某通用機器廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計.

1、科信學(xué)院 課程設(shè)計說明書 （2012 /2013學(xué)年第一學(xué)期） 課程名稱：企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計 題 目:某通用機器廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級： 科信09自動化4班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 扌旨導(dǎo)教師 :王靜爽高敬格苗敬利 等 設(shè)計周數(shù)：一周 設(shè)計成績 ： 2013年1月16日 一、緒 論 錯誤！未定義書簽。 1.1課題目的 錯誤！未定義書簽。 1.2 課題要求及主要任務(wù) 錯誤！未定義書簽。 1.2.1課題要求 錯誤！未定義書簽。 1.2.2課題主要任務(wù) 錯誤！未定義書簽。 二、課題內(nèi)容 錯誤！未定義書簽。 2.1負(fù)荷計算及功率補償 5 2.1.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的 2 2.1.2

2、負(fù)荷計算的方法 2 2.1.3全廠負(fù)荷計算。 3 2.1.4功率補償 3 2.2 工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇 8 2.2.1主變壓器臺數(shù)的選擇 8 2.2.2變壓器容量及臺數(shù)的選擇。 錯誤！未定義書簽。 2.2.3變電所、配電所位置和型號的選擇 9 2.2.4變配電所主結(jié)線的選擇原則 6 2.2.5配電所的主接線選擇 錯誤！未定義書簽。 2.3短路電流的計算 9 2.3.1求k -1，k-2點的三相短路電流和短路容量 9 2.3.2求-1點的三相短路電流和短路容量 錯誤！未定義書簽。 2.3.3 K -1，K-2點短路計算表 錯誤！未定義書簽。 2.4 10kV側(cè)一次設(shè)備

3、的選擇校驗 錯誤！未定義書簽。 2.5校驗電壓損耗 11 三、 總結(jié) 15 四、 參考文獻(xiàn) 錯誤！未定義書簽。 一、緒論 1.1、課題目的 本題目主要目的是設(shè)計某通用機器廠的變電所總降壓配電設(shè)計。與原來的課程設(shè) 計比較，本題不僅設(shè)計量大了許多，而且在更個方面的要求也有所加強。雖然變電 所的設(shè)計在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術(shù)，但是作為自動化專業(yè)的學(xué)生，本題目還是很 全面的包含了一大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且各個方面都有所深入。 雖然本題沒有對變電站綜合自動化有所研究，但是對日后向這個方面的學(xué)習(xí)和發(fā) 展打下了堅實的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計不僅進一步加強專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，拓寬知識面， 提高理論知識水平。而且擴寬

4、了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨立思考和分析問 題的能力。 1.2、課題要求及主要任務(wù) 1.2.1課題主要任務(wù) （1）確定負(fù)荷等級。 （2）擬定高低壓供配電系統(tǒng)。 （3）正確建立負(fù)荷統(tǒng)計計算表。 （4）變壓器臺數(shù)、容量、型號選擇。 （5）設(shè)計變電所主接線圖。 （6）計算短路電流以及主要高壓設(shè)備器件的選擇及校驗。 （7）確定無功功率補償裝置。 （8）CAD繪制供配電系統(tǒng)圖。 1.2.2課題技術(shù)要求 （1）當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設(shè)計部門選定： i從某A變電站提供電源，此站距該廠 5 Km。 ii為滿足一、二級負(fù)荷的需求，從某 B變電站，提供10kV架空線作為備 用電源，僅在工作電源停止

5、供電時，才允許使用備用電源供電。 （2）電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表1-1所示。 表1-1區(qū)域變電站110kV母線短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)運行方式 系統(tǒng)短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)運行方式 系統(tǒng)短路數(shù) 據(jù) 系統(tǒng)最大運行方式 Sk3max 二 1461KVA 系統(tǒng)最小運行方式 Sh 二 334KVA (3) 供電部門對工廠提出的技術(shù)要求：該廠的總平均功率因數(shù)值應(yīng)在 0.9以上 (4) 工廠負(fù)荷性質(zhì)： 本廠大部分車間為三班制，最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)為5600h。 由于該廠有鍋爐房，當(dāng)鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距 離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。 二、課題內(nèi)容 2.1

