課程設(shè)計(jì)某工廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)

1、長春工程學(xué)院課程名稱：任課教師：題 目：學(xué)號(hào):姓名:年級(jí)：專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化目錄第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1設(shè)計(jì)題目11.2 設(shè)計(jì)要求11.3 設(shè)計(jì)資料11.4 設(shè)計(jì)任務(wù)書3第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算書42.1 各車間計(jì)算負(fù)荷和無功補(bǔ)償（需要系數(shù)法）42.1.1 紡煉車間（數(shù)據(jù)為乙組）42.1.2 其余車間負(fù)荷計(jì)算52.2 各車間變電所的設(shè)計(jì)選擇62.2.1 各車間變電所位置及全廠供電平面草圖62.2.2 各車間變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇72.2.3 廠內(nèi)10kV線路截面的選擇102.3 工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)132.3.1 工廠總降壓變電所住變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇132.3.2 35kV供電線路

2、截面選擇142.3.3 35kV線路功率損耗和電壓降計(jì)算142.4 短路電流的計(jì)算152.4.1 工廠總降壓變35kV母線短路電流（短路點(diǎn)1）162.4.2 10kV母線短路電流（短路點(diǎn)2）172.4.3 0.4kV車間低壓母線短路電流（短路點(diǎn)3）182.5 變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇192.5.2 中壓10kV側(cè)設(shè)備202.5.3 低壓0.4kV側(cè)設(shè)備202.6 繼電保護(hù)的配置21主變壓器保護(hù)222.6.2 35kV進(jìn)線線路保護(hù)222.6.3 10kV線路保護(hù)22心得體會(huì)22參考文獻(xiàn)23附錄24第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 設(shè)計(jì)題目 1.2 某工廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)要求根據(jù)本廠用電

3、負(fù)荷，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定工廠變電所的位置與型式，通過負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器臺(tái)數(shù)及容量，進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變電所的主接線及高、低壓電氣設(shè)備，選擇整定繼電保護(hù)裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1.3 設(shè)計(jì)資料 設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目情況如下。1. 工廠總平面圖見圖1。圖1 某工廠總平面圖（1cm=200m）2. 工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)：本工廠多數(shù)車間為3 班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)6400 小時(shí)。本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見表1。表1 某工廠負(fù)荷情況表序號(hào)車間設(shè)備名稱位置安裝容量（kW）Kdtan1紡煉車間紡絲機(jī)B1500.80.78筒絞機(jī)400.750.75烘

4、干機(jī)800.751.02脫水機(jī)150.60.8通風(fēng)機(jī)2200.70.75淋洗機(jī)50.750.78變頻機(jī)8000.80.7傳送機(jī)380.80.72原液車間照明A10400.750.73酸站照明E2600.650.74鍋爐房照明F3200.750.755排毒車間照明C1600.70.66其他車間照明D2400.70.753. 供電電源情況：按與供電局協(xié)議，本廠可由東南方19 公里處的城北變電所110/ 38. 5/ 11kV , 50 MVA 變壓器供電，供電電壓可任選。另外，與本廠相距5 公里處的其他工廠可以引人1 0 kV 線路做備用電源，但容量只能滿足本廠負(fù)荷的30% 重要負(fù)荷，平時(shí)不準(zhǔn)投入

5、，只在本廠主要電源故障或檢修時(shí)投入。4. 電源的短路容量（城北變電所）： 35kV 母線的出線斷路器斷流容量為1500MVA；10kV 母線的出線斷路器斷流容量為350MVA。5. 供電局要求的功率因數(shù)：當(dāng)35kV 供電時(shí)，要求工廠變電所高壓側(cè)cos0.9；當(dāng)以10kV 供電時(shí)，要求工廠變電所高壓側(cè)os0.95。6. 電費(fèi)制度：按兩部制電費(fèi)計(jì)算。變壓器安裝容量每1kVA 為15 元/月，動(dòng)力電費(fèi)為0.3 元/ kWh ，照明電費(fèi)為0.55 元/kWh。7. 氣象資料：本廠地區(qū)最高溫度為38， 最熱月平均最高氣溫29 ， 最熱月地下0.8m 處平均溫度為22 ，年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，年雷暴雨日數(shù)為2

