某机械厂降压变电所电气设计(毕业论文doc)

1、沏点2孽愧供用电工程课程设计说明书第一机械厂降压变电所的电气设计学 院：电气与信息工程学院学生：泰波指导教师：孟娜职称/学位助教专业：电气工程及其自动化班级： 电气本1205班学 号：1230140521完成时间：2016年01月-总结资料-摘要为保障工业生产安全进行，保证电能合理分配、输送，灵活改变运行方式。特进行 本次设计。本设计主要阐述了对机械厂总降压变电所的电气设计方案。在设计中进行了对工厂 负荷的统计计算；变电所位置与型式的选择；变电所主变压器及主接线方案的选择；短 路电流的计算；变电所一次设备的选择校验；变电所进出线与邻近单位联络线的选择; 降压变电所防雷与接地装置的设计等。关键词

2、：工厂供电；变电所；无功功率补偿；变压器；短路电流计算；一次设备; 避雷器1绪论12设计任务22.1 设计要求222设计依据22.1.1 工厂总平面图2222工厂负荷情况22.1.3 供电电源情况22.1.4 气象资料32.1.5 地质水文资料32.1.6 电费制度43负荷计算和无功功率补偿53.1 负荷计算53.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式53.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式53.1.3 各车间负荷统计计算63.1.4 总的计算负荷计算83.2 无功功率补偿114变电所位置与型式的选择124.1 变配电所的任务 124.2 变配电所的类型125变电所主变压器及主接线方案的选

3、择145.1 变电所主变压器的选择145.1.1 变压器型号的选择145.2 变电所主接线方案的选择145.2.1 装设一台主变压器的主接线方案146短路电流的计算166.1 绘制计算电路166.2 确定短路计算基准值166.3 计算短路电路中各个元件的电抗标幺值166.3.1 电力系统166.3.2 架空线路166.3.3 电力变压器166.4 k1点（10.5kV侧）的相关计算176.4.1 总电抗标幺值176.4.2 三相短路电流周期分量有效值176.4.3 其他短路电流176.4.4 三相短路容量176.5 k2点（0.4kV侧）的相关计算176.5.1 总电抗标幺值176.5.2 三

4、相短路电流周期分量有效值176.5.3 其他短路电流176.5.4 三相短路容量187变电所一次设备的选择校验197.1 10kV侧一次设备的选择校验197.2 380V侧一次设备的选择校验 197.3 高低压母线的选择198变电所进出线以及邻近单位联络线的选择208.1 10kV高压进线和引入电缆的选择208.2 380V低压出线的选择208.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验229电气主接线图249.1 二次回路方案选择249.2 继电保护的整定2410降压变电所防雷与接地装置的设计2710.1 变电所的防雷保护2710.1.1 直接防雷保护2710.1.2 雷电侵入波的防护2710.

5、2 变电所公共接地装置的设计2710.2.1 接地电阻的要求2710.2.2 接地装置的设计27结束语29参考文献30致31总结资料1绪论工厂供电(plant power supply),就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂 供电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于其他形式的能量转 换而来，又易于转换为其他形式的能量用以应用；电能的输送和分配既简单经济，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，但它在产品成本中所占的比重 一般很小，电能在工业生产中的重要

6、性，并不在于它在产品成本中或投资额中所占的比 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。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。工厂供电工作要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并 做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(1)安全 在电能的供应，分配

7、和使用中，不应发生人身和设备事故(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，运费要低，并尽可能的节约电能和减少有色金 属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局 部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。本设计的任务，主要是对某机械制造厂减压变电所的电气设计，其中包括工厂负荷 的统计计算，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，进 行短路计算，选择变电所主接线方案，一次设备的选择，高低压设备和进出线，确定防 雷和接地装置。并通过设计对中小型工厂

