東風機械廠降壓變電所電氣設計(共29頁)

1、 供配電技術(jsh)課程設計任務書一、設計(shj)題目東風(dngfng)機械廠降壓變電所的電氣設計二、設計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量，選擇變電所主結線方案及高低壓設備與進出線，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。三、設計依據(jù)工廠總平面圖工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為5000h，日最大負荷持續(xù)時間為8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。照明

2、及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷統(tǒng)計資料如下表所示。廠房編號用電單位負荷性質設備容量（kW）需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力40004070照明1009102鍛壓車間動力40003065照明1009103金工車間動力20002060照明5O7104工具車間動力200025060照明5O7105電鍍車間動力30006080照明5O7106熱處理車間動力10004070照明1009107裝配車間動力10003065照明5O7108機修車間動力10002060照明2O7109鍋爐房動力10008080照明1O71010倉庫動力1003080照明1O710生活區(qū)照明4000810注：生

3、活區(qū)的負荷除照明(zhomng)外，尚含家用電器。供電電源(dinyun)情況按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議(xiy)規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌號為LGJ-95，導線為等邊三角形排列，線距為1m；干線首端(即電力系統(tǒng)的饋電變電站)距離本廠約5km，該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為300MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，其定時限過電流保護整定的動作時間為1.0s。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓或低壓聯(lián)絡線由鄰近的單位取得備用電源。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2

4、3，年最低氣溫為-8，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0.8m處平均溫度為25。年主導風向為東北風，年雷暴日數(shù)為20。電費制度工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于090。供配電技術課程設計設計(shj)題目： 東風(dngfng)機械廠降壓(jin y)變電所的電氣設計 專業(yè)電氣自動化班級電氣普招一班學號姓名指導教師前言 本設計(shj)根據(jù)東風(dngfng)機械廠所取得(qd)的電源及本廠用電負荷的實際情況，本設計書論述了供配系統(tǒng)的整體功能和相關的技術知識，重點介紹了工廠供配電系統(tǒng)的組成和部分。系統(tǒng)的設計和計算相關系統(tǒng)的運行與管理，并根據(jù)工廠所能取得的電源及工廠

5、用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠的發(fā)展，按照全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，確定了變電所的位置與形式及變電所至變壓的臺數(shù)與容量、類型及選擇變電所主接線方案及高低設備與進出線。本設計包括：負荷計算及無功功率補償、變電所位置和形式選擇、短路電流計算、變電所電氣主接線圖等。 目錄(ml)1負荷(fh)計算和無功功率補償 1.1 負荷(fh)計算2 1.2 無功功率補償32變電所位置和型式的選擇 2.1變電所位置53變電所主變壓器臺數(shù)選擇及主結線方案的選擇 3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 5 3.2 變壓器主接線方案的選擇 6 3.2 變壓器主接線方案的選擇 7 4短路電流的計算 4.1 繪制

6、計算電路 8 4.2確定短路計算基準值9 4.3 計算短路電路中各元件的電抗標幺值9 4.4 10KV側三相短路電流和短路容量10 4.5 380KV側三相短路電流和短路容量115變電所一次設備的選擇與校驗 5.1 10kV側一次設備的選擇校驗 11 5.2 380V側一次設備的選擇校驗13 6變電所高、低壓線路的選擇與校驗.177心得體會238參考文獻241負荷(fh)計算和無功功率(w n n l)補償1.1 負荷(fh)計算 計算各個車間的負荷（1）鑄造車間動力部分： 照明部分： 同理可得如表1-1表1-1 負荷計算表廠房編號廠房名稱負荷類別設備容量/KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)costan

7、計算負荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1鑄造車間動力4000.40.701.02 160163.2 228.5347.25照明100.910.00 90.0 37.872鍛壓車間動力4000.30.651.17 120140.4184.69280.6照明100.910.00 90.0 37.873金工車間動力2000.20.61.33 4053.2 66.56101.13照明50.710.00 3.50.0 1.874.914工具車間動力2000.250.61.33 5066.5 83.2126.4照明50.710.00 3.50.0 1.874.915電鍍車間動力300

