某35kV开关站设计及其概预算编制毕业设计论文.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_2009年12月_ 姓 名_ 沈 世 强_ _学 号_ 0901225051 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_ 2011 年_ 8 月_30_日摘 要把已经学习的知识应用于实际生产，毕业设计是完成教学计划，达到知识应用的主要环节，通过毕业设计，综合运用已学到的知识，结合时间培养自己的设计构思和创新能力。本课题的设计，主要采用6台1400QZ1002型轴流泵，配10KVYQGN990M116异步电动机完成排灌作业。此35KV排灌闸站工程位于工业园区110KV变电站1KM处，水坝上游约200M处。工程本身采用闸站结合堤身式泵站，左右岸引水闸紧贴泵站主厂房。左右岸引水闸可与泵站联合运行，也可单独运行，流量调节用闸门开度控制来实现，年平均排涝约为400小时。整个工程通过负荷计算确定可选择变压器的容量：一次侧为35KV：3150KVA；二次侧为10KV：800KVA，分别作为一二次侧负荷的主变压器。在预算工程中，本设计根据高低压侧的各架空线和电缆上的电流大小选择高低压开关柜。并简单的做了整个排灌系统的防雷避雷接地的措施和照明和故障照明部分，还有排灌站二次部分的保护、测量等也作了介绍。其中二次部分也可以通过一套成套设备来完成。目 录第一章 工程概况.11.1 供电电源.11.2 闸站用电负荷.11.3 电机型号及主要参数.2第二章 排灌站及闸站电气负荷计算和功率因数的补偿.32.1 35KV/10KV变压器高低压侧的负荷计算和功率因数补偿.32.2 闸站10kv / 0.4kv变压器两侧的负荷计算.32.3 功率因数补偿.4第三章 排灌站变压器台数和容量的选择.6第四章 排灌电机和闸站的电气主接线方案的选择.74.1 35KV10KV的电气主接线方案.74.2 10KV0.4KV的电气主接线方案.7第五章 排灌站各变压器的短路计算.85.1 画得相应的等效电路.85.2 选取基准容量.85.3 计算各元件的电抗标么值.85.4 求K-1点的总电抗标么值和短路电流及短路容量.95.5 根据K-1点的计算方法得出其它各点的结果.9第六章 排灌系统工程高低压开关的选择及校验.106.1 高压开关柜的选择.106.2 低压开关柜的选择.12第七章 排灌站及闸站线路导线的截面和型号的选择.157.1 35KV架空线的选择和校验.157.2 10KV架空线的选择和校验.157.3 10KV母线的选择及校验.157.4 10KV电缆的选择和校验.157.5 0.4KV母线的选择.167.6 0.4KV电缆的选择和校验.167.7 对电动机电缆的选择和校验.167.8 闸站各用电负荷的导线的选择.16第八章 排灌站线路的防雷避雷措施.178.1 等地位联结的防雷.178.2 采用ZYSPD-N-BT/2自动化防雷.178.3 设备接地的防雷措施.178.4 接地防雷网防雷.18第九章 排灌站的二次部分.199.1 控制操作.199.2 测量.209.3 二次设备的选择.21第十章 照明和故障照明.2210.1 照明.2210.2 故障照明.22第十一章概预算编制.23第十二章 结论.27致谢.28参考文献.29附表.30第一章工程概况1.1 供电电源桐乡市某35KV排灌闸站工程位于工业园区110KV变电站1KM处。工业园区变电所10KV级已有线路专供工业园区。 站工程供电就利用原有10KV线路。线路末端走向根据工程的饿布置作调整, 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155台2水泵外江进水口快速门PQK2160Kn-7m卷扬机205台3水泵内江进水口工作门PQ2100Kn-7m卷扬机155台4水泵内江进水口快速门PQK2100Kn-7m卷扬机155台5左岸引水口检修门PQ2100Kn-7m卷扬机151台6左岸引水口工作门PQ2100Kn-7m卷扬机151台7右岸引水口检修门PQ2250Kn-7m卷扬机251台8右岸引水口工作门PQ2400Kn-7m卷扬机4001台9桥机YZR132M2-655台YZT225M-8321台10技术供水泵102台11渗漏排水泵12台12检修排水泵32台13真空滤油机331台14空压机101台15柜式空调RFR-70LW4.02台16电焊机BX6-160101台17照明2518二次负荷2019其它10表11以上合计104KW1.3 电机型号及主要参数异步电动机型号：YQGN990M1-16 技术参数（计算值/保证值）：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级考核）；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 功率因数补偿，根据规程要求功率因数须大于或等于0.9。