工厂供电设计论文

附件1：变电所主接线图学号：2005133120工厂供电课程设计题目东江轧钢降压变电所电气设计学院计算机科学与信息工程学院专业05自动化班级一班学生姓名刘锦平指导教师晏康2008年6月5日总21页-2-目录前言………………………………………………………………3一、负荷计算和无功功率计算及补偿…………………………4二、变电所位置和形式的选择…………………………………6三、变电所主变压器台数的选择………………………………6四、变电所主接线方案的选择………………………………7五、短路电流的计算……………………………………………8六、变电所一次设备的选择与校验…………………………10七、变电所继电保护的设计及整定……………………15八、防雷和接地装置的确定……………………………………18九、心得和体会…………………………………………………19十、参考文献……………………………………………………20附录:（一）东江轧钢降压变电所主接线电气原理图（二）东江轧钢降压变电所电气设备明细表总21页-3-前言本课程设计为东江轧钢降压变电所电气设计。在设计中，为了使论文的思路更加清晰，结构更加紧凑，我们采取了先叙述理论，然后介绍设计的思路及结果的总体结构。后者包括相关的计算、设计、设备的选择及校验。我们知道，课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法。通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。本设计可分以下几个部分：负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；心得和体会；附参考文献。由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！总21页-4-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cosφtanφP30/kwQ30/kw1原料仓库动力2100.30.651.176373.71照明50.610302燃料车间动力1500.60.80.759067.5照明50.810403办公楼动力450.40.651.171821.06照明120.7108.404冶炼车间动力3600.50.651.17180210.6照明80.9107.205制坯车间动力2400.650.80.75156117照明80.8106.406热轧车间动力4500.60.80.75270202.5照明150.8101207机修车间动力2600.350.71.029192.82照明70.8105.608冷轧车间动力3800.50.651.17190222.3照明100.810809成品仓库动力800.40.80.753224照明90.8107.2010生活区照明2100.650.90.48136.565.52总计1288.31097.01(一)负荷计算和无功功率计算1.1基本理论及计算公式负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。主要计算公式有：有功功率：30*eePPK无功功率:视在功率:计算电流:1.2各车间的计算结果东江轧钢厂各车间负荷计算结果如下表：表一：东江轧钢厂负荷计算结果总21页-5-1.3总负荷的计算取全厂的同时系数为：0.95pK，0.97qK，则全厂的计算负荷为：kwpPi9.12233.1288*95.095.0101)(3030103030()10.970.97*1097.011064.01variiQqk22301223.91064.011621.74SkVA30301621.742464.053*0.383*0.38SIA1.4无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：这时低压侧的功率因数为：(2)1223.9cos0.7551621.74为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取：'cos0.95。要使低压侧的功率因数由0.755提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：1223.9(tanarccos0.755tanarccos0.95)var660.7varCQkk取:CQ=660vark则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：'2230(2)1223.9(1064.01660)1288.89SkVA计算电流'30(2)1288.891958.3230.38kVAIAkV变压器的功率损耗为：'30(2)0.0150.0151188.8917.83TPSkVAkW'30(2)0.060.061188.8971.33varTQSkVAk变电所高压侧的计算负荷为：'30(1)1223.917.831241.74PkWkWkW'30(1)(1064.01660)var71.33var475.34varQkkk总21页-6-'2230(1)1241.74475.341329.61SkVAkVA'30(1)1329.61127.9536kVAIAkV补偿后的功率因数为：'1241.74cos0.9341329.61满足（大于0.90）的要求。1.5年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量：30pWPT年无功电能耗电量：30qWQT结合本厂的情况，年负荷利用小时数T为5200h，取年平均有功负荷系数0.75，年平均无功负荷系数0.79。由此可得本厂：年有功耗电量：60.751223.952004.7710pWkWhkWh；年无功耗电量：60.791064.01var52004.3710qWkhkWh。（二）变电所位置和形式的选择由于本厂有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一路经6kV公共电源干线架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053－1994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。（三）变电所主变压器台数和容量的选择3.1变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。3.2变电所主变压器容量选择。每台变压器的容量NTS应同时满足以下两个条件：总21页-7-1）任一台变压器单独运行时，宜满足：30(0.6~0.7)NTSS2）任一台变压器单独运行时，应满足：30(110)NTSS，即满足全部一、二级负荷需求。由于本厂负荷属于二三级负荷，故选择一台变压器能够满足要求，且从经济方面考虑，选择一台更好。因此这台变压器的容量可有以下计算得到：NTS=（0.6~0.7）×1329.61=（797.77~930.73）kv*A又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为25C），所选变压器的实际容量：(10.08)920NTNTSSKVA实也满足使用要求，同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取NTS=1000kVA。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1000/10，其主要技术指如下表所示：（附：参考尺寸（mm）：长：1760宽：1025高：1655重量（kg）：3410）（四）变电所主接线方案的选择方案Ⅰ：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案Ⅱ：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案Ⅲ：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发变压器型号额定容量/kVA额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流0I%短路阻抗KU%高压低压空载负载SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36总21页-8-生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案Ⅰ。根据所选的接线方式，画出主接线图，如下：参见附图一《变电所高压电气主接线图》。(五)短路电流的计算5.1短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件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，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的总21页-9-阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。5.2短路电流的计算本厂的供电系统简图如图（一）所示。图（一）下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。本设计采用标幺制法进行短路电流的计算。5.2.1确定基准值：取100dSMVA，110.5cUkV，20.4cUkV所以：111005.5003310.5ddcSMVAIkAUkV22100144.000330.4ddcSMVAIkAUkV5.2.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1)电力系统的电抗标么值：1100*0.167600MVAXMVA2)因电线的型号是LGJ-240：查手册得00.132/Xkm，因此：22100*0.132(/)50.60(10.5)MVAXkmkmkV3)电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得%6kU，因此：总21页-10-13%6100*6.0001001001000jkNTSuMVAXSkVA可绘得短路等效电路图如图（二）所示。5.2.3计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标么值：*(1)120.1670.60.767kXXX2)三相短路电流周期分量有效值：(3)11(1)5.507.170.767dkkIkAIkAX3)其他三相短路电流：''(3)(3)(3)17.17kIIIkA(3)2.557.1718.28shikAkA(