毕业设计论文35kV开关站设计及其概预算编制模板.doc

毕 业 设 计

题 目：某35kV开关站设计及其概预算编制

入 学 年 月_12月__
姓 名_ 沈 世 强__ _
学 号_
专 业电气工程及其自动化
学 习 中 心__嘉兴阳光 __
指 导 教 师______________

完成时间_ 年_ 8 月__30_日
摘 要

把已经学习知识应用于实际生产，毕业设计是完成教学计划，达成知识应用关键步骤，经过毕业设计，综合利用已学到知识，结合时间培养自己设计构思和创新能力。
本课题设计，关键采取6台1400QZ—100＋2型轴流泵，配10KVYQGN990M1—16异步电动机完成排灌作业。此35KV排灌闸站工程在工业园区110KV变电站1KM处，水坝上游约200M处。
工程本身采取闸站结合堤身式泵站，左右岸引水闸紧贴泵站主厂房。左右岸引水闸可和泵站联合运行，也可单独运行，流量调整用闸门开度控制来实现，年平均排涝约为400小时。
整个工程经过负荷计算确定可选择变压器容量：一次侧为35KV：3150KVA；二次侧为10KV：800KVA，分别作为一二次侧负荷主变压器。在预算工程中，本设计依据高低压侧各架空线和电缆上电流大小选择高低压开关柜。并简单做了整个排灌系统防雷避雷接地方法和照明和故障照明部分，还有排灌站二次部分保护、测量等也作了介绍。其中二次部分也能够经过一套成套设备来完成。

目 录

第一章 工程概况.....................................................................................................................1
1.1 供电电源............................................................................................................................1
1.2 闸站用电负荷....................................................................................................................1
1.3 电机型号及关键参数........................................................................................................2
第二章 排灌站及闸站电气负荷计算和功率因数赔偿.....................................................3
2.1 35KV/10KV变压器高低压侧负荷计算和功率因数赔偿...........................................3
2.2 闸站10kv / 0.4kv变压器两侧负荷计算......................................................................3
2.3 功率因数赔偿....................................................................................................................4
第三章 排灌站变压器台数和容量选择.............................................................................6
第四章 排灌电机和闸站电气主接线方案选择.............................................................7
4.1 35KV~10KV电气主接线方案.....................................................................................7
4.2 10KV~0.4KV电气主接线方案....................................................................................7
第五章 排灌站各变压器短路计算.....................................................................................8
5.1 画得对应等效电路........................................................................................................8
5.2 选择基准容量....................................................................................................................8
5.3 计算各元件电抗标么值................................................................................................8
5.4 求K-1点总电抗标么值和短路电流及短路容量.......................................................9
5.5 依据K-1点计算方法得出其它各点结果...............................................................9
第六章 排灌系统工程高低压开关选择及校验...............................................................10
6.1 高压开关柜选择..........................................................................................................10
6.2 低压开关柜选择..........................................................................................................12
第七章 排灌站及闸站线路导线截面和型号选择.......................................................15
7.1 35KV架空线选择和校验...........................................................................................15
7.2 10KV架空线选择和校验...........................................................................................15
7.3 10KV母线选择及校验...............................................................................................15
7.4 10KV电缆选择和校验...............................................................................................15
7.5 0.4KV母线选择..........................................................................................................16
7.6 0.4KV电缆选择和校验..............................................................................................16
7.7 对电动机电缆选择和校验..........................................................................................16
7.8 闸站各用电负荷导线选择......................................................................................16
第八章 排灌站线路防雷避雷方法...................................................................................17
8.1 等地位联结防雷..........................................................................................................17
8.2 采取ZYSPD-N-BT/2自动化防雷....................................................................................17
8.3 设备接地防雷方法......................................................................................................17
8.4 接地防雷网防雷..............................................................................................................18
第九章 排灌站二次部分...................................................................................................19
9.1 控制操作..........................................................................................................................19
9.2 测量..................................................................................................................................20
9.3 二次设备选择..............................................................................................................21
第十章 照明和故障照明.......................................................................................................22
10.1 照明................................................................................................................................22
10.2 故障照明........................................................................................................................22
第十一章概预算编制...............................................................................................................23
第十二章 结论.......................................................................................................................27
●致谢.......................................................................................................................................28
●参考文件...............................................................................................................................29
●附表.......................................................................................................................................30

