35KV供變電系統設計

王進玲

摘要：本文對某重型機器廠供電系統的供配電情況進行相關的研究和設計，其負荷中既有一級負荷，也存在二、三級負荷，針對不同的負荷，供電系統需要有不同的供電方式，設計按要求對其全場負荷進行了計算并合理的選擇了主變壓器，采用了單母線、橋式接線等多種主接線方式，綜合各方面的要求，按照電氣設備的一般選擇原則和主要電氣設備的具體選擇和校驗方法，對電氣設備以及導線、電纜的選擇進行了深層次的討論，較好的完成了預定的任務。

關鍵詞：供電系統變壓器負荷照明設計

1. 設計原始資料

該廠為大型國有企業，下屬九個車間、兩個站，各車間、站用電設備安裝容量見表1-1，其中水壓機、鑄鋼車間、煤氣、氧氣站為一級負荷，其他為二、三級負荷。供電電源取自12KM 處一110/35KV變電所 35KV 的兩段母線，母線最大運行方式、最小運行方式短路容量分別為Skmax=215MVA 和Skmin=150MVA，35KV 架空進線繼電保護時間為1.5S，35KV電氣設備及主變壓器采用戶外布置，6KV為成套高壓開關柜采用戶內布置，廠變電所35KV采用內橋接線，6KV采用單母線分段接線，一級負荷分別從6KV兩段母線配出兩回線路，其余為單回路供電。該地區年最高氣溫38℃。

2. 設計任務及要求：

（1）負荷的計算及無功功率的補償；

（2）變電所主變壓器臺數和容量、型式的確定；

（3）變電所主接線方案的選擇、進出線的選擇；

（4）短路計算和開關設備的選擇；

（5）車間配電線路布線方案的確定；

（6）線路導線及其配電設備和保護設備的選擇及工廠電氣照明。

按照國家標準GB50052-95 《供配電系統設計規范》、GB50053-94 《10kv及以下設計規范》、GB50054-95 《低壓配電設計規范》等的規定，進行工廠的供電設計要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定供電設備的型式，選擇主接線方案及高低壓設備和進出線。

3. 變電所中電氣主接線的作用

1.電氣主接線是電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據，因此電氣運行人員必須熟悉變電所中電氣主接線，了解電路中各種設備的用途、性能及維護檢查項目和運行操作步驟等。

2.電氣主接線表明了變壓器、斷路器和線路等電氣設備的數量、規格、連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。是變電所電器部分投資大小的決定性因素。

3.由于電能生產的特點是：發電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線的好壞直接關系著電力系統的安全、穩定、靈活和經濟運行，也直接影響到工農業生產和人民生活。所以電氣主接線擬訂是一個綜合性問題，必須在國家有關技術經濟政策的前提下，力爭使其技術先進，經濟合理，安全可靠。

4. 短路電流計算的目的與基本假設

1.短路電流計算的目的

為確保電氣設備在短路情況下不致損壞，減輕短路危害和防止故障擴大，必須事先對短路電流進行計算。計算短路電流的目的是：

（1）選擇和校驗電氣設備。

（2）進行繼電保護裝置的選型與整定計算。

（3）分析電力系統的故障及穩定性能，選擇限制短路電流的措施。

（4）確定電力線路對通信線路的影響等。

2.短路電流計算的基本假設

選擇和校驗電氣設備時，一般只需近似計算在系統最大運行方式下可能通過設備的最大三相短路電流值。設計繼電保護和分析電力系統故障時，應計算各種短路情況下的短路電流和各母線接點的電壓。要準確計算短路電流是相當復雜的，在工程上多采用近似計算法。這種方法建立在一系列假設的基礎上，計算結果稍偏大。基本假設有：

（1）忽略磁路的飽和與磁滯現象，認為系統中各元件參數恒定。

（2）忽略各元件的電阻。高壓電網中各種電氣元件的電阻一般都比電抗小得多，各阻抗元件均可用一等值電抗表示。但短路回路的總電阻大于總電抗的1/3 時，應計入電氣元件的電阻。此外，在計算暫態過程的時間常數時，各元件的電阻不能忽略。

（3）忽略短路點的過渡電阻。過渡電阻是指相與相或者相與地之間短接所經過的電阻。一般情況下，都以金屬性短路對待，只是在某些繼電保護的計算中才考慮過渡電阻。

（4）除不對稱故障處出現局部不對稱外，實際的電力系統通常都可以看作三相對稱的。

5.無限大容量電源系統

電力系統的容量即為其各發電廠運轉發電機的容量之和。實際電力系統的容量和阻抗都有一定的數值。系統容量越大，則系統內阻抗就越小。無限大容量電源系統，指其容量相對于用戶供電系統容量大得多的電力系統，當用戶供配電系統的負荷變動甚至發生短路時，電力系統變電所中母線上的電壓能基本維持不變。如果電力系統的電源總阻抗不超過短路回路總阻抗的5%～10%，或電力系統的容量超過用戶供電系統容量 50倍時，可將電力系統看作無限大容量電源系統。對一般用戶供配電系統來說，由于用戶供配電系統的容量遠比電力系統的總容量小，而阻抗又較電力系統大得多。因此，用戶供配電系統內發生短路時，電力系統變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，也就是說可將電力系統看作無限大容量電源系統。在等值電路圖中表示為S=∞和X=0。按無限大容量電源系統計算所得的短路電流是裝置通過的最大短路電流。因此，在估算裝置的最大短路電流時，就可以認為短路回路所接電源是無限大容量電源系統。

6.35KV供電線路導線和電纜截面的選擇

為了保證用戶供電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列條件。

（1）發熱條件

導線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時要產生熱量，其發熱溫度不應超過其正常運行的最高允許溫度。

（2）電壓損耗條件

導線和電纜在通過正常最大的負荷電流即線路計算電流時產生電壓損耗，其電壓損耗不應超過正常運行時允許的電壓損耗。對于較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。

（3）經濟電流密度

35kV及以上的高壓線路以及35kV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小而又適當考慮有色金屬的節約，所選截面稱為“經濟截面”。用戶10kV及以下線路，通常不按此原則選擇。

（4）機械強度

導線短路時沖擊電流將使相鄰導體之間產生很大的電動力，從而使得載流部分遭受嚴重破壞，其截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度。

7. 35KV架空線的選擇

實際工程設計中，對于35KV的較長線路，一般按經濟電流密度選擇導線截面，再校驗允許載流量、允許電壓損失和機械長度。導線的截面越大，電能損耗就越小，而線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗卻要增加。因此，從經濟方面考慮，導線選擇一個比較合理的截面，既使電能損耗小，又不致過分增加線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗量。endprint