某机械厂总降压变电所工厂供电课程设计[行业一类]

1、第1章 任务书1.1 设计题目某机械厂总降压变电所的电气设计1.2 设计目的（1）通过该厂变电所的设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。（2）掌握中小型工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。（3）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术奠定一定的基础。1.3设计要求（1）选择变电所主接线方案。（2）确定变电所主变压器的台数和设备容量、类型。（3）选择高低压设备和进出线。（4）选择整定继电保护装置。1.4设计依据（1）工厂负荷情况。该厂铸造车间、电镀车间和锅炉属于二

2、级负荷，其余为三级负荷。低压动力负荷为三相，额定电压为380V；电气照明为单相，额定电压为220V.表格 1 工厂负荷情况厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需用系数功率因数1铸造车间动力3000.30.7照明60.81.02电镀车间动力2500.50.8照明50.81.03锅炉房动力500.70.8照明10.81.04金工车间动力4000.20.65照明100.81.05机修车间动力1600.20.65照明40.81.06仓库动力200.40.8照明10.81.0 (2)供电电源情况。1）由附近一条35KV的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号LGJ-185,等边三角形排列，线距1。5m

3、，干线长度10km。干线首端断路器容量为200MVA。此断路器配备有定时限过流保护和点流速断保护，定时限过电流保护动作时间为1.7s。为了满足工厂二级负荷要求，采用长度为20km的35kV架空线路取得备用电源。2）变电所最大负荷时功率因数不低于0.9；3）其他资料（平面图、气象、地质水文等）略。1.5 设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿。（列出负荷计算表）（2）主变压器台数、容量和类型的选择。（3）变电所主接线方案的设计（绘图3号图纸）。（4）短路计算。（5）变电所一次设备的选择与校验。（6）选择整定继电保护装置。1.6 设计时间安排（1）进行负荷计算，无功补偿计算，收集相关资料-1天（2）

4、电气系统接线设计，变压器的选择-1天（3）短路计算等相关计算-1天（4）电气设备选择与校验-2天（5）继电保护选择、整定计算-1天（6）绘制图表，完成设计报告-1天1.7 设计报告格式要求（1）课程设计报告封面有学院统一印制，文档用B5纸。（2）课程设计报告编排结构：1）封面。2）前言。3）目录。4）任务书。5）负荷计算和无功功率补偿。6）主变压器台数、容量和类型的选择。7）变电所主接线方案的设计。8）短路计算。9）变电所一次设备的选择与校验。10）选择整定继电保护装置。11）防雷保护和接地装置设计。12）结束语。13）参考文献（书写格式）；【1】作者1作者2.书名。（版次）。出版地：出版社，

5、出版年份14）附录（如元器件明细表等）。15）附图。画图用3号图纸。（3）书写要求工整，图表要求规范。第2章 负荷计算和无功功率补偿.2.1负荷计算铸造车间动力: =PeKd=3000.3=90kW =tan=91.8kvar照明:=PeKd=60.8=4.8kW =tan=0总计 =94.8 ,=91.8 ,=132.0kVA , =200.5A电镀车间 动力： =PeKd=2500.5=125kW =tan=93.8kvar照明：=PeKd=50.8=4.0kW =tan=0总计 =129.0 ,=91.8 ,=132.0kVA , =200.5A编号名称类别设备容量Pe/kW需要系数Kd

6、Cos tan计算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1铸造车间动力3000.30.71.0290.091.8照明60.81.004.80小计306 94.891.8132.0200.52电镀车间动力2500.50.80.75125.093.8照明50.81.004.00小计255 129.093.8159.5242.33锅炉房动力500.70.80.7535.026,3照明10.8100.80小计5135.826.344.467.44金工车间动力4000.20.651.1780.093.6照明100.81.008.00小计41088.093.6128.519525机修车间动力16

7、00.20.651.1732.037.4照明40.81.003.20小计16435.237.451.478.16仓库动力200.40.80.7586.0照明10.81.000.80小计218.86.010.616.2总计动力1180391.6348.9_照明25计入Kp=0.9 Kq=0.90.747352.44314.01472.05717.212.2 无功功率补偿 (1) 由表可知，补偿前变压器低压侧的视在计算负荷为：472.05KVA 则,变电所低压侧的功率因数为：0.747 (2) 确定补偿容量 现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，所以我们考虑到变压器的损耗，可设低压侧补偿