第一章工程概况

1.1 供电电源
桐乡市某35KV排灌闸站工程在工业园区110KV变电站1KM处。工业园区变电所10KV级已经有线路专供工业园区。 站工程供电就利用原有10KV线路。线路末端走向依据工程饿部署作调整, 终端杆在泵站左侧, 距泵站主厂房约25M, 用电缆引入开关室。
1.2 闸站用电负荷
闸站用电负荷表
序号
负荷名称
规格
负荷KW
数量
备注
1
水泵外江进水口工作门
PQ2100Kn-7m卷扬机
15
5台

2
水泵外江进水口快速门
PQK2160Kn-7m卷扬机
20
5台

3
水泵内江进水口工作门
PQ2100Kn-7m卷扬机
15
5台

4
水泵内江进水口快速门
PQK2100Kn-7m卷扬机
15
5台

5
左岸引水口检修门
PQ2100Kn-7m卷扬机
15
1台

6
左岸引水口工作门
PQ2100Kn-7m卷扬机
15
1台

7
右岸引水口检修门
PQ2250Kn-7m卷扬机
25
1台

8
右岸引水口工作门
PQ2400Kn-7m卷扬机
400
1台

9

桥机
YZR132M2-6
5
5台

YZT225M-8
32
1台

10
技术供水泵

10
2台

11
渗漏排水泵

1
2台

12
检修排水泵

3
2台

13
真空滤油机

33
1台

14
空压机

10
1台

15
柜式空调
RFR-70LW
4.0
2台

16
电焊机
BX6-160
10
1台

17
照明

25

18
二次负荷

20

19
其它

10

表1—1
以上累计104KW
1.3 电机型号及关键参数
异步电动机型号：YQGN990M1-16
技术参数（计算值/确保值）：
额定功率：400KW；额定电流：36.1A；额定电压：10000V；额定频率：50HZ；转 速：370rpm；绝缘等级：F（B级考评）；效 率：92.0% / 90%； 功率因数：0.7；最大转矩/额定转矩：2.0 / 1.8；堵转矩 / 额定转矩：0.8 / 0.8；输入转矩/额定转矩：1.1 / 1；电机重量：约5.2t
功率因数赔偿，依据规程要求功率因数须大于或等于0.9。赔偿前：电机功率：400KW；功率因数：0.7；台数：6；闸站用电；1个。要达成功率因数大于或等于0.9，须赔偿无功功率。