8、的供配电系统和电气照明运行维护和设计计算 对工厂供电理论知识有了更加深刻的巩固和复习，为今后从事工厂供电技术工作奠定一 定的基础。2设计任务2.1 设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑工厂生产的发展, 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、一次设备的选择、高低压设备和 进出线，确定防雷和接地装直。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。2.2 设计依据2.2.1 工厂总平面图19公其电源干住XX机破厂里平面图 比例1: 2COOX街图1工厂平面图2.2.2 工厂负荷情况本厂多数车

9、间为两班制，年最大负荷利用小时为4600K,日最大负荷持续时间为 6h0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。本厂的 负荷统计资料如表1所示。22.3供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，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,导线为等边三角形排列，线距为2m;干线首端距离本厂约8km。干线首端 所装设的高压断路器断流容量为500MVAo此断路器配备有定时限过流保护和电流速断 保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高 压联络线由邻近的

10、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。2.2.4 气象资料本厂所在地区的年最高气温为38,年平均气温为23,年最低气温为-8,年 最热月平均最高气温为33,年最热月平均气温为26,年最热月地下0.8米处平均 气温为25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。2.2.5 地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主，地下水位为2m。表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2700.30.7照明5.40.81.02锻压车间动力3150.30.65照明7.20.71.03热处

11、理车间动力1350.60.80照明4.50.81.04电镀车间动力2250.50.80照明4.50.81.05仓库动力180.40.80照明0.90.81.06工具车间动力3140.30.80照明6.30.91.07金工车间动力3600.20.60照明90.81.08锅炉房动力450.70.80照明0.90.81.09装配车间动力1620.30.70照明5.40.81.010机修车间动力1440.20.65照明3.60.81.0生活区照明3150.70.902.2.6 电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按 两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容

12、量为18元/kVA,动力电费为0.5元 /Kw.h,照明电费为。5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90,此外， 电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：670VA为 800/kVAo-总结资料-)= Kd Pc , 为系数。30= /tan c）视在计算负荷（单位为kvA）s 三 Pjp30 COS03负荷计算和无功功率补偿3.1 负荷计算在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线 路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的总容量 不超过三相设备总容量的15%,则不论单相设备如何分配，单相可与三相

13、设备综合按三 相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的15%时，则应将单相设备容量换算 为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。综上所述，由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的15%,所以可以 按三相负荷平衡计算。即：Bo = &三相+ Ao单相=K-三相E三相+储单相%相3.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式a）有功计算负荷（单位为KW）b）无功计算负荷（单位为kvar）d）计算电流（单位为A）匕产-?云，Un为用电设备的额定电压（单位为KV）3.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式a）有功计算负荷（单位为KW）Pg = Kz.pZP如式中ZP如是所有设备组有功计算负

14、荷之和，K是有功负荷同时系数，可取0.8-0.95b）无功计算负荷（单位为kvar）。30= Kg.qZQ30i式中Zg。是所有设备无功计算负荷之和；Kgq是无功负荷同时系数，可取 0.85-0.97c）视在计算负荷（单位为kvA）$3。气&+或d）计算电流（单位为A）I _ S30 仆一再总结资料3.1.3 各车间负荷统计计算1）、铸造车间计算负荷:0。）= 4 三相 + P3。单相=03 X270+ 0.8 X 5.4A W = 85.32kW无功计算负荷：。31）= 4）三:相tan。.:相=81x1.02 = 82.62攵 var视在计算负荷：S3 %+ 曲 里 + 竽 = 120.0

15、3KVA cos。洲 cos。单相 0.71.0计算电流:120.0373x0.38= 184.72A2）、锻压车间计算负荷：勺（2）=勺三相+ %单相=315 X 0.3 + 7.2 X 0.7女W = 99.54% W无功计算负荷：Ro=4）三相tanq三相=94.5x1.17 =110.57Avar 视在计算负荷：S刈2）= %川+旭 =+ = 150.42KVA cos* 三相 cos。鹏相 0.651.0计算电流:150.4273x0.38=23149A3）、热处理车间计算负荷：43) =60 三相 + P30 单相=。6 X135 + 4.5 X 0.8 = 84.6A W无功计算

