机械厂降压变电所的电气设计设计任务书

1 机械厂降压变电所的电气设计设计任务书 （一）设计题目 *机械厂降压变电所的电气设计。 （二） 设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 （三） 设计依据 1. 工厂总平面图 见附录 1。 2. 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4000h，日最大负荷持续时间为 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为 380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为 220V。本厂的负荷统计资料如下表所示。 厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量 /要系数 功率因数 6 铸造车间 动力 360 明 锻压车间 动力 385 明 金工车间 动力 371 明 工具车间 动力 348 明 电镀车间 动力 236 明 热处理车间 动力 188 明 装配车间 动力 167 明 0 机修车间 动力 155 明 锅炉房 动力 90 明 仓库 动力 19 明 活区 照明 456 注：表中生活区的照明负荷中含家用电器。 3. 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电合同规定，本厂可由附近一条 10干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为线为等边三角形排列，线距为 线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约 6线首端所装设的高压断路器断流容量为 300断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总厂度为 70缆线路总长度为 15 4. 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 35，年平均气温为 26，年最低气温为 年最热月平均最高气温为 28，年最 热月平均气温为 27，年最热月地下 平均温度为 24。当地主导风向为东南风，年雷暴日数为 15。 5. 地质水文资料 本场所在地区平均海拔 600m，地层土质以粘土为主，地下水位为 3m。 6. 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在本厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量记为 18 元 /力电费为 h，照明（含家电）电费为 /h。外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳 供电贴费： 610800元 / （四） 设计任务 1. 设计说明书 需包括： 1） 前言。 2） 目录。 3） 负荷计算和无功功率补偿。 4） 变电所位置和型式的选择。 5） 变电所主变压器台数、容量与类型的选择。 6） 变电所主接线方案的设计。 7） 短路电流的计算。 8） 变电所一次设备的选择与校验。 9） 变电所进出线的选择与校验。 10) 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定。 11）防雷保护和接地装置的设计。 12）附录 2设计图纸 需包括： 1）变电所主接线图一张（ 纸）。 2）变电所平、剖面图 1张（ 3）其他，如某些二次回路接线图等。 （五） 设计时间 自 年 月 日至 年 月 日（ 周） 指导教师 （签名） 年 月 日 3 供配电课程设计说明书 （一） 计算负荷和无功功率补偿 1. 负荷计算 各厂房和生活区的负荷计算如表 1 表 1械厂负荷计算表 编号 名称 类别 设备容量 Pe/要系数 Kd 计算负荷 30/30/30/A 1 工具车间 动力 348 照明 小计 锻压车间 动力 385 照明 小计 热处理车间 动力 188 照明 小计 电镀车间 动力 236 照明 小计 金工车间 动力 371 照明 小计 铸造车间 动力 360 照明 小计 仓库 动力 19 照明 小计 锅炉 房 动力 90 照明 小计 装配车间 动力 167 照明 小计 0 机修车间 动力 155 照明 小计 1 生活区 照明 456 总计（ 380 动力 2319 照明 入 K p=K q= 无功功率补偿 由上表知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 供电部门要求该厂 10虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380取 80V 侧所需无功功率补偿容量。 ） =998.7据上述数据选 联电容器为 用其方案 2（主屏）1 台与方案 3（辅屏） 4 台相组合，总共容量 1125=560此无功补偿后工厂 3800 表 1功补偿后工厂的计算负荷 项目 计算负荷 30/30/30/A 380V 侧补偿前负荷 80V 侧无功补偿容量 380V 侧补偿后负荷 变压器功率损耗 30=30= 10二） 变电所位置和型式的选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面的下边和左侧，分别作一直角坐标的 后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如 。