机械厂降压变电所的电气设计.doc

1、 课程设计电力工程综合课程设计 专业班级： 学 号： 姓 名： 设计题目：机械厂降压变电所的电气设计 指导老师： 完成时间： 设计报告格式25分设计内容45分答辩考勤总计得分封面3页面布局5目录格式3图表质量4间行距、字体5页眉页脚5设计题目把握5计算设计正确性8设备计算、选型7电气原理图变电所主线图变电所平剖、面图151020主接线方案5二次回路方案5 2009年11月前言课程设计是检验我们本学期学习情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分法诀自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。众所周知，电能是现代工业生

2、产的主要能源。电能即易于由其他形式的能量转换而来，又易于转化为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节、测量。有利于实现生产过程自动化。而工厂供电设计要达到为工业生产服务，保障工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须做到：安全、可靠、优负、经济。同时课程设计也是教学过程中一个重要环节，通过设计可以巩固课程理论知识，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的相关政策、方针、技术规程由一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明等方面得到训练，为以后工作奠定基础。真心感谢老师的辛勤付出！学生： 2009-11-1设计

3、题目题目1：1）工厂总平面图 见工厂供电设计指导图11-12）工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如下表所示。3）供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定

4、的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。4）气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为23，年最低气温为-9，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26，年最热月地下0.8米处平均气温为25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。5）地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。表 工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000307照明508102锻压车间动力3500

5、3065照明807107金工车间动力40002065照明1008106工具车间动力3600306照明709104电镀车间动力2500508照明508103热处理车间动力1500608照明508109装配车间动力1800307照明6081010机修车间动力16002065照明408108锅炉车间动力500708照明108105仓库动力200408照明10810生活区照明35007096）电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最

6、大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA为800/kVA。目 录第1章 负荷计算和无功功率补偿.1 1.1 负荷计算.1 1.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式.1 1.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式.1 1.2 无功功率补偿.2第2章 变电所位置与型式的选择.4第3章 变电所主变压器及主接线方案的选择.5 3.1变电所主变压器的选择.5 3.2 变电所主接线方案的选择.5 3.2.1装设一台主变压器的主接线方案.5 3.2.2装设两台主变压器的主接线方案.6 3.3 主接线方案的技术经济比较.6第4章 短路电流的

7、计算.8 4.1 绘制计算电路.8 4.2 确定短路计算基准值.8 4.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值.8 4.3.1电力系统.8 4.3.2架空线路.8 4.3.3电力变压器.8 4.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算.9 4.4.1总电抗标幺值.9 4.4.2 三相短路电流周期分量有效值.9 4.4.3 其他短路电流.9 4.4.4 三相短路容量.9 4.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算.9 4.5.1总电抗标幺值.9 4.5.2三相短路电流周期分量有效值.9 4.5.3 其他短路电流.9 4.5.4三相短路容量.9第5章 变电所一次设备的选择与校验.10 5.1 10k

8、V侧一次设备的选择校验.10 5.1.1按工作电压选则.10 5.1.2按工作电流选择.10 5.1.3按断流能力选择.10 5.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验.10 5.2 380V侧一次设备的选择校验.11 5.3 高低压母线的选择.11第6章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择.12 6.1 10kV高压进线和引入电缆的选择.12 6.1.1 10kV高压进线的选择校验.12 6.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择验.12 6.2 380V低压出线的选择.12 6.2.1 铸造车间.12 6.2.2 锻压车间.13 6.2.3 热处理车间.13 6.2.4

9、 电镀车间.13 6.2.5 仓库.13 6.2.6 工具车间.13 6.2.7金工车间.13 6.2.8锅炉房.13 6.2.9装配车间.14 6.2.10机修车间.14 6.2.11 生活区.14 6.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验.14 6.3.1按发热条件选择.14 6.3.2校验电压损耗.14 6.3.3短路热稳定校验.14第7章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定.16 7.1变电所二次回路方案的选择.16 7.2 变电所继电保护装置.167.2.1主变压器的继电保护装置.167.2.2护动作电流整定.16 7.2.3过电流保护动作时间的整定.16 7.2.4过电流保

