电气工程专业 加速器产业园配电工程系统设计.docx

加速器产业园配电工程系统设计 摘要 随着国家经济的不断发展，电力行业也迅速发展，社会对电力行业的要求也越来越严苛，特别在供电质量方面，要求电力输出稳定、可靠和持续。为了达到电力供电质量的提升，就需要对变电所进行经济合理的设计，对电气设备的配置达到规定的要求。对于新建的变电所来说，一般要求变电设备能够运行稳定可靠、在操作方面能够做到灵活、投资经济合理，而且考虑后期的发展，预留扩建升级的空间。本设计主要对加速器产业园进行35KV的降压变电所设计，该变电所设计考虑的电压等级为35KV和6KV。按照变电所设计的一般步骤，首先考虑该区的负荷等级以及计算，对该变电站进行无功补偿计算和选型，确定变电所的形式并完成变压器的型号确定，重点进行电气主接线的比较和选择，对短路电流进行计算并且完成设备的选型等。系统设计考虑选择两台主变压器，在此基础上进行断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等的选型和校验，是系统运行安全可靠、操作简单方便、设计经济合理。 关键词：变电所；负荷计算；短路电流；设备选型 Abstract With the continuous development of the national economy and the rapid development of the power industry, the requirements of the society for the power industry are becoming more and more stringent. Especially in the aspect of power supply quality, the power output is required to be stable, reliable and sustainable. In order to improve the quality of power supply, it is necessary to design the substation economically and reasonably, and to achieve the required requirements for the configuration of electrical equipment. For newly-built substations, it is generally required that the substation equipment can operate stably and reliably, be flexible in operation, and invest economically and reasonably. Considering the later development, the space for expansion and upgrading is reserved. This design mainly designs a 35KV step-down substation, which considers the voltage levels of 35KV and 6KV. According to the general steps of substation design, first of all, considering the load grade and calculation in this area, the reactive power compensation calculation and selection of the substation are carried out, the form of the substation is determined and the type of transformer is determined, the comparison and selection of the main electrical wiring are emphasized, the short circuit current is calculated and the selection of equipment is completed. The system design considers the selection of two main transformers. On this basis, the selection and calibration of circuit breakers, disconnectors, current transformers and voltage transformers are carried out. It is safe and reliable for the system to operate, simple and convenient, and the design is economical and reasonable. Key words: substation, load calculation; short circuit current;equipment selection 目录 摘要 2 Abstract 3 1 变电站原始参数分析及形式确定 5 1.1 国内现状 5 1.2 设计背景及意义 6 1.3 变电站研究方案 7 2 变电所的负荷计算及分析 8 2.1 计算负荷的定义 8 2.2 6KV侧的负荷计算 8 