而工厂的负荷中心假设在 P（ x， y），其中 P= = 此仿照力学中计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： (321 332211 (321 332211最后求得变电所位置如图 1 2号厂房的东面，考虑进出线方便，决定在 2号厂房的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。5 图 1变电所位置 （三） 变电所主变压器及主接线方案的选择 1. 变电所主变压器的选择 （ 1）装设一台主变压器 型号采用 ，选 T=125030=选一台0 型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由与临近单位相联的高压联络线来承担。 （ 2）装设两台主变压器 型号亦采用 台变压器容量选择： T（ 668 780） T ） =（ 96 因此选两台 0型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由临近单位的高压联络线来承担。 考虑到各方面因素，最终选择两台主变压器，容量都为 800 2. 接线方案 电气主接线图见附录 2。 （四） 短路电路的计算 6 图 1路计算电路 设 00d=高压侧 压侧 031 0 0311 （ 1）电力系统的电抗标幺值 查表得 00此 M V （ 2） 架空线路的电抗标幺值 查表得 而线长 6 00)22 （ 3） 电力变压器的电抗标幺值 查表得 此 k V 绘短路等效电路图如图 1示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。 图 1标幺制法的短路等效电路图 7 （ 1）总电抗标幺值 ( k （ 2）三相短路电流周期分量有效值 (1)3( 1 （ 3）其他三相短路电流 k ( 1)3()3( ( ( （ 4）三相短路容量 M V ()3( 1 5. 计算 的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 （ 1）总电抗标幺值 43)1()2( （ 2）三相短路电流周期分量有效值 4)2(2)3( 2 （ 3）其他三相短路电流 k ( 2)3()3( ( ( （ 4）三相短路容量 M V ()3( 2 以上计算结果综合如表 1 表 1短路计算结果 8 短路计算点 三相短路电流 /相短路容量 /k(3) I (3) I (3) ) ) ) 五） 变电所一次设备的选择校验 1. 10一次设备的选择校验 如表 1 表 110选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度 其他 装置地点条件 参数 N ) ) I(3)2 据 10次设备型号规格 额定参数 e e t 高压少油断路器30 1030A 16062 2=512 高压隔离开关00 1000A 02 5=500 高压熔断器00 电压互感器0/ 电压互感器10 / 电流互感器000/5A 225 2 9021=81 避雷器 0 户外隔离开关00 1200A 2502 5=500 表 1 2. 380V 侧一次设备的选择校验 如表 1 表 13809 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度 其他 装置地点条件 参数 30 ) ) I(3)2 数据 380V 总 一次设备型号规格 额定参数 e e t 低压断路器80V 2000A 60 低压断路器80V 630A 30 低压断路器80V 200A 25 低压刀开关0 380V 2000A 00V 2000/5A 00V 100/5A 160/5A 表 1 3. 高低压母线的选择 查表得， 100 4)，即母线尺寸为 40438000 8)+60 6，即相母线尺寸为 1008中性线母线尺寸为 606 （六） 变电所进出线及与临近单位联络线的选择 压进线和引入电缆的选择 （ 1） 10压进线的选择校验 采用 铝绞线架空敷设，接往 10用干线。 1） 按发热条件选择 由 30 及室外环境温度 28，查表初选 30时的 ,满足发热要求。 2） 校验机械强度 查表知，最小允许截面 ，因此按发热条件选择的 满足机械强度要求，故改选 由于此线路很短，不需校验电压损耗。 （ 2） 由高压配电室至主变压器的一段引入电缆的选择校验 采用 交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。 25 10 1） 按发热条件选择 由 30 及土壤温度 24，查表后，初选缆芯截面 35交联电缆，其01 足发热要求。 2） 校验短路热稳定 按 下 列 公 式 计 算 满 足 短 路 热 稳 定 的 最 小 截 面 C im a 222)3(m i n 352777 （式中 C 值由表查知， 按终端变电所保护动作时间 断路器断路时间 ，故 = 由式可知所选线不符合要求，故改选缆芯截面为 95 此选择电缆型号为 5。 2， 380v 低压出线的选择 （ 1） 馈电给 1 号厂房的线路 采用 聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 1） 选择低压断路器及其过流脱扣器规格 查表知， 低压断路器的过流脱扣器额定电流 01315 30. ,故初步选择 低压断路器，其 15. 