10、护灵敏度系数的检验.16 7.3装设电流速断保护.16 7.3.1速断电流的整定.17 7.3.2电流速断保护灵敏度系数的检验.17 7.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置.17 7.4.1装设反时限过电流保护.17 7.4.2装设电流速断保护.17 7.4.3变电所低压侧的保护装置.17第8章 降压变电所防雷与接地装置的设计.18 8.1变电所的防雷保护.188.1.1 直接防雷保护.188.1.2 雷电侵入波的防护.18 8.2 变电所公共接地装置的设计.188.2.1接地电阻的要求.188.2.2接地装置的设计.18第9章 设计总结.20参考文献.21XX机械厂降压变电所的电气设计

11、第1章 负荷计算和无功功率补偿1.1 负荷计算1.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数 （1-1）b)无功计算负荷（单位为kvar）= tan （1-2）c)视在计算负荷（单位为kvA）= （1-3）d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV） （1-4）1.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）= （1-5）式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位

12、为kvA） = （1-6）d)计算电流（单位为A） = （1-7）经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表1.1所示（额定电压取380V）表1.1各厂房和生活区的负荷计算表编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1铸造车间动力3000.30.71.029091.8照明50.81.004.00小计3059491.8131.4199.72锻压车间动力3500.30.651.17105123照明80.71.005.60小计358 110.61231652517金工车间动力4000.20.651.178093.6照明100.81.0080小计410889

13、3.61281946工具车间动力3600.30.61.33108144照明70.91.006.30小计367114.31441842804电镀车间动力2500.50.80.7512593.8照明50.81.0040小计25512993.81602443热处理车间动力1500.60.80.759067.5照明50.81.0040小计1559467.51161769装配车间动力1800.30.71.025455.1照明60.81.004.80小计18658.855.180.612210机修车间动力1600.20.651.173237.4照明40.81.003.20小计16435.237.451.4

14、788锅炉车间动力500.70.80.753526.3照明10.81.000.80小计5135.826.344.4675仓库动力200.40.80.7586照明10.81.000.80小计218.8610.716.211生活区照明3500.70.90.48245117.6272413总计动力22201013.5856.1照明402计入=0.8, =0.850.75810.8727.61088.41653.71.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应

15、用最为普遍。由表1.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan - tan)=810.8tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 369.66 kvar参照图1.1，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为84kvar5=420kvar。补偿前后，变压器低

16、压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（727.6-420）kvar=307.6 kvar，视在功率=867.2 kVA，计算电流=1317.6 A,功率因数提高为cos=0.935。在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表1.2所示。图1.1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表1.2无功补偿后工厂的计算负荷项目

17、cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.75810.8727.610891655380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.935810.8307.6867.21317.6主变压器功率损耗0.015=130.06=5210KV侧负荷计算0.935823.8359.6898.952第2章 变电所位置与型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的轴和轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，、分别代表厂房1、2、3.10号的功率，设定（2.5，5.6）、（3.6，3.6

18、）、（5.7，1.5）、（4，6.6）、（6.2，6.6）、（6.2，5.2）、（6.2，3.5）、（8.8，6.6）、（8.8，5.2）、（8.8，3.5），并设（1.2，1.2）为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+=。因此仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （2-1） （2-2）把各车间的坐标代入（2-1）、（2-2），得到=5.38，=5.38 。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房（工具车间）的西北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在6号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。图2-1 按负荷功率矩法确定负荷中心

19、第3章 变电所主变压器台数及主接线方案的选择3.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1000 KVA=898.9 KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器型号为S9型，而每台变压器容量根据式（3-1）、（3-2）选择，即898.9 KVA=（539.34629.23）KVA （3-1）=(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA （3-2）因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。3.2 变电所主接线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：3.2.1装设一台主变压器的主接线方案如图3-1所示