6、負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的 (1) 計算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量求取確定的、預(yù)期不變的最大 假想負(fù)荷。也就是通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各 元件的負(fù)荷值。在配電設(shè)計中，通常采用半小時的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選 擇電器或?qū)w的依據(jù)。 (2) 計算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設(shè) 備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級用電系統(tǒng)的計算負(fù)荷非常重要。 2.2負(fù)荷計算的方法 有功計算負(fù)荷為P30=KdPe(2-1) 式中，Pe為設(shè)備容量。 無功計算負(fù)荷為Q30 = P30 tan(2-2) 式中，tan，為對應(yīng)于用電設(shè)備

7、組cos :的正切值。 視在計算負(fù)荷為S30花-Q0(2-3) 總的計算電流為130 =(2-4) -N 式中，Un為額定電壓 工廠各車間負(fù)荷計算表 表2-1工廠各車間負(fù)荷計算表 序號 車間名稱 負(fù)荷 類型 設(shè)備 容量 Kw 系數(shù) COS 書 tg “ 計算負(fù)荷 計算電流 有功 KW 無功 KVAR 視在 KVA I30 KA 1 空壓車間 I 2505 0.5 0.73 0.94 1050 987 1438.4 2.2 2 模具車間 I 886 0.38 0.68 1.08 622.44 672. 2 915.4 1.4 3 鑄造車間 I 634 0.6 0.7 1.02 1023 1043

8、.5 1461.4 2.2 4 磨拋車間 I 514 0.4 0.8 0.75 568.8 426.6 711 1.1 5 電鍍車間 I 562 0.3 0.7 1.02 285 290.7 407.1 0.6 6 配料車間 I 105 0.4 0.75 0.88 300 264 400 0.6 7 鍋爐房 I 269 0.7 0.75 0.88 392 344.9 522.7 0.8 8 其他負(fù)荷 I 322 0.5 0.8 0.75 267.5 200.6 334.4 0.5 9 其他負(fù)荷n n 543 0.45 0.7 1.02 288 293.76 411.4 0.6 KX = 0.9

9、 4317 4071 5934 9 2.3全廠負(fù)荷計算 取 KE = 0.9; 根據(jù)上表可算出：XP 3o（i）= 4797 kW; EQao（i）= 4523kvar 貝U P30 = KXPXP 30（i）= 0.9 X 4797kW = 4317kW Q30 = KX qXQ30（i）= 0.9 X 4523kvar = 4071kvar S30P3： Q30 - 5934KV-A 130 = S30/ V3UN 9KA CO邸=P30/S30 =4317/5934= 0.72 2.4功率補償 當(dāng)供電電壓為35kv時： 由于本設(shè)計中上級要求 CO0.9,而由上面計算可知 COSb =0.

10、7209 因此，符合本設(shè)計的要求 當(dāng)供電電壓為10kv時： 由于本設(shè)計中上級要求 COS 0.9 5,而由上面計算可知 COS =0.720.9 因此，符合本設(shè)計的要求。 2.2、工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇 2.2.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 由于該廠的負(fù)荷屬于一、二級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩 臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷 繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。 2.2.2 變電所主變壓器容量的選擇 裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量St應(yīng)同時滿足以下兩個條件: (1) 任一臺單獨運行時,St(0.60.7) S3。(

11、1)； (2) 任一臺單獨運行時，StS0 (I + n); 由于S 30( 1)= 5934KVA，且該廠本廠三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù) 為 5600h。 選變壓器 St 色(0.60.7) 5934= (35604153) KVA St - S30 (I + U) 選擇S9-6300/35型變壓器。 3、繞組數(shù)和接線組別的確定 該變電所有二個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采 用 Dyn 11。 2.2.3變電所、配電所位置和型號的選擇 (1)變電所和配電所的位置選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定： 靠近工廠的負(fù)荷中心；接近電源側(cè)；進出線方便；運輸設(shè)備方便；不應(yīng)設(shè)在有