16、负荷：030(3)= Man。,tt| = 81x0.75 = 60.75k var 视在计算负荷：S如=/ 现+ 1呢批=+ = 104.85KVA cos。训 cos。审相0.8 1.0计算电流:30(3)、反Jn104.8575x0.38=161.36A4）、电镀车间计算负荷：/。=心后相+ P对单相=0.5 X225+ 0.8 x4.5kW = 6AkW无功计算负荷：圆=&三相tan。三相=112.5x0.75 =84.375/:var/则=就=益|i = 22L95A视在计算负荷：5则=乌0+刍晅=譬 +芋=114.23仙4 cosp与g cos外 出 0.81.0计算电流：5）、仓

17、库计算负荷：。=R。三相+七）单相=0.4 x 18 +0.8 x MkW = 7.92k W无功计算负荷：。3。（5）= 4）三相tan三相=7.2 x0.75 = 5.4攵var视在计算负荷：Sw6）/ -+ 以=2+宇 = 9.72WA cos。.和 cos*,p,r 0.81.0计算电流：/川=上空 = ,372 = 14.96A心）6Un 73x0.386）、工具车间计算负荷：鸟0（6）= &三相+ P3。触相=。.3 x 314 + 0.9 x 6.3kW = 99.87攵卬无功计算负荷：。30（6）=勺三相tan。三相=94.2x0.75 =70.65攵var 视在计算负荷：S3

18、G=%洲+ 州期=+ = 123A2KVA cosp 训 cos”相 0.81.0计算电流：5超=母=皿9447）、金工车间计算负荷：/财=6。三相+%粒相=0.2 x 360 + 0.8 x 9ZW = 79.2ZW无功计算负荷：。3（7）= &三相tan。三相=72 x 1.33 = 95.76k var视在计算负荷：S刈7）=热+&匕=_ZL + Z2 = 127.2KVA cos。三相 cos。的相 0.60 1.0I _ 30(7) _127.2计算电流:)_西 一；r75A8）、锅炉房计算负荷:&=Go 三相 +3。单相=07 x45 +0.8 0.9kW = 32.22AW无功计

19、算负荷：圆=勺三相tan。,：w =31.5x0.75 = 23.63k var视在计算负荷急丁甘若+爷A 计算电流：/喇= =蒜=加9）、装配车间计算负荷：勺=勺三相+ P30单相=03 x 162 + 0.8 x 5AkW = 52.92kW无功计算负荷：。30（9）= &三栩tan，三相=48.6x 1.02 = 49.57攵var视在计算负荷：5喇=乌生+ 基也=誉1 + = 73.75仪 = = H3.49A 10）s机修车间计算负荷： 4x1。）=马三相 + P30 雉相=o.2 X144+ 0.8 X 36k W = 31 .68k W 无功计算负荷：。30（10）=勺三相tan

20、。涮=28.8x1.17 =33.70Avar视在计算负荷：S划=&洲+义皿= + = 47.19KVA cos。湘 cos,出 0.651.0_ Sio） _ 47,19 _计算电流:刻西瓦森 7262A11）、生活区计算负荷：4）（口）= Pc x K. = 0.7 x35kW = 220.5kW无功计算负荷：。30（11）= %）tan。= 220.5 x 0.48 = 105.84A: var视在计算负荷：S3。）=冬”=；=245/3SM =898.9 KVA,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。 至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。5.

21、2 变电所主接线方案的选择5.2.1 装设一台主变压器的主接线方案如图2所示-总结资料-lOkvGN-10/200FS4-10LQJ-10JDJ-10GN-10/20()RN2-10FS4-10SN10- 101/630LQJ-10GN-10/200GN-10/200S9-100010/0. 4KVSN10-101/630SN10- 101/630LQJ-10GN-10/200联络线（备用电源）220/380V图2装设一台主变压器的主接线方案总结资料6短路电流的计算6.1绘制计算电路LGJT50, 8km(1)1Q心OMVA(2)8系统K-1 (3)“K-2-Wf-10. 5kV 89-100

