供電課程設(shè)計(jì)完整稿某工廠降壓變電所一次部分電氣設(shè)計(jì)

1、 供用電工程課程設(shè)計(jì)說明書 某工廠降壓變電所一次部分電氣設(shè)計(jì) 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 謝 兵 指導(dǎo)教師： 桂友超 職稱 講師 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣本1002班 完成時(shí)間： 2013年12月 供用電工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 意義課程設(shè)計(jì)是教學(xué)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)可以鞏固本課程理論 知識(shí)，了解變電所設(shè)計(jì)的基本方法，了解變電所電能分配等各種實(shí)際問題，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，同時(shí)對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算繪圖、編號(hào)、設(shè)計(jì)說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ)2. 課題名稱某工廠降壓變電所一

2、次部分電氣設(shè)計(jì)3. 本廠負(fù)荷性質(zhì)本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1所示。4. 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 負(fù)荷計(jì)算2.無功功率補(bǔ)償及電容器的選擇3.變壓器的選擇4.主接線方案的確定5.短路電流計(jì)算6.一次設(shè)備的選擇及校驗(yàn)7.母線及高低壓開關(guān)的選擇8.繪制一次主接線圖5. 參考文獻(xiàn)1 余健明等. 供電技術(shù). 第4版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008. 2 翁雙安. 供電工程. 第1版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004. 3 劉介才. 工廠供電. 第4版. 北京: 機(jī)械工

3、業(yè)出版社, 2004. 4 唐定曾等. 建筑電氣技術(shù). 第2版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003. 表1 全廠各車間符合統(tǒng)計(jì)表（380伏側(cè)）序號(hào)車間或用電設(shè)備組名稱設(shè)備容量kW需用系數(shù)Kd功率因數(shù)cos力率tan計(jì)算負(fù)荷PcakWQcakvarScakVAIcaA1薄膜車間12000.60.61.332單絲車間10850.60.61.333管材車間6800.350.61.334注塑車間1890.40.61.335成品庫(kù)（一）250.30.51.736成品庫(kù)（二）240.30.51.737原料庫(kù)300.250.51.738包裝材料庫(kù)200.30.51.739水泵房200.650.80.751

4、0生活間100.80.61.3311鍋爐房2000.70.780.8812全廠合計(jì)I10目 錄1. 負(fù)荷計(jì)算11.1 單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式11.2 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式12. 無功功率補(bǔ)償及電容器的選擇33. 變電所主變壓器的選擇44. 變電所主接線方案的選擇45. 短路電流的計(jì)算55.1 繪制計(jì)算電路55.2 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值55.3 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值55.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算65.5 k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算66. 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)76.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)76.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)87.

5、高低壓母線及開關(guān)柜的選擇98. 一次部分電氣設(shè)計(jì)主接線電路圖109. 設(shè)計(jì)總結(jié)101. 負(fù)荷計(jì)算1.1 單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 a)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW） = ， 為系數(shù) b)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）= tan c)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA）= d)計(jì)算電流（單位為A） = , 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）1.2 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 a)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW）= 式中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.850.95 b)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） =，是所有設(shè)備無功之和；是無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.90.97 c)視在計(jì)算負(fù)荷

6、（單位為kvA） = d)計(jì)算電流（單位為A） =具體步驟如下：1、薄膜車間 kW kvar kVA A 由于各個(gè)負(fù)荷的計(jì)算方法、步驟相同且數(shù)據(jù)都已給出，因此經(jīng)過計(jì)算，得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表，如表2所示（額定電壓取380V）表2 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算序號(hào)車間或用電設(shè)備組名稱設(shè)備容量kW需用系數(shù)Kd功率因數(shù)cos力率tan計(jì)算負(fù)荷PcakWQcakvarScakVAIcaA1薄膜車間12000.60.61.33720.0957.6119818202單絲車間10850.60.61.33651.0865.8108316463管材車間6800.350.61.33238.0316.5396.

