35KV供变电系统设计

摘要：本文对某重型机器厂供电系统的供配电情况进行相关的研究和设计，其负荷中既有一级负荷，也存在二、三级负荷，针对不同的负荷，供电系统需要有不同的供电方式，设计按要求对其全场负荷进行了计算并合理的选择了主变压器，采用了单母线、桥式接线等多种主接线方式，综合各方面的要求，按照电气设备的一般选择原则和主要电气设备的具体选择和校验方法，对电气设备以及导线、电缆的选择进行了深层次的讨论，较好的完成了预定的任务。

关键词：供电系统变压器负荷照明设计

1. 设计原始资料

该厂为大型国有企业，下属九个车间、两个站，各车间、站用电设备安装容量见表1-1，其中水压机、铸钢车间、煤气、氧气站为一级负荷，其他为二、三级负荷。供电电源取自12KM 处一110/35KV变电所 35KV 的两段母线，母线最大运行方式、最小运行方式短路容量分别为Skmax=215MVA 和Skmin=150MVA，35KV 架空进线继电保护时间为1.5S，35KV电气设备及主变压器采用户外布置，6KV为成套高压开关柜采用户内布置，厂变电所35KV采用内桥接线，6KV采用单母线分段接线，一级负荷分别从6KV两段母线配出两回线路，其余为单回路供电。该地区年最高气温38℃。

2. 设计任务及要求：

（1）负荷的计算及无功功率的补偿；

（2）变电所主变压器台数和容量、型式的确定；

（3）变电所主接线方案的选择、进出线的选择；

（4）短路计算和开关设备的选择；

（5）车间配电线路布线方案的确定；

（6）线路导线及其配电设备和保护设备的选择及工厂电气照明。

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂的供电设计要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定供电设备的型式，选择主接线方案及高低压设备和进出线。

3. 变电所中电气主接线的作用

1.电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉变电所中电气主接线，了解电路中各种设备的用途、性能及维护检查项目和运行操作步骤等。

2.电气主接线表明了变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。是变电所电器部分投资大小的决定性因素。

3.由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。所以电气主接线拟订是一个综合性问题，必须在国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进，经济合理，安全可靠。

4. 短路电流计算的目的与基本假设

1.短路电流计算的目的

为确保电气设备在短路情况下不致损坏，减轻短路危害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。计算短路电流的目的是：

（1）选择和校验电气设备。

（2）进行继电保护装置的选型与整定计算。

（3）分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施。

（4）确定电力线路对通信线路的影响等。

2.短路电流计算的基本假设

选择和校验电气设备时，一般只需近似计算在系统最大运行方式下可能通过设备的最大三相短路电流值。设计继电保护和分析电力系统故障时，应计算各种短路情况下的短路电流和各母线接点的电压。要准确计算短路电流是相当复杂的，在工程上多采用近似计算法。这种方法建立在一系列假设的基础上，计算结果稍偏大。基本假设有：

（1）忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中各元件参数恒定。

（2）忽略各元件的电阻。高压电网中各种电气元件的电阻一般都比电抗小得多，各阻抗元件均可用一等值电抗表示。但短路回路的总电阻大于总电抗的1/3 时，应计入电气元件的电阻。此外，在计算暂态过程的时间常数时，各元件的电阻不能忽略。

（3）忽略短路点的过渡电阻。过渡电阻是指相与相或者相与地之间短接所经过的电阻。一般情况下，都以金属性短路對待，只是在某些继电保护的计算中才考虑过渡电阻。

（4）除不对称故障处出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以看作三相对称的。

5.无限大容量电源系统

电力系统的容量即为其各发电厂运转发电机的容量之和。实际电力系统的容量和阻抗都有一定的数值。系统容量越大，则系统内阻抗就越小。无限大容量电源系统，指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供配电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所中母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路回路总阻抗的5%～10%，或电力系统的容量超过用户供电系统容量 50倍时，可将电力系统看作无限大容量电源系统。对一般用户供配电系统来说，由于用户供配电系统的容量远比电力系统的总容量小，而阻抗又较电力系统大得多。因此，用户供配电系统内发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压几乎维持不变，也就是说可将电力系统看作无限大容量电源系统。在等值电路图中表示为S=∞和X=0。按无限大容量电源系统计算所得的短路电流是装置通过的最大短路电流。因此，在估算装置的最大短路电流时，就可以认为短路回路所接电源是无限大容量电源系统。

6.35KV供电线路导线和电缆截面的选择

为了保证用户供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件。

（1）发热条件

导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时要产生热量，其发热温度不应超过其正常运行的最高允许温度。

（2）电压损耗条件

导线和电缆在通过正常最大的负荷电流即线路计算电流时产生电压损耗，其电压损耗不应超过正常运行时允许的电压损耗。对于较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。

（3）经济电流密度

35kV及以上的高压线路以及35kV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小而又适当考虑有色金属的节约，所选截面称为“经济截面”。用户10kV及以下线路，通常不按此原则选择。

（4）机械强度

导线短路时冲击电流将使相邻导体之间产生很大的电动力，从而使得载流部分遭受严重破坏，其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。

7. 35KV架空线的选择

实际工程设计中，对于35KV的较长线路，一般按经济电流密度选择导线截面，再校验允许载流量、允许电压损失和机械长度。导线的截面越大，电能损耗就越小，而线路投资、维修管理费用和有色金属消耗却要增加。因此，从经济方面考虑，导线选择一个比较合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。

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