某机械厂降压变电所电气课程设计

1、供配电课程设计题目：某机械厂降压变电所的电气设计（三）班 级学生姓名指导教师设计题目某机械厂降压变电所的电气设计主要研究内容要求根据机械厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定变电所的位置与形式，确定变电所主要变压器的台数与容量，类型。选择变电所主接线方案，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。主要技术指标或研究目标（1） 负荷计算和无功功率补偿（2） 变电所位置和形式的选择（3） 变电所主要变压器的台数与容量，类型的选择（4） 变电所主要接线方案的设计基本要求（1） 变电所主接线图一张（2） 变电所平、剖面图一张（3）

2、设计说明书（4） 元器件明细表一份（5） 设计说明书参考文献1. 工厂供电使用指导 刘介才主编 中国电力出版社2. 工厂供电 汪永华主编 机械工业出版社3. 工厂供电 刘介才主编 机械工业出版社 摘要众所周知，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

3、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。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以

4、下基本要求：（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 目录摘要.21设计任务.41.1设计要求41.2设计依据41.2.1工厂总平面图.41.2.2工厂负荷情况51.2.3供电电源情况5第一章 负荷和无功功率计算及补偿.6 1.1 负荷计算的目的、意义及原则.

5、6 1.2 全厂负荷计算及方法.6 1.3无功功率补偿.8 1.3.1无功补偿的作用.9 1.3.2无功补偿装置的选择.10第二章 变电所位置和形式的选择.10 2.1 变电所位置的选择.10 2.2 变电所形式的选择.11第三章变电所主变压器台数、容量类型的选择.12 3.1变压器的选择方案. 12 3.2主变压器数量及容量类型的确定.12第四章 变电所主接线方案的选择.134.1装设一台主变压器的主接线方案.13 4.2装设两台主变压器的主接线方案.13 4.3主接线方案的技术经济比较.14元件明细表.15结束语.16 本设计将分四章，第一章讲述负荷和无功功率计算及补偿，第二章变压器的选择

6、，、第三章是变电所主接线方案确定、第四章是变电所位置的确定。1.设计任务1.1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，确定变电所的位置与形式，确定变电所主要变压器的台数与容量，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，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。1.2设计依据：1.2.1工厂总平面图：1.2.2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5000h，日最大负荷持续时间为10h。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。

7、全厂负荷情况如表1.1工厂负荷统计资料表所示： 表1.1 工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力2000.30.65照明50.71.02锻压车间动力2000.20.60照明50.71.03金工车间动力2000.20.60照明50.71.04工具车间动力2000.250.60照明50.71.05电镀车间动力1500.40.70照明50.71.06热处理车间动力1000.40.70照明50.71.07装配车间动力1000.30.65照明50.71.08机修车间动力1000.20.60照明20.71.09锅炉房动力500.60.70照明10.71.010

8、仓库动力100.30.80照明10.71.0生活区照明2000.70.91.2.3供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kv的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等腰三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。为满足工厂二级符合要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。第一章 负荷计算和无功功率补偿 1.1、 负荷计算的目的、意义及原则（1）供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开

9、关设备及导线、电缆等）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。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。（2）计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负

10、荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。（4）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（5）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。1.2、全厂负荷计算表及方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法

11、及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率： P30= PeKd 无功功率: Q30 = P30 tg 视在功率: S3O = P30/cos 计算电流: I30 = S30/3Un机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量Pe/kw需要系数Kdcostan计算负荷P30/kwQ30/kwS30/kvaI30/A1铸造车间动力3000.40.71.02120122.4照明60.71.004.20小计306124.2122.4175.6143.82锻压车间动力4000.30.651.16120139.2照明80.71.005.60小计408125.6139.2190.9104

12、.63热处理车间动力2000.60.80.7512090照明80.71.005.60小计208125.690155.6104.44电镀车间动力2000.60.80.7512090照明70.71.004.90小计207124.99085.3129.75仓库动力200.30.71.026061.2照明20.71.001.40小计15561.461.287.11346工具车间动力2000.30.61.336080照明70.71.004.9020764.980104.990.67金工车间动力4000.30.651.16120139.2照明90.71.006.30小计105126.3139.2190.9

13、73.78锅炉房动力800.60.651.164855.68照明20.71.001.40小计8249.455.6875.251.99装配车间动力2000.40.71.028081.6 照明70.71.000.70小计20780.781.6115.065.910机修车间动力2000.30.651.166069.6照明40.71.002.80小计20462.869.695.128.511生活区照明2000.71.00.4814067.2155.3235.9总计（380V侧）动力2400540.3506.85照明60计入Kep=0.85Keq=0.90.71459.3456.2647.4983.71

