.86/100)2/r2)x2300 x0.00518.4变压器电能损耗(36.89x0.5x2300)+(184.44x18x12)x0.86.6基本电价费用(3413.01x0.5x2300)+(1399.35x18x12)x0.8338.2合计372.79方案经济对比:比较项目方案一方案二初期投资（万元）379.19378.39年运行费用（万元）471.78372.79总投资（万元）850.97751.18表3.6方案经济对比综上，根据技术指标计算和经济指标计算结果，方案一的经济总投资大于方案二,且方案二的综合技术指标要优于方案一。所以经过综合考虑选择方案二，工作 电源为35kV,备用电源为10kV,总降压变电所内设两台台容量为2500kV.A的变压器，型号为sn-2500/35。第四章总降压变电所的设计4.1 主接线的基本要求安全符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全24可靠应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。灵活应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应符合的发展。经济在满足上述要求的前提下，应尽量是主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。4.2 变电站主接线的选择原则(1)当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。(2)当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组接线。为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变 压器分列运行。4.3 变电站主接线方案的拟定对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为610KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降 压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备(变压器、25避雷器、断路器、互感器、隔禺开关等)及其连接线组成，通常用单线表示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有 密切关系，是供电设计中的重要环节。只装有一台主变压器的总降压变电所主接线的一次侧无母线，二次侧为单母线。特点是简单经济，不用向供电部门缴纳额外的供电贴费，但供电可靠性不高，只 适合三级负荷。机修厂供电系统的负荷包含二级负荷、三级负荷较为集中，且在 高压供电系统的设计中已经选择采用两台变压器，所以该方案不适用。装有两台主变压器的总降压变电所主接线分3种：(1)一次侧内桥式、二次侧采用单母线分段；(2)一次侧外桥式、二次侧采用单母线分段；(3)一二次侧均采用单母线分段。下面对三种主接线方案进行论述，以便选出最经济合理的接线方案：a Q寡方案一：一次侧采用内桥式接橐五次侧采用箪母线分段式接线的总降压变电所主接线Q Q型-当爵兽 a 8 8 0 0s M VK”西宓yz g冲生S2;3F2M M、17 Qs26图4.1一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QFH和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行贫缶性较好，溪甯时靠性较高，适用一二委负荷的工厂。这 种内桥式接线多用于隹源戏路较Kei而法成僮和血褊的机会较多、并且JQS101 QF10 QS102 QS112|QS122换的总降压变电所。QF11 S QF12、。有案二:-Is次恻采用外桥或接串二次侧采用单母线分段式接线的,雉4复电所主接线、，QS31 1 QF21 QF222%氯圭接*如下而示。QF31 QS21 QS2210KV-处刑孥M“叵“乖*唱相图 运秫1点定总阕 国制啾左弟与留*就冰崎力直叫JEe-k阕 3-mM图4.2一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图27tQS11135KV电源进线、QF11 7这种主接线，其一次侧而高压断路器QF10也跨接在两路 QS112 XQF12电源进线之间，但处在线QS122路断路器QE11和QF12QF13QS13QF1O。这种主接线胞建行熬司法也较好,供电可靠性也较高适用于一、1绿负荷的工厂。这种外10KV各HI但源迈纹QF22侨式接线适用吊载原M瞬菱短而变电所昼夜负荷变动较大:落于经济运行需经 S QF31、-QSQF31QS2111OKVQS14IQS25 QS26 7-QS221QF25X|8张张翻dw(iw案三QF14QF23QF26 m QF2QF28X1S28 1 QS29 1QS3O 7 QS32QF29QF30QF32IS7QS210g L 力3 X 亘 高、(二二 二 工 费 怎一、二次侧均采用单母线分段式二接线的总降压厕所生接线方家，主接线图如下a*In.5 N 工二 心 一，0必*I*例图所示。图4.3 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图这种主接线兼有前两种桥式接线运行灵活性的有点，但采用的高压开关设备较多，可供一、二