某通用機(jī)器廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)科信學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（2012/2013學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱：《企業(yè)供配電系統(tǒng)》設(shè)計(jì)題目：某通用機(jī)器廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：科信09自動(dòng)化4班學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：王靜爽高敬格苗敬利等設(shè)計(jì)周數(shù)：一周設(shè)計(jì)成績(jī)：2013年目錄2.1負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償 52.1. 82.2.三、總結(jié)一、緒論1.1、課題目的本題目主要目的是設(shè)計(jì)某通用機(jī)器廠的變電所總降壓配電設(shè)計(jì)。與原來(lái)的課程設(shè)計(jì)比較，本題不僅設(shè)計(jì)量大了許多，而且在更個(gè)方面的要求也有所加強(qiáng)。雖然變電所的設(shè)計(jì)在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術(shù)，但是作為自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且各個(gè)方面都有所深入。雖然本題沒(méi)有對(duì)變電站綜合自動(dòng)化有所研究，但是對(duì)日后向這個(gè)方面的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，拓寬知識(shí)面，提高理論知識(shí)水平。而且擴(kuò)寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨(dú)立思考和分析問(wèn)題的能力。1.2、課題要求及主要任務(wù)1.2.1課題主要任務(wù)（1）確定負(fù)荷等級(jí)。（2）擬定高低壓供配電系統(tǒng)。（3）正確建立負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表。（4）變壓器臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)選擇。（5）設(shè)計(jì)變電所主接線圖。（6）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)。（7）確定無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。（8）CAD繪制供配電系統(tǒng)圖。1.2.2課題技術(shù)要求（1）當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個(gè)供電電源，供設(shè)計(jì)部門選定：ⅰ從某A變電站提供電源，此站距該廠5Km。ⅱ為滿足一、二級(jí)負(fù)荷的需求，從某B變電站，提供10kV架空線作為備用電源，僅在工作電源停止供電時(shí)，才允許使用備用電源供電。（2）電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表1-1所示。表1-1區(qū)域變電站110kV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式＝1461KVA系統(tǒng)最小運(yùn)行方式＝334KVA（3）供電部門對(duì)工廠提出的技術(shù)要求：該廠的總平均功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。（4）工廠負(fù)荷性質(zhì)：本廠大部分車間為三班制，最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5600h。由于該廠有鍋爐房，當(dāng)鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會(huì)使鍋爐發(fā)生危險(xiǎn)。又由于該廠距離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。二、課題內(nèi)容2.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的（1）計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量求取確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。也就是通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用半小時(shí)的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2）計(jì)算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設(shè)備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級(jí)用電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷非常重要。2.2負(fù)荷計(jì)算的方法有功計(jì)算負(fù)荷為(2-1)式中，為設(shè)備容量。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為(2-2)式中，為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷為(2-3)總的計(jì)算電流為(2-4)式中，為額定電壓。工廠各車間負(fù)荷計(jì)算表表2-1工廠各車間負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間名稱負(fù)荷類型設(shè)備容量Kw需要系數(shù)COSψtgψ計(jì)算負(fù)荷計(jì)算電流有功KW無(wú)功KVAR視在KVAI30KA1空壓車間Ⅰ25050.50.730.9410509871438.42.22模具車間Ⅰ8860.380.681.08622.44672．2915.41.43鑄造車間Ⅰ6340.60.71.0210231043．51461.42.24磨拋車間Ⅰ5140.40.80.75568.8426.67111.15電鍍車間Ⅰ5620.30.71.02285290.7407.10.66配料車間Ⅰ1050.40.750.883002644000.67鍋爐房Ⅰ2690.70.750.88392344.9522.70.88其他負(fù)荷Ⅰ3220.50.80.75267.5200.6334.40.59其他負(fù)荷ⅡⅡ5430.450.71.02288293.76411.40.6K∑=0.943174071593492.3全廠負(fù)荷計(jì)算取K∑=0.9;根據(jù)上表可算出：∑P30(i)=4797kW;∑Q30(i)=4523kvar則P30=K∑P∑P30(i)=0.9×4797kW=4317kWQ30=K∑q∑Q30(i)=0.9×4523kvar=4071kvar≈5934KV·AI30=S30/√3UN≈9KACOSф=P30/S30=4317/5934=0.722.4功率補(bǔ)償當(dāng)供電電壓為35kv時(shí)：由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求COSφ≥0.9,而由上面計(jì)算可知COSф=0.72<0.