8、0.60.80.75 180135225341.9照明50.710.00 3.50.0 1.874.916熱處理車間動力1000.40.71.02 4040.857.1486.8照明100.910.00 90.0 37.877裝配車間動力1000.30.651.17 3035.1 46.1770.16照明50.710.00 3.50.0 1.874.918機修車間動力1000.20.61.33 2026.6 33.2850.57照明20.710.00 1.40.0 1.183.119鍋爐房動力1000.80.80.75 8060100152照明10.710.00 0.70.0 0.842.21

9、0倉庫動力100.30.80.75 32.25 3.755.7照明10.710.00 0.70.0 0.842.2生活區(qū)照明4000.81.00.00 320017.8946.95 因此(ync)取全廠的同時(tngsh)系數(shù)為： 則全廠的計算(j sun)負荷為： 1.2 無功功率(w n n l)補償由以上(yshng)所求可得變壓器低壓側的功率因數(shù)：該廠380V側最大負荷(fh)時的功率因數(shù)只有0.83而供電部門要求該廠10KV進線側最大負荷是功率因數(shù)不應該低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側最大負荷是功率因素應稍大于0.9，暫取0.93計算380V側所需無

10、功功率補償容量： 則補償后變電所低壓側的視在計算負荷為：計算電流：變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側的計算負荷為： 補償后的功率因數(shù)為：這一功率因數(shù)滿足（大于0.90）要求。無功功率補償后工廠380V側和10V側的計算負荷如表1-2。表1-2 無功補償后工廠的計算的負荷項目cos計算負荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V側補償前負荷0.83923.78614.61109.61685.84380V側無功補償容量-369.5380V側補償后負荷0.93923.78245.1955.7 1452 主變壓器功率損耗14.3457.3410kV側負荷總計0.95 938.123

11、02.44985.6756.92 變電所位置和型式(xn sh)的選擇 2.1變電所位置(wi zhi)變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心.工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定.即在工廠平面圖的下邊和左側,任作一直角坐標(zh jio zu bio)的X軸和Y軸,測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工廠的負荷中心設在P(x,y),P為P1+P2+P3+=Pi. (2.1) (2.2)圖2-1 機械廠總平面圖按比例K在工廠平面圖中測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置表2.1所示。表2-1各車間(chjin)和宿舍區(qū)負荷點的坐標

12、位置設備容量/KW坐標廠房編號設備容量P/KW坐標x/mmPx坐標y/mm116918246628212921216349343.5372397.666453.5556248205183.5587534.236649615471.752733.5643622.467821.4873540.921980.790413137103.797902.167生活區(qū)3206168074和1086.859440157517變電所位置38 49 計算結果可知，x=44,y=41工廠的負荷中心(zhngxn)在2號廠房的東面。3 變電所主變壓器的臺數(shù)選擇和主接線(ji xin)方案的選擇3.1 變電所主變壓器臺

13、數(shù)的選擇 根據(jù)廠的負荷性質和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：（1）裝設一臺主變壓器型式采用S9型，而容量根據(jù)式，選985.67kVA，即選一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。（2）裝設兩臺主變壓器型號亦采用S9，而每臺變壓器容量按式和式選擇，即 且 因此選兩臺S9-630/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源亦由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。主變壓器的聯(lián)結(linji)組均采用Yyn0。3.2 變壓器主接線(ji xin)方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器方案(fng

14、 n)可設計下列兩種主接線方案：裝設一臺主變壓器的主接線方案，如圖3-1所示 圖3-1 裝設一臺主變壓器的主接線方案（2）裝設兩臺主變壓器的主接線方案，如圖3-2所示 圖3-2 裝設(zhun sh)兩臺主變壓器的主接線方案3.3 兩種主接線(ji xin)方案的技術經(jīng)濟比較 表3-3兩種主接線(ji xin)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術指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗小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好一些經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合

