某機械廠總降壓變電所工廠供電課程設計

1、第1章任務書1.1 設計題目某機械廠總降壓變電所的電氣設計1.2 設計目的(1)通過該廠變電所的設計培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論知識、基本技能和專業(yè)知識進行分析和解決實際問題的能力。(2)掌握中小型工廠供電系統(tǒng)設計計算和運行維護所必須的基本理論和基本技能。(3)掌握供配電設計的基本原則和方法，深刻理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟” 的設計要求，為今后從事工廠供配電技術(shù)奠定一定的基礎。1.3 設計要求(1)選擇變電所主接線方案。(2)確定變電所主變壓器的臺數(shù)和設備容量、類型。(3)選擇高低壓設備和進出線。(4)選擇整定繼電保護裝置。1.4 設計依據(jù)(1)工廠負荷情況。該廠鑄造車間、電鍍車間和鍋爐屬

2、于二級負荷，其余為三級負荷。低壓動力負荷為三相，額定電壓為380V;電氣照明為單相，額定電壓為 220V.表格1 工廠負荷情況廠房 編R廠房名稱負荷類別設備容量/kW需用系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力3000.30.7照明60.81.02電鍍車間動力2500.50.8照明50.81.03鍋爐房動力500.70.8照明10.81.04金工車間動力4000.20.65照明100.81.05機修車間動力1600.20.65照明40.81.06倉庫動力200.40.8照明10.81.0(2)供電電源情況。1)由附近一條35KV的公用電源干線取得工作電源，干線導線型號 LGJ-185，等邊 三角形排列，線距

3、1。5ml干線長度10km干線首端斷路器容量為200MVA此斷 路器配備有定時限過流保護和點流速斷保護， 定時限過電流保護動作時間為1.7s。為了滿足工廠二級負荷要求，采用長度為 20km的35kV架空線路取得備用電源。2)變電所最大負荷時功率因數(shù)不低于 0.9 ;3)其他資料(平面圖、氣象、地質(zhì)水文等)略。1.5 設計任務(1)負荷計算和無功功率補償。(列出負荷計算表)(2)主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇。(3)變電所主接線方案的設計(繪圖一3號圖紙)。(4)短路計算。(5)變電所一次設備的選擇與校驗(6)選擇整定繼電保護裝置。1.6 設計時間安排(1)進行負荷計算，無功補償計算，收集相關(guān)資

4、料 -1天(2)電氣系統(tǒng)接線設計，變壓器的選擇 1 天(3)短路計算等相關(guān)計算1天(4)電氣設備選擇與校驗2天(5)繼電保護選擇、整定計算 1天(6)繪制圖表，完成設計報告1天1.7設計報告格式要求(1)課程設計報告封面有學院統(tǒng)一印制，文檔用 B5紙。(2)課程設計報告編排結(jié)構(gòu)：1)封面。2)前言。3)目錄。4)任務書。5)負荷計算和無功功率補償。6)主 變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇。7)變電所主接線方案的設計。8)短路計算。9) 變電所一次設備的選擇與校驗。10)選擇整定繼電保護裝置。11)防雷保護和接 地裝置設計。12)結(jié)束語。13)參考文獻(書寫格式)；【1】作者1作者2.書名。(版次)

5、。出版地：出版社，出版年份14)附錄(如元器件明細表等)。15)附圖。 畫圖用3號圖紙。(3)書寫要求工整，圖表要求規(guī)范。第2章負荷計算和無功功率補償.2.1負荷計算鑄造車間動力：P30 =peKd=300 0.3=90kWQ30 = P30 tan =91.8kvar照明：P30=PK=6 0.8=4.8kWQ30 = P30 tan =0總計P30 =94.8 , Q30 =91.8 , S30=132.0kVA , I3o=200.5A電鍍車間動力：P30 =PeKd=250 0.5=125kWQ30 = P30 tan =93.8kvar照明：P30 =PeKd=5 0.8 =4.0k

