电机修造厂供配电系统.doc
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1、长春工程学院毕业设计(论文)目 录1 引言12 负荷计算及无功补偿22.1 负荷计算的内容和目的22.2 负荷计算的方法22.3 全厂负荷计算32.4 无功功率补偿73 变电所主接线设计103.1 主接线的基本要求103.2 变配电所型式的选择103.3 变配电所主接线方案的设计原则与要求124 变电所的短路计算134.1 无限大容量电力系统中三相短路电流的计算135 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定205.1 二次回路方案的选择205.2 变电所继电保护225.3 变压器的整定计算235.4 10kV侧高压线路电测量仪表的设计276 变电所一次设备的选择校验286.1 一次设备的选择
2、校验的条件与项目286.2 高、低压开关柜296.3 熔断器和熔体的选择计算306.4 低压断路器的选择计算306.5 电流互感器的选择校验306.6 电压互感器的选择计算316.7 高压一次设备的选择校验316.8 进出线的选择校验336.9 电缆的选取及其校验357 变配电所的布置与结构设计367.1 工厂变配电所的总体布置367.2 变配电所各室的具体布置367.3 变电所总体布置方案378 防雷及接地设计388.1 防雷措施388.2 阀式避雷器388.3 架空线路的防雷措施388.4 变配电所的防雷措施388.5 变电所公共接地装置的设计399 总结41参考文献:42致 谢43附 录
3、4443- -1 引言本设计是根据“毕业设计指导书和任务书”所要求的设计内容,综合运用大学三年所学的专业知识以及结合以往供电局实地实习的实践基础,同时参考工厂供电部分课程设计参考资料上而设计的。本设计为某机修厂降压变电所的设计,适用于中小型降压变电所。通过本次毕业设计应该达到以下目的:巩固、提高已学过的专业知识,并通过本次设计能进一步学习新的知识和掌握技能,最终达到能够获得综合运用理论知识解决实际问题的能力;使设计者掌握工厂供电设计的基本程序和思想方法,使设计者获得查阅文献、收集资料、计算比较、综合分析、设计图纸、编写设计等方面的训练和基本技能;力争在设计过程中采用新思维、力求设计新颖,选用的
4、方式经济合理并适应新时代电气化建设的要求;在老师的指导和帮助下,通过查阅有关资料和文献,独立完成规定的内容。设计分为八部分,每一部分开头都简要的介绍与本部分相关的基本知识,进行电力负荷及其计算、短路电流的计算、工厂变配电所一次设备的选择和校验、工厂电力线路的选择和校验、供电系统继电保护、二次回路和计量部分、电气安全接地与防雷。我国早期建立起来的变电所的主要问题是设备陈旧落后,开关容量不足,占地面积大,建设周期长,耗费投资多。为进一步探讨我国变电所的建设原则,发展方向和模式方案。研制开发新型装备,在总结国内建设和借鉴国外经验的基础上,本设计有以下特点:1.建设方案既要满足现代化的需要,又要适合我
5、国的国情,网情。2.研究新技术和开发研究的新装备,要结合电网的实现,做到技术上先进,安全可靠,不检修周期长。3.变电所的总体布局,节省投资,维修方便。小型变电所,新设备的应用,大大促进了电气化的建设,加速了经济的发展,供电可靠性有了很大的提高。小型化变电所方案,符合电网的特点,适合中国的国情,符合国家的政策,达到少花钱、办好事,办快事的目的。 闫俊 2012-4-302 负荷计算及无功补偿2.1 负荷计算的内容和目的(1)、计算负荷也称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷,其热效应与一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等,在配电设计中。通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热
6、条件选择电器或导体的依据。(2)、尖峰电流指用电设备持续1秒钟左右的最大电流负荷,一般取启动电流的周期分量,用来计算电压损失、电压波动、选择电器、保护元件等。在交验瞬动元件时,还应考虑起动电流的非周期分量。(3)、平均负荷为某一时间内用电设备所消耗的电能与该时间之比,常选用有代表性的一昼夜内电能消耗最多的一个班,的平均负荷,有时也计算年平均负荷。平均负荷用来及计算最大负荷、电能消耗量和无功补偿装置。2.2 负荷计算的方法(1)需要系数法是把设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷,这种方法比较简便,因而广泛应用。当用电设备台数少而功率相差悬殊时,需要系数法的计算结果往往比较小,故不应用
7、于低压配电线路的计算,而用于计算变、配电所的负荷。(2)二项式法指计算负荷包括用电设备的平均功率,同时考虑台数达功率设备工作对负荷影响的附加功率,这种方法也比较简便,但计算结果往往比较大,一般用于低压配电支干线和配电箱的计算负荷。2.2.1 按需要系数法确定三相用电设备有功计算负荷的计算公式(1) 单组用电设备计算公式(1)有功计算负荷 Error! No bookmark name given.用电设备容量 用电设备的需要系数(2)无功计算负荷 对应于用电设备功率因数的正切值(3)视在计算负荷 (4)计算电流 用电设备的额定电压(2) 多组用电设备计算公式(1)有功计算负荷 所有设备组有功计