12、劇烈振動或 高溫的場所；不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠(yuǎn)離，不應(yīng)設(shè)在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向 的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所；不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的區(qū)域內(nèi)；不宜設(shè)在有 火災(zāi)危險區(qū)域的正上方或正下方。 224變配電所主結(jié)線的選擇原則 1. 當(dāng)滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。 2. 當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。 3. 當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。 4. 為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器 分列運行。 5. 接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接

13、在母線上的避雷器，可與電壓互 感器合用一組隔離開關(guān)。 6.610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中， 應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。 7. 采用610 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。 8. 由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感 器（一般都安裝計量柜）。 9. 變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護或 自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。 10. 當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的 出線側(cè)及母線分段開關(guān)

14、的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。 2.2.5主接線方案選擇 對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所 降為6 10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。 總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、 避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主接線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方 式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。 一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線，其一 次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線

15、路斷路器QF11和QF12 的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性較好，供電 可靠性較高，適用于一、二級負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），即可由 WL2恢復(fù)對變壓 器T1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會 較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。 一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖，這 種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器 QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷 路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋

16、式結(jié)線。這種主結(jié)線的運 行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式 結(jié)線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如 T1停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開 QF11，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），使兩路電源進線又恢復(fù)并列運行。這種外橋 式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓 變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿 越功率不通過進線斷路器 QF11、QF12，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護 10 XOF 11 K QF論 由于需要裝設(shè)兩臺主變壓器，所以可設(shè)計下列兩種主接線方案: (1) 一條電源進線

17、的主接線方案 如圖所示 P54-10 n| 茸甸T11 圖2-1 一條電源進線的主接線方案 (2)兩條電源進線的主接線方案如圖所示 圖2-2兩條電源進線的主接線方案 (3) 兩種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較 兩種主接線方案的比較 比較項目 一條電源進線的主接線方案 兩條電源進線的主接線方案 供電安全 性 滿足要求 滿足要求 供電可靠 技 性 基本滿足要求 滿足要求 術(shù) 供電質(zhì)量 4匕 兩臺主變并列，電壓損耗小 兩臺主變并列，電壓損耗小 指 L靈活方便 標(biāo) 性 由于只有一條電源進線，靈 活性稍差 由于只有兩條電源進線，靈 活性較好 擴建適應(yīng) 性 稍差一些 更好一些 從表中可以看出，雖然按經(jīng)濟指標(biāo)，一

18、條電源進線的主接線方案遠(yuǎn)優(yōu)于兩條電源進線的主 接線方案，但是按技術(shù)指標(biāo)，兩條電源進線的主結(jié)線方案優(yōu)于一條電源進線的主接線方案。為 了給工廠的正常生產(chǎn)提供更加穩(wěn)定、可靠的電源，所以決定采用兩條電源進線的主接線方案。 正常工作時110kV側(cè)母線中間分段，兩電源分別同時給兩變壓器供電。當(dāng)一條電源進線出現(xiàn)故 障時，利用110kV母線的聯(lián)絡(luò)線，把110kV側(cè)母線連通，用另外一條電源進線給兩個變壓器供 電。這樣不僅提高了供電的可靠性，而且靈活性也增強了，給電力系統(tǒng)的維護和維修帶來了安 全和方便。雖然這樣投資高了不少，但是是十分值得的。 2.3短路電流的計算 2.3.1求k -1點的三相短路電流和短路容量

19、(Uc1=115.5KV 三相短路容量f：3Uc1lk?=1918MVA 三相短路電流周期分量有效值丨鳥=1918/( 3*115.5)=9.6KA 總阻抗 X 郅)=Uci/ lk? =115.5/9.6=12 門 架空線路的電抗：由資料得 X。=0.35/km,因此 X2 = X0I = 0.35 門/km 5km = 1.75門 電力系統(tǒng)的電抗：Xj_x2 =12i -1.75幕-10.25? 由 Sc =UC1/X1 =115.5*115.5/10.25 = 1301MVA ； 因此，選取SW2-35型斷路器 其他三相短路電流 I1(3)=lk9.6kA iS3) =2.55I = 2

