课程设计报告-某加工厂变电所设计.doc

课 程 设 计 报 告 设计题目： 某加工厂变电所设计院系名称： 电气与信息工程学院专业班级： 自动化13-2姓 名： 学 号： 指导教师： 设计题目某加工厂变电所设计设计时间 2016年12月19日 至 2016年12月30日 共2周实验地点实验楼713同组人姓名技术指标：（1）工作电源：供电距离5公里，A变电站110kV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ131500kVA/110kV三卷变压器，其短路电压，。供电电压等级，由用户选用35kV或10kV的一种电压供电；最大运行方式： A变电站两台变压器并列运行；最小运行方式：A变电站两台变压器分列运行。（2）备用电源：由B变电站接一回架空线作为备用电源。只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。（3）功率因数：以35kV 供电时，；以10kV 供电时，。 （4）线路的功率损失按每千瓦1000元。设计内容：根据某加工厂变电所的原始资料和设计的要求，完成该加工变电所的负荷计算、车间变压器的台数和容量选择、主接线设计（给出2到3个较优方案，对其进行详细计算和分析比较，确定最优方案）、短路电流的计算（确定短路点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表）、主要电气设备的选择和校验（包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的选择及校验）以及用CAD软件绘制出该加工变电所的电气主接线图。成 绩指导教师签字： 年 月 日目 录一、课程设计的目的和意义1二、课程设计的步骤与内容1三、课程设计总结 10一、课程设计的目的和意义本课程设计是在专业课程全部修完后进行的一个重要的综合性实践教学环节，在指导教师的指导下由学生独立完成。通过本课程设计，学生应达到以下目的：（1）通过综合应用本专业所学习的多门课程知识，提供主动学习积极探索与大胆创新的机会；（2）参加小组团体的实践，了解项目管理、团队合作、文档编写与书面表达的重要性；（3）通过设计，体会各文档的重要性及设计的步骤和内容；（4）掌握相关软件工具的应用与环境对于项目开发的重要性，并且深入掌握好一、二种较新或较流行的软件工具或计算机应用技术、技能；（5）通过本次课程设计，使学生完成一定规定内容，为今后毕业设计的完成做好充分的前期准备。二、课程设计步骤与内容1 引言1.1 设计研究背景电力业对我国社会主义建设工农业生产和人民生活影响很大，因此，提高电力系统的可靠性，保证安全供电是从事电力设计的重要任务。变电站是电力系统不可或缺的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务。变电站不仅是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。1.2 原始资料1.2.1 全厂用电设备情况（1）负载大小（10kV侧）全厂各车间负荷统计表见表1.1。表1.1 全厂各车间负荷统计表序号车间名称负荷类型计算负荷安装容量（kW）需要系数1空气压缩车间I10000.780.232熔制成型（模具）车间I8000.70.273熔制成型（熔制）车间I7400.80.294后加工（磨抛）车间I32500.20.345后加工（封接）车间I28000.20.276配料车间I18000.20.287锅炉房I28000.150.268厂区其他负荷（一）IIIII8000.50.429厂区其他负荷（二）IIIII6300.70.45同期系数=0.95=0.97（2）负荷类型：本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超两分钟将造成产品报废；停电超过半小时，主要设备将会损坏；故主要车间及辅助设施均为I类负荷。（3）本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。（4）全厂负荷分布，厂区平面布置图见图1.1。 图1.1 厂区平面布置示意图1.2.2 电源情况（1）工作电源：本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110kV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ131500kVA/110kV三卷变压器，其短路电压，。电力系统与本厂联接图见图1.2。供电电压等级，由用户选用35kV或10kV的一种电压供电。最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。（2）备用电源拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。（3）功率因数供电部门对本厂功率因数要求值为：当以35kV 供电时，；当以10kV 供电时，。（4）电价：供电局实行两部电价。基本电价：按变压器安装容量每1kVA每月4元计费。电度电价：35kV，元/kWh；10kV，元/kWh。（5） 线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。 图1.2 电力系统与本厂连接示意图1.3 设计内容与设计结果1.3.1 设计内容（1）负荷计算（2）主接线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下23个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。（5）车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。（6）厂区380V配电系统设计根据所给资料，列出配电系统接线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。1.3.2 设计结果（1） 设计说明书，包括全部设计设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表。（2） 电气主接线图2 工厂负荷计算及无功补偿2.1 工厂的负荷计算供电系统要能安全可靠的正常运行，各个元件都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统各个环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的用来按发热条件选择供电系统中各个元件的负荷值，称为计算负荷。