变电站设计论文

'1绪论1.1电力工程设计的基本知识工厂的生产及发展，作为从事工厂供电工作人员必须了解和掌握工厂供电设计的有关知识。电能是工业生产的主要动力和能源。工厂供电设计的任务是从电力系统区的电源，过境合理的传输，变换，分配到工厂车间中每一个用电设备。随着工业电气自动化技术的发展，丁厂用电量的迅速增长，对电能质量，供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提髙，供电设计是否完善，不到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益，设备和人身安全等是密切相关的。工厂供电设计师整个工厂设计的重耍组成部分，工厂设计的质量直接影响工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案必须符合国家标准中的有关规定，同时必须满足以下几项基木要求：保证工厂生产工艺所要求的供电可靠性。保证电能质量。在必须要的供电可靠性基础上，力求经济，是供电系统的投资少，运行费用低，并且可能减少有色金属消耗量山。设计中英合理地处理局部与全局，当前与长远的关系，并能适应发展的需要。1.2变电所的构成变电所由一次回路和二次冋炉构成。（1）-次回路；供配电系统中承担输送和分配电能任务的电路，称一次回路,也成为主电路货主（结）接线。一次电路屮所有的电气设备称为一次设备，如变压器，断路器，互感器等。一次设备按功能分为以下儿类。①变换设备；按电力系统的耍求，改变变压或电流大小的设备，如变压器,屯流互感器，电压互感器等。②控制设备；用來控制一次屯路通，断的设备，如高低压断路器，开关等。③保护设备;用來对电力系统进行过电流和过电压等保护的设备，如熔断器,避雷器等。补偿设备；用来补偿电力系统中无功率以提高功率因数的设备，如并联电容器等。⑤成套设备（壮志）为了节省空间，按一次电路按线方案的耍求，将有关的一次设备及其相关的二次设备组合为一体的电气装置，如高低压开关，低压配电箱等。（2）二次回路凡用来控制，指示，监测和保护一次设备运行的电路，叫二次接（结）线。二次电路中所有的电气设备称为二次设备或二次元件，如仪表,继电器，操作电源等。 1.2.1对变电所主接线的要求变电所的注接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，在变电所主接线图中将导线或电缆，电力变压器，木县，各种开关，避雷器，电容器等电气设备有序地连接起來，指标是相对电气连接关系而不表示实际位置。通常有以下几个基本要求：（1）安全主接线的设计符合国家标准有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全；（2）可靠应满足用电单位对供电可靠性的要求；（3）灵活能适应各种不同的运行方式，操作检修方便；（4）经济在满足以上要求的前提下，主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低，一般情况下，应考虑节约电能和有色金属消耗量。变配电所的任务和类型；配电所担务着从电力系统受电经过变压，然后配电的任务。工厂变电所分总降压变电所和车间变电所。一般中小型工厂不设总降压变电所。车间变电所按其主变压器的安装分为下列类型；（1）车间附设变电所变压器室的一面墙或与车间的墙共用，变压器室门朝车间外开。如果按变压器室位于车间的墙内还是墙外，还可进一步分为内附式和外附式。（2）车间内变电所变压器室位于车间内的单独房间内变压器室的大门朝车间内开。有顶板或挑板的，则称为半露天变电所。（4）独立变电所杆上变电所地下变电所楼上变电所（3）露天变电所整个变压器安装室外抬高的北面上。如果变压器的上方设(5)(6)(7)(8)(9)所山。整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独建筑物内。变压器安装在室外的电杆上，又称主上变电所。整个变电所社在地下。整个变电所设在楼上。移动式变电所整个变电所装设在可移动的车上。成套变屯所由电器制造厂按一定接线方案成套制造，现场装配的变电1.3配电系统的基本原则配电系统应做到供电可靠，电能质量好，满足生产要求。配电系统的接线简单，可靠灵活，便于操作，维护并能适应的变化和系统的发展。统一电压的配电数不宜多于二极。制定配电系统的方案时，一般不考虑电源发生故障停电时另一电源进线同时停电的情况。制定配电系统方案时，耍充分时考虑节省基建投资降低运行应费用，减少有色金属消耗量。配电系统应考虑负荷的发展，预备必要的发展余地。1.3.1变配电所的总体布置的要求 便于运行维护和检修有人值班的变配电所，一般应设值班室。值班室应尽量靠近低压配电室，且有门直通，如值班室靠近高压配电室有怵1难时，则值班室可经走廊与高压配电室相通。值班室也可以与低压配电室合并，但在防止值班工作桌的一面或一端，低压配电装置到墙的距离不应小于3nio靠近交通运输方面的马路侧。条件允课时，可单设工具材料室或维修间。值夜班的变配电所，设休息室，有人值班的独立变配电所，设有厕所和给排水设施。保证运行安全值班室内不得有高压设备。值班室的门应朝外开。高压配电室和电容器室的门应朝值班室开，或朝外开。高压电容器组一般应装设在单独的房间内；但数量较少时，可装设在高压配电室内。低压电容组可装设在低压配电室内，但数量较多时，装设在单独的房间内。所有带电部分离墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有关规程的要求，以确保运行安全。便于进出线如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。考虑到变压器低压出线通常是采用矩形铝排，因此变压器的安装位置即为变压器室，宜靠近低压配电室。低压配电室宜位于其降压架空出线侧。节约土地和建筑费用值班室可与低压配电室合并，这时低压配电室面积应适当增人，以便安置值班桌或控制台，满足运行值班的耍求。