6、WQ 30 = P30 tan =0總計P30 =129.0 , Q30 =91.8 , S30=132.0kVA ,130 =200.5A編號名稱類別設備容量Pe/kW需 要 系 數(shù)KdCostan計算負荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1鑄 造 車 間動力3000.30.71.0290.091.8昭八、明60.81.004.80小306一94.891.8132.0200.5計一2電 鍍 車 間動力2500.50.80.75125.093.8昭八、明50.81.004.00小 計255一 一129.093.8159.5242.33鍋 爐 房動力500.70.80.7535.026

7、,3昭八、明10.8100.80小計51一 一35.826.344.467.44金 工 車 間動 力4000.20.651.1780.093.6昭八、明100.81.008.00小 計410一 一88.093.6128.5195. 25機 修 車 間動力1600.20.651.1732.037.4昭八、明40.81.003.20小 計164一 一35.237.451.478.16倉庫動力200.40.80.7586.0昭八、明10.81.000.80小計21一 一8.86.010.616.2總計動力1180391.6348.9昭八、明25計入 KE p=0.9KEq=0.90.747352.4

8、4314.01472.05717.212.2無功功率補償(1)由表可知，補償前變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為：Sci辰iQT47(2294K0VA2488.26 2)569.95 kVA則，變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos(1)0294101 569.95 0.(2)確定補償容量現(xiàn)要求在高壓側(cè)不低于0.9,而補償在低壓側(cè)進行，所以我們考慮到變壓器的損耗，可設低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)為0.95來計算需要補償?shù)娜萘?。Qc.c Pci(tan i tan 2) 20O.89kVan(arccos0.52) tan(arccos 0.92)k(3)補償后的計算負荷和功率因數(shù)低壓側(cè)的計算負荷為：=370.1

9、5KVA此時變壓器的損耗為：Pt 0.015Sc 550K5 317.65 4.76Qt 0.06SC 22舜kvai7.65 19.06 C變電所10kv側(cè)的計算負荷為： _ ' _ ' _ ' Pc2 Pt Pci 3457.69KW94.01 298.77 '' fQc2 Qc Qt 13532l2V-f368) 19.06139.32=382.71KVA=0.015Sc=5.74KW=0.06Sc=22.96kvar變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos 'Pc . Sc363. 73 / 369. 680. 916符合任務書要求項目Cos計算

10、負荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A380V側(cè)補償前負荷0.747352.44314.01472.05717.21380V側(cè)無功補償容量-200.89380V補償后負荷0.95352.44113.12370.15562.3810KV變壓器功率損耗5.7422.9610KV側(cè)負荷計算0.93357.99135.32382.7122.1035KV變壓器功率損耗5.7422.9635KV側(cè)負荷計算0.92363.73158.28396.686.54第3章 主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇3.1變電所主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可以有下列兩種方案：(1)裝

11、設一臺主變壓器，型式采用S9,而容量根據(jù)選擇，即=456.55557.17KVA, 選一臺S9-630/35型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷的備用電源，由與鄰近單 位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。(2)裝設兩臺主變壓器型式也采用S9,每臺容量按式Sn= (0.60.7) S30選擇，即 SN 3 (0.60.7) X 398kVA=(238.8278.6)kVA因此選兩臺S9-315/35型低損耗配電變壓器。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。兩種主結(jié)線方案的比較比較項目裝設一臺主變的方案裝設兩臺主變的方案技供電安全性滿足要求滿足要求術(shù)供電可靠性基本滿足要求滿足要求指供電質(zhì)量由W主變，電壓損耗略大

12、由于兩臺主變并列，電壓損耗 略小標靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應性稍差一些更于-些經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額查得S9-630的單價為 7.47萬 兀，而變壓器綜合投資約為其單 價的2倍，因此其綜合投資為2747萬元=14.94力兀查得S9-315的單價為5.31萬 元，因此兩臺綜合投資為 4X5.31力兀=21.24萬兀，比一 臺主變方案多投資 6.3萬元高壓開關(guān)柜（含計量 柜）的綜合投資額查得GG-1A（F）型柜按每臺 3.5方7U計，查表得其綜合投資按設 備價1.5倍計，因此其綜合投資約為4X 1.5X 3.5萬元=21萬元本方案米用6臺GG-1A（