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償?？蛇x用BWF10.5-100-1W型的電容器，其額定電容為2.89μFQc=4317×（tanarccos0.72－tanarccos0.92）Kvar=2322Kvar取Qc=2330Kvar因此，其電容器的個(gè)數(shù)為：n=Qc/qC=2330/100=23.3而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取24個(gè)正好無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：S30′（2）=[43172+(4071-2330)2]1/2=4655KV·A變壓器的功率損耗為：（估算PT、QT）△PT=0.015S30′=0.015*4655=69.8Kw△QT=0.06S30′=0.06*4655=279.3Kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：P30′=4317+69.8=4386.8KwQ30′=(4071-2330)+279.3=2020.3KvarS30′=(4386.82+2020.32)1/2=4829.7KV.A無(wú)功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：cosφ′=P30′/S30′=4386.8/4829.7=0.908≥0.9因此，符合本設(shè)計(jì)的要求當(dāng)供電電壓為10kv時(shí)：由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求COSΨ≥0.95,而由上面計(jì)算可知COSΨ=0.72<0.95，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。可選用BWF10.5-100-1W型的電容器，其額定電容為2.89μFQc=4317×（tanarccos0.72－tanarccos0.97）Kvar=3079Kvar因此，其電容器的個(gè)數(shù)為：n=Qc/qC=3079/100=30.79而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取33個(gè)正好無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：S30（2）′=[43172+(4071-3079)2]1/2=4429.5KV·A變壓器的功率損耗為：（估算PT、QT）△PT=0.015S30′=0.015*4429.5=66.4Kw△QT=0.06S30′=0.06*4429.5=265.8Kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：P30′=4317+66.4=4383.4KwQ30′=(4071-3079)+265.8=1257.8KvarS30′=(4383.42+1257.82)1/2=4560.3KV.A無(wú)功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：cosΨ′=P30′/S30′=4383.4/4560.3=0.961≥0.9因此，符合本設(shè)計(jì)的要求。2.2、工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇2.2.1由于該廠的負(fù)荷屬于一、二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。2.2.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量ST應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：

（1）任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST≥（0.6～0.7）S′30（1）；（2）任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）；①由于S′30（1）=5934KVA，且該廠本廠三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5600h。②選變壓器ST（0.6～0.7）×5934=（3560～4153）KVASTS′30（Ⅰ+Ⅱ）

選擇S9-6300/35型變壓器。3、繞組數(shù)和接線組別的確定該變電所有二個(gè)電壓等級(jí)，所以選用雙繞組變壓器，主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Dyn11。2.2.3變電所、配電所位置和型號(hào)的選擇（1）變電所和配電所的位置選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定：靠近工廠的負(fù)荷中心；接近電源側(cè)；進(jìn)出線方便；運(yùn)輸設(shè)備方便；不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，如無(wú)法遠(yuǎn)離，不應(yīng)設(shè)在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所；不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)；不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域的正上方或正下方。2.2.4變配電所主結(jié)線的選擇原則1.當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2.當(dāng)變電所有兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3.當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，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(tái)主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)。6.6～10KV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(yīng)裝設(shè)線路隔離開(kāi)關(guān)。7.采用6～10KV熔斷器負(fù)荷開(kāi)關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開(kāi)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(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計(jì)量柜）。9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開(kāi)關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開(kāi)關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。10.當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)采用低壓斷路器時(shí)，在總開(kāi)關(guān)的出線側(cè)及母線分段開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開(kāi)關(guān)或隔離觸頭。