【正文】 保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)于二次負(fù)荷一般要有 兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；對(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電。本次設(shè)計(jì)的 機(jī)械制造 變電 所 屬于一般 終端 變電所。 研究主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)是要完成某 35kV 企業(yè)變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)方案選擇、負(fù)荷計(jì)算、可靠性 分析、經(jīng)濟(jì)性分析、一次設(shè)備選擇、短路電流計(jì)算、防雷與接地等。 本次任務(wù)的主要目的在于疏通、整理大學(xué)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)，系統(tǒng)地進(jìn)行再學(xué)習(xí)，從一個(gè)比較高的高度來(lái)掌握所學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，體現(xiàn)了由薄變厚再由厚變薄的學(xué)習(xí)理念；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于各科知識(shí)的綜合運(yùn)用能力、分析問(wèn)題的能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，最終掌握實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能；檢測(cè)大學(xué)四年來(lái)的學(xué)習(xí)成果。因架空走廊比較緊張，來(lái)自 220kV 變的 5km線路約 4km 為架空線，1km為電纜，來(lái)自 110kV 變的 12km線路約 8km為架空線，約 4km 為電纜 ；第 1 章 緒論 3 出線條件無(wú)限制， 10kV 側(cè) 4 回； 側(cè) 2 回。 (4)全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧 ， 必須做到全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負(fù)荷性質(zhì)，用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。 此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求： (1)安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 在工廠里，電能雖然是工 業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。改革開(kāi)放以后我國(guó)的電力產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，從而也促進(jìn)了國(guó)民 經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。最后就是防雷與接地的設(shè)計(jì)，常用的防雷設(shè)備 有避雷針和 避雷 器 。短路計(jì)算中采用了更為普遍的 標(biāo)幺值 法。它從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備。 （ ）； （ ）； （ ）。 題目類(lèi)型 （ √ ） （ ） 題目來(lái)源 科研 課題 （ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ ） 自選 題目 （ √ ） 主 要 內(nèi) 容 收集與本設(shè)計(jì)課題相關(guān)的技術(shù)資料及變電站原始數(shù)據(jù)資料，查閱和學(xué)習(xí)相關(guān)供電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范； 確定整個(gè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 按照收集的資料，完成變電站的負(fù)荷計(jì)算； 變電站主變壓器選擇，變電站短路計(jì)算，完成短路校驗(yàn) ； 變電站主要電氣設(shè)備選擇 ； 變電站防雷接地設(shè)計(jì)； 基 本 要 求 1．遵守畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的紀(jì)律，按時(shí)參加答疑； 2．獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)基 本的科研能力； 3．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（不少于 2 萬(wàn)字）， A0 圖紙一張；英文資料翻譯不少于 3 千字；說(shuō)明書(shū)要求條理清晰、文筆通順，符合畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫(xiě)規(guī)范的要求；論文、圖紙中的文字符號(hào)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)； 4．完成相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)，并反映在論文中 。 本變電 所的設(shè)計(jì)首先是要進(jìn)行負(fù)荷的分析，該變電站主要設(shè)備都是二級(jí)負(fù)荷，故應(yīng)優(yōu)先考慮其供電可靠性。對(duì)于設(shè)備的選擇可分為高壓側(cè) (35kV 側(cè) )和低壓側(cè) (10kV側(cè) )兩種。最終經(jīng)過(guò)分析，采用了四支避雷針作為變電所電氣部分的防雷保護(hù)。但是相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，我們的人均 擁有發(fā)電裝機(jī)容量和電力消費(fèi)占能源消費(fèi)的比重還很低 。例如在機(jī)械工業(yè)中，電費(fèi)開(kāi)支僅占產(chǎn)品成本的 5%左右。