供电工程课程设计某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统的设计

1、浙江科技学院课程设计 供电工程课程设计题 目某冶金机械修造厂总降压变电所及 高压配电系统的设计 目录1设计原始资料3 1.1原始资料 3 1.2设计总体规划 52全厂负荷计算 63高压进线选择 8 3.1 10/0.4kv变压器的选择 8 3.2 35/10kv变压器的选择84. 变压器的选择 85. 确定供电系统草图106. 短路电流计算107. 总变电站及车间变电所高配电装置（柜）选择128. 总变电站高出线选择159. 继电保护装置的保护方案设置1610. 配电系统全图 1911. 参考文献 201.设计原始资料1.1原始资料1.1.1 工厂总平面图图1 工厂总平面布置图1、 工厂的生产

2、任务、规模及产品规格本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。生产规模为铸钢件10000t，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。3、 工厂各车间的负荷情况及车间变电所的容量如表1和表2所示。表1 工厂各车间负荷情况及车间变电所容量序号车间（单位）名称设备容量/kwkdcostan计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/kvap30/kwq30/kvars30/kvai30/a1铸钢车间20000.40.651.17 800.00 935.30 1230.8 106.6 no.1车变2x800 2铸铁车间10000.40.

3、71.02 400.00 408.08 571.43 55 no.2车变2x500砂库1100.70.61.33 77.00 102.67 128.33 194.9 小计k=0.9429.3 459.36 628.74955.43焊接车间12000.30.451.98 360.00 714.42 800.00 1134.5 no.3车变1x800no.1 水泵房280.750.80.75 21.00 15.75 26.25 34小计k=0.9342.90 655.16 743.63 11684空压站3900.850.750.88 331.50 292.36 442.00 40no.4车变1x8

4、00 机修车间1500.250.651.17 37.50 43.84 57.69 87.7锻造车间2200.30.551.52 66.00 100.22 120.00 182.3木型车间1860.350.61.33 65.10 86.80 108.50 130.4制材场200.280.61.33 5.60 7.47 9.33 14.1综合楼200.910.00 18.00 0.00 18.00 25.8小计k=0.9523.65 529.85744.95 952.65锅炉房3000.750.80.75 225.00 168.75 281.25 398.8no.5车变1x400 no.2水泵房2

5、80.750.80.75 21.00 15.75 26.25 34.6仓库（1.2）880.30.651.17 26.40 30.87 40.62 82.3污水提升站140.650.80.75 9.10 6.83 11.38 21.3小计k=0.9281.536222.255 358.692481.6各车间6kv高压负荷计算表序号车间名称高压设备名称设备容量/kwkdcostan计算负荷p30/kwq30/kvars30/kvai30/a1铸钢车间电弧炉25000.90.870.57 2250.00 1275.13 2586.21 248.85 2铸铁车间工频炉4000.80.90.48 32

6、0.00 154.98 355.56 34.21 3空压站空压机5000.850.850.62 425.00 263.39 500.00 48.11 小计k=0.92695.50 1524.16 3096.57 439.90 4、 供用电协议(1)工厂电源从电力系统的某220/35kv区域变电站以35kv双回路架空线引入工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行。系统变电站距工厂东侧约8km。(2)电力系统的短路数据，如表3所示；其供电系统图，如图2所示。表3 区域变电站35kv母线短路数据图2 供电系统图（3） 供电部门对工厂提出的技术要求：1)系统变电站35kv馈电

7、线路定时限过电流保护整定时间top=2s，要求工厂总降压变电所保护的动作时间不大于1.5s。2）在工厂35kv电源测进行电能计量。3）工厂最大负荷时功率因素不得低于0.9。（4） 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量计为20元/kva，动力电费为0.35元/kw.h，照明（含家电）电费为0.55元/kw.h。工厂最大负荷的功率因素不得低于0.92。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：6-10kv为800元/kva。5、 工厂负荷性质本厂为三班制，工厂年最大负荷利用小时数为6000h，