8、算负荷之和有功负荷同时系数,可取0.85-0.95(2)无功计算负荷 所有设备组无功计算负荷之和 无功负荷同时系数,可取0.9-0.97(3)视在计算负荷 (4)计算电流 2.3 全厂负荷计算(1)有功计算负荷(单位为kw)由用电情况及公式得:=(2) 无功计算负荷(单位为kvar)由公式得:(3)视在计算负荷(单位为KVA) 有计算公式得: (4) 计算电流(单位为A)有计算公式得:()2.4 无功功率补偿在工业与民用用电设备中,有大量设备的工作需要通过向系统吸收感性的无功功率来建立交变的磁场,这使系统输送的电能容量中无功功率的成份增加,在系统变配电设备及输配电线路规格一定的情况下,直接影响
9、到有功功率的输送。因此,在供配电系统中,必须限制无功功率大小,即提高功率因数,以便提高系统中设备的有效利用率。电力系统要求0.38KV的电能用户的功率因数应达到0.85以上,10KV的电能用户的功率因数应达到0.90以上。要使供配电系统的功率因数提高,一般可从两方面采取措施。一是提高用电设备的自然功率因,一是采用人工补偿的方式使总功率因数得以提高。人工补偿方法主要有两种,一是采用同步电机补偿,一是采用并联电容器补偿。本设计采用并联电容器补偿。(1) 无功功率补偿及其计算 对总降压变电所:补偿前平均功率因数 cos= tan=1.474补偿后平均功率因数取COS 得:tan由公式 KVACOS对
10、于车间变配所一:对于车间变配所二:对于车间变配所三:对于车间变配所四:其平均功率因数超过0.9,满足设计要求。查书工厂供电附表10可知,选择并联电容器的型号为:BWF10.5-50-1W个3 变电所主接线设计3.1 主接线的基本要求变电所主接线设计可分为有母线接线和无母线接线两大类。变配电所的主接线,应根据变配电所在供电系统中的地位,进出线回数,设备特点及负荷性质等条件确定,并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。经济是在满足了安全、可靠、灵活的条件下,保证需要的设计投资少,在主接线设计时,主要矛盾往往发生在可靠性与经济之间。主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下,做到经济合理。(1) 变配
11、电所所址选择的一般原则选择工厂变、配电所的所址,根据一般要求经技术、经济比较后确定。(2) 负荷中心的确定方法利用负荷功率距法确定负荷中心X=Y=3.2 变配电所型式的选择变配电所有屋内式和屋外式两大类型。屋内式运行维护方便,占地面积少,应优先选择屋内式,主接线如图3-1。大图见附录一。图3-13.2.1 变电所车间变压器台数和容量的选择(1)主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择,根据原始资料机修厂内用电负荷有二类负荷,且集中负荷较大。所以本次设计装设5台车间变压器,其中车间1通往3个二类负荷,选择2台变压器;其余3个车间变电所均是3类负荷,各接一台变压器,使各车间负荷趋于均衡。(
12、2)装有一台变压器的车间变电所,主变压器容量应不小于总的计算负荷,即 故总降压变电所:=2593.85KVA。 即选择一台SLZ7-3150/35型有载调压变压器。变电所二:=509.3KVA 即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。变电所三:=496.7KVA 即选一台S9-500/10型低损耗配电变压器。 变电所四:=723.44KVA 即选一台S9-800/10型低损耗配电变压器。(3)装有两台主变压器的变电所,每台主变压器的容量 不应小于总的计算负荷的60,最好为总计算负荷的70左右。对于车间变电所一: 0.7)=(0.6-0.7)925.13=(555.1-647.6)KVA即
13、选两台S9-800/10型低损耗配电变压器。二级负荷的备用电源,由与邻近单位的高压联络线来承担。 联结组别均采用Yyn0型(4)主变压器单台容量上限,单台配电变压器(低压为0.4kV)的容量一般不宜大于1250KVA。变电所变压器台数和容量的选择,实际工程设计中往往需要结合变电所主接线方案设计。 (5)变压器列表型号额定容量()联结标号阻抗电压(%)SLZ7_3150/353150Yyn07S9-800/10800Yyn04.5S9-630/10630Yyn04.5S9-500/10500Yyn043.2.2 变电所主变压器形式和联结组别的选择(1)变电所主变压器型式的选择根据负荷计算来确定变
14、压器的型号。(2)变电所主变压器联结组别的选择由原始资料知三相负荷基本平衡,其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流25,且供电系统中谐波干扰不甚严重,三相配电变压器的联结组可选Yyn0型。3.3 变配电所主接线方案的设计原则与要求变配电所主接线方案设计原则满足可靠性,经济性与灵活性。下表从这三方面对其进行介绍。本次设计由于负荷较大,且有重要负荷,不能采用单台车间主变,为了满足可靠性,本次设计采用5台车间变压器,使负荷有了很好的分配,且降低了选择变压器的难度。4 变电所的短路计算4.1 无限大容量电力系统中三相短路电流的计算4.1.1概述进行短路电流计算,首先要画出系统图计算电路图,如后面图4