13、F）柜，其綜合投資約為6 X 1.5 X 3.5萬兀=31.5力兀，比,臺主義方案多投資10.5力兀電力變壓器和高壓開 關(guān)柜的年運行費參照計算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為3.706力兀（其余略）主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為6.752萬元，比一臺生變方案多耗3.046萬元交供電部門的一次性供電貼費按800元/kVA計，貼費為 630X 0.08萬元=50.4萬元貼費為2 X 400X 0.08萬元=64力兀，比一行主變方家多交 13.6 力?？紤]到設計預算的需要，本設計采用方案（1）按照上述原則，10kv變壓器選擇S9-630/10型低損耗配電變壓器第 4 章 主結(jié)線方

14、案的選擇4.1 變配電所主結(jié)線的選擇原則(1) 當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。(2) 當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應采用斷路器分段的單母線接線。(3) 當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，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，應采用變壓器分列運行。(5) 接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，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，應裝設線路隔離開關(guān)。(7) 采用610KV熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時

15、，應在電源側(cè)裝設隔離開關(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)均應采用低壓斷路器。(10) 當?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)的兩側(cè)，宜裝設刀開關(guān)或隔離觸頭。4.2 主結(jié)線方案選擇對于電源進線電壓為35KVt以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為 10KV勺高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓?？偨祲鹤?

16、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。主結(jié)線對變電所 設備選擇和布置，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 電設計中的重要環(huán)節(jié)。經(jīng)過設計選擇我設計的方案如下：35kVGM-10XS3-t3C 工GG-1A(F)-07工9牛耳MC35/1010kV1高線柜列JfTGG-1A(F)-54JL GG-1A(J)-03G GG-1A(J)-03三no卻eM-羋，GG-1A(F)-074且注愚S-Q i加達職”*LC電擊GG-1A(F)GG- j1A(F).azq凸 3(M-54-07

17、主變GG-i主接線線路圖第5章短路計算短路計算的方法有很多，常用的有歐姆法和標幺制法，本設計采用的是標幺制法5.1 基準值的選取采用標幺制法進行三相短路計算時，選取的基準值為:Sd=100 MV- A, U C1=35kV, U C2=10kVId _d_由公式3Ud計算基準電流，可得：diI d2Sd3g100MV A100MV A,3101. 65kA5. 50kA5.2 短路計算電路K-2K-1200MVA系統(tǒng)sLGJ-185,10km35kVS9-630/35 10kV5.3 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值由設計任務可知 Soc200MVA,由公式Soc ,可

18、得:100MV A 200MV A電纜線路L的電抗標幺值由設計任務知X00.33( /km) , l*XWL10km,由公式XWLSdX 012ZdUd ,可得:*100MV AX20. 33(Q/km) 10km0.27352變壓器的電抗標幺值查表得UK%6 ,由公式Y(jié)* Uk% SdXT100 SN ,可得:6 100MV A 5 100103kV A 一=9.521001600kV A 100630kV A繪短路等效電路圖如下圖所示，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標明短路計算點。111, C0. 50. 27- 9. 52-k-25.4 Ki點三相短路時的短路電流和容量的計算計算短

19、路回路總阻抗標幺值* * *XK1Xi X20. 5O. 270. 77Id1Sd工 3Ud1計算Ki點所在電壓級的基準電流100 1 . 65 kA、335計算k 1點短路電流各值1.30I K1I K1I d11. 301.652. 14kAi sh.K12. 52I K12. 522. 145.46kAI sh.K11.51I K11. 512. 523.23kA*11Ki Xki0.77=129.73MVA計算K23）點三相短路時的短路電流計算短路回路總阻抗標幺值XK2XK1X30. 779. 5210. 29計算K23）點所在電壓級的基準電流I d2Sd3Ud21005. 50kA3