补偿前：电机功率：400KW；功率因数：0.7；台数：6；闸站用电；1个。要达到功率因数大于或等于0.9，须补偿无功功率。第二章.排灌工程的电气负荷计算和功率因数补偿2.1 35KV/10KV变压器高低压侧的负荷计算和功率因数补偿2.1.1 一台异步电动机的计算： 由已知得：cos=0.7 , tan=1.02 , 额定功率P=400kw , 效率取90% P30=P/（90%）=400kw / 0.9 =444kwQ30= P30* tan=444kw * 1.02=453kvarS30=634KV.A2.1.2 六台异步电动机的总计算负荷：P=0.9×P×6=0.9×444kw×6=2398kwQ=0.9×Q×6=0.9×453kvar×6=2446kvarS=3425KV.AI= S/(U)=3425KV.A / (×10kv)=198A2.2 闸站10kv / 0.4kv变压器两侧的负荷计算2.2.1 水泵外江进水口工作门根据查表取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根据水泵外江进水口工作门的计算方法得：2.2.2 水泵外江进水口快速门 I30= 30.4A2.2.3 水泵内江进水口工作门 I30= 22.8A2.2.4 水泵内江进水口快速门 I30= 22.8A2.2.5 左岸引水口检修门 I30=22.8A2.2.6 左岸引水口工作门 I30=22.8A2.2.7 右岸引水口检修门 I30= 38.0A2.2.8 右岸引水口工作门 I30= 607.8A2.2.9 桥机：2.2.9.1 YZR132M2-6 I30= 7.6A2.2.9.2 YZT225M-8 I30= 48.6A2.2.10 技术供水泵 I30= 15.2A2.2.11 渗漏排水泵 I30= 1.5A2.2.12 检修排水泵 I30= 4.6A2.2.13 真空滤油机 I30= 63A2.2.14 空压机 I30=14.3A2.2.15 柜式空调 I30= 6.5A2.2.16 电焊机 I30=25.2A2.2.17 照明、二次负荷和其它设备的损耗都是有功损耗 I30=939A2.3 功率因数补偿电力系统在运行过程中，无论是公用还是民用，都存在大量感性负载，如工厂中的感应电动机、电焊机等，致使电网无功功率增加，对电网的安全经济运行及电气设备的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分发挥，设备的附加功率增加。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求时，则需考虑人工无功功率补偿。2.3.1 补偿前：因为在10kv母线上，有6台异步电动机和一个闸站用电，所以考虑补偿时应全部考虑为补偿对象。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=2856kwQ= Q+ Q×0.9=2446kvar+351kvar×0.9=2762kvarS=3973KV.A因此未考虑无功补偿前，主变压器的容量应选4000KV.A2.3.2 无功功率补偿容量按相关规定，补偿后变压器的高压侧功率因数不应低于0.9，即cos0.9,这里取10kv侧补偿后的功率因数cos=0.92，且已知变压器10kv侧的功率因数cos=0.7 。 因此，10kv侧需并联电容容量为Q=2856×(tan arccos0.7 - tan arccos0.92)kvar=1685kvar2.3.3 补偿后重新选择变压器容量变压器10kv侧的视在计算负荷为S=3052KV.A因此无功补偿后，一次侧主变压器的容量应选择为3150KV.A2.3.4 补偿后系统的功率因数补偿后一次侧主变压器的功率损耗0.015 S=0.015×3052KV.A=45.8kw0.06 S=0.06×3052KV.A=183.1kvar变压器35kv侧的电气计算负荷为 P=2856kw+45.8kw=2902kw Q=(2762-1685)kvar+183.1kvar=1260kvar S=3164KV.A补偿后的功率因数为 cos=2902kw / 3164KV.A=0.917>0.92.3.5补偿后系统的功率因数补偿后二次侧变压器的功率损耗：0.015 S=0.015×618KV.A=9.27kw0.06 S=0.06×618KV.A=37.06kvar变压器10kv侧的电气计算负荷为 P=509kw+9.27kw=518kw Q=351kvar+37.06kvar=388kvar S=647KV.A2.3.6无功补偿前后的比较S- S=4000KV.A-3150KV.A=850KV.A由此可见，补偿后变压器容量减少了850KV.A，不仅减少了投资，而且还减少了电费的支出，提高了功率因数。