例如某些對(duì)供電可靠 性要求很高的工廠，即使是極短時(shí)間的停電，也會(huì)引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報(bào)廢，甚至可能發(fā)生重大的人生事故，給國(guó)家和人民帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 (2)可靠 應(yīng)滿足電能用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求。 工廠供電設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)原則 ： (1)遵守規(guī)程，執(zhí)行政策 ， 必須遵循國(guó)家的有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針，包括節(jié)約電能， 節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，擬為某機(jī)械制造企業(yè)建造一所 35kV 企業(yè)變電站，以滿足企業(yè) 正常生產(chǎn)供電需求，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)最大化。 變電所的負(fù)荷情況 根據(jù) 該 機(jī)械 制造企業(yè) 提供的資料，工廠負(fù)荷主要為正常運(yùn)行用電設(shè)備三相電機(jī)，均屬于二級(jí)負(fù)荷 。 1. 掌握變電站的設(shè)計(jì)方法。要求滿足供電的可靠性和安全性要求，保證供電質(zhì)量，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、運(yùn)行靈活、操作方便。 2. 變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模 變電所根據(jù) 5－ 10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)負(fù)荷主要為正常運(yùn)行用電設(shè)備三相電機(jī)，屬于二級(jí)負(fù)荷，故障會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成很大的影響，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮供電的可靠性和安全性。而與有母線的接線相比，無(wú)匯流母線的接線使用開(kāi)關(guān)電器較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站。變壓器 —線路單元接線、橋形接線、角形接線。 方案一：采用單母線分段接線 [3]，如圖 21 所示。 2)35－ 63kV 配電裝置出線回路數(shù)為 4—8 回時(shí)。 (2)缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或者檢修，均需要使整個(gè)配電裝 置停電。 3)110－ 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò) 2 回。 (3)使用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠變電所，并且 變壓器的切換較為頻繁或者線路較短，故障率較 低 的情況。 從可靠性來(lái)看， 方案 1中，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要負(fù)荷停電，可以滿足生產(chǎn)負(fù)荷的要求，可靠性高。 從改變運(yùn)行方式的靈活性來(lái)看：方案 2因接線簡(jiǎn)單，所以投切變壓器，倒閘操作最簡(jiǎn)便。 該接線方式具有供電可靠、檢修方便、調(diào)度靈活或便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn) 。 圖 24 雙母線接線 (2)單母線分段接線方式 母線分段后，當(dāng)分段斷路器接通運(yùn)行時(shí)，任一段母線發(fā)生短路故障時(shí)，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器和接在故障段上的電源回路斷路器便自動(dòng)斷第 2 章 電氣主接線方案的確定 9 開(kāi)，保證正常段母線不間斷供電，保證重要負(fù)荷不停電。 綜合以上，對(duì)重要的負(fù)荷出線，在滿足可靠性和靈活性的前提下，采用單母線分段接線方式比雙母線接線經(jīng)濟(jì)，故本變電站 10kV側(cè)出線采用單母線分段接線的方式。 作為工廠低壓配電電壓，要求接線簡(jiǎn)單清晰，操作方便，便于采用成套配電裝置，故本設(shè)計(jì)中 側(cè)采用單母線分段接線，從 10kV 側(cè)的 2 段母線上接 2 臺(tái)變壓器為 側(cè)的負(fù)荷提供電源。因此，在確定主接線時(shí)，電氣主接線要滿足必要的供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性、保證供電的電能質(zhì)量，另外主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行方式，具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。所以，正確合理地選擇變壓器的類(lèi)型、臺(tái)數(shù)和容量，是主接線設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要問(wèn)題。對(duì)只有二級(jí)而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以只用一臺(tái)變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。 (4)在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地 [4]。 變電所主變壓器 容量 的選擇 主變壓器容量一般按變電站建成后 5－ 10 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 10－ 20 年的負(fù)荷發(fā)展 ， 對(duì)于城郊變電站主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合 。因此主變壓器的容量為 Se=。在選擇主變壓器型式時(shí)，應(yīng)考慮以下問(wèn)題。 