8、属二级负荷。锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求具有较高的可靠性。6、 工厂自然条件（1）气象资料本厂所在地区的年最高气温为38。c，年平均气温为26。c，年最低气温为-10。c，年最热月平均最高气温为35。c，年最热月平均气温为30。c，年最热月地下0.8m处平均温度为25。c。当地主导风向为东南风，覆冰厚度10mm,年雷暴日数为28天。（2）地质水文资料本厂所在地区平均海拔450m，地质土层以沙粘土为主，地下水位为2.5m。7、设计内容与步骤1）全厂负荷统计2）高压进线选择3）选择总变电站及车间变电所变压器台数及其

9、容量4）拟定全厂供电系统草图5）短路电流计算6）总变电站及车间变电所高配电装置（柜）选择7）总变电站高出线选择8）继电保护装置设置9）绘制总变电所和厂区配电系统详图。10）设计课题的经济性、安全性分析以及对社会和环境影响的分析说明2.全厂负荷计算单用电设备组的计算负荷多组用电设备组的计算负荷经计算全站功率因数需要电容器的容量： ； 选用bwf35-120-1型号的并联电容器，额定电压6kv,额定容量120kvar。需用电容器的数量：取16个利用电力电容补偿容量为：补偿后变电所总无功功率：补偿后的功率因数：满足要求。6kv变压器的有功损耗为：pt=0.015*s30=0.015*2170.1=3

10、2.5kw 无功损耗为：qt=0.06*s30=0.06*2170.1=130.2kvar所以6kv变压器总的有功损耗为：p30=2015.2+32.5+2673=4720.7kw总的无功损耗为：q30=805.2+130.2+1649.3=2584.7kvar总得视在损耗为：s30=5382kva35kv侧的变压器有功损耗为：pt=0.015*s30=0.015*5382=80.73 kw无功损耗为：qt=0.06*s30=0.06*5382=323kvar35kv总的有功功率为：p30=4720.7+80.73=4801.4kw总的无功功率为：q30=2584.7+323=2907.7kv

11、ar 总得视在功率为：s30=5613kva计算电流:i30=s30/（*un）=92.6a3.高压进线选择架空线路10kv及以上电压等级一般采用裸导线，380v电压等级一般采用绝缘导线。裸导线常用的型号及适用范围：（1）铝绞线（lj）导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力将强，但对于化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用于6-10kv线路，其受力不大，杆锯不超过100-125m.(2)铜芯铝绞线（lgj）在机械强度要求较高的场合和35kv及以上的架空线路多被采用。（3）铜绞线（tj）导线性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。（4）防腐铜芯铝绞线（lgjf）具有铜芯铝绞

12、线的特点同时防腐性能好，一般用在沿海地区，咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。35kv架空线选择经济截面查表可知：选择导线截面即型号为lgj-95钢芯铝铰线所以满足发热条件校验机械强度35kv架空铝铰线的机械强度最小截面为因此所选的导线截面也满足机械强度。10kv母线的选择（铜芯电缆）母线计算截面其标准截面型号 yjv-1854.变压器的选择一号车间变压器的选择 no.1和no.2为二类负荷且容量都大于或接近1000kva所以要考虑装设两台变压器选择方法每台变压器的容量sn.t应满足以下两个条件：a.任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷s30的大约60% 70%的

13、需要，即b.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即sn.t=s30(+)故有主变的容量 即选择两台型号为s9-800/10（1） 二号车间选择两台型号为s9-500/10（2） 三号车间变电所主变压器的选择根据,设计要求三号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为s9-800/10变压器一台。（4）四号车间变电所主变压器的选择根据,设计要求四号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为s9-800/10变压器一台。（5）五号车间变电所主变压器的选择根据,设计要求五号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为s9-400/

14、10变压器一台。单台变压器的额定容量sn应能满足全部用电设备的计算负荷sc,留有余量，并考虑变压器的经济运行，即：工厂车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kva，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kva。 装有两台变压器容量的确定任意一台变压器容量sn应同时满足下列两个条件：当任意一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求。任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷sc(+)的需要每台变压器容量按式和式选择，所以每台变压器的额定容量为：sn.t=0.7*s30=0.7*5613=3929kva，所以每台变压器选择为s9-4000kva/35kv，