15、投資由手冊查得S91000/10單價為15.1萬元，而由手冊查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為215.1萬元=30.2萬元由手冊查得S9800單價為10.5萬元，因此兩臺綜合投資為410.5萬元=42萬元，比一臺變壓器多投資11.8萬元高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額查手冊得 GGA（F）型柜按每臺4萬元計，查手冊得其綜合投資按設備價1.5倍計，因此其綜合投資約為41.54=24萬元本方案采用6臺GGA（F）柜，其綜合投資額約為61.54=36萬元，比一臺主變的方案多投資12萬元電力變壓器和高壓開關柜的年運行費參照手冊計算，主變和高壓開關柜的折算和維修管理費每年為6.2萬元

16、主變和高壓開關柜的折舊費和維修管理費每年為8.94萬元，比一臺主變的方案多耗274萬元供電貼費按800元/KVA計，貼費為10000.08=80萬元貼費為28000.08萬元=128萬元，比一臺主變的方案多交48萬元 從表3-3可以看出，按技術指標，裝設(zhun sh)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設一臺主變的主接線方案，但按經(jīng)濟指標，則裝設一臺主變的方案優(yōu)于裝設兩臺主變的方案，因此決定采用裝設兩臺主變的方案。4 短路(dunl)電流的計算4.1 繪制計算(j sun)電路 按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平

17、面圖。該干線的導線牌號為LGJ-95，導線為等邊三角形排列，線距為1m；干線首端(即電力系統(tǒng)的饋電變電站)距離本廠約5km，該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為300MVA，如圖4-1所示圖4-1 短路計算(j sun)電路4.2 確定(qudng)短路計算基準值設，即高壓(goy)側，低壓側，則 4.3 計算短路電路中各元件的電抗標幺值（1）電力系統(tǒng) 已知，故（2）架空線路 查表8-37，得LGJ-95的，而線路長5km，故（3）電力變壓器 查表2-8，得，故因此繪短路計算等效電路如圖4-2所示。 圖4-24.4 10KV側三相(sn xin)短路電流和短路容量（1） 總電抗(dinkng)

18、標幺值（2）三相短路電流(dinli)周期分量有效值（3）其他短路電流（4）三相短路容量 4.5 380KV側三相短路電流和短路容量（1）總電抗標幺值（2）三相短路電流周期分量有效值（3）其他短路(dunl)電流（4）三相(sn xin)短路容量以上(yshng)計算結果綜合如表4-1表4-1 短路的計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-12.682.682.686.834.0548.8k-221.9821.9821.9840.42415.275變電所一次設備的選擇與校驗5.1 10kV側一次設備的選擇校驗 表5-1 10kV側一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電 壓電 流斷

19、 流能 力動 穩(wěn)定 度熱 穩(wěn)定 度其 他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10KV57.7A2.01A5.13KA3.04一次設備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA512高壓隔離開關GN-10/20010kV200A25.5KA500高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電壓互感器JDZJ-10電流互感器LQJ-1010Kv100/5A31.8KA81二次負荷0.6避雷器FS4-1010kV戶 外 式 高 壓隔離開關GW4-15G/20012kV400A25KA5005.2 380V側一次設備的選擇(xunz)

20、校驗 表5-2 380V側一次設備(shbi)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 度其 他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)380144919.936.621.7一次設備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kV低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA低壓斷路器DZ20-200380V200A25kA低壓刀開關HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A電流互感器LMZ1-0.5500V100/5160/5 參照(cnzho)表528，10kV母線選LMY-3（），即母線尺寸為；380