6、0 天。8. 地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m ，地層以砂黏土為主，地下水位為2m。1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容，可在下列建議的標(biāo)題及其順序，逐項(xiàng)計(jì)算并加以說明。在各一級(jí)標(biāo)題之下，根據(jù)內(nèi)容層次再擬定小標(biāo)題，組成一個(gè)合理的文本框架，例如：一、各車間計(jì)算負(fù)荷和無功補(bǔ)償二、各車間變電所的設(shè)計(jì)選擇三、工廠總降壓變電所必接人系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、短路電流計(jì)算五、變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇六、繼電保護(hù)的配置七、收獲和體會(huì)八、參考文獻(xiàn)第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算書2.1 各車間計(jì)算負(fù)荷和無功補(bǔ)償（需要系數(shù)法）2.1.1 紡煉車間（數(shù)據(jù)為乙組）1.單臺(tái)機(jī)械負(fù)荷計(jì)算（1）紡絲機(jī)已知：。故：（2）筒絞機(jī)已知：。

7、故：（3）烘干機(jī)已知：。故：（4）脫水機(jī)已知：。故：（5）通風(fēng)機(jī)已知：。故：（6）淋洗機(jī)已知：。故：（7）變頻機(jī)已知：。故：（8）傳送機(jī)已知：。故：紡練車間單臺(tái)機(jī)械負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)見表2-1表2-1 紡煉車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)列表序號(hào)車間設(shè)備名稱 安裝容量/kWKdtancos計(jì)算負(fù)荷P/kWQ/kvarS/kVA1紡煉車間紡絲機(jī)1500.80.780.7912093.6152.19筒絞機(jī)400.750.750.83022.537.5烘干機(jī)800.751.020.76061.285.7脫水機(jī)150.60.80.7997.211.39通風(fēng)機(jī)2200.70.750.8154115.5192.5淋洗機(jī)50.750

8、.780.793.752.9254.75變頻機(jī)8000.80.70.82640448781.22傳送機(jī)380.80.70.8230.421.2837.07小計(jì)13481047.15772.2051301.092車間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（計(jì)及同時(shí)系數(shù)）取同時(shí)系數(shù)：2.1.2 其余車間負(fù)荷計(jì)算1.原液車間已知：。故：2.酸站照明已知：。故：3.鍋爐房照明已知：。故：4.排毒車間已知：。故：5.其他車間已知：。故：各車間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表2-2表2-2 各車間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)列表序號(hào)車間設(shè)備名稱安裝容量（甲）（kW）1紡煉車間1348 942.435733.591194.292原液車間1040780507 930

9、.303酸站260169109.85201.564鍋爐房3202401803005排毒車間16011278.4136.716其他車間240168117.6205.072.2 各車間變電所的設(shè)計(jì)選擇 2.2.1 各車間變電所位置及全廠供電平面草圖根據(jù)地理位置及個(gè)車間計(jì)算負(fù)荷大小，決定設(shè)立3個(gè)變電所，各自供電范圍如下。變壓所：紡煉車間、鍋爐房。變壓所：原液車間、辦公及生活區(qū)。變壓所：排毒車間、其他車間、酸站。圖2-1 全廠供電平面圖（1cm=0.2km）2.2.2 各車間變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇1. 變壓所變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇（1）變壓所的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：同時(shí)系數(shù)取（2）變壓所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到