第二章.排灌工程电气负荷计算和功率因数赔偿

2.1 35KV/10KV变压器高低压侧负荷计算和功率因数赔偿
2.1.1 一台异步电动机计算：
由已知得：cosφ=0.7 , tanφ=1.02 , 额定功率P=400kw , 效率取90%
P30=P/（90%）=400kw / 0.9 =444kw
Q30= P30* tan=444kw * 1.02=453kvar
S30===634KV.A
2.1.2 六台异步电动机总计算负荷：
P=0.9×P×6=0.9×444kw×6=2398kw
Q=0.9×Q×6=0.9×453kvar×6=2446kvar
S==3425KV.A
I= S/(U)=3425KV.A / (×10kv)=198A
2.2 闸站10kv / 0.4kv变压器两侧负荷计算
2.2.1 水泵外江进水口工作门
依据查表取K=0.8， cos=0.8 ，tan=0.75
所以P= K、P=0.8×15kw=12kw
Q= P、tan=12kw×0.75=9kvar
S==15KV.A
I= S/ (U)=15KV.A / (×380V)=22.8A
依据水泵外江进水口工作门计算方法得：
2.2.2 水泵外江进水口快速门 I30= 30.4A
2.2.3 水泵内江进水口工作门 I30= 22.8A
2.2.4 水泵内江进水口快速门 I30= 22.8A
2.2.5 左岸引水口检修门 I30=22.8A
2.2.6 左岸引水口工作门 I30=22.8A
2.2.7 右岸引水口检修门 I30= 38.0A
2.2.8 右岸引水口工作门 I30= 607.8A
2.2.9 桥机：
2.2.9.1 YZR132M2-6 I30= 7.6A
2.2.9.2 YZT225M-8 I30= 48.6A
2.2.10 技术供水泵 I30= 15.2A
2.2.11 渗漏排水泵 I30= 1.5A
2.2.12 检修排水泵 I30= 4.6A
2.2.13 真空滤油机 I30= 63A
2.2.14 空压机 I30=14.3A
2.2.15 柜式空调 I30= 6.5A
2.2.16 电焊机 I30=25.2A
2.2.17 照明、二次负荷和其它设备损耗全部是有功损耗 I30=939A
2.3 功率因数赔偿
电力系统在运行过程中，不管是公用还是民用，全部存在大量感性负载，如工厂中感应电动机、电焊机等，致使电网无功功率增加，对电网安全经济运行及电气设备正常工作产生一系列危害，使负载功率因数降低，供配电设备使用效能得不到充足发挥，设备附加功率增加。
如在充足发挥设备潜力、改善设备运行性能、提升其自然功率因数情况下，尚达不到要求功率因数要求时，则需考虑人工无功功率赔偿。
2.3.1 赔偿前：
因为在10kv母线上，有6台异步电动机和一个闸站用电，所以考虑赔偿时应全部考虑为赔偿对象。而由闸站计算负荷得有功功率P=509kw,无功功率Q=351kvar 。
P= P+P×0.9=2398kw+509kw×0.9=2856kw
Q= Q+ Q×0.9=2446kvar+351kvar×0.9=2762kvar
S==3973KV.A
所以未考虑无功赔偿前，主变压器容量应选4000KV.A
2.3.2 无功功率赔偿容量
按相关要求，赔偿后变压器高压侧功率因数不应低于0.9，即cos0.9,这里取10kv侧赔偿后功率因数cos=0.92，且已知变压器10kv侧功率因数cos=0.7 。
所以，10kv侧需并联电容容量为
Q=2856×(tan arccos0.7 - tan arccos0.92)kvar=1685kvar
2.3.3 赔偿后重新选择变压器容量
变压器10kv侧视在计算负荷为
S==3052KV.A
所以无功赔偿后，一次侧主变压器容量应选择为3150KV.A
2.3.4 赔偿后系统功率因数
赔偿后一次侧主变压器功率损耗∶
0.015 S=0.015×3052KV.A=45.8kw
0.06 S=0.06×3052KV.A=183.1kvar
变压器35kv侧电气计算负荷为
P=2856kw+45.8kw=2902kw
Q=(2762-1685)kvar+183.1kvar=1260kvar
S==3164KV.A
赔偿后功率因数为 cos=2902kw / 3164KV.A=0.917>0.9
2.3.5赔偿后系统功率因数
赔偿后二次侧变压器功率损耗：
0.015 S=0.015×618KV.A=9.27kw
0.06 S=0.06×618KV.A=37.06kvar
变压器10kv侧电气计算负荷为
P=509kw+9.27kw=518kw
Q=351kvar+37.06kvar=388kvar
S==647KV.A
2.3.6无功赔偿前后比较
S- S=4000KV.A-3150KV.A=850KV.A
由此可见，赔偿后变压器容量降低了850KV.A，不仅降低了投资，而且还降低了电费支出，提升了功率因数。

第三章、整个排灌工程中变压器台数和容量选择

如上所得,可确定整个排灌工程中变压器台数和各变压器型号.为努力争取满足用电负荷对供电可靠性要求,对拥有大量一、二级负荷,应采取两台及以上变压器.而此系统中,选择一台变压器.
如上计算得,35KV变压器容量在未赔偿前为3973KV.A , 而无功赔偿后, 计算得其容量为3052KV.A , 所以,取变压器容量为3150KV.A ; 型号S11—3150/35 KV.A 。
对于10KV变压器容量选择,在未进行无功赔偿前, 计算得其视在计算负荷为647KV.A , 而无功赔偿后,其视在计算负荷为552KV.A , 所以取变压器容量为800KV.A ; 型号 S11—800 / 10 KV.A。

第四章、 排灌电机和闸站电气主接线选择

4.1 35KV~10KV电气主接线方案
泵站电动机额定电压10KV。线路进线电压为35KV。所以主接线需要主变压器一台或两台，两个方案。本系统中选一台变压器方案。因为选一台方案优点是：一是接线简单、操作方便；有利于电机开启；可节省投资；占地面积少。二是由输入进线经主变后，再从母线上引出分别控制泵站电机及一路闸站用电。所以此处主接线方案采取高压侧用隔离开关—断路器变电所主接线方案。
4.2 10KV~0.4KV电气主接线方案
左侧引水闸和右侧引水紧靠泵房，所以闸用电和泵站隶属设备用电，采取闸站结合站用电接线。所以10KV~0.4KV处猪接线方案可采取电缆进线高压侧采取隔离开关—短路器变电所主接线方案。

