某電機(jī)制造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2012 /2013 學(xué)年第 一 學(xué)期） 課程名稱(chēng) 企業(yè)供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 題 目 ：某電機(jī)制造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2013年 1月 18日一、課程設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)1 工廠負(fù)荷情況：本工廠大部分車(chē)間為一班制，少數(shù)車(chē)間為兩班制或三班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為2500小時(shí)，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6小時(shí)。該車(chē)間鑄造車(chē)間，電鍍車(chē)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)資料表1所示。2 供電電源情況：本廠可由附近10KV的公用電源干線取得工作電源。干線首段距離本廠8km。干線首

2、段所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量500MVA。此短路器配備有定時(shí)限過(guò)流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.3s。為滿(mǎn)足工廠二級(jí)負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度為80km，電纜線路總長(zhǎng)度為25km。3 氣象資料，本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為23，年最低氣溫為-9，年最熱月平均最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為26，年最熱月地下0.8米處平均氣溫為25。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20.4 根據(jù)課題的原始資料確定負(fù)荷等級(jí)；擬定高低壓供配電系統(tǒng)；正確建立負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表；變壓器臺(tái)數(shù)，容量，型號(hào)選擇；設(shè)計(jì)變電

3、所主接線圖；計(jì)算短路電流以及主要高壓設(shè)備器件的選擇及校驗(yàn)；CAD繪制供電系統(tǒng)圖；寫(xiě)一份完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。二、課程設(shè)計(jì)要求1. 符合供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范要求：功率因數(shù)0.9；電壓損失5；2. 滿(mǎn)足煤礦對(duì)供電的要求。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1全廠負(fù)荷計(jì)算1.1.1計(jì)算負(fù)荷的確定根據(jù)要求，按照系數(shù)法計(jì)算負(fù)， 得各項(xiàng)數(shù)據(jù)列表如下（下表數(shù)據(jù)均為10kV側(cè)）：用電設(shè)備Pe/kWKdCos計(jì) 算 負(fù) 荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A電機(jī)修理車(chē)間23000.60.713801407.61971.23113.8機(jī)械加工車(chē)間8800.650.65572669.24880.3850.8新品試制車(chē)間6

4、500.550.6357.5475.48594.8834.3原料車(chē)間5500.350.65192.5225.23296.2817.1備件車(chē)間5600.50.7280285.6399.9623.1鍛造車(chē)間1800.60.65108126.36166.239.6鍋爐房2600.90.8234175.5292.516.9空壓房3020.80.65241.6282.67371.8521.5汽車(chē)庫(kù)560.50.72828.56402.3線圈車(chē)間3280.550.65180.4211.07277.6616半成品試驗(yàn)車(chē)間7500.650.75487.5429649.3837.5成品試驗(yàn)車(chē)間25640.350

5、.6897.41193.541493.2786.2加壓站（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）2740.550.65150.7176.32231.9513.4設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）6540.550.75359.7316.54479.1527.7成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷38740.650.750.882518.12215.933357.20193.8合 計(jì)7987.48218.6411501.92664有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)取無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)取7588.037927.0810527.37607.821.1.2變壓器損耗估算Pb=1%S30=0.0110527.37=105.27kwQb=5%S30=0.0510

6、527.37=526.37kvar1.1.3無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算從設(shè)計(jì)的要求可知，其功率因素不應(yīng)小于0.9，考慮到變壓器的無(wú)功功率損耗Qb，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功功率損耗Pb，因此，在變壓器的10kV側(cè)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)，其補(bǔ)償后的功率因素應(yīng)稍大于0.9，現(xiàn)設(shè)cos=0.95，則10kV側(cè)在補(bǔ)償前的功率因素為: 因此，所需要的補(bǔ)償容量為： 選取10kV側(cè)在補(bǔ)償后的負(fù)荷及功率因素計(jì)算： 滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，其計(jì)算數(shù)據(jù)如下：項(xiàng) 目cos計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A（10kV側(cè)）10kV側(cè)補(bǔ)償前0.727588.037927.0810527.37607.81需要補(bǔ)償容量-500

7、0變壓器損耗105.27526.3710kV側(cè)補(bǔ)償后0.9137693.303453.458425138.98根據(jù)設(shè)計(jì)的要求以及以上計(jì)算結(jié)果，選?。翰⒙?lián)補(bǔ)償電容為 BWF10.5-100-1型電容器50只。補(bǔ)償總?cè)萘繛?100kvar50=5000kvar。四、總降壓變電所主變壓器的選擇根據(jù)補(bǔ)償后的總計(jì)算負(fù)荷（8425kVA），同時(shí)考慮工廠5-10年的負(fù)荷增長(zhǎng)，變壓器容量考慮一定的預(yù)留，本期工廠負(fù)荷能保證變壓器運(yùn)行在60-70%經(jīng)濟(jì)負(fù)荷區(qū)內(nèi)即可，本設(shè)計(jì)只選擇2臺(tái)變壓器即可滿(mǎn)足需要，又因?yàn)楸緩S可由附近10KV的公用電源干線取得工作電源，故選一臺(tái)C9-10000/10型低損耗配電變壓器。本廠的備用