20、 10計算K23）短路電流各值K2XK210.290. 10I K2I d2I*K25. 500. 100. 55kAi sh.K21. 84I K21.840. 551. 01kAI sh.K21.09IK21.090. 550. 60kVAS<2S*XK21009. 72MVA10. 29三相短路電流（kA ）短路計算點IkishIsh電壓（kV）三相短路容量 （MV A）Ki2.145.463.2335129.73K20.551.010.60109.72第6章變電所一次設備的選擇校驗6.1 35kV側(cè)一次設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)定度裝置地點條件參數(shù)Un

21、I30 (3)1 k(3) ishI(3) 2tima數(shù)據(jù)35kV6.64A(I 1NI T)2.14kA5.46kA2.142X1.9=8.70一次設備型號規(guī)格額定參數(shù)UnInloci maxIt2t少油斷路器SW3-3535kV1000A16.5A40kA16.52 >4=1089局壓隔離開關(guān)GW4-35/20035kV200A一40kA162 >4=1024高壓熔斷器RN1-35/10A35kV10A一一電壓互感器JDZJ-3535/100kV一一一一電流互感器LQJ-3535kV100/5A一31.8KA81金屬氧化物避雷器YH5WZ-42/13442kV一一一一6.2 1

22、0kV側(cè)一次設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)定度裝置地點條件參數(shù)UnI30 (3)Ik(3) ishI (3)2tima數(shù)據(jù)10kV22.10A(I 1N T)1. 01kA0.60kA1.012>0.75=0.75一次 設 備 型 號 規(guī) 格額定參數(shù)UnI NIoci maxIt2t真空斷路器ZN4-10C10kV1000A17.3kA63kA17.32X2=224.47局壓隔離開關(guān)G19-10/40010kV400A一31.5kA12.52>4=625高壓熔斷器RN1-10/25A10kV25A一一電壓互感器JDZ-1010kV一一一一電流互感器LQJ-1

23、010kV-一-第7章選擇整定繼電保護裝置7.1過電流保護動作電流的整定其中線路的最大負荷電流為IL.max 2Ic ,Krel1.2, Kw 1, =0.9,K 100/ 520動作電流為:I opI L. max2Ic2 6. 5413. 08AKrel Kw KreKiI L. max1.2 1qT92o13.080. 87A選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流為 1A。過電流保護一次側(cè)的動作電流為;I op1KLIop 20120AKwI式中：I max線路的最大負荷電流Krel 保護裝置的可靠系數(shù)，取1.2Kre電流繼電器的返回系數(shù)，一般取 0.9Ki電流互感器的變流

24、比。過電流保護動作時間的整定：線路1WL定時限過電流保護的動作時限應較線路 2WL定時限過電流保護動作時 限大一個時限級差t。靈敏度校驗保護線路1WL勺靈敏度,按線路1W£C端最小兩相短路電流校驗，即:Ks 1K. minop.10. 866550 6. 801. 5203.5由此可見，保護整定滿足靈敏度要求線路定時限過電流保護原理圖7.2裝設電流速斷保護動作時限大于0.50.7s,需配電流速斷保護I opKrel KwKik max201. 2 5503.59. 42AM 101 op1KWIop20彳10200AKsK. min0. 866op.12002140 9. 271第8

25、章防雷保護和接地裝置設計8.1 直擊雷的防護由于本設計的變電所位于室內(nèi)，所以不需要直擊雷的防護。8.2 雷電侵入波的防護(1)在10kV電源進線的終端桿上裝設FS410型閥式避雷器。引下線采用25mm< 4mm 的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷針接地端螺栓連接。(2)在10kV高壓配電室內(nèi)裝設有 GG1A (F) 54型開關(guān)柜，其中配有 FS410型 避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠避雷器來保護，防護雷電侵入波的危害。(3)在380V低壓架空出線桿上，裝設保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護 沿低壓架空線侵入波的雷電波。8.避雷器裝設變電所進線的防雷保在進線的終端，