高压开关柜不多于6台，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压柜与低压屏的间距不得小于2m不带可燃性油的高，低压配电装置和非油电力变压器，可设置在同一房间内。具有符合1P3X防护等级外壳的不带可燃性油的高低压配电装置和非有电力变压器，当环境允许时，可装设在高压配电室内。周围环境正常的变电所，宜采用霜天或半館天变电所。高压配电所应尽量与邻近的车间变电所合建。适应发展要求变压器室应考虑到配电所留有扩展的余地，要不妨碍工厂或车间今后的发展 2工厂的电力负荷及其负荷计算2.1电力负荷的分级2.1.1电力负荷的概念电力负荷又称电力负载。它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位(用户)，如说重要负荷，不重要负荷，动力负荷，照明负荷等。另一•是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷(轻载)，重负荷(重载)，空负荷(空载),满负荷(满载)等电力负荷的具体含义视具体情况而定。2.1.21厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，按GB500-95规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：(1)一级负荷一级负荷为屮断将造成人身伤亡者：或者中断供电将在政治，经济上造成重大损失者，如重大设备损坏，重大产品报废，用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。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)二级负荷二级负荷为中断供电将在政治，经济上造成较大损失者，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。(3)三级负荷三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一，二级负荷者。本小型连轧厂的全部负荷均属于一级负荷。2.1.3各级电力负荷对供电电源的要求(1)一级负荷对供电电源的要求由于一级负荷属重要负荷，如屮断供电造成的后果十分严重，因此要求由两条电源供电，当其屮一个电源发生故障或停电时，另一条线路可以供电，这样不致损坏设备。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急屯源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其它负荷接入应急供屯系统。常用的应急电源可使用下列几种电源:①独立与正常电源的发电机组。②供电网络中独立与正常电源的专门馈电线路。③蓄电池。④干电池。(2)二级负荷对供电电源的要求 二级负荷，要求由两回路供屯，供屯变压器也应由两台。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供屯，或中断后能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件怵I难时，二次负荷可由一冋路6KV及以上的专用架空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每一根电缆应能承担全部二级负荷。（3）三级负荷对供电电源的要求由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求⑶。2.1.41厂用电设备的工作制工厂用电设备，按期工作Z分以下三类：（1）连续工作制这类工作制的设备在恒定负荷下运行，月.运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如同风急，水泵，空气压缩机，电机发电机组，电炉和照明灯等。（2）短时工作制这类工作制的设备在恒定负荷卜•运行时间短，而停歇时间长，如机窗上的某些辅助电动机，控制闸门的电动机等。（3）断续周期工作制这类工作制的设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过lOmin,无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机等。2.2计算负荷供电系统耍能够在正常条件下可靠的运行，则具中各个元件（包括电力变压器，开关设备及导线，电缆等）都必须选择得当，除了一应满足T作电圧和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统屮各个环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统屮个元件的负荷值称为计算负荷。根据计算负荷选择的电器设备和导线电缆，如以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计的基本依据。计算负荷确定将是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大。将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如计算负荷确定过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁。同样要造成损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。我国冃前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国均普遍采用的确定计算负荷的基本方法，间单方便。所以在本设计中我们所采用的是需要系数法。2.2.1按需要系数确定计算负荷用电设备组的计算负荷是指用电设备组从供电系统屮取用的半小时最大负荷P30O用电设备组的设备容量人是指用电设备组所有设备的额定容量R、之和，既P严工 而设备的额定容量，使设备在额定条件下的最人输出功率。 