8、后的功率因数为0.95来计算需要补偿的容量。200.89kvar (3) 补偿后的计算负荷和功率因数 低压侧的计算负荷为：=370.15KVA 此时变压器的损耗为： 5.55KW 22.20kvar 变电所10kv侧的计算负荷为：357.99KW 135.32KVAR =382.71KVA=0.015Sc=5.74KW =0.06Sc=22.96kvar 变电所高压侧的功率因数为：符合任务书要求项目Cos 计算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A380V侧补偿前负荷0.747352.44314.01472.05717.21380V侧无功补偿容量-200.89380V补偿后负荷0.9

9、5352.44113.12370.15562.3810KV变压器功率损耗5.7422.9610KV侧负荷计算0.93357.99135.32382.7122.1035KV变压器功率损耗5.7422.9635KV侧负荷计算0.92363.73158.28396.686.54第3章 主变压器台数、容量和类型的选择3.1变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有下列两种方案：（1）装设一台主变压器 ,型式采用S9，而容量根据选择，即=456.55557.17KVA,选一台S9-630/35型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线

10、来承担。（2）装设两台主变压器 型式也采用S9，每台容量按式SNT（0.60.7）S30选择，即SNT（0.60.7）398kVA=(238.8278.6)kVA因此选两台S9-315/35型低损耗配电变压器。主变压器的联结组别均采用Yyn0。 两种主结线方案的比较(1)比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案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额查得S9-630的单价为7.47万元，而变

11、压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为27.47万元14.94万元查得S9-315的单价为5.31万元，因此两台综合投资为45.31万元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-1A(F)型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为41.53.5万元21万元本方案采用6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为61.53.5万元31.5万元，比一台主变方案多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为3.706万元（其余略）主变和高压开关柜的折旧和维修管理费

12、每年为6.752万元，比一台主变方案多耗3.046万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA计，贴费为6300.08万元50.4万元贴费为24000.08万元64万元，比一台主变方案多交13.6万元考虑到设计预算的需要，本设计采用方案（1）按照上述原则，10kv变压器选择S9-630/10型低损耗配电变压器第4章 主结线方案的选择4.1变配电所主结线的选择原则(1) 当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。(2) 当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。(3) 当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。(4) 为了限

13、制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。(5) 接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。(6) 610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。(7) 采用610KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。(8) 由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。(9) 变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路

14、器。(10) 当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。 4.2主结线方案选择对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。 经过设计选择我设计的方案如下：Y0

15、Y0S9-630/GG-1A(F)-0735/10联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW口-1035kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）10kV高压柜列主接线线路图第5章 短路计算短路计算的方法有很多，常用的有欧姆法和标幺制法，本设计采用的是标幺制法。5.1 基准值的选取采用标幺制法进行三相短路计算时，选取的基准值为：S=100 MVA, U=35kV, U=10kV 由公式 计算基准电流，可得： 5.2短路计算电路200MVAK-1K-2LGJ-185,10k

16、m35kVS9-630/3510kV(2)(3)(1)系统s5.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 由设计任务可知，由公式，可得： = 电缆线路L的电抗标幺值由设计任务知，由公式，可得： 变压器的电抗标幺值查表得，由公式，可得：= = =9.52 绘短路等效电路图如下图所示, 图上标出各元件的序号和电抗标幺值， 并标明短路计算点。k-1k-2 短路等效图5.4点三相短路时的短路电流和容量的计算计算短路回路总阻抗标幺值计算点所在电压级的基准电流 计算点短路电流各值 =129.73MVA 计算点三相短路时的短路电流计算短路回路总阻抗标幺值 计算点所在电压级的基准电流 计

17、算短路电流各值 5.5短路计算结果短路计算点三相短路电流（）电压（kV）三相短路容量(MVA)2.145.463.2335129.730.551.010.60109.72第6章 变电所一次设备的选择校验 6.1 35kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI302tima数据35kV6.64A (I1NT)2.14kA5.46kA2.1421.9=8.70一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt少油断路器SW3-3535kV1000A16.5A40kA16.524=1089高压隔离开关GW4-35/20035kV200A40kA1624=

18、1024高压熔断器RN1-35/10A35kV10A电压互感器JDZJ-3535/100kV电流互感器LQJ-3535kV100/5A31.8KA81金属氧化物避雷器YH5WZ-42/13442kV 6.2 10kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI302tima数据10kV22.10A (I1NT)101kA0.60kA1.0120.75=0.75一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt真空断路器ZN4-10C10kV1000A17.3kA63kA17.322=224.47高压隔离开关G19-10/40010kV400A31.5kA

