某冶金机械厂供配电系统设计

1/12目录1设计任务.......................................................21.1设计要求...................................................21.2设计依据...................................................21.3设计内容及要求.............................................41.4设计成果..................................................42负荷计算.......................................................42.1车间各负荷................................................42.2全厂负荷..................................................63短路电路的计算.................................................63.1绘制计算电路..............................................63.2确定短路计算基准值........................................73.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值..........................73.4k-1点（10.5kV侧）的相关计算...............................83.5k-2点（0.4kV侧）的相关计算................................84变电所变压器和主接线方案的选择.................................94.1主变压器的选择.............................................94.2变电所主接线方案的选择.....................................94.3装设一台主变压器的主接线方案..............................104.4装设两台主变压器的主接线方案..............................112/121设计任务1.1设计要求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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1.2设计依据1.2.1工厂总平面图1.2.2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、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。生活区的负荷中心(8)(9)(10)(4)(7)(6)(5)(3)(2)(1)大街公共电源干线厂区大街厂门后厂门邻厂某机械厂总平面图比例：1：2000图1某机械厂总平面图3/12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3000．30．7照明50．81．02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3600．30．6照明70．91．04电镀车间动力2500．50．8照明50．81．03热处理车间动力1500．60．8照明50．81．09装配车间动力1800．30．7照明60．81．010机修车间动力1600．20．65照明40．81．08锅炉车间动力500．70．8照明10．81．0仓库动力200.40.8照明10.81.0生活区照明3500．70．91.2.3供电电源情况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为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，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。4/121.2.4气象资料本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。1.2.5地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。1.2.6电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工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为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。1.3设计内容及要求1.确定车间变电所变压器的台数和容量；2.电气主接线图设计；3.输电导线截面选择（选择一条线路计算）；4.确定短路计算点，计算三相短路电流；5.主要电气设备选择与校验；1.4设计成果1.设计说明书一份（约4000字）：包括设计任务所要求的各项设计计算过程、结果和表格，要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。2.设计图纸：电气主接线图一张。2负荷计算本设计采用需要系数法计算。2.1车间各负荷5/12表2各车间负荷统计资料编号名称设备容量/kW需要cosΦtanΦ计算负荷系数Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1铸造车间动力3550.250.750.8888.7578.1118.33180.00照明100.81808.0020.732锻压车间动力3250.30.61.3397.5129.675162.50247.19照明100.81808.0020.737金工车间动力4050.20.651.178194.77124.62189.56照明100.81808.0020.736工具车间动力3800.350.61.33133176.89221.67337.19照明100.81808.0020.734电镀车间动力2550.50.750.88127.5112.2170.00258.59照明70.815.605.6014.513热处理车间动力1800.60.80.7510881135.00205.35照明80.816.406.4016.589装配车间动力1900.30.71.025758.1481.43123.86照明50.81404.0010.3610机修车间动力1650.250.651.1741.2548.262563.4696.53照明40.813.203.208.298锅炉房动力650.70.80.7545.534.12556.8886.526/12照明10.810.800.802.075仓库动力550.40.80.752216.527.5041.83照明10.810.800.802.07总计—854.3829.661214.172.2全厂负荷取pK=0.9；qK=0.95根据上表可算出：iP30=854.3Kw；30iQ=829.66kvar；30iS=1214.17kv·A则30P=pKiP30=0.9×854.3Kw=768.87Kw30Q=iqQK30=0.95×829.66kvar=788.177kvar30S=223030PQkv·A=1214.17kv·A30I=NUS330=1616.86Acos=30i30iPS=854.3/1214.17=0.7043短路电路的计算3.1绘制计算电路图3-1短路计算电路500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10kVS11-1250/10380V(2)(3)(1)～∞系统7/123.2确定短路计算基准值取基准容量dS=100MVA，基准电压dU=cU=1.05NU，cU为短路计算电压，即高压侧c1U=10.5kV，低压侧c2U=0.4kV，则d1I=d13cSU=100310.5MVAkV=5.50kA2dI=23dcSU=10030.4MVAkV=144kA3.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值3.3.1电力系统的电抗标幺值已知电力系统出口断路器的断流容量ocS=500MV·A，故1X=100M·VA/500MV·A=0.23.3.2架空线路的电抗标幺值查表得LGJ-150的线路电抗0X=0.35/km，而线路长8km，故2X=0.35(/km)×8×210010.5kvMVA=2.543.3.3电力变压器的电抗标幺值查表得变压器的短路电压百分值%kU=4.5，故3X=4.51001001250kMVAVA=34.510010k1001250kVAVA=3.6式中，NS为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示,图上标出各元件的序号和电抗标幺值,并标明短路计算点。图3-2短路计算等效电路2.01k-1k-254.2233.68/123.4k-1点（10.5kV侧）的相关计算3.4.1总电抗标幺值*2*1)1(XXXk=0.2+2.54=2.743.4.2三相短路电流周期分量有效值3d1k-1k-1=IIX=5.50kA/2.74=2.01kA3.4.3其他三相短路电流333k-1''III=2.01kA332.55''shiI=2.55×2.01=5.13kA331.51''shII=1.51×2.01=3.04kA3.4.4三相短路容量3dk-1k-1SSX=100MV·A/2.74=36.50MV·A3.5k-2点（0.4kV侧）的相关计算3.5.1总电抗标幺值123k-2=XXXX=0.2+2.54+3.6=6.343.5.2三相短路电流周期分量有效值3d2k-2k-2=IIX=144kA/6.34=22.71kA3.5.3其他短路电流333k-2''III=22.71kA9/12331.84''shiI=1.84×22.71kA=41.79kA3shI=31.09''I=1.09×22.71kA=24.75kA3.5.4三相短路容量3dk-2k-2=SSX=100MV·A/6.34=15.77MV·A4变电所变压器和主接线方案的选择4.1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：a)装设一台变压器型号为S11型，而容量根据式30SSTN，TNS为主变压器容量，30S为总的计算负荷。选TNS=1250kv·A30S=1114.17kv·A，即选一台S11-1250/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器型号为S11型，而每台变压器容量根据式（3-1）、（3-2）选择，即.NTS≥（0.6～0.7）×1063.89kv·A=（638.334～744.723）kv·A（3-1）.NTS≥30S（Ⅰ+Ⅱ）=(101.4+254.5+105.68)KVA=461.5