15、1所示。其次绘出计算电路图并化简,并在其上将短路计算所需考虑的额定参数都表示出来,并将各元件依次编号,然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着,按选择得短路计算点绘出等效电路图,并计算短路电路中各主要元件的阻抗值。最后计算出短路电流和短路容量。 图4-14.1.2采用标幺值法进行短路计算绘出短路等效电路图如42所示并标出短路计算点。图4-2短路等效电路图(1) 确定基准值取 设定基准容量=100MVA和基准电压=,即高压侧 ,低压侧,则 (2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值(1) 由本设计任务书的原始资料可知,电力系统的电抗标幺值
16、为:(2) 架空线路的电抗标幺值:由查表31得 ,因此 (3) 总降压变电所变压器阻抗: 电力变压器的电抗标幺值,有以上的数据可得:(4) 求K-1(35kv侧)点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量,化简如图43。图4-31) 总阻抗标么值:2) 三相短路电流周期分量有效值:3) 其他三相短路电流 高压电路发生三相短路时, 4) 三相短路容量:(5)求K-2 (10kv侧)点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量,化简如图4-4。图4-41) 总阻抗标么值 2) 三相短路电流周期分量3) 其他三相短路电流查书可知,低压电路中发生三相短路时,一般取4) 三相容量(6)求K-3
17、(10kv侧)点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量,化简如图4-5。 图4-51) 总阻抗标么值 2) 三相短路电流周期分量3) 其他三相短路电流查书可知,低压电路中发生三相短路时,一般取4) 三相容量(7)求K-4(10kv侧)点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量,化简如图4-6。图4-61) 总阻抗标么值 2) 三相短路电流周期分量3) 其他三相短路电流查书可知,低压电路中发生三相短路时,一般取4) 三相容量(8)求K-5(10kv侧)点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量,化简如图4-7。图4-71) 总阻抗标么值 2) 三相短路电流周期分量3) 其他三
18、相短路电流查书可知,低压电路中发生三相短路时,一般取4) 三相容量4.1.3列表(表41)列出三相短路电流和短路容量)表41短路计算点()()()()()0.160.160.40.249.710.810.819.811.87.58.38.315.395.77.97.914.58.65.38.88.816.29.66.15 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定5.1 二次回路方案的选择5.1.1 高压断路器的操动机构控制与信号回路断路器采用弹簧操动机构,其控制与信号回路如图5-1 图5-1图5-1是采用CT7型弹簧操作机构的断路器控制和信号回路原理图,控制开关SA可采用LW2型或LW5型万能
19、转换开关。图中GN和RD分别为断路器分、合闸位置指示灯,并兼起监视熔断器和分、合闸回路完好性的作用。SQ1和SQ2是弹簧储能电动机的位置开关。在合闸弹簧储能完毕时,SQ1闭合,保证断路器只有在弹簧储能完毕后才能合闸,同时SQ2断开,使储能电动机M断电。合闸时,先按下按钮SB,储能电动机M通电运转(SQ2原已闭合),使合闸弹簧储能。弹簧储能完毕后,SQ2自动断开,切断电动机M的回路,同时SQ1触点闭合,为合闸做好准备,然后将控制开关SA手柄扳向合闸(ON)位置,其触点SA3-4按通,合闸线圈YO通电,弹簧释放,通过传动机构是断路器合闸。合闸后断路器辅助触点QF1-2断开,绿灯GN灭,并切断合闸回
20、路,同时QF3-4闭合,红灯RD亮,指示断路器在合闸位置并监视跳闸回路的完好性。同理,分闸时将控制开关SA的手柄扳向分闸(OFF)的位置,绿灯GN亮。当一次电路发生短路故障时,继电保护装置动作,其出口继电器KM触点闭合,接通跳闸线圈YR回路(QF3-4原已闭合),使短路器跳闸。随后QF3-4 断开,红灯RD灭,并切断跳闸回路。由于断路器是自动跳闸,SA手柄仍在合闸位置,其触点SA9-10闭合,而QF5-6也因断路器跳闸而返回闭合,从而接通事故音响信号。值班员得知事故跳闸信号后,可将控制开关扳向分闸位置,使SA的触点恢复“对应”关系,使事故信号解除。5.1.2 电所的电能计量回路:变电所高压侧装
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