10、0.9以上）無功補(bǔ)償試?。貉a(bǔ)償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間總負(fù)荷的70%）：選擇變壓器型號(hào)為SC系列，額定容量為1000kVA，兩臺(tái)。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4）計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗（n=1）也可用化簡(jiǎn)經(jīng)驗(yàn)公式：2變壓所變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇（1）變壓所的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：（2）變壓所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無功補(bǔ)償：補(bǔ)償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用一臺(tái)變壓器。選擇變壓器型號(hào)為SC系列，額定容量為1000kVA（附帶供電給辦公室及生活區(qū)）。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4）計(jì)算變壓器的功率損耗也可用化

11、簡(jiǎn)經(jīng)驗(yàn)公式：3. 變壓所變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇（1）變壓所的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)： 同時(shí)系數(shù)取（2）變壓所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無功補(bǔ)償：補(bǔ)償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺(tái)變壓器（每臺(tái)可供車間總負(fù)荷的70%）：選擇變壓器型號(hào)為SC系列，額定容量為400kVA，兩臺(tái)。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4）計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗也可用化簡(jiǎn)經(jīng)驗(yàn)公式：2.2.3 廠內(nèi)10kV線路截面的選擇1. 供電給變電所的10kV線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷：變壓器高壓測(cè)的容量：先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為

12、6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：1可選導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-35，其允許屋外載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)：已知，溫度修正系數(shù)為：由式上可知，所選導(dǎo)線符號(hào)長期發(fā)熱條件。由于變電所緊鄰35/11kV主變壓器，10kV線路很短，其功率損耗可忽略不計(jì)。線路首段功率：2. 供電給變電所的10kV線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷：變壓器高壓側(cè)的容量：先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：可選導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-25，其允許屋外載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為

13、再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)：已知，溫度修正系數(shù)為：由式上可知，所選導(dǎo)線符號(hào)長期發(fā)熱條件。根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長度為l=0.32km。10kV線路功率損耗：線路首端功率：3. 供電給變電所的10kV 線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷：變壓器高壓側(cè)的容量：先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400h ，查表可得，架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：可選導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-25，其允許載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為,線路長度為：l=0.64km10kV線路功率損耗：線路首端功率：線路電壓降計(jì)算（僅計(jì)算最長的廠內(nèi)10kV線路電壓降）。合

14、格（其余線路更合格了）4. 10kV聯(lián)絡(luò)線（與相鄰其他工廠）的選擇已知全廠總負(fù)荷：10kV聯(lián)絡(luò)線容量滿足全廠總負(fù)荷30%：因運(yùn)用時(shí)間很少，可按長期發(fā)熱條件選擇和校驗(yàn)。選導(dǎo)線LGJ-25，其允許載流量為：2.3 工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 工廠總降壓變電所住變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇總降壓變10kv側(cè)無功補(bǔ)償：補(bǔ)償后的無功功率：補(bǔ)償后的功率因數(shù)：滿足要求。則為了保證用電的可靠性，選擇兩臺(tái)主變壓器（每臺(tái)可供總負(fù)荷的70%）：所以選擇變壓器的型號(hào)為S9-1600/35，兩臺(tái)。則參數(shù)為：空載損耗；負(fù)載損耗；阻抗電壓；空載電流。2.3.2 35kV供電線路截面選擇為保證供電的可靠性，選用兩回3

15、5kV供電線路。2.3.3 35kV線路功率損耗和電壓降計(jì)算1. 35kV線路功率損耗計(jì)算已知LGJ-35參數(shù)：35kV線路的功率損耗：線路首段功率：2. 35kV線路電壓降計(jì)算：2.4 短路電流的計(jì)算按無限大容量電源供電系統(tǒng)計(jì)算短路電流。短路計(jì)算電路圖見圖2-2。圖2-22.4.1 工廠總降壓變35kV母線短路電流（短路點(diǎn)1）1. 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：2. 計(jì)算各主要元件的電標(biāo)幺值：系統(tǒng)電抗35kV線路電抗（LGJ35）3. 求三相短路電流和短路容量：(1）總電抗標(biāo)幺值：(2）三相短路電流周期分量有效值：(3）其他三相短路電流值：(4）三相短路容量：2.4.2 10kV母線短路電流（短路點(diǎn)2）1