20、.55 9.6kA =24.48kA ISh) 51I =1.51 9.6kA =14.5kA 2.3.2求k-2點的三相短路電流和短路容量 (Uc2 =10.5kV ) 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 電力系統(tǒng)的電抗 架空線路的電抗 10.5kV 2 1301MVA = 0.085 1 X2 = XI Uc2 Uc1丿 = 0.35 門/km 5km f10.5kV Y I 115.5kV 丿 = 0.014 門 電力變壓器的電抗 X3=X4=U%/100*( uC2 /Sn)=17/100*(10.5*10.5/7000)=0.003 繪k-2點短路的等效電路如圖3-8示，并計算其總電

21、抗為: X pk _2) =X1 X2 X3/X4 =X1X2 X3X4 X3 X4 2 11 = 0.085 門 0.0140.003門=0.1005 門 計算二相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 l(3)Uc210.5kV603kA I k _260.3kA P3X 歟x 0.1005TJ 其他三相短路電流 I (3) = I (3) = I 60.3kA i；3)=2.55l =2.55 60.3kA =33.2kA lS3)=1.511 =1.51 60.3kA =91kA iii三相短路容量 sk3! -3U C2l k篤二 3 10.5kV 60.3kA =1096.

22、6MV A 2.3.3 k-1,k-2 點短路計算表 短 路 計 算 占 八、 三相短路電流/ kA 三相短路容量 /MVA I (3) I k I ” I (3) I oO i(3) i sh I (3) I sh q(3) Sk k-1 9.6 9.6 9.6 24.48 14.5 1918: k-2 60.3 60.3 60.3 33.2 91 1096.6 2.4 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 表2-410kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 選擇校驗項目 電壓 電流 斷流 能力 動穩(wěn)定 度 熱穩(wěn) 定度 額定參數(shù) Un I N I oc i max It2t 次高壓少油斷路 設(shè)器 備 SW2-35

23、 35kV 1500A 24.8k A 63.4kA 24.8 型咼壓隔離開關(guān) 號6 那GNs -10/1000 規(guī)8 10kV 1000A 75kA 2 30X5 = 4500 格高壓熔斷器 RN2-10 10kV 0.5A 50kA 電壓互感器 JDJ-10 10/0. 1kV 電流互感器 LZZQB6-10 10kV 800/5A 315/5A（大于 I 30 ） 100/5A（大于 1 30 ） 電流互感器 LA-10 10kV 315/5A（大于 1 30 ） 160/5A（大于 1 30 ） 表3-7所選設(shè)備均滿足要求 2.5 校驗電壓損耗 由課題要求 A變電站至該廠距離約5Km而

24、表查得25mm2的鋁芯電纜的 R。=1.54Ekm （按纜芯工作溫度80 C計），X。= 0.120km ,又該廠的 P30 =4317kW , Q30 = 4071kvar，因此按式 -3568V （3-9） 、pR qX 4317kW1.54 5+ 4071kvar 0.12 5 10kV U 。二 3568V 10000V 10000 = 3.50。：引 。= 50。滿足允許電壓損耗5%的 要求。 三、課設(shè)心得總結(jié) 通過這次課程設(shè)計，使我得到了很多的經(jīng)驗，并且鞏固和加深以及擴大了專業(yè)知 識面，鍛煉綜合及靈活運用所學(xué)知識的能力，正確使用技術(shù)資料的能力。知識系統(tǒng)化能 力得到提高，設(shè)計過程中運用了很多的知識，因此如何將知識系統(tǒng)化就成了關(guān)鍵。 如本設(shè) 計中用到了工廠供電的絕大多數(shù)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計方案， 因此在設(shè)計過程中側(cè)重了知識 系統(tǒng)化能力的培養(yǎng)，為