7、0601.74注塑車間1890.40.61.3375.60100.5125.8191.15成品庫(kù)（一）250.30.51.737.50012.9814.9922.776成品庫(kù)（二）240.30.51.737.20012.4614.3921.867原料庫(kù)300.250.51.737.50012.9814.9922.778包裝材料庫(kù)200.30.51.736.00010.3811.9918.229水泵房200.650.80.7513.009.75016.2524.6910生活間100.80.61.338.00010.6413.3120.2211鍋爐房2000.70.780.88140.0123.2

8、186.528.3312全廠合計(jì)346318742433307546732. 無功功率補(bǔ)償及電容器的選擇 由表2可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有0.75。而供電部門要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來計(jì)算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量： =(tan - tan)=810.8tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 369.66 kvar 參照?qǐng)D1，選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償評(píng)屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1

9、臺(tái)與方案3（輔屏）4臺(tái)相結(jié)合，總共容量為84kvar5=420kvar。補(bǔ)償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷基本不變，而無功計(jì)算負(fù)荷=（727.6-420）kvar=307.6 kvar，視在功率=867.2 kVA，計(jì)算電流 =1317.6 A,功率因數(shù)提高為 cos= =0.935。 在無功補(bǔ)償前，該變電所主變壓器T的容量為應(yīng)選為1250kVA,才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無功補(bǔ)償后，主變壓器T的容量選為1000kVA的就足夠了。同時(shí)由于計(jì)算電流的減少，使補(bǔ)償點(diǎn)在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)減小，因此無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益十分可觀。圖1 PGJ1型低壓無功功率自動(dòng)補(bǔ)償屏的接線方案3.

10、變電所主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列方案：裝設(shè)一臺(tái)變壓器 型號(hào)為S9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選=1000 KVA=898.9 KVA，即選一臺(tái)S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Yyn0 。4. 變電所主接線方案的選擇 Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV聯(lián)絡(luò)線（備用電源）GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-

11、54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主變聯(lián)絡(luò)（備用）220/380V高壓柜列裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案如圖2所示。圖2 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案5. 短路電流的計(jì)算5.1 繪制計(jì)算電路500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系統(tǒng)圖3 短路計(jì)算電路5.2 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量=100MVA，基準(zhǔn)電壓=1.05，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則 5.3 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值1) 電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.2

12、 2) 架空線路查表得LGJ-150的線路電抗，而線路長(zhǎng)8km，故 3) 電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故 =4.5 式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖4所示。k-1k-2圖4 短路計(jì)算等效電路5.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算1) 5.4.1總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.6=2.8 2) 5.4.2 三相短路電流周期分量有效值 3) 5.4.3 其他短路電流 4) 5.4.4 三相短路容量 5.5 k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算1) 總電抗標(biāo)幺值=0.2+2.6+4.5=7.3 2) 三相短路電流周期分量有效值 3) 其他短路電流 4) 三相短路

13、容量 以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表3所示。表3 短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.76. 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)6.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)1) 按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。2) 按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即3

14、) 按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘浚椿?對(duì)于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。4) 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) a)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值 b)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 對(duì)于上面的分析，如表4所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。表4 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV57.7A()1.96kA5.0kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓少

15、油斷路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高壓隔離開關(guān)-10/20010kV200A-25.5 kA二次負(fù)荷0.6高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50 kA-電壓互感器JDJ-1010/0.1kV-電壓互感器JDZJ-10-電流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81避雷針FS4-1010kV-戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A-25kA6.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表5所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。 表5 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度其

16、它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)-數(shù)據(jù)380V總1317.6A19.7kA36.2kA-一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)-低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低壓斷路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-低壓斷路器DW20-200380V200A（大于）25 kA-低壓斷路HD13-1500/30380V1500A-電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-7. 高低壓母線及開關(guān)柜的選擇 查表得到，10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（1201

17、0）+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。 根據(jù)此廠的情況，選擇GG-1A型高壓開關(guān)柜，方案號(hào)分別為03、07 、54、11、95、25、101等。所以各個(gè)電器的型號(hào)如下： 03方案：GN8-10型隔離開關(guān)，CS6-1型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，SN10-10型油斷路器，CS2或CD10操作機(jī)構(gòu)，LDC-10型電流互感器； 07方案：GN8-10型隔離開關(guān)，GN6-10型隔離開關(guān)，CS6-1型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，SN10-10型油斷路器，CS2或CD10操動(dòng)機(jī)構(gòu)，LDC-10電流互感器； 11方案：GN8-10型隔離開關(guān)，CS6-1型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，SN10-10型油斷路器，LDC -10電流互感器，CS2或CD10操動(dòng)機(jī)構(gòu)； 25方案：GN2-10型隔離開關(guān)，CS7型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，SN3-10型油斷路器，CD3型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，LMC-10型電流互感器； 54方案：GN8-10型隔離開關(guān)，CS6-1型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，RN2(DSH-10)型熔斷器，JSJB型電壓互感器，F(xiàn)S避雷器； 95方案：GN6-10型隔離開關(guān)，CS6-1型操動(dòng)機(jī)構(gòu)； 101方案：GN8-10型隔離開關(guān)，CS6-1型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，