16、. 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：2. 計(jì)算各主要元件的電標(biāo)幺值：(1）系統(tǒng)電抗(2）35kV線路電抗（LGJ35）(3）35/11kV電力變壓器電抗（）3. 求三相短路電流和短路容量：(1）總電抗標(biāo)幺值：(2）三相短路電流周期分量有效值：(3）其他三相短路電流值：(4）三相短路容量：2.4.3 0.4kV車間低壓母線短路電流（短路點(diǎn)3）1. 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：2. 計(jì)算各主要元件的電標(biāo)幺值：(1）系統(tǒng)電抗(2）35kV線路電抗（LGJ35）(3）35/11kV電力變壓器電抗（）(4）10kV廠內(nèi)架空線路電抗（給變電所供電）：因這段10kV架空線路很短，(5）10/0.4kV電力變壓器（1000kVA變壓器）

17、3. 求三相短路電流和短路容量：(1）總電抗標(biāo)幺值：(2）三相短路電流周期分量有效值：(3）其他三相短路電流值：(4）三相短路容量：三相短路電流和短路容量計(jì)算結(jié)果列表匯總?cè)绫?-4。表2-4 三相短路電流計(jì)算列表短路點(diǎn)計(jì)算三相短路電流（kA）三相短路容量（MVA） 35kV1點(diǎn)5.255.255.2513.397.93336.710kV2點(diǎn)2.292.292.295.443.4641.720.4kV3點(diǎn)31.0631.06 31.0657.1533.8621.512.5 變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇根據(jù)上述短路電流計(jì)算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路情況校驗(yàn)，總降壓變電所主要高低壓電氣設(shè)備確定如

18、下。2.5.1 高壓35kV側(cè)設(shè)備35kV側(cè)設(shè)備的選擇如表2-5所示。表2-5 35kV側(cè)設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW-35/600隔離開關(guān)GW2-35G電壓互感器電流互感器LB-35避雷器FZ-35備注U=35kV35kV35kV35kV35kV35kVI=18.6600A600A2×20/56.6kA400MVA17kA42kA2.5.2 中壓10kV側(cè)設(shè)備10kV側(cè)設(shè)備如表2-6所示。表2-6 10kV側(cè)設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10I隔離開關(guān)GN2-10T/200電流互感器LA-10備注U=10kV10kV10kV10kVI=34.49A630A200A40/

19、516kA300MVA40kA25.5kA2.5.3 低壓0.4kV側(cè)設(shè)備低壓0.4kV側(cè)設(shè)備如表2-7所示。表2-7 0.4kV設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器DZ20Y-1250隔離開關(guān)HD11-1000電流互感器LM-0.5備注U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV采用BFC-0.5G-08低壓開關(guān)I=839A1250A1250A1000/550kA2.6 繼電保護(hù)的配置總降壓變電所需配置以下繼電保護(hù)裝置：主變壓器保護(hù)，35kV進(jìn)線保護(hù)，10kV線路保護(hù)；此外還需配置以下裝置：備用電源自動(dòng)投入裝置和絕緣監(jiān)察裝置。2.6.1主變壓器保護(hù)根據(jù)規(guī)程規(guī)定1600kVA變壓器應(yīng)設(shè)下列保護(hù)：1.瓦斯保護(hù)防御變壓器內(nèi)部短路和油面降低，輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)、重瓦斯動(dòng)作于跳閘。2.電流速斷保護(hù)防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動(dòng)作于跳砸。3.過電流保護(hù)防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，動(dòng)作于跳砸。4.過負(fù)荷保護(hù)防御變壓器本身的對(duì)稱過負(fù)荷及外部短路引起的過載。2.6.2 35kV進(jìn)線線路保護(hù)1.