8、電源為鄰近的單位取得，已知電壓為35KV,所以再選一臺(tái)C9-10000-35/10的變壓器。五、總降壓變電所主接線圖采用外橋式接線的總降壓變電所主接線圖六、短路電流計(jì)算6.1計(jì)算等值電路圖系統(tǒng)最大運(yùn)行方式 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式 線路長(zhǎng) 變壓器 設(shè)基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓 6.2計(jì)算電抗將所有電抗歸算到35kV側(cè)：系統(tǒng)電抗X1*=Xsmax*=SB/Sdmax=100/580=0.172（最大運(yùn)行方式下）X1*=Xsmin*=SB/Sdmin=100/265=0.377（最小運(yùn)行方式下）架空線路電抗 X2*=XL*=XOL（SB/VB12）=0.45100/372=0.146變壓器電抗 X3*=XT1*=

9、（SS%/100）（SB/ST1） =(7.5/100) (100/10)=0.756.3最大運(yùn)行方式下的短路點(diǎn)計(jì)算6.3.1 d1點(diǎn)的短路電流計(jì)算d1點(diǎn)短路電流標(biāo)幺值為：I d1*=3.145換算到35kV側(cè)0秒鐘短路電流有名值I = I d1* =3.145 = 4.908kA根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的相關(guān)規(guī)定，遠(yuǎn)離發(fā)電廠的地點(diǎn)（變電所）取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8，當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時(shí)，短路電流全電流最大有效值Ich = I =4.908=7.41kA當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí)，短路電流沖擊電流ich =Kch I =1.87I = 2.55 I = 2.554.908= 12.515

10、kA短路容量 S = UB I = 374.908 =314.52MVA6.3.2d2點(diǎn)的短路電流計(jì)算d2點(diǎn)短路電流標(biāo)幺值為：I d1*=0.936換算到10kV側(cè)0秒鐘短路電流有名值I = I d1* =0.936 =5.15kA根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的相關(guān)規(guī)定，遠(yuǎn)離發(fā)電廠的地點(diǎn)（變電所）取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8，當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時(shí)，短路電流全電流最大有效值Ich = I =5.15=7.78kA當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí)，短路電流沖擊電流ich =Kch I =1.87I = 2.55 I = 2.555.15= 13.133kA短路容量 S = UB I = 10.55.15 =

11、93.66MVA6.4最小運(yùn)行方式下的短路點(diǎn)計(jì)算6.4.1d1點(diǎn)的短路電流計(jì)算同上所得，則d1點(diǎn)短路電流標(biāo)幺值為：I d1*=1.912換算到35kV側(cè)0秒鐘短路電流有名值I = I d1* =1.912 =2.983KA根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的相關(guān)規(guī)定，遠(yuǎn)離發(fā)電廠的地點(diǎn)（變電所）取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8，當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時(shí)，短路電流全電流最大有效值Ich = I =2.983=4.505kA當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí)，短路電流沖擊電流ich =Kch I =1.87I = 2.55 I = 2.552.983= 7.61kA短路容量 S = UB I = 372.983=191.16

12、MVA6.4.2d2點(diǎn)的短路電流計(jì)算d2點(diǎn)短路電流標(biāo)幺值為：I d1*=0.785換算到10kV側(cè)0秒鐘短路電流有名值I = I d1* =0.785 =4.317KA根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的相關(guān)規(guī)定，遠(yuǎn)離發(fā)電廠的地點(diǎn)（變電所）取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8，當(dāng)不計(jì)周期分量的衰減時(shí)，短路電流全電流最大有效值Ich = I =4.317=6.519kA當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí)，短路電流沖擊電流ich =Kch I =1.87I = 2.55 I = 2.554.317= 11.008kA短路容量 S = UB I = 10.54.317=78.51MVA七、高壓電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)7.1高壓斷路

13、器的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，變電所的繼保動(dòng)作時(shí)限不能大于1.3秒，即，斷路器開(kāi)短時(shí)間，非周期分量等效時(shí)間，則：短路假想時(shí)間。7.1.1安裝在變壓器10kV高壓側(cè)的斷路器7.1.1.110kV斷路器參數(shù)選擇額定電壓選擇： UnUns =10kV最高工作電壓選擇：UalmUsm =Un1.15 =35 1.15 =38.5kV額定電流選擇：IeIgmax 考慮到變壓器在電壓降低5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的Igmax=1.05Ie 即：Igmax =1.05 =1.05 =0.152kA額定開(kāi)斷電流選擇（按最大運(yùn)行方式d2點(diǎn)短路）：Ik =I即：Ik =5.15kA額定短路關(guān)合電流選擇：iNcl