19、12.524=625高压熔断器RN1-10/25A10kV25A电压互感器JDZ-1010kV电流互感器LQJ-1010kV-第7章 选择整定继电保护装置7.1过电流保护动作电流的整定其中线路的最大负荷电流为，=0.9，。动作电流为：选DL-11/10电流继电器，线圈并联，整定动作电流为1A。过电流保护一次侧的动作电流为； 式中： 线路的最大负荷电流保护装置的可靠系数，取1.2电流继电器的返回系数，一般取0.9电流互感器的变流比。过电流保护动作时间的整定： 线路1WL定时限过电流保护的动作时限应较线路2WL定时限过电流保护动作时限大一个时限级差。 灵敏度校验 保护线路1WL的灵敏度，按线路1W

20、L末端最小两相短路电流校验，即： 由此可见，保护整定满足灵敏度要求。线路定时限过电流保护原理图7.2装设电流速断保护 动作时限大于0.50.7s，需配电流速断保护取10 第8章 防雷保护和接地装置设计8.1直击雷的防护 由于本设计的变电所位于室内，所以不需要直击雷的防护。 8.2雷电侵入波的防护(1) 在10kV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25mm4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷针接地端螺栓连接。(2) 在10kV高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害

21、。(3) 在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入波的雷电波。 8.避雷器装设 变电所进线的防雷保在进线的终端，装设FZ型或者FS型阀型避雷器，用来保护线路断路器及隔离开关。10kV变配电所进线防雷保护接线F1-管型避雷器 F2-阀型避雷器4.接地网设计 接地网接地电阻按RE4设计，现采用最常用的垂直接地体，直径d=50mm，长约2.5m，环形敷设。 单根钢管接地电阻为：选取计算垂直接地体根数。n0.9RE1/(RE)=0.9因此选取=50mm的镀锌钢管15根，垂直接地体之间距离为5米。接地线和水平连接导体用40mm4mm的镀锌扁钢。第9章 结

22、束语课程设计已经做完，我也有很多的心得体会值得去书写，这方面的专业知识，更多的是关于实践与思维之间关系方面的。 在已度过的大学时间里接触的都是专业课。仅仅是专业课的理论知识，那么如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？这是我长期思考的问题。 在做课程设计过程中，我对工厂中供电设备及器件选择不是很熟悉，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让完成自己的设计去查阅这方面的设计资料，同时也再次去理解回顾知识。科学都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。设计中，我翻阅以前所学的专业课知识，学习的过程中带着问题去学我觉得很有目的性，这是我做这次课程设计的

23、心得之一。要有一个清晰的思路和一个完整的的流程图，不能妄想一次就将整个设计好，反复修改的好习惯。在课程设计中我得到同学的许多帮助，再次一并谢过。由于我自身的水平有限，难免在理解上、设计中有所纰漏，敬请老师扶正。参考文献1刘介才.工厂供电M.北京：中国电力出版社，2010. 2唐志平.供配电技术M.北京：电子工业出版社，2005.3苏文成.工厂供电M.北京：机械工业出版社，2005.4李友文编.工厂供电M.化学工业出版社, 2007.5何永华.发电厂及变电站的二次回路M.北京.中国电力出版社，20046刘介才编.实用供配电技术手册M.中国水利水电出版社, 2002.7刘海婷. 220kV降压变电

24、所变压器选择及电气主接线设计J.吉林农业,2010,(12):3438刘学军.继电保护原理M.北京：中国电力出版社，2007.9刘静波. 变压器和配电装置的运行维护J.民营科技,2010,(11):2310谢芳. 110kV变电站电气设计J.中国新技术新产品,2010,(8):132-13311王玉华.工厂供配电M.中国林业出版社，2006.812俞丽华.电气照明M.上海：同济大学出版社，2004.13雷振山.中小型变压器实用设计手册M.中国水利水电出版社，2000.114杨晓敏主编.电力系统继电保护原理及应用M，中国电力出版社，2006.815何金良.电力系统接地技术M.科学出版社，2007

25、.216Design Guide for Rural SubstationsS. RUS Bulletin 1724E-300 .Issued June 2001附录附表1 并联电容器的技术数据型号额定容量（kvar）额定电容（F）型号额定容量（kvar）额定电容（F）BCMJ0.4-16-3BCMJ0.4-20-3BCMJ0.4-25-3BWF6.3-25-1WBWF6.3-30-1W16202525303204005002.02.4BWF10.5301WBWF10.5401WBWF10.5501WBWF10.51001WBWF10.51201W3040501001200.861.151.442.893.47附表2 S9系列610KV级铜绕组低损耗电力变压器的技术数据额定容量（kVA）额定电压（kV）联接组标号空载损耗（W）负载损耗（W）阻抗电压（%）空载电流（%）一次二次1000Yyno1700103004.50.7Dyn111700920051.71250Yyno1950120004.50.6Dyn1120001100052.5160