。 设 瞬 时 脱 扣 电 流 整 定 为 4 倍，即 2 6 03 1 54)0( 而 ,KI e ( 满足 的要求，因此 校验断流能力：在查表知，所选择的 断路器 030 3 满足要求。 2） 选择导线截面 查表知，当 240 的 芯电缆直接埋地敷设且土壤温度在 24时其01319 ，故按发热条件可以选 240 。 校验机械强度：由前面的计算可知，最小截面为 故满足机械强度要求。 3） 校验导线与低压断路器保护的配合 由于瞬时过流脱扣器整定为 2 6 03 1 54)0( ，而 AI ,满足KI )0(11 的要求。则选择 85+1 100 的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。因此馈电给其他厂房的线路的选择也可按 1 号厂房去选择 . （ 2） 馈电给生活区的线路 采用 的铜芯橡皮绝缘线架空敷设。 1） 按发热条件选择 由 4330 及室外环境温度为 28，查表可知初选 240，其 28时的 05 4 36 3 5 ,满足发热要条件 2） 检验机械强度 查表可知，最小允许的截面积 20 ，因此 185 满足机械强度要求。 3） 校验电压损耗 由图所示的工厂平面向量图量得变电所至生活区负荷中心距离约为 200m，而由表 8查的其阻抗值与 240 近似等值的 阻抗 ， （按线间几何均距 ），又生活区的 , va ，因此 )( %5%8%100380 确保生活用电的电压质量，决定采用四回 20 的三相架空线路对生活区供电。 均采用 0 橡胶绝缘线。 (3)作为备用电源的高压联络线的选择实验 采用 交联聚乙烯结缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距 2邻近单位变配电所的 10线相联。 1）按发热条件选择 工厂二级负荷容量共 49603/(49630 ，而最热月土壤平均温度为 24，因此查表 8选缆芯截面为 25交联聚乙烯结缘电缆，其 090 ,满足发热条件。 2）校验电压损耗 由表 8查得缆芯为 25铝芯电缆的 ， ，而 二 级 负 荷 的 va P ， 线 路 长 度 按 2 ， 因 此212.0(v a II 12 %5%0010000 U 此可见该电缆满足允许电压损耗要求。 3）短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯 25于邻近单位 10短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有暂缺。 车间名称 装置地点条件 电缆 低压断路器 校验断路器与电缆的配合 (七 ) 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 断路器采用弹簧储能操作机构，可实现一次重合闸。 变电所高压侧装设装用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全厂)0(. 13 消耗的有功电能和无功电能，并据以计算工厂每月的平均功率因数。计量柜由有关部门加封和管理。 3变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器 中电压互感器为 3 个 的，组成开口三角的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。 作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电能表、三相无功电能表和电流表。高压进线上亦装有电流表。 低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电能表。低压照明线路上，装有三相四线有功电能表。低压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一个回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度级按规范要求。 4. 变电所的保护装置 (1) 主变压器的继电保护装置 1）装设瓦斯保护 当变压器油箱内发生故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号，当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作于跳闸。 2）装设反时限过电流保护 采用 感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。 过电流保护动作电流整定 由 , ， 8.0205/100 所以动作电流为 因此过电流保护动作电流 整定为 8A。 过电流保护动作时间的整定 由于本变电所为电力系统的终端变电 所，故其过电流保护的动作时间可整定为最短的 过电流保护灵敏系数的检验 由于 0/()3( 2)2( 2m i n. ，001/2010/1. ,因此其保护的灵敏系数为 0/1 0 5 3 满足规定的灵敏度系数 要求。 3） 装设电流速断保护 利用 继电器的电流速断装置来实现。 速断电流的整定 由 ( 2m a x. , 4.120 03/(80022 a x. 3.10 ,因此速断电流为 92 82 0 02520 , 电流速断保护灵敏系数的检验 由于 3(1)2( 1m i n. , 0 0 0/1. 因此其保护的灵敏系数为 020 00 定，电流保护的最小灵敏系数