某机械厂降压变电所的电气设计

山东理工大学供配电实用技术课程设计任务书设计题目：某机械厂降压变电所的电气设计电气与电子工程学院2011.11.1一、设计题目某机械厂降压变电所的电气设计二、设计要求要求根据本厂所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，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，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，绘制设计图纸。三、设计依据1）工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用时数为4000h，日最大负荷持续时间为4h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余为三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。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图所示。2）供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参考工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-95,导线为等边三角形排列，线距为1m，干线首端距本厂8km，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低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达150km，电缆线路总长度25km。3）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15℃，年最热月平均最高气温为32℃，年最热月平均气温为28℃，年最热月地下0.8m处平均气温为21℃。年主导风向为东北风，年雷暴日数为12。4）地质水文资料：本厂所在地区平均海拔120m，地层为沙粘土为主，地下水位为3m。5）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，按照两部电费制度缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量为4元/kVA，动力电费为0.6元/kWh，照明电费为0.55元/kWh。本厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。6）工厂总平面图见下图：工厂负荷统计资料表：序号用电名称负荷性质设备容量kW需要系数功率因数1铸造车间动力2300.2~0.40.65~0.7照明50.7~0.91.02锻压车间动力3000.2~0.30.6~0.65照明60.7~0.91.03金工车间动力2400.2~0.30.6~0.65照明60.7~0.91.04工具车间动力2000.2~0.40.6~0.65照明50.7~0.91.05电镀车间动力3200.4~0.60.7~0.8照明60.7~0.91.06热处理车间动力1800.4~0.60.7~0.8照明50.7~0.91.07装配车间动力1200.3~0.40.65~0.7照明50.7~0.91.08机修车间动力1300.2~0.30.6~0.7照明40.7~0.91.09锅炉房动力800.4~0.60.6~0.7照明20.7~0.91.010仓库动力250.2~0.30.6~0.7照明10.7~0.91.011宿舍2000.6~0.81.0总平面图四、设计任务要求在规定的时间内完成下列工作量：1、设计说明书包含：1）目录2）前言3）负荷计算和无功功率补偿4）变电所位置和型式的选择5）变电所主变压器台数和容量及主接线方案的确定6）短路电流计算7）变电所一次设备的选择与校验8）变电所所址选择及平面布置图（不画剖面图）9）专题：变压器继电保护整定计算（或防雷选择与计算）10）参考文献2、设计图纸变电所主接线图一张A3，五、设计时间2011年11月1日至2011年12月9日六、考核方法成绩按五级考核，分为优、良、中、及格和不及格。成绩包括：设计说明书---------------------------------------------------50分图纸------------------------------------------------------------20分答辩------------------------------------------------------------30分其他没有说明的事情可根据具体情况处理。指导教师：邓洪伟2011年11月1日前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。按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50059-92《35~110kV变电所设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，工厂供电设计遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策；遵守国家的有关规定及标准，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；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、能耗低和性能先进电气产品。3、近期为主、考虑发展；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。目录一、负荷计算和无功功率补偿......................................81．负荷计算..................................................82．无功功率补偿..............................错误!未定义书签。二、变电所主变压器和主结线方案的选择...........................111．变电所主变压器选择.......................................122．变压器主结线方案的选择...................................123．两种主结线方案的技术经济比较.............................13三、变电所短路电流的计算.......................................141．绘制计算电路..............................错误!未定义书签。2．确定基准值................................错误!未定义书签。3．短路电路中各元件的电抗标么值..............错误!未定义书签。4．10.5KV侧k-1点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量错误!未定义书签。5．0.4KV侧k-2点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量错误!未定义书签。四、变电所一次设备的选择校验....................错误!未定义书签。1．10KV侧一次设备的选择校验..................错误!未定义书签。2．380V侧一次设备的选择校验..................错误!未定义书签。五、变电所二次回路的选择及继电保护的整定........错误!未定义书签。1．二次回路选择..............................错误!未定义书签。2．继电保护的整定............................错误!未定义书签。附录：参考文献.....................................错误!未定义书签。附录：变电所主接线图图纸...........................错误!未定义书签。一、负荷计算和无功功率补偿1．负荷计算负荷计算在负荷计算时，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。单组用电设备计算负荷的计算式:有功计算负荷deKPP无功计算负荷tanPQ视在计算负荷cosPS计算电流NUSI322QjPjSj运用公式对各车间进行负荷计算如下表。表1工厂负荷计算表序号用电名称负荷性质设备容量kW需要系数Kd功率因数φtanφ计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kvarI30/A1铸造车间动力2300.30.651.176980.73106.15161.3照明50.81.004046.12锻压车间动力3000.30.61.3390119.7150228照明60.81.004.804.87.33金工车间动力2400.30.61.337295.76120182照明60.81.004.804.87.34工具车间动力2000.30.61.336079.8100151.9照明50.81.004046.15电镀车间动力3200.50.71.02160163.2228.57347.3照明60.81.004.804.87.36热处理车动力1800.50.71.029091.8128.57195.3照明50.81.004046.1间7装配车间动力1200.40.651.174856.1673.85112.2照明50.81.004046.18机修车间动力1300.30.61.333951.876598.8照明40.81.003.203.24.99锅炉房动力800.50.61.334053.266.7101.3照明20.81.001.601.62.410仓库动力250.30.61.337.59.97512.519照明10.81.000.800.81.211宿舍2000.71.001400140212.7合计851.5802.212271865有功负荷同时系数取95.0kP无功负荷同时系数取95.0kq80976211111688说明：考虑到发展性原则以及安全性原则，本表中所有需要系数均取最大值，所有功率因数均取最小值。变压器损耗估算ΔPb=1%S30=0.01×1111=11.11kwΔQb=5%I30=0.05×1688=84.4kvar2无功功率补偿由表1可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.728.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.90。考虑到变压器的无功功率损耗ΔQb，远远大于有功功率损耗ΔPb，因此，在变压器的10kV侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于0.9，现设cosφ=0.97，则10kV侧在补偿前的功率因素为:3030/SP1cos=809/1111=0.728因此，所需要的补偿容量为：)21(30tgtgPQc)97.0arccos728.0arccos(809tgtgvar559k选取var410kQc选并联电容器为BCMJ0.4—14—3型，总共容量14kvar40=560kvar。10kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算：kWPbPPjg11.82011.1180930var4.2865604.8476230kQcQbQQjgKvaQjgPjgSjg7.8684.28611.8202222Pjg/Sjg2cos=820.11/868.7=0.94因此无功功率补偿后工厂380V侧和10V侧的负荷计算如表2。表2无功功率补偿后工厂的计算负荷项目cosφ计算负荷P30/kwQ30/kva