我国目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法，有需求系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用确定计算负荷的基本方法，最为简便。二项式法的局限性比较大，但是确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，使计算比较简便。先求各车间的计算负荷:（1）空压压缩车间设备总容量， ，故 （2）熔制成型（模具）车间设备容量，故（3）熔制成型（熔制）车间 设备总容量，故（4）后加工（磨抛）车间 设备总容量，故（5）后加工（封接）车间 设备总容量，, 故（6）配料车间 设备总容量，故（7）锅炉房 设备总容量，故（8）厂区其他负荷（一）设备总容量，, 故（9）厂区其他负荷（二）设备总容量，, 故同期系数，因此总的计算负荷为一级负荷总的计算负荷为2.2 无功功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求，则需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约电能又提高电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。未进行无功补偿时，工厂总功率因素为：。按规定，用35kV供电时，全厂总功率因数不低于0.90，用10kV供电时，全厂总功率因数不低于0.95。该加工厂装设两台主变压器，经过计算可知低压侧有功计算负荷为4760kW，无功计算负荷为1448kvar,视在功率4975.36kW。高压侧有功计算负荷4522kVA，无功计算负荷为1405kVA，视在计算负荷为4735.24kVA。10kV线路的功率因数为0.9567，35kV的功率因数为0.9549，均满足供电要求。因此无需再次进行无功功率补偿。3 变电站电气主接线设计3.1 变电站主接线方案的拟定 方案一：一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如下图3.1所示。这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一、二级负荷的工厂。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变压器器不需要经常切换的总降压变电所。图3.1 一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图 方案二：一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如下图3.2所示。这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，适用于一、二级负荷的工厂。这种外侨式接线适用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。方案三：一二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图，如下图3.3所示。这种主接线兼有前两种桥式接线运行灵活性的有点，但采用的高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。图3.2 一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图图3.3 一二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线图3.2 方案的确定在技术指标方面，三种方案均能满足要求；在经济指标方面，方案三的初期投入较方案一、二的多。而方案一更适用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所；方案二更适合用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。本次设计电源距离变电所5km或者7km，且本工厂采用三班工作制，昼夜负荷变动较小，切不需要经常切换变压器。所以综合技术经济指标，最终选择方案一，即一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图。3、 课程设计总结1. 总结根据所给原始资料以及题目要求，经过为期两周的努力，我们小组顺利完成了对某加工变电所主接线的设计。经过计算可以得到全厂的总负荷为4529kW,一级负荷的计算负荷为3875.34kVA，经过验证不需要无功功率补偿。选用的是5000kVA的油浸式变压器，型号为SJL1-5000/35，电压为35/10kV。电气主接线图的设计采用的是一次侧内桥式接线、二次侧单母线分段的总降压变电所主接线设计。短路电流的计算见表格4.1即可。主要设备的选择母线选的是LGJ-120、高压断路器是选SN10-35型、高压隔离开关选GN5-35G/600-72户内型隔离开关、电压互感器选JDJJ-35型单相油浸式电压互感器、高压电流互感器选LMCQ-35型电流互感器、高压熔断器选RN1-35G/1000-2000型高压熔断器、高压负荷开关选FN21-35/630-20户内型负荷开关，低压一次设备中断路器选DZ10-600L、低压隔离开关选NH3-400、低压电流互感器选LAT-300。在35kV进线杆塔前装设1000米避雷线，并在进线断路器前装设FZ-35型避雷器，接地设计根据总降压变电所的防雷接地采用环形接地网，用直径为50mm,长2.5m 钢管作接地体，深埋地下1米用扁钢连接。2. 心得体会通过这次为期两周的专业方向课程设计实习，很好地将理论知识和实践工程联系起来，不仅很好地巩固了理论知识，还提高了自己的工程设计能力，并且对负荷计算和短路电流的求解更加熟练，对设备的选型以及校验有了更加深刻的认识。在这次实习中锻炼了自己独立思考能力的同时也让自己明白了团队合作的重要性，小组成员之间相互学习，共同进步，可以很大程度的提高工作效率。与此同时，对CAD制图软件更加熟悉，让自己更加熟练的画电气接线图，提高了我的CAD制图的能力。对论文格式的编写有了更加深刻的认识，为自己以后做毕业设计打下了良好的基础。总之，这次实习让我受益匪浅。参考文献：1 陈广辉，王安妮，何东欣，杨凯，陈胜