第五章、排灌系统中各变压器短路计算

为了预防短路及其产生破坏，需要对对供电系统中可能产生短路电流数值预优异行计算，计算结果可作为选择电气设备及供配电设计依据。
短路计算可分为标么值法计算和短路功率法计算，标么值计算法相对和短路功率法计算其基准值能够任意选择，标么值法计算以方便、简单为目标。所以，选择标么值计算短路电流。
图5—1所表示,取电力系统110KV出口短路器断开容量为无限大容量系统。已知排灌闸站工程在工业园区110KV变电站约1 KM处,取此段线路电阻为0.5。

图5—1
5.1 画得对应等效电路
图5—2所表示

图5—2
5.2 选择基准容量
通常取S=100MV.A，由U=U得：U=36.8KV ，U=10.5KV，U=0.4KV
I= S/（×U）=100MV.A / （×36.8KV）=1.6KA
I= S/（×U）=100MV.A/ （×10.5 KV）=5.5KA
I=S/（×U）=100MV.A/ （×0.4KV）=144KA
5.3 计算各元件电抗标么值
电力系统电抗标么值
X= S/S =100MV.A / ∞ =0
电力线路电抗标么值
X=XL（S/ U）=0.5×1×（100/ 36.8）=0.04
X = XL（S/ U）=0.5×0.1×（100/ 10.5）=0.048
电力变压器电抗标么值
35KV级变压器：X=U% S / （100S）=4.5×100×1000/（100×3150）=1.43
10KV级变压器：X=U% S / （100S）=4.5×100×1000/（100×630）=7.14
5.4 求K-1点总电抗标么值和短路电流及短路容量
总电抗标么值 X=X=0.04
三相短路电流周期分量有效值
I= I/ X=1.6KA/0.04=40KA
各三相短路电流
I=I= I=40KA
I=1.51×40KA=60.4KA
i=2.55×40KA=102KA
三相短路容量
S= S/ X=100MV.A / 0.04=2500MV.A
5.5 依据K-1点计算方法得出其它各点结果
如表5－3所表示

短路计算点
三相短路电流 / KA
三相短路容量
I
I
I
I
i
S/MV.A
K-1点
40
40
40
60.40
102
2500
K-2点
3.74
3.74
3.74
5.65
9.54
68.03
K-3点
16.72
16.72
16.72
18.22
30.76
16.75
K-4点
3.62
3.62
3.62
3.95
3.66
65.8

表5—3

第六章高低压开关柜选择

高低压开关在供配电系统中，占有极其关键地位。高低压开关选择是否合理，直接影响着供配电系统运行质量和方案合理性和经济性，是供配电系统设计人员和安装.施工.运行.维护人员很重视问题。
高低压开关柜选择，必需满足一次电路正常条件下和短路条件下工作要求，同时应工作安全可靠。在结构设计上要求含有“五防”功效，所谓“五防”即预防误操作断路器，预防带负荷拉合隔离开关（预防带负荷推拉小车），预防带电挂接地线（预防带电合接地开关），预防带接地线（接地开关处于接地位置时）送电，预防误入带电间隔。
在高低开关柜选择时，应考虑电气设备境条件和电气要求。环境要求是指电气装置所处位置（如户外或户内）.环境温度.海拔和有没有防尘.防腐.防火.防暴等要求。电气要求是指电气装置对设备电压.电流等方面要求；对部分断流电器（如熔断器和开关）还要考虑其断流能力。把而且要对电压.电流和断流能力进行校验。电气设备按短路计算故障条件下工作所选择，就应校验其短路时动稳定度和热稳定度。
6.1 高压开关柜选择
高低压开关柜按关键设备安装方法分为固定式和移开式（手车式）。手车式高压开关柜相对于固定式开关柜，手车式高压开关柜停电时间大大缩短。因为能够把手车从柜内移开，又称之为移开式高压开关柜。这种开关柜检修方便安全，恢复供电快，供电可靠性高，关键用于大中型变配电所和负荷较关键.供电可靠性要求较高场所。

手车式高压开关柜中KYN系列铠装移开式高压开关柜是消化吸收中国外优异技术，依据中国特点设计研制新一代开关设备。用于接收和分配高压.三相交流50HZ单母线及母线分段系统电能并对电路实施控制.保护和检测户内成套配电装置，关键用于发电厂，中小型发电机送电，工矿企业和电业系统二次变电所受点，送点及大型高压电动机起动保护等。