14、ish 即：iNcl 13.133kA根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇SW210型少油式斷路器7.1.1.210kV斷路器校驗(yàn)校驗(yàn)熱穩(wěn)定：I2 t t Qk計(jì)算時(shí)間tima=1.55s Qk = Ik2dz = 5.1521.55 = 41.11kA2SI2r t = 6.624 = 174.24kA2S 即I2 t t Qk ，滿(mǎn)足要求。11.2.2.1.1.8檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ish ies即：ish= ich=13.133 ies= idw =17kA, 滿(mǎn)足要求故10kV進(jìn)線側(cè)斷路器選擇戶(hù)外SW210型少油式斷路器能滿(mǎn)足要求。7.2高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇7.2.1. 10kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)額定電壓選擇：Un

15、Vns = 10kV額定電流選擇：IeIgmax 考慮到隔離開(kāi)關(guān)是與相應(yīng)的斷路器配套使用，所以相應(yīng)回路的Ie應(yīng)與斷路器相同，即：Ie =600A根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇GW410II(D)W型隔離開(kāi)關(guān)。7.2.2. 校驗(yàn)熱穩(wěn)定（下列時(shí)間均取自對(duì)應(yīng)斷路器，后備保護(hù)取2S）：即I2 t t Qk計(jì)算時(shí)間tjs= td + tb = 0.05 + 2=2.05S Qk = Ik2dz = 5.1522.05 = 54.37kA2SI2r t = 4004 =1600 kA2S即I2 t t Qk ，滿(mǎn)足要求。7.2.3檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ish ies即：ish= ich=13.133 ies= idw =

16、50kA, 滿(mǎn)足要求7.3電流互感器的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)條件，配電所的繼保動(dòng)作時(shí)限不能大于1秒，即，斷路器開(kāi)短時(shí)間，非周期分量等效時(shí)間，則：短路假想時(shí)間。7.3.1.安裝在10kV高壓進(jìn)線側(cè)的電流互感器電流互感器的一次額定電壓選擇必須滿(mǎn)足：UgUn=10kV 7.3.1.2.10kV主變側(cè)電流互感器的一次回路額定電流選擇電流互感器的一次額定電流選擇必須滿(mǎn)足：Ig.maxIn In 電流互感器的一次額定電流Igmax 電流互感器一次最大工作電流考慮到變壓器在電壓降低5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的Igmax=1.05Ie即：Igmax =1.05 =1.05 =0.173kA因此電流互感器的一次額

17、定電流可選用與此匹配的等級(jí)In=200 A。7.3.1.3.準(zhǔn)確度選擇按照常規(guī)設(shè)計(jì)，一般二次繞組準(zhǔn)確度選擇：計(jì)量繞組0.2S級(jí)、測(cè)量繞組0.5級(jí)，保護(hù)繞組10P級(jí)。7.4.1.5.型號(hào)、參數(shù)選擇根據(jù)上述選擇，最終10kV主變側(cè)電流互感器型號(hào)及參數(shù)為：戶(hù)外油浸式LB-10kV 0.2S 30VA/0.5 30VA/3*10P 30VA 200/5A。7.5電壓互感器的選擇7.5.1.10kV電壓互感器的參數(shù)計(jì)算與選擇7.5.1.1. 一次額定電壓選擇一次額定電壓為Un=35kV，允許一次電壓波動(dòng)范圍為U=35kV10%。7.5.1.2.二次額定電壓選擇根據(jù)一次繞組接入方式為接入相電壓上，電壓互感

18、器測(cè)量、計(jì)量和保護(hù)繞組二次額定電壓為Un=0.1/kV，單相接地繞組二次額定電壓為Un=0.1kV。10kV電壓互感器型號(hào)及參數(shù)為：戶(hù)外油浸式JDJJ2- 10kV 19.5/：0.1/：0.1/：0.1 kV 0.5 30VA/10P 30VA/10P 30VA。7.5. 10kV高壓柜的選擇根據(jù)上文所述：10kV采用戶(hù)內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)柜，選擇型號(hào)為KYN28A-12的手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜，高壓斷路器等主要電氣設(shè)備安裝手車(chē)上，高壓斷路器等設(shè)備需要檢修時(shí)，可隨時(shí)拉出手車(chē)，然后推入同類(lèi)備用手車(chē)，即可恢復(fù)供電。柜體規(guī)格為80017002300。八.防雷設(shè)計(jì)1）為了保護(hù)10kV進(jìn)線設(shè)備和變壓器，在10kV線路進(jìn)線和母線PT處各安裝一套避雷器。2）為了保護(hù)10kVPT，在10kV I、II段母線PT處各安裝一套避雷器。 3）避雷器的安裝點(diǎn)與35kV進(jìn)線設(shè)備和變壓器的之間的距離不大于15m。 4）35kV所選擇的避雷器為Y10W1-51/125型氧化鋅無(wú)間隙避雷器，10kV所選擇的避雷器為HY5WZ-17/45型氧化鋅無(wú)間隙避雷器其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓滅弧電壓沖擊放電電壓幅值50kV雷電沖擊電流下的殘壓35kV51kV125kV不大于50kV101745不大于17kV九、CAD配電系統(tǒng)圖十、心得體會(huì)通過(guò)1星期的緊張工作，最后完成了我的設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)