15、主变压器的联结组均采用yd115. 确定供电系统草图6. 短路电流计算等效图如上图所示。取1)当系统处于最大运行方式时：无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0(1)当35kv母线点发生三相短路时：所以(2)当6.3kv母线点发生三相短路时：同理可得：2)当系统处于最小运行方式时：(1)当35kv母线点发生三相短路时：(2)当6.3kv母线点发生三相短路时：同理可得：7.总变电站及车间变电所高配电装置（柜）选择35kv高压开关柜及柜内元气件的选择：高压开关柜的选择为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应按下列原则选择a按正常工作条件，及电压，电流频率、开关电流选择b按短路条件，及动稳

16、定性、热稳定性和持续时间校验c按环境温度、湿度、海拔、介质状态等选择。d按各类高压电器的不同点，如短路器的操作性能，互感器的二次侧负载和准确等级，熔断器的上下级选择性配合等运行选择开关柜初步选择手车式开关柜jyn1-35型10kv高压开关柜及柜内设备选择:gfc10a型手车式高压开关柜gfc10a型手车式高压开关柜用于交流频率50赫兹、额定电压310千伏，额定电流900安以下三相单母线系统，作为接受或分配电能及控制电机等用。柜内的主要设备有断路器、电流互感器、电压互感器、熔断器等。断路器sn1010型高压少油断路器是三相、户内式高压电气设备。适用于饿帝国电压为10kv、交流50hz的电力系统中

17、，供工矿企业、发电厂、变电所和具有相同要求的场所，作为电力设备和电力线路的控制和保护之用，也可用于操作较频繁的地方和开断电容器组，能进行快速自动重合闸操作。其技术数据如下：序号项 目单位数 据sn10-10sn10-10sn10-10630a1000a1000a1250a2000a3000a1导电杆行程主筒mm145 +4 -3155 +4 -3157 +4 -3副筒66 +4 -22电动合闸后导电杆上端面距所指部位距离h上接线座上端面mm135±1.5110±1.5122 +1 -2触头架上端面120±1.5136 +1 -2绝缘筒上端面41±1.5副

18、筒上法兰上端面106 +2 -13灭弧片上端面距所指部位的距离m上接线座上端面mm135±0.5153±0.5绝缘筒上端面63±0.54副触头比主触头提前分开时间 ms105刚合速度0.85uem/s3.0(10kv时0.8 ue)3.84.01.0ue3.54.04.01.1 ue3.54.04.06刚分速度m/s3 +3 -07三相分闸不同期ms28每相回路电阻10055604025179分闸时弹簧缓冲器的缓冲板与套筒的间隙mm20±2510合闸时弹簧缓冲器的缓冲板与套筒的间隙mm4±211断路器空载操作 合闸线圈通电流时，端电压为0.65

19、ue时应能可靠合闸额定电压10kv，最高工作电压11.5kv，额定电流630a，额定断流容量300mva，热稳定电流为16ka。断路器额定遮断容量必须大于安装处的短路容量，其额定断流能力inqf必须大于安装处的短路电流即满足 校验 inqfik均符合要求。电流互感器lzjc10型电流互感器为浇注绝缘户内型电流互感器，适用于交流50hz、10kv以上的高压线路上，供电流、电能和功率测量及继电保护用。其技术数据如下：额定一次电流：51500a，额定二次电流：5a，电流互感器的级次组合为0.5。动稳定校验：额定一次电流5400a，动稳定倍数为满足所需要求。热稳定校验：热稳定倍数 满足所需要求。8.总

20、变电站高出线选择对no.1车间6kv进线进行电缆选择： s30=1230.8kva p30=800kw q30=935kvar工作电流：i30=106.6a选择vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由可知，可初步选取缆芯截面r=0.76/km x=0.079/km满足要求。热稳定校验：满足要求。所以50mm2的截面积不符合，要选择150mm2。所以， 选择vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。同理得其他车间，综合考虑及查表，线路名称导线或电缆的型号规格35kv进线lgj-70铝绞线6kv母线lmy-505硬型钢母线6kv变压器进线至1号车间vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至2号车间vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至3号车间vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至4号车间vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至5号车间vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kv铸钢车间vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kv铸铁车间vlv22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kv空压站vlv22-6000型