14、.3、无功功率补偿 由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数是0.71，而供电部门要求该厂35kv进线侧最大负荷时因数不应低于0.92考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时因数应稍大于0.92，暂取0.93来计算380V侧所需无功功率补偿容量： Qc=P30(tan1-tan2)=459.3 tan(arccos0.71)-tan(arccos0.93)kvar=271kvar 选PGJ1型低压自动补偿屏（如图2.1所示），并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）3台相组合，总共容量84kvar*4=336kvar。因此无功补

15、偿后工厂380V侧和35KV侧的负荷计算如下表所示：项目cos计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380v侧补偿前负荷0.71459.3456.2647.4983.7380v侧无功补偿容量336380v侧补偿后负荷0.967459.3120.2474.77720.9主变压器功率损耗0.015S30=7.120.06S30=28.4810kv侧负荷计算0.91466.42213.68513.129.61.3.1无功补偿的主要作用无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有

16、功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功补偿在电网中传输，相应减小了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。集中补偿与分散补偿相结合，以分撒补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降压相结合；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。无功补偿的主要作用具体体现在： 提高电压质量； 降低电能损耗； 提高发供电设备运行效率；减少用户电费支出。1.3.2无功功率补偿装置：一般用并联电容器的方法来进行功率补偿。第二章 变电所位置和形式的选择2.1变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定： 一、接

17、近负荷中心； 二、进出线方便； 三、接近电源侧； 四、设备运输方便； 五、不应设在有剧烈振动或高温的场所； 六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧； 七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻； 八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定； 九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。1、装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑

18、物内时，建筑物应采取局部防火措施。2、多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配电所、变电所应设置在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁。3、高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的配电所和变电所，当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁，并应按现行国家标准高层民用建筑设计防火规范有关规定，采取相应的防火措施。4、露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所： 、有腐蚀性气体的场所；、挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁； 、附近有棉、粮及其他易燃、易爆物品集中的露天堆场； 、容易

19、沉积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。2.2变电所的形式（类型）：（1） 车间附设变电所（2） 车间内变电所（3） 露天（或半露天）变电所（4） 独立变电所（5） 杆上变电台（6） 地下变电所（7） 楼上变电所（8） 成套变电所（9） 移动式变电所我们的工厂是10kv以下，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。在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，p1、p2、p3p10分别代表厂房1、2、310号的功率，设定p1、p2p10并设定p11为生活区的中心负荷，如图3-1所

20、示。而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：把各车间的坐标带入（3-1） （3-2），得到x=4.2，y=4.89.由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房的西北角。考虑到周围环境和进出线方便，决定在6号厂房的西侧仅靠厂房建造工厂变电所，器型为附设式。第三章 变电所主要变压器的台数与容量、类型的选择3.1根据工厂的负荷情况和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：(1) 装设一台主变压器 型号为S9型，而容量根据式SN.T=S30，SN.T为主变压器容量，S30为总的计算负荷。SN.T=630KVA513.1 KVA，即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。(

21、2) 装设两台主变压器 型号为S9型，而每台变压器容量根据式（3-1）（3-2）选择，即：SN.T=0.7*513.1=359.2KVA （3-1） SN.T= S30 =94.7+88.2+43.3=226.2KVA （3-2）因此选两台S9-400/10型低损耗配电变压器。 2.类型 ：我们这里选S9-630/10或S9-400/10 。主变压器的联结组为Yyn0。第四章、变电所主接线方案的选择根据上面考虑的两种主变压器方案可设计出下列两种主接线方案：4.1装设一台主变压器的主接线方案 如图4-1所示：4.2装设两台主变压器的主接线方案 如图4-2所示4.3主接线方案的技术经济比较从上表可

22、以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。比较项目装设一台主变的方案（图41）装设两台主变的方案（图42）技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资查得S9-630单价为7.47万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2*7.47=14.94万元查得S9-400单价为5.31万元，因此两台变压器综合投资为4*5.31=21.24万元，比一台主变方案多投资6.3万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得GG-1（F）型柜按每台3.5万元计，而其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4*1.5*3.5=21万元本方案采用6台GG-1A（F）柜，其综合投资额约为6*1.5*3.5=31.5万元，比一台主变的方案多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变和高压开关