22、0 o.4kV图3短路计算电路6.2 确定短路计算基准值设基准容量枭=1OOMVA,基准电压4产4:1.05外，4为短路计算电压，即高压 则Ud产10.5kV, 氐压侧U“2:0.4kV,贝IJ,一 Sd - 100知以 “ 值八员10.5k V S,、反/“2100MV4V3xO.4V6.3 计算短路电路中各个元件的电抗标幺值6.3.1 电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量SOOMVA,故X；=100MVA/500MVA=0.26.3.2 架空线路查表得LGJ-150的线路电抗/ = 0.37。/而，而线路长8km，故X；=x()/ = (0.37x8)Qx? = 2.68633电力变压

23、器查表得变压器的短路电压百分值4% ;4.5,故丫._4%、_4.5 J00M= f 53 lOOS” 100 1000AE4 式中Sv为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图4所示02268 4kl 45 行）rrrrrL图4短路计算等效电路6.4 k1点（10.5kV侧）的相关计算6.4.1 总电抗标幺值x 短-1 =x； +X；=0.2+268=2.886.4.2 三相短路电流周期分量有效值Y*5.5kA2.886.4.3 其他短路电流/（3）= /?=优=卯4=2.55/-/加满足发热条件。2）校验机械强度：查资料可得，最小允许截面Aun=352,因此按发热条件选择的LJ-16不

24、满足机械强度要求，故改选LJ-35o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的一段引入电缆的选择校验：采用Y儿2210000型交联 聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择：由八。=/麻/ = 57.7A及土壤温度25。查资料可得，初选缆芯截面为人.二？%/的交联电缆，其& =90A/加，满足发热条件。2）校验短路热稳定：按式2=2计算满足短路热稳定的最小截面WAmi=/!f_ = 1430= 16.08/wn2 ，3。，满足发热条件。2）校验电压损耗：由图1所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为80m,而由表8-42查得/质的铝芯电缆,六思物（按缆芯工作温度

25、75P计）, X。=0.07 Q/km ,又 1 号厂房的招三 &.%/74=94.3kvar ,-总结资料-因此可得出:, 9 L2kW x (0.31 x 0.08)Q + 94.3k Wx (0.07 x 0.08)Q )zU = /.3v0.38kV7 3VU% = _x 100% = 2%,满足发热条件。2）校验电压损耗：由图1所示工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为55m, 而由表8-42查得4mm2的铝芯电缆凡=9.45C/km （按缆芯工作温度75。计）， X。= 0.093 C/%，又 4 号厂房的/o = lO.lkW ,= 6.2kvar ,因此按式（15）得： 10.

26、1 kVV x （9.45 x 0,06）0 + 6.2kWx （0.093 x 0.06）Q Ac/ = 13.1V0.38AV15 IVAt/% = xlOO% = 3.9% /，满足发热条件。2)校验机械强度：查资料可得，最小允许截面积4 = 1。/，因此 80-1000-1x240满足机械强度要求。3)校验电压损耗：由图1所示工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约 86m,而由资料查得8LX-1000-1x240其阻抗与近似等值的LJ-240的阻抗R。=0.14Q/km , X() =0.300./km ,又生活区 4G = 268.6kW ,。川=67.3kvar ,因此得： “

27、 268.6kWx(0.14x0.086)C + 67.3AWx(0.03x0.086)。幺U = o.olv0.38AV。 二匕100% = 1.74%= 34A对KA的动作电流/卬的倍数，即：产17所以由10倍动作电流的动作时限曲线查得的动作时限：乙2 1.1s。3） 0.38KV侧低压断路器保护整定项目：（a）瞬时过流脱扣器动作电流整定：满足/叩 冰K- 对万能断路器取1.35;对塑壳断路器取22.5。(b)短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足：旧工s3以Km取1.2。另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长一个时 间级差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足：/叩NKe% (“取1.1。(d)过流脱扣器与被保护线路配合要求：满足：KK3” Kol-绝缘导线和电缆允 许短时过负荷倍数(e)热脱扣器动作电流整定：满足：心.我之Kmq 取1.1, 一般应通过实际