主變調(diào)壓方式的選擇 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開(kāi)關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 連接方式的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。如果影響較大，還必須綜合考慮系統(tǒng)發(fā)展才能選用。 主變冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用冷卻方式有自然風(fēng)冷卻 (小容量變壓器 )、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 (大容量變壓 器 )、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻 。 2% 低壓 10 聯(lián)接組標(biāo)號(hào) YN， d 11 損耗（ kW） 空載 負(fù)載 空載電流（ %） 短路阻抗 第 3 章 變壓器的選擇 13 廠用低壓側(cè) 變壓器的選擇 (1)臺(tái)數(shù)的確定：選擇兩臺(tái)廠 用 低壓 變壓器 。2% 低壓 聯(lián)接組標(biāo)號(hào) YN， d 11 損耗（ kW） 空載 負(fù)載 空載電流（ %） 短路阻抗 本章小結(jié) 本章主要介紹了工廠供電系統(tǒng)里主變壓器的選擇。本設(shè)計(jì) 中 35/10 選擇 2 臺(tái) SF912500/35型無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓 風(fēng)冷變壓器 互為備用， 10/ 選擇 2 臺(tái) SC102500/10 干式變壓器也互為備用。所謂短路是指一切不屬于正常運(yùn)行的相與相之間或相與地之間 (對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng) )發(fā)生通路的情況。 短路電流的原因和后果 工廠供電系統(tǒng)要求正常地不簡(jiǎn)短地對(duì)用電負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。產(chǎn)生短路的原因很多，主要有以下幾 個(gè)方面： (1)元件損壞 。例如挖溝損傷電纜，鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分等。為了選擇切除短路故障 的 開(kāi)關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件 (如電抗器 )等，也必須計(jì)算短路電流。 (3)在設(shè)計(jì)屋外高型配電裝置時(shí)，需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)的安全距離。然后根據(jù)上面設(shè)計(jì)的主接線畫(huà)出相應(yīng)的短路電流計(jì)算圖，再依據(jù)原始資料的相關(guān)數(shù)據(jù)和已選取的設(shè)備的技術(shù)參數(shù)來(lái)進(jìn)行短路電流計(jì)算，分別計(jì)算出各個(gè)短路點(diǎn)的短路電流、短路容量等數(shù)據(jù) 。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 (2)電流 選用的電氣設(shè)備的額定電流 NI 不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式第 5 章 電氣設(shè)備的選擇 21 下的持續(xù)工作電流 maxI ，即： maxIIN ? 。 (3)短路的熱穩(wěn)定條件。 (4)短路動(dòng)穩(wěn)定條件 essh ii ? (53) essh II ? (54) 式中 shi 、 shI ― 短路沖擊電流幅值及其有效值 (kA)； esi 、 esI ― 電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值及其有效值 (kA)。高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流 ptNbr II ? (高壓斷路器觸頭實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量有效值 )。 (3)開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間的選擇。 (6)動(dòng)穩(wěn)定效驗(yàn)： kAikAi N c lsh 405 4 )3( ??? 即 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 (3)在母線上的避雷器和電壓互感器，宜合用一組隔離開(kāi)關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè) 12 組接地刀閘 。 35kV 側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選擇 (1)額定電壓： kVUU NNe t 35?? (513) (2)額定電流： AII N ?? 。 (5)當(dāng)饋電線路的用戶(hù)側(cè)沒(méi)有電源時(shí)，斷路器通往用戶(hù)的那一側(cè)可以不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。隔離開(kāi)關(guān)的配置： (1)斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口與電源隔離。 35kV 側(cè)斷路器選擇 (1)額定電壓選擇： kVUU NNe t 35?? (55) (2)額定電流選擇： AU SIetNNT .130 ?? ??? AII N ?? (56) (3)按開(kāi)斷電流選擇： kAII kbr 1 8 )3( ?? (57) (4)按斷路關(guān)合電流選擇： kAii shN c l ?? (58) 據(jù)以上數(shù)據(jù) ， 可以初步選擇 LW835 型六氟化硫斷路器 ， 參數(shù)如下 ： 表 51 LW835 型斷路器 技術(shù)參數(shù)表 額定電壓 35kV 最高工作電壓 : 額定電流 1600A 額定開(kāi)斷電流 25kA 動(dòng)穩(wěn)定電流 (峰值 ) 63A 熱穩(wěn)定電流 (4s 有效值 ) 25kA 額定開(kāi)合電流 (峰值 ) 25kA 全開(kāi)斷時(shí)間 50ms (5)校驗(yàn)熱穩(wěn)定： 繼保動(dòng)作時(shí)間 ， 取后備保護(hù)時(shí)間為 2s 第 5 章 電氣設(shè)備的選擇 23 kt =+2=