第三章、整个排灌工程中变压器的台数和容量的选择如上所得,可确定整个排灌工程中变压器的台数和各变压器的型号.为力求满足用电负荷对供电可靠性的要求,对拥有大量一、二级负荷,应采用两台及以上变压器.而此系统中,选择一台变压器. 如上计算得,35KV变压器的容量在未补偿前为3973KV.A , 而无功补偿后, 计算得其容量为3052KV.A , 因此,取变压器容量为3150KV.A ; 型号S113150/35 KV.A 。对于10KV变压器的容量选择,在未进行无功补偿前, 计算得其视在计算负荷为647KV.A , 而无功补偿后,其视在计算负荷为552KV.A , 因此取变压器的容量为800KV.A ; 型号 S11800 / 10 KV.A。第四章、 排灌电机和闸站电气主接线的选择4.1 35KV10KV的电气主接线方案 泵站电动机额定电压10KV。线路进线电压为35KV。因而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的方案。因为选一台方案的优点是：一是接线简单、操作方便；有利于电机启动；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用高压侧用隔离开关断路器的变电所主接线方案。4.2 10KV0.4KV的电气主接线方案左侧引水闸和右侧引水紧靠泵房，因此闸用电和泵站附属设备用电，采用闸站结合的站用电接线。所以10KV0.4KV处的猪接线方案可采用电缆进线高压侧采用隔离开关短路器的变电所主接线方案。第五章、排灌系统中各变压器的短路计算为了预防短路及其产生的破坏，需要对对供电系统中可能产生的短路电流数值预先进行计算，计算结果可作为选择电气设备及供配电设计的依据。短路计算可分为标么值法计算和短路功率法计算，标么值计算法相对与短路功率法计算其基准值可以任意选择，标么值法计算以方便、简单为目的。所以，选择标么值计算短路电流。如图51所示,取电力系统110KV出口短路器的断开容量为无限大容量系统。已知排灌闸站工程位于工业园区110KV变电站约1 KM处,取此段线路的电阻为0.5。图515.1 画得相应的等效电路如图52所示图525.2 选取基准容量一般取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）=144KA5.3 计算各元件的电抗标么值电力系统的电抗标么值X= S/S =100MV.A / =0电力线路的电抗标么值 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电力变压器的电抗标么值35KV级变压器：X=U% S / （100S）=4.5×100×1000/（100×3150）=1.4310KV级变压器：X=U% S / （100S）=4.5×100×1000/（100×630）=7.145.4 求K-1点的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.A5.5 根据K-1点的计算方法得出其它各点的结果 如表53所示短路计算点三相短路电流 / KA三相短路容量IIII iS/MV.AK-1点40404060.401022500K-2点3.743.743.745.659.5468.03K-3点16.7216.7216.7218.2230.7616.75K-4点3.623.623.623.953.6665.8表53第六章高低压开关柜的选择高低压开关在供配电系统中，占有极其重要的地位。高低压开关的选择是否合理，直接影响着供配电系统的运行质量和方案的合理性和经济性，是供配电系统的设计人员和安装.施工.运行.维护人员非常重视的问题。高低压开关柜的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路条件下工作的要求，同时应工作安全可靠。在结构设计上要求具有“五防”功能，所谓“五防”即防止误操作断路器，防止带负荷拉合隔离开关（防止带负荷推拉小车），防止的带电挂接地线（防止带电合接地开关），防止带接地线（接地开关处于接地位置时）送电，防止误入带电间隔。在高低开关柜的选择时，应考虑电气设备的境条件和电气要求。环境要求是指电气装置所处的位置（如户外或户内）.环境温度.海拔以及有无防尘.防腐.防火.防暴等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压.电流等方面的要求；对一些断流电器（如熔断器和开关）还要考虑其断流能力。把并且要对电压.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，就应校验其短路时的动稳定度和热稳定度。