按需要系数法确定三项用电设备组有功计算负荷的基本公式为;人0=Kdpe（2T）实际上，需要系数心不仅与用电设备组的工作性质，设备台数，设备效率和线路损耗等因素有关。因此应尽可能通过实验测试分析确定，使之尽量接近实际。这里还要提出：需要系数值与用电设备的类别和工作状态有极大的关系，因此在计算时首先要正确的判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。求出有功计算负荷瑞后，可以按下列各式分别求出其余的计算负荷。无功计算负荷为：030=均。tan0(2-2)式中，tan0为对应于用电设备组COS0的正切值。视在计算负荷为：s—Ao//cos©式中，COS0为对应于用电设备组的平均功率因数。计算电流为：(2-3)(2-4)式屮，Un为对应于用电设备组的额定电压。多组用电设备计算负荷的确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑齐组用电设备的最大负荷不同时，出现的因素。对车间干线取：k》p=0.85-0.95(2-5)总的有功计算负荷为:总的无功计算负荷为:K羽=0.90〜0.97(2-6)(2-7)(2-8) 以上两式中工P⑹和工QsOJ分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。总的视在计算负荷为：(2-9)530=Jp230+Qh)总的计算电流为:(2-10)下面就是我们采用需耍系数法来计算富蕴八钢球团厂35KV降压变电所的负荷计算了⑴。2.2.2求各组的计算负荷：(1)原料库系统设备:由表得：kd=0・&cos4>=0.85,tan4)=0.75,且Pe二443.4故：P彳l=p。kd二443.4X0.8二354.7kwQ^l=pg)ltan4)=354.7X0.75=266.Ik.varS30I二P；?/cos=0.65,tan4)=1.17,且p°二369.5故:P邸3=pekd=369.5X0.65=240.2kwQ即3=p£)3tan*=240.2X1.17=281k.varS303=p#/cos(l)=240.2/0.65=369.5kv.A I303=S3o3/V3Un=369.5/l.17X10=21.4A(1)润磨室：kd二0.5,cos4)=0.5,tan(i)=1.73,且p^90.45故：P欤4二p«kd二90.45X0.5=45.2kwQ邸4二p£)4tan4)=45.2X1.73=78.2k.varSao4=p%)/cos4)=45.2/0.5=90.45kv.A04二S304/73Un=90.45/1.73X10=5.2A(2)润磨机:kd=O・5,cos4>=0・5,tan4>=1.73,Kpe=1000故：P^5=pekd=1000X0.5=500kwQ£)5=p邸5tan4)=500X1.73=865k.varS305=P%)/cos4)=500/0.5=1000kv.AI305=S305/V3Un=1000/1.73X10=57.8A(3)造球系统：kd=O.65,cos4)=0.65,tan4)=1.17,且pe=442.5故:P£)6=p©kd=442.5X0.65=287.6kwQ^6=p^6an=0.6,tan4>=1.33,.ftpe,=260故： P£)8=p点kd=260X0.6=156kwQ^8=p^8tan*=156X1.33=207.5k.varS309=Pjq/cos"=156/0.6二260kv.AI3o9=S3o9/V3Un=26O/l.73X10=15A(1)：焙烧系统：kd=0.7,cos*=0.7,tan4>=1.02,且p°二235.75故：P即9=p©kd=235.75X07=165.03kwQ^9=p^9tan4)=165.03X1.02=168.3k.varS309=p《)/cos4)=168.3/0.7=235.75kv.AI3o9=S309/V3Un=235.75/1.73X10=13.6A(2)：冋转窑系统：kd=O.5,cos<1)=0.5,tan4)=1.73,且p°二301故：P^10=pekd=301X0.5=150.5kwQ10=p101an=150.5X1.73=260.4k.varS30IO二P；?/cos=150.5/0.5=301kv.AI3010=S3010/V3Un=150.5/1.73X10二8.7A(3)环冷机系统：kd=O.7,cosd二0.7,tan"二1.02,月.p«=235・9故:P£)1l=p°kd=235.9X0.7=165.13kwQ11=p11tan4)=165.13X1.02=168.4k.varS30II二pg)/cos4)=165.13/0.7=235.9kV.AI30ll=S3oll/V3Un=165.13/1.73X10=9.5A(4)10KV小计：kd=O.85,cos*=0.85,tan4)=0.6,且pe=2400故：P£)12二p。kd=2400X0.85=2040kwQ^12=p^12tan=2040/0.85=2400kv.A012二S3012/V3Un=2400/l.73X10=138.7A(1)成品系统：kd二0.8,cos©二0.&tan4)二075,且p^,=221故：P^13=pekd=221X0.8=176.8kwQ13=p^13tan4)=176.8X0.75=132.6k.varS3ol3=p£)/cos(1)=176.8/0.8=221kv.AI3013=S3013/V3Un=221/l.73X10=12.8A(2)循环水系统：kd=O.75,cos75,tankd=276X0.75=207kwQ养14二p14tan4)=207X0.88=182.16k.varS3014=p^/cos4)=207/0.75=276kv.A1/4二S3014/V3Un=276/l.73X10=16A(3)附属设备：kd=O.8,cos199.3A=I3o因此满足发热条件。（3）校验机械强度由表可得35kV钢芯铝绞线的垠小截面Smin=35m/7?2385A,显然满足要求。（3）校验机械强度查表可得,35kV钢芯铝绞线的最小截面Smin=35mm2