2.2.5主接線方案選擇對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開(kāi)關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主接線對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開(kāi)QF11，投入QF10（其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對(duì)變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場(chǎng)合有所不同。如果某臺(tái)變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開(kāi)QF11，投入QF10（其兩側(cè)QS先合），使兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動(dòng)較大、適用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時(shí)，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過(guò)進(jìn)線斷路器QF11、QF12，這對(duì)改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)的整定都極為有利。由于需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，所以可設(shè)計(jì)下列兩種主接線方案：（1）一條電源進(jìn)線的主接線方案如圖所示圖2-1一條電源進(jìn)線的主接線方案（2）兩條電源進(jìn)線的主接線方案如圖所示圖2-2兩條電源進(jìn)線的主接線方案（3）兩種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較兩種主接線方案的比較比較項(xiàng)目一條電源進(jìn)線的主接線方案兩條電源進(jìn)線的主接線方案技術(shù)指標(biāo)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(zhì)量?jī)膳_(tái)主變并列，電壓損耗小兩臺(tái)主變并列，電壓損耗小靈活方便性由于只有一條電源進(jìn)線，靈活性稍差由于只有兩條電源進(jìn)線，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些從表中可以看出，雖然按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一條電源進(jìn)線的主接線方案遠(yuǎn)優(yōu)于兩條電源進(jìn)線的主接線方案，但是按技術(shù)指標(biāo)，兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案優(yōu)于一條電源進(jìn)線的主接線方案。為了給工廠的正常生產(chǎn)提供更加穩(wěn)定、可靠的電源，所以決定采用兩條電源進(jìn)線的主接線方案。正常工作時(shí)110kV側(cè)母線中間分段，兩電源分別同時(shí)給兩變壓器供電。當(dāng)一條電源進(jìn)線出現(xiàn)故障時(shí)，利用110kV母線的聯(lián)絡(luò)線，把110kV側(cè)母線連通，用另外一條電源進(jìn)線給兩個(gè)變壓器供電。這樣不僅提高了供電的可靠性，而且靈活性也增強(qiáng)了，給電力系統(tǒng)的維護(hù)和維修帶來(lái)了安全和方便。雖然這樣投資高了不少，但是是十分值得的。2.3短路電流的計(jì)算2.3.1求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（Uc1=115.5KV）三相短路容量=1918MVA三相短路電流周期分量有效值=1918/（*115.5）=9.6KA總阻抗=/=115.5/9.6=12架空線路的電抗：由資料得，因此電力系統(tǒng)的電抗：由；因此，選取SW2-35型斷路器其他三相短路電流2.3.2求k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（）①計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗架空線路的電抗電力變壓器的電抗：X3=X4=UK%/100*(/SN)=17/100*(10.5*10.5/7000)=0.003繪k-2點(diǎn)短路的等效電路如圖3-8示，并計(jì)算其總電抗為：②計(jì)算三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流ⅲ三相短路容量2.3.3k-1,k-2點(diǎn)短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-19.69.69.624.4814.51918k-260.360.360.333.2911096.62.410kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)表2-410kV側(cè)一次設(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)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SW2-3535kV1500A24.8kA63.4kA24.8高壓隔離開(kāi)關(guān)G-10/100010kV1000A——75kA高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA————電壓互感器JDJ-1010/0.1kV————————電流互感器LZZQB6-1010kV800/5A315/5A(大于)100/5A(大于)——————電流互感器LA-1010kV315/5A(大于)160/5A(大于)——————表3-7所選設(shè)備均滿足要求。2.5校驗(yàn)電壓損耗由課題要求A變電站至該廠距離約5Km，而表查得的鋁芯電纜的（按纜芯工作溫度80℃計(jì)），，又該廠的，，因此按式（3-9）滿足允許電壓損耗5％的要求。三、課設(shè)心得總結(jié)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我得到了很多的經(jīng)驗(yàn)，并且鞏固和加深以及擴(kuò)大了專業(yè)知識(shí)面，鍛煉綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，正確使用技術(shù)資料的能力。知識(shí)系統(tǒng)化能力得到提高,設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用了很多的知識(shí)，因此如何將知識(shí)系統(tǒng)化就成了關(guān)鍵。如本設(shè)計(jì)中用到了工廠供電的絕大多數(shù)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)方案，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中側(cè)重了知識(shí)系統(tǒng)化能力的培養(yǎng)，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了很好的理論基礎(chǔ)。動(dòng)得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)