26、裝設 FZ型或者FS型閥型避雷器，用來保護線 路斷路器及隔離開關(guān)。10kV變配電所進線防雷保護接線Fi-管型避雷器 F2-閥型避雷器4.接地網(wǎng)設計接地網(wǎng)接地電阻按 R0 4Q設計，現(xiàn)采用最常用的垂直接地體， 直徑d=50mm長 約2.5m,環(huán)形敷設。單根鋼管接地電阻為:4L 1004 2.5RE1 ln ln 34詵 用2 L d 2 3.14 2.50.05” 凡0.63,計算垂直接地體根數(shù)。n>0.9REi/(R)=0.9 34/ 0.63 412因此選取 二50mm勺鍍鋅鋼管15根，垂直接地體之間距離為5米。接地線和水平連 接導體用40mm( 4mm勺鍍鋅扁鋼。第 9 章 結(jié)束語課

27、程設計已經(jīng)做完，我也有很多的心得體會值得去書寫，這方面的專業(yè)知識，更 多的是關(guān)于實踐與思維之間關(guān)系方面的。在已度過的大學時間里接觸的都是專業(yè)課。僅僅是專業(yè)課的理論知識，那么如何 把我們所學的專業(yè)基礎課理論知識運用到實踐中去呢？這是我長期思考的問題。在做課程設計過程中，我對工廠中供電設備及器件選擇不是很熟悉，我感觸最深 的當屬查閱大量的設計資料了。為了讓完成自己的設計去查閱這方面的設計資料，同 時也再次去理解回顧知識?？茖W都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能 是構(gòu)想，永遠無法升級為設計。設計中，我翻閱以前所學的專業(yè)課知識，學習的過程中帶著問題去學我覺得很有 目的性，這是我做這次課程設計

28、的心得之一。要有一個清晰的思路和一個完整的的流 程圖，不能妄想一次就將整個設計好，反復修改的好習慣。在課程設計中我得到同學的許多幫助，再次一并謝過。由于我自身的水平有限， 難免在理解上、設計中有所紕漏，敬請老師扶正。參考文獻1 劉介才. 工廠供電M. 北京：中國電力出版社，2010.2 唐志平 . 供配電技術(shù)M. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.3 蘇文成. 工廠供電M. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.4 李友文編. 工廠供電M. 化學工業(yè)出版社, 2007.5 何永華 . 發(fā)電廠及變電站的二次回路M. 北京 . 中國電力出版社，20046 劉介才編. 實用供配電技術(shù)手冊M. 中國水利水電出

29、版社, 2002.7 劉海婷 . 220kV 降壓變電所變壓器選擇及電氣主接線設計J. 吉林農(nóng)業(yè),2010,(12):3438 劉學軍 . 繼電保護原理M. 北京：中國電力出版社，2007.9 劉靜波 . 變壓器和配電裝置的運行維護J. 民營科技,2010,(11):2310謝芳.110kV變電站電氣設計J.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010,(8):132-13311王玉華.工廠供配電M.中國林業(yè)出版社，2006.812俞麗華.電氣照明M.上海：同濟大學出版社，2004.13雷振山.中小型變壓器實用設計手冊M.中國水利水電出版社，2000.114楊曉敏主編.電力系統(tǒng)繼電保護原理及應用M,中國電力出版

30、社，2006.815何金良.電力系統(tǒng)接地技術(shù)M.科學出版社，2007.216 Design Guide for Rural SubstationsS. RUS Bulletin 1724E-300 .Issued June 2001附錄附表1并聯(lián)電容器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量(kvar)額定電容(F F)型號額定容量(kvar)額定電容(F F)BCMJ0.4-16-316320BWF10.屋 30 1W300.86BCMJ0.4-20-320400BWF10.屋 40 1W401.15BCMJ0.4-25-325500BWF10.屋 50 1W501.44BWF6.3-25-1W252.0BWF10.100 1W1002.89BWF6.3-30-1W302.4BWF10.120 1W1203.47附表2 S9系列610KV級銅繞組低損耗電力變壓器的技術(shù)數(shù)