某机械厂降压变电所电气设计

信息与电气工程学院课程设计说明书（2016/2017学年第一学期）课程名称：企业供电系统工程设计题目：某机械厂降压变压所的电气设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：安宪军设计周数：一周设计成绩：2016年12月16日一、原始数据及主要任务某厂下属9个车间，两个车站，一个车间站用设备安装容量如下表，其中水压机钢车车间，煤气氧气站为一级负荷，其他为二三级负荷。供电电源取自12KM处110/35KV两段母线，母线最大运行方式，最小运行方式短路容量分别为215MVA和150MVA，35KV架空线进线继电保护动作时间1.5S，5KV电气设备及主变压器采用户外布置，6KV采用单母线分段接线，一级负荷分别从6KV分段母线配出两条回线路，其余为单回路供电，该地区年最高气温38度。二、技术要求要求根据本厂所能取得的电源基本厂用电负荷的实际情况，适当考虑工厂生产的发展，按照可靠，技术先进经济合理的原理，全厂负荷统计，选择主变压器，拟制全厂供电系统图，计算短路电流，选择35KV，6KV供电线路，选择电气设备，按要求写出设计说明书并绘出图样。1站用电容量安装表编号名称安装容量KW需要系数功率因数Tg供电距离KM1金工车间11430.790.820.70.82铸钢车间57750.710.810.720.63铸铁车间4820.830.830.670.424热处理车间4760.630.750.880.985水压机车间18860.70.850.620.756冷作车间5850.650.790.780.937机修车间1540.520.770.831.158附件车间1640.550.80.750.89铸件清理车间4750.590.820.70.5210氧气站10830.840.860.590.9511煤气站12880.80.840.651.22三、负荷计算根据《工厂供电》教材采用需要系数法对各个车间进行计算时，其公式有有功功率：NdPKP30无功功率：tan3030PQ视在功率：30230230QPS额定电流：USI33030上式中：dK——需要系数P——设备的额定容量tan——功率因数的正切值U——额定电压根据上述公式对负荷进行计算有：金工车间：P30=902.97kwQ30=632.08kvarS30=1101.2kvA铸钢车间：P30=4100.25kwQ30=2952.18kvarS30=5062kvA铸铁车间：P30=400.06kwQ30=268.04kvarS30=482kvA热处理车间：P30=299.88kwQ30=263.90kvarS30=399.84kvA水压机车间：P30=1320.2kwQ30=818.52kvarS30=1553.18kvA冷作车间：P30=380.255kwQ30=296.60kvarS30=481.30kvA机修车间：P30=80.08kwQ30=66.47kvarS30=104kvA附件车间：P30=90.2kwQ30=67.65kvarS30=112.75kvA铸件清理车间：P30=280.25kwQ30=196.18kvarS30=341.77kvA氧气站：P30=909.72kwQ30=536.73kvarS30=1057.81kvA煤气站：P30=1030.4kwQ30=669.76kvarS30=1226.67kvA低压侧试在计算负荷：S30（2）=11905.24kvA低压侧功率因数：cos（2）=0.8无功功率补偿容量：QC=3173.36补偿后的事在计算负荷：S’30(2)=10433.1一台变压器的容量：6259.86—7303.17四、变压器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，60%以上车间为一、二级负荷，故选择两台主变压器，根据计算得到的变压器容量将变压器的型号定为S9-8000/35。基本参数如下表变压器型号额定容量（kVA）额定电压（kV）联结组别空载损耗（kW）负载损耗（kW）空载电流%短路阻抗KU%S9-8000/35800038.5/10.5Y，dn118.5420.77.5五、拟制全厂供电系统图1、电气主接线的概述变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径，它由各种电力设备（隔离开关、断路器、互感器、变压器等）及其连接线组成，通常用单线图表示。主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系，它是供电设计中的重要环节。在图上所有电气设备均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电气设备所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等；因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。2、电气主接线的设计原则和要求2.1电气主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。（3）考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。（4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。2.2电气主接线设计的基本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。（1）可靠实用所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。（2）运行灵活主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。（3）简单经济在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。（4）操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。3．135kV侧主接线设计35kV侧进线两回，由于使用两台变压器并且还和另一座变电所联络，所以出线两回。由《电力工程电气设计手册》第二章关于单母线接线的规定：“35~63kV配电装置的出线回数不超过3回”，但是本厂60%以上为一、二级负荷，根据可靠性原则，则35kV侧应采用单母线分段接线。3.26kV侧出线8回。由《电力工程电气设计手册》第二章规定：6~10kV配电装置出线回路数为8回及以上时采用单母线分段接线，当短路电流过大、出线需要带电抗器时，也可采用双母线接线。我们采用的是单母线的接线方式。4、全厂供电系统图六、短路电流的计算（1）线路电抗标幺值：若线路长度为)(kml、单位长度的电抗为)/(0kmx，则线路电抗lxXl0。线路的标幺电抗为20avddllUSlxXXX（2）变压器电抗标幺值：若变压器的额定容量为NTS.和阻抗电压百分数为%kU，则忽略变压器绕组电阻R的电抗标幺值为NTdkTSSUX.100%（3）电力系统的电抗标幺值：若已知供电系统的系统电抗有名值sX,则系统标幺电抗为2avdssUSXX（4）短路冲击电流在高压供电系统中为kshIi55.2kshII52.1在低压供电系统中为kshIi84.1kshII09.1式中kI——三相短路电流周期分量的有效值选基准容量MVASd100,基准电压kVUC371,kVUC3.62,则可求得各级基准电流为kAUSICdd56.1)37*3/(100)3/(11kAUSICdd16.9)3.6*3/(100)3/(22母线最大运行方式、最小运行方式短路容量分别为Skmax=215MVA和Skmin=150MVA。其对应的电源电抗标幺值为：*minmax1000.47215dskSXS*maxmin1000.67150dskSXS35kv供电线路采用架空线，阻抗取0.4Ω/km,电抗标幺值：35.037100*12*4.0220*cwlUlSdxx变压器电抗标幺值：NTdkTSSUX.100%=7.5*100*1000/(100*8000)=0.75最大运行方式变压器一次侧：总电抗标幺值：82.047.035.0**min*wlxxx三相短路电流周期分量有效值：KAxIId9.182.056.1*1)3(1其他三相短路电流：)3()3(''II=)3(1I=KA9.1KAish85.49.1*55.2KAIsh87.29.1*51.1变压器二次侧：总电抗标幺值：2.138.047.035.0//****min*TTwlxxxxx三相短路电流周期分量有效值：KAxIId63.72.116.9*2)3(2其他三相短路电流：)3()3(''II=)3(2I=KA63.7KAish54.1363.7*84.1KAIsh32.863.7*09.1最小运行方式变压器一次侧：总电抗标幺值：02.167.035.0***wlmzxxxx三相短路电流周期分量有效值：KAxIId53.102.156.1*1)3(1其他三相短路电流：)3()3(''II=)3(1I=KA53.1KAish9.353.1*55.2KAIsh31.253.1*51.1变压器二次侧：总电抗标幺值：4.138.067.035.0//****max*TTwlxxxxx三相短路电流周期分量有效值：KAxIId54.64.116.9*2)3(2其他三相短路电流：)3()3(''II=)3(2I=KA54.6KAish03.125