某机械厂降压变电所的电气设计

工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计工厂供电课程设计课程名称：系：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：职称：年月日工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计目录前言…………………………………………………1一、负荷计算和无功功率……………………………………………3二．变电所的位置和型式的选择……………………………………5三.变电所主变压器台数和容量及类型方案的选择………………6四.变电所主接线图的设计与选择…………………………………7五.短路电流计算……………………………………………………10六.变电所一次设备的选择与校验…………………………………11七．变电所进出线的选择与校验……………………………………13八．变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定………………16九.防雷保护和接地装置的设计……………………………………18十．设计图纸…………………………………………………………19十．结束语……………………………………………………………19十．附录参考文献……………………………………………………20工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计1前言一、工厂供电课程设计的目的通过课程设计，系统地复习、巩固工厂供电的基本知识，提高设计计算能力和综合分析能力，为今后的工作奠定初步的基础。二、课程设计的基本要求按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10KV及以下变电所设计规范》及GB50054-95《低压配电设计规范》等规范，进行工厂供电设计。做到“安全、可靠、优质、经济”的基本要求。并处理好局部与全局、当前与长远利益的关系，以便适应今后发展的需要，同时还要注意电能和有色金属的节约等问题。确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。三、课程设计依据1.工厂总平面图（如图1所示）。2.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、电镀车间和锅炉车间属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。3．供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，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500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，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38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为-8oC，年最热月平均最高气温为33oC，年最热月平均气温为26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。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，地层以杀粘土为主，地下水位2m。6．电费制度工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计2本厂与当地供电部门达成协议，在本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计为18元/KVA，动力电费为0.20元/KW·h，照明电费为0.50元/KW·h。工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6~10KV为800元/KVA。图1工厂总平面图工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计3表1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3000.30.70照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.07金工车间动力4000.20.65照明100.81.06工具车间动力3600.30.60照明70.91.04电镀车间动力2500.50.80照明50.81.03热处理车间动力1500.60.80照明50.81.09装配具车间动力1800.30.70照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.08锅炉房动力500.70.80照明10.81.05仓库动力200.40.80照明10.81.0生活区照明3500.70.90一、负荷计算和无功功率补偿1、负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表2所示（1）负荷计算负荷计算的方法有需要系数法、二项式法等，根据设计要求本设计采用需要系数法进行负荷计算过程如下。主要计算公式有：有功功率：deKPP30（eP表示设备容量，dK为需要系数）无功功率:tan3030PQ（功率因数角）视在功率:cos/3030PS计算电流:NUSI3/3030(NU为低压侧额压)根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的30P、30Q、30S、30I，然后列出表格。工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计4表2某机械厂负荷计算表厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数cosφtanφ有功计算负荷)(30kWP无功计算负荷var)(30kQ视在计算负荷)(30AkVS计算电流)(30AI1铸造车间动力3000.30.71.029091.8——照明60.810.004.80——小计306—94.891.81322012锻压车间动力3500.30.651.17105123——照明80.710.005.60——小计358—110.61231652513热处理车间动力1500.60.80.759067.5——照明50.810.0040——小计200—9467.51161764电镀车间动力2500.50.80.7512593.8——照明50.810.0040——小计260—12993.81602445仓库动力200.40.80.7586——照明10.810.000.80——小计21—8.8610.716.26工具车间动力3600.30.61.33108144——照明70.910.006.30——小计373—114.31441842807金工车间动力4000.20.651.178093.6——照明100.810.0080——小计410—8893.61281948锅炉房动力500.70.80.753526.3——照明10.810.000.80——小计51—35.826.344.4679装配具车间动力1800.30.71.025455——照明60.810.004.80——小计240—58.85580.612210机修车间动力1600.20.651.173237.4——照明40.810.003.20——小计164—35.237.451.47811生活区照明3500.70.90.48245118.7272413总计动力22201015.3856.1——照明4030.85K0.8KqP0.75812.2727.610901656工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计52、无功补偿计算（1）补偿前的变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为AkVAkV10906.185812.2S22230(）主变压器容量选择条件为)2(30.SSTN,因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1600kV·A。这时变电所低压侧的功率因数为57.01090/812.2cos)2((2)无功补偿容量按规定，变电所高压侧的9.0cos，考虑到变压器本身的无功功率损耗TPΔ，一般TP)5~4(ΔΔTQ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取92.0'cos。要使低压侧功率因数由0.76提高到0.90，低压侧需装设的并联电容器容量为var370var)92.0arccostan57.0arccos(tan812.2kkQC选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用主屏1台辅屏4台相组合，总共容量84kvar×5=420kvar因此无功补偿后工厂380V侧与10kV侧的负荷计算如表3所示表3无功补偿负荷计算项目cos计算负荷kWP/30kWQ/30kWS/30kW/I30380V侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380V侧功率补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主变压器功率损耗0.01530S130.0630S5210V侧负荷总计0.92825.2359.690052二、变配电所位置和型式选择1、变配电所位置选择应根据下列要求综合考虑确定：1）接近负荷中心；2）接近电源侧；3）运输设备方便；4）进出线方便；5）不应设在有剧烈振动或高温的场所；6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离，不应设在污染源的主导风向的下风侧；7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方（指相邻楼层的正下方），也不宜与上述场所相贴邻；工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计68）不应设在地势低洼和可能积水的场所；9）不应设在有爆炸危险的区域内；10）不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方。2、按负荷功率矩法来确定负荷中心计算公式为iP——表示有功计算负荷由计算结果可知，工厂的负荷中心在仓库的东南角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在仓库的东南侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。具体位置如图1所示。三、变电所主变压器台数和容量及类型方案的选择1、各类变压器性能比较各类变压器性能比较见表4表4各类变压器性能比较类别油浸式变压器气体绝缘变压器干式变压器矿物油变压器硅油变压器六氟化硫变压器普通及非包封绕组干式变压器环氧树脂浇铸变压器价格低中高高较高安装面积中中中大小绝缘等级AA或HEB或HB或F爆炸性有可能可能性小不爆不爆不爆燃烧性可燃难燃不燃难燃难燃耐湿性良好良好良好弱弱耐潮性良好良好良好弱优损耗大大稍小大小噪声低低低大低重量重较重中重轻2、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：（1）装设一台主变压器型号采用S9型，而容量根据30N.TSS,选AkVAV900Sk1000S30N.T，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，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器型号采用S9型，而容量根据式30N.TS.70~.60S）（和式型号)30(N.TSSⅡⅠ选择，即A630)kV~(540A900kV.70~.60SN.T）（且AkVAkV4.336)4.44160132(SS)30(N.TⅡ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亦由与邻iiiiiiPyPyPxPx)()(工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计7近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用Yyn0。四、变电所主接线图的设计与选择1、变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种之的要求方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案如图2所示。图2装设一台主变的变电所主接线方案工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计8（2）装设两台主变压器的主接线方案如图3所示。图3装设两台主变的变电所主接线方案工厂供电课程设计某机械厂降压变电所的电气设计92、两种主接线方案的技术经济比较如表5所示。表5两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适