2.3总负荷计算 9 3 变电所的无功补偿设计 11 3.1 无功补偿容量的计算 11 3.2 无功补偿电容器的选型和计算 11 3.3 补偿后的总负荷计算 12 4 主变压器的计算及选型 14 4.1 主变压器的数量确定 14 4.2 主变压器的容量确定 14 4.3 主变压器的形式选择分析 15 4.4 变压器型号的选择 16 5 电气主接线的选择设计 17 5.1 电气主接线的概述 17 5.2 电气主接线的基本设计要求 17 5.3 电气主接线的方案设计 18 5.3.1 35KV侧主接线设计 18 5.3.2 6KV侧主接线设计 19 6 短路电流的计算 20 6.1 短路电流的概述 20 6.2 短路电流计算的方法 20 6.3 短路电流的计算 20 7 变电所电气设备的选择及校验 27 7.1 电气设备选择的概述 27 7.2 电气设备选择和校验的技术条件 27 7.3 断路器的选择与校验 28 7.3.1 35KV侧断路器的选择 28 7.3.2 6KV侧断路器的选择 30 7.3.3 6KV馈线负荷断路器的选择 32 7.4 隔离开关的选择与校验 33 7.4.1 35KV侧隔离开关的选择 34 7.4.2 6KV侧隔离开关的选择 35 7.4.3 6KV馈线负荷隔离开关的选择 36 7.5 母线的选择与校验 38 7.5.1 35KV侧母线的选择与校验 38 7.5.2 6KV侧母线的选择与校验 39 7.6 电流互感器的选择与校验 39 7.6.1 35KV侧电流互感器的选择 40 7.6.2 6KV侧电流互感器的选择 40 7.7 电压互感器的选择与校验 41 7.7.1 35KV侧电压互感器的选择 41 7.7.2 6KV侧电压互感器的选择 41 总结 42 致谢 43 参考文献 44 1 变电站原始参数分析及形式确定 1.1 国内现状 近年来，中国城市用地紧张。用电需求增大。国家对环境的保护也开始增强。这些因数都使得变电站在设计上出现了很多的问题。国家针对这些问题修建了大型水电站，如“三峡电站”，并提出“西电东送”。但这也不代表问题已经全部解决。近几年，电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高压、大容量、三相共箱体方面的发展，性能不断完善。变电站系统容量也逐渐变大，短路电流不断增大，对电气设备的要求也越来越高。 从变电站的发展趋势来看，将来的测控设备还将和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向外界的仅仅只是一个通信口，采用全分散式变电站自动化系统是必然的结果。变电站总和自动化一直是我国电力行业的热点之一。目前投入电网运行的35～110kV变电站约20 000座，220kV变电站约1000座，500kV变电站约60座。而且每年变电站的数量以3%～5%的速度增长，同时根据电网要求，又有不少变电站进行技术改造，以提高自动化水平。 1.2 设计背景及意义 本系统设计对加速器产业园进行供配电设计，该产业园所在地年最高温度达到38摄氏度，平均气温达到18摄氏度，年最低温度为-12摄氏度。主要的风向为西北风，每年暴雷日为28天，海拔为1200m。该地区的交通便利，附近水源比较充足。 本系统设计按照供电的要求，主要对该产业园区的各个厂家和单位进行供电，为了保证该产业园区的供电质量和可靠性。需要采用双回路电源对该地区进行供电设计。分别从新户线和临户线取得供电电源，该电源等级为35KV。基本供电情况如下表1-1所示。 表1-1 上级电源供电参数 回路名称 线路名称 电源供电长度 电缆型号 回路一 新户线 3.3km LGJ-185 回路二 临户线 2.1km LGJ-185 本系统设计对加速器产业园进行供配电设计，该加速器产业园主要由生产企业、居民区等，其中一级负荷主要为8个，二级负荷为4个。输出电压为6KV。具体资料见表1-2所示。 表1-2 加速器产业园变电所负荷统计表 序号 负荷名称 负荷距离 容量 功率因数 负荷等级 1 污水处理厂 3.2km 800KW 0.8 一级 2 装配厂 3.5km 450KW 0.85 二级 3 消防中心 2.5km 30KW 0.84 一级 4 所用电 1.5 50KW 0.9 一级 5 供热中心 3km 950KW 0.85 一级 6 原料厂 7km 150KW 0.79 一级 7 机械厂 5.2km 3200KW 0.88 一级 8 研发大楼 6.5km 880KW 0.87 一级 9 铸造厂 5.1km 3100KW 0.85 一级 10 住宅区 2.31km 750KW 0.84 一级 11 工业市场 4.8km 150KW 0.86 一级 12 物流仓库 3.6km 640KW 0.86 二级 总计 11150KW 本变电所按照设计的原始资料和要求，考虑后期运行维护比较方便，并且少占用土地，采用室外和室内相互结合的方式进行设计，35KV高压侧的电气设备和变压器考虑安装在室外，而对6KV侧的设备以及馈线线路考虑安装在室内，对于电力电路可以考虑通过穿墙套管引进配电室内。 1.3 变电站研究方案 随着科技发展，电力系统的技术发展比较迅速，为了使电能的供电质量和输电可靠安全性能达到更高的要求，需要对电力设备和电力网络进行升级革新。在新一代变电所配电设计中，对于配电结构的革新升级、变电所综合自动化设计和普及、电气设备的智能化和自动化研发等都成为国家电力首要发展的关键点，也是未来变电所智能化和自动化的发展方向。本系统设计对加速器产业园35KV变电所进行设计，按照变电站设计的基本步骤要求，系统设计方案主要包括如下： （1）变电所的原始资料分析，负荷等级分析和计算； （2）