6.1 高压开关柜的选择高低压开关柜按主要设备的安装方式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，手车式高压开关柜的停电时间大大缩短。因为可以把手车从柜内移开，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，主要用于大中型变配电所和负荷较重要.供电可靠性要求较高的场所。手车式高压开关柜中的KYN系列铠装移开式高压开关柜是消化吸收国内外先进技术，根据国内特点设计研制的新一代开关设备。用于接受和分配高压.三相交流50HZ单母线及母线分段系统的电能并对电路实行控制.保护和检测的户内成套配电装置，主要用于发电厂，中小型发电机送电，工矿企业以及电业系统的二次变电所的受点，送点及大型高压电动机起动保护等。 图61 KYN28A-12(Z)(GZS1)型铠装移开式高压开关柜6.1.1 35KV高压架空进线的开关柜的选择由负荷计算得 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/A12502000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61对开关柜内所有设备的校验序号装设地点的电气条件选择要求ZN85A40.5LZZB7，8，9-40.5JN22-40.5结论项目数据数据数据数据1U10KV 40.5KV40.5KV40.5KV合格2I198A12502500A502000A合格3I3.74KA31.5KA31.5KA合格4I5.65KA80KA80KA合格表62经校验,开关柜合格根据同样道理方法选择其他开关柜如下：6.1.2 10KV架空线的开关柜，可选择KYN28A12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YQGN990M116控制开关柜，可选择KYN28A12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KYN28A12铠装移开式开关柜，方案号61，经校验,开关柜合格；6.1.5 高压补偿开关柜，可选择KYN28A12铠装移开式开关柜，方案号78，经校验,开关柜合格；6.1.6 10KV电缆进出线的高压开关柜，可选择KYN28A12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 低压开关柜的选择低压开关柜装置是将有关的低压一、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，具有体积小、结构新颖、通用性好、安装维护方便、安全可靠等优点，因此，被广泛应用于工矿企业和高层建筑的饿低压配电系统中作受电、馈电、照明、电动机控制及功率补偿之用。常用的抽屉式开关柜有BFC、GCL、GCK等系列。GCK系列是一种用标准模件组合成的低压成套开关柜。具有体积小、结构新颖、通用性好、安装维护方便、安全可靠等优点。因此，本系统中的低压开关柜选用GCK系列 图62 此图为GCK系列的外形图6.2.1 0.4KV的进线柜的选择由负荷计算得 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/A1600A主回路元件断路器ME-1600电流互感器LMZ3-0.66表63对低压断路器的校验 序号装设地点的电气条件选择要求ME-1600LMZ3-0.66结论项目数据数据数据 1U10KV 380V380V合格 2I229.4A1600A303000A合格 3I3.74KA40KA合格 4I5.65KA200KA合格 5I×t（16.72）×1.640×1合格表64因此，此开关柜合格。根据同样道理方法选择其他开关柜如下：6.2.2 水泵外江口进水工作门的开关柜，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的开关柜，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、右岸引水口工作门合用一个开关柜，可选开关柜GCK1系列 方案号为05B； 6.2.7 桥机的开关柜，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、检修排水泵的开关柜，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、电焊机的开关柜，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 其它用电负荷的开关柜，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