图6—1 KYN28A-12(Z)(GZS1)型铠装移开式高压开关柜
6.1.1 35KV高压架空进线开关柜选择
由负荷计算得 I=Q/（×U）=65.5A
所以可选高压开关柜为KYN61A-40.5高压开关柜 方案号为 03
序号
03
方案编号
03

一次方案

用途
架空进出线
最大工作电流/A
1250~
主
回路元件
断路器
ZN85A-40.5/SF1，SF2或FP4025G
电流互感器
LZZB7，8，9-40.5A或.LCZ40.5
接地开关
JN22-40.5
表6—1
对开关柜内全部设备校验
序号
装设地点电气条件
选择要求
ZN85A—40.5
LZZB7，8，9-40.5
JN22-40.5

结论
项目
数据
数据
数据
数据
1
U
10KV
≤
40.5KV
40.5KV
40.5KV
合格
2
I
198A
≤
1250~2500A
50~A

合格
3
I
3.74KA
≤
31.5KA

31.5KA
合格
4
I
5.65KA
≤
80KA

80KA
合格
表6—2
经校验,开关柜合格
依据一样道理方法选择其它开关柜以下：
6.1.2 10KV架空线开关柜，可选择KYN28A—12铠装移开式开关柜，方案号13，经校验,开关柜合格；
6.1.3 异步电动机YQGN990M1—16控制开关柜，可选择KYN28A—12铠装移开式开关柜，方案号36，经校验,开关柜合格；
6.1.4 10KV架空进出线高压计量柜，可选择KYN28A—12铠装移开式开关柜，方案号61，经校验,开关柜合格；
6.1.5 高压赔偿开关柜，可选择KYN28A—12铠装移开式开关柜，方案号78，经校验,开关柜合格；
6.1.6 10KV电缆进出线高压开关柜，可选择KYN28A—12铠装移开式开关柜，方案号36，经校验,开关柜合格。
详见附件高压开关柜定单图
6.2 低压开关柜选择
低压开关柜装置是将相关低压一、二次设备组装在一起，在低压配电系统中作控制.保护和计量之用。
低压开关柜按其结构形式可分为固定式.抽屉式和混合式。抽屉式低压开关柜，含有体积小、结构新奇、通用性好、安装维护方便、安全可靠等优点，所以，被广泛应用于工矿企业和高层建筑饿低压配电系统中作受电、馈电、照明、电动机控制及功率赔偿之用。常见抽屉式开关柜有BFC、GCL、GCK等系列。
GCK系列是一个用标准模件组合成低压成套开关柜。含有体积小、结构新奇、通用性好、安装维护方便、安全可靠等优点。
所以，本系统中低压开关柜选择GCK系列

图6—2 此图为GCK系列外形图
6.2.1 0.4KV进线柜选择
由负荷计算得 I=939 A
所以，可选低压开关柜为GCK1 方案号为 03A

方案编号
03A

一次方案

用途
馈电
最大工作电流/A
1600A
主
回路元件
断路器
ME-1600
电流互感器
LMZ3-0.66
表6—3
对低压断路器校验

序号
装设地点电气条件
选择要求
ME-1600
LMZ3-0.66

结论
项目
数据
数据
数据
1
U
10KV
≤
380V
380V
合格
2
I
229.4A
≤
1600A
30~3000A
合格
3
I
3.74KA
≤
40KA

合格
4
I
5.65KA
≤
200KA

合格
5
I×t
（16.72）×1.6
≤
40×1

合格
表6—4
所以，此开关柜合格。
依据一样道理方法选择其它开关柜以下：
6.2.2 水泵外江口进水工作门开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.3 水泵外江进水口快速门开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.4 水泵内江进水口工作门开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.5 水泵内江进水口快速门开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.6 左岸引水口检修门、左岸引水口工作门、右岸引水口检修门、右岸引水口工作门适用一个开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为05B；
6.2.7 桥机开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.8 技术供水泵、渗漏排水泵、检修排水泵开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.9 真空滤油机、空压机、柜式空调、电焊机开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.10 照明线路开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.11 二次负荷开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
6.2.12 其它用电负荷开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为11A；
经校验,上述开关柜合格，详见附件低压开关柜定单图

第七章、排灌站及闸站线路导线截面、型号选择和校验

电力线路正确、合理选择直接关系到供配电系统安全、可靠、优质、经济运行。电力线路又包含电力电缆、架空导线、室内绝缘导线和硬母线等类型。
为了确保供配电系统安全、可靠、优质、经济运行，选择导线和电缆截面是必需满足下列条件：发烧条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度；短路时动稳定度、热稳定度校验；和