21、V母線選LMY-3(),即母線尺寸為50mmX50mm，而中性線母線尺寸為40mmX4mm。（1）10kV高壓進線的選擇校驗 采用(ciyng)LJ型鋁絞線架空敷設，接往10kV公用干線。1) 按發(fā)熱條件(tiojin)選擇 由，及室外(sh wi)環(huán)境溫度，查表8-36，初選LJ-16，其時的滿足發(fā)熱條件。2）校驗機械強度 查表8-34，最小允許截面，因此按發(fā)熱條件選擇的LJ-16不滿足機械強度要求，故改選LJ-35。由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。（2）由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及

22、土壤溫度查表8-44，初選纜芯截面為的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗短路熱穩(wěn)定 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面式中C值由表5-13差得；按終端變電所保護動作時間0.5s，因此YJL22-10000-325電纜滿足短路熱穩(wěn)定條件。6 變電所高，低壓線路的選擇與校驗（1）饋電給1號廠房（鑄造車間）的線路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至1號廠房距離約為125m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又1號廠

23、房的，因此按式得：故滿足允許(ynx)電壓損耗的要求。3) 短路(dunl)熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路(dunl)熱穩(wěn)定的最小截面前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面大于，滿足短路熱穩(wěn)定要求，故 選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（2）饋電給2號廠房（鍛壓車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至2號廠房距離約為50m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又2號廠房的，因此按式得：故滿足允許電壓(

24、diny)損耗的要求。3) 短路(dunl)熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定(wndng)的最小截面前面所選的電纜滿足以上的發(fā)熱、電壓損耗、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（3）饋電給3號廠房（金工車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至3號廠房距離約為150m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又3號廠房的，因此按式得：故滿足允許電壓損耗的要求。3) 短路熱穩(wěn)定度校

25、驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面前面(qin mian)所選的電纜(dinln)滿足以上的發(fā)熱、電壓損耗、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半(ybn)選擇。（4）饋電給4號廠房（工具車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至4號廠房距離約為125m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又4號廠房的，因此按式得：故滿足允許電壓損耗的要求。3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)

26、定的最小截面前面所選的電纜滿足以上的發(fā)熱、電壓損耗、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 （5）饋電給5號廠房（電鍍車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至5號廠房(chngfng)距離約為155m，而由表8-42查得的鋁芯電纜(dinln)（按纜芯工作溫度計），又5號廠房(chngfng)的，因此按式得：故滿足允許電壓損耗的要求。3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面前面

27、所選的電纜滿足以上的發(fā)熱、電壓損耗、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 （6）饋電給6號廠房（熱處理車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至6號廠房距離約為100m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又4號廠房的，因此按式得：故滿足允許電壓損耗(snho)的要求。3) 短路(dunl)熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定(wndng)的最小截面前面所選的電纜滿足以上的發(fā)熱、

28、電壓損耗、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（7）饋電給7號廠房（裝配車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至7號廠房距離約為100m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又4號廠房的，因此按式得：故滿足允許電壓損耗的要求。3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面前面(qin mian)所選的電纜滿足以上的發(fā)熱、電壓損耗(snho)、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚

29、氯乙烯(j l y x)絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（8）饋電給8號廠房（機修車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，但是由于線路過長，所以采用50mm2的電纜。其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至8號廠房距離約為245m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又8號廠房的，因此按式得：故滿足允許電壓損耗的要求。3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面前面所選的電纜滿足以上的發(fā)熱、電壓損耗、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚氯乙烯

30、絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（9）饋電給9號廠房（鍋爐房）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。1）按發(fā)熱(f r)條件選擇 由及地下(dxi)0.8m土壤溫度，查表8-43，初選(ch xun)纜芯截面，但由于線路過長，所以選擇70mm2電纜。其，滿足發(fā)熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至9號廠房距離約為225m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又4號廠房的，因此按式得：故滿足允許電壓損耗的要求。3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面前面所選的電纜滿足以上的發(fā)熱、電壓損耗、熱穩(wěn)定度要求，故選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（10）饋電給10號廠房（倉庫）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