某机械厂降压变电所的电气设计

中北大学电力系统课程设计任务书10/11学年第二学期学院：专业：电气工程及自动化学生姓名：学号：课程设计题目：XX机械厂降压变电所的电气设计起迄日期:指导教师:系主任：下达任务书日期:电力系统课程设计任务书1．设计目的：通过本课程设计，巩固和加深《电力系统基础》和《电力系统分析》课程中所用的理论知识，基本掌握变电所电气设计部分设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求、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、类型，选择变电所主接线技术方案及高低压设备和进出线，确定二次回路技术方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。设计依据：1、工厂总平面布置图图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数为3000h，日最大负荷持续时间为7h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如附表所示：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LJ-120，导线为等边三角形排列，线距1.3m,干线首端距离本厂约9km。干线首端所装设的高压短路器断流容量为300MVA，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69km，电缆线路总长度为19km。4、气象资料：本厂所在地区的年最高温度38℃，年平均气温为16℃，年最低温度为-10℃，年最热月平均最高温度30℃，年最热月平均气温为25℃，年最热月地下0.8M处平均温度25℃，当地主导风向为南风，年雷暴日数35天。5、地质水文资料：平均海拔500M，地层以沙粘土为主，地下水位5m。6、电费制度供电贴费800元/KVA。每月电费按两部电费制：基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW.H，照明电费为0.5元/KW.H。工厂最大负荷时功率因数不得小于0.92。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：提交课程设计说明书一份。附表1-1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Kd功率因数cos1铸造车间动力2600.360.69照明7.50.81.02锻压车间动力3200.250.64照明7.50.81.03金工车间动力3600.250.62照明60.851.04工具车间动力3100.280.63照明8.50.71.05电镀车间动力2000.450.75照明6.50.831.06热处理车间动力1550.50.754．主要参考文献：1刘介才，工厂电气设计指导.北京：机械工业出版社5．工作计划及进度：2011年6月13日~6月15日负荷计算与无功补偿6月16~6月17日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、类型6月18日~6月21日确定变电所主接线技术方案及高低压电气设备和进出线，确定防雷和接地装置6月22日~6月24日编写课程设计报告，答辩或成绩考核系主任审查意见：签字：年月日照明70.81.07装配车间动力1200.350.68照明7.20.81.08机修车间动力1650.260.68照明4.50.81.09锅炉房动力750.650.75照明1.60.751.010仓库动力200.360.85照明1.80.781.0生活区照明2600.750.96目录1引言……………………………………………………………………………12负荷计算和无功功率补偿…………………………………………………22.1负荷计算的目的及意义……………………………………………………22.2负荷计算的方法……………………………………………………………22.3符合计算……………………………………………………………………32.4无功率补偿………………………………………………………43变电所位置和型式的选择………………………………………………63.1变电所位置的选择…………………………………………………74变电所主变压器和主结线技术方案的选择…………84.1变电所主变压器的选择……………………………………………………84.2变电所主结线技术方案的选择…………………………………………………84.3两种主接线技术方案经济技术比较……………………………………………105短路电路计算…………………………………………………………115.1绘制计算电路……………………………………………………………115.2确定短路电流基准值……………………………………………………115.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值……………………………………115.4计算K-1点的短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量……………125.5计算K-2点的短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量……………126变电所一次设备的选择校验……………………………………………136.110KV侧一次设备的选择校验………………………………………………136.2380V侧一次设备的选择校验……………………………………………146.3高低压母线的选择…………………………………………………………147变电所进出线与邻近单位联络线的选择……………………………………157.1高压进线的选择校验……………………………………………157.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验………………………157.3380V低压出线的选择……………………………………………………157.4作为备用电源的高压联络线的选择校验…………………………………178变电所二次回路技术方案的选择与继电保护的整定………………………198.1高压断路器的操动机构控制与信号回路…………………………………198.2变电所的电能计量回路…………………………………………………198.3变电所的测量和绝缘监察回路……………………………………………198.4变电所的保护装置…………………………………………………………198.5作为备用电源的高压联络线的继电保护装置……………………………209变电所防雷保护………………………………………………………219.1直击雷保护…………………………………………………………………219.2雷电侵入波的保护…………………………………………………………2110变电所公共接地装置的设计………………………………………………2210.1接地电阻的要求……………………………………………………………2210.2接地装置设计………………………………………………………………2211总结……………………………………………………………………24附图……………………………………………………………………25参考文献……………………………………………………………………………26致谢………………………………………………………………………………271引言为使工厂供电工作很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后，做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要求：1、安全在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。2、可靠满足电能用户对供电可靠性的要求。3、优质满足电能用户对电压和频率等质量的要求4、经济供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。按照国家规范GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及规范，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计技术方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。2负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算的目的及意义进行电力设计的基本原始资料是用电部门提供的用电设备的安装容量。这些用电设备品种多、数量大、工作情况复杂，因此，如何根据这些原始资料正确估算所需的电力和用电量是一个非常重要的问题。估算的准确程度，将直接影响到电力设计的质量。若计算过高，将使设备和导线选择偏大，造成投资和有色金属的浪费；而估算过低，又将使设备和导线选择偏小，造成运行时过热，加快绝缘老化，降低使用寿命，增大电能损耗，影响系统的正常运行。可见，正确计算电力负荷具有重要意义。2.2负荷计算的方法用电设备计算负荷的确定，是工程中常用的有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国普遍应用的确定计算负荷的基本方法。有功计算负荷的计算公式P30＝KdPe无功计算负荷的计算公式Q30＝P30tan视在计算负荷的计算公式S30＝P30/cos计算电流的计算公式I30＝S30/3UN需要系数计算的公式3030cosPS2.3负荷计算2.4无功功率补偿编号名称类别设备容量KW需要系数costan有功计算负荷KW无功计算负荷Kvar视在计算负荷KVA计算电流A1铸造车间动力2600.360.691.0593.698.28135.65205.53照明7.50.81.006.006.0027.27小计267.599.698.28141.65232.92锻压车间动力3200.250.641.208096125189.39照明7.50.81.0.06627.27小计327.58696131216.663金工车间动力3600.250.621.2790114.3145.16219.94照明60.851.005.15.123.18小计36695.1114.3150.26243.124工具车间动力3100.280.631.2386.8106.76137.78208.75照明8.50.71.005.955.9527.05小计318.592.75106.76143.73235.85电镀车间动力2000.450.750.889079.2120181.2照明6.50.831.005.405.4024.55小计206.595.4079.2125.4205.756热处理车间动力1550.50.750.8877.568.2103.33156.57照明70.81.005.65.625.5小计16283.168.2108.93182.077装配车间动力1200.350.681.084245.3661.7693.59照明7.20.81.005.765.7626.18小计127.247.7645.3667.52119.778机修车间动力1650.260.681.0842.946.3363.0995.58照明4.50.81.003.63.616.3