某钢厂3510kV总降压变电所设计

1、等级:湖南工程学院课 程 设 计课程名称 课题名称 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2014 年 12 月 8 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 供电工程 课 题某钢厂35/10kV总降压变电所设计专业班级 电气工程及其自动化 班 学生姓名 学 号 指导老师 李玲、金国彬、夏利霞 审 批 林友杰 任务书下达日期 2014 年 12 月 8 日任务完成日期 2014 年 12 月 19 日设计内容与设计要求一、设计内容1、工厂负荷情况负荷统计资料见表，本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时4600h，日最大负荷持续时间为6h，该厂1号，2号车间、5号车间属二级负荷外，

2、其余属三级负荷。各车间380V负荷序号车间或用电单位名称设备容量(KW)KxCosTan计算负荷变压器台数及容量备注KP30(KW)Q30(KVar)S30(KVA)(1) 1变电所1铸钢车间18000.40.651.170.9(2) 2变电所1铸铁车间12000.40.71.022沙库1000.70.61.333小计0.9(3) 3变电所1铆焊车间12000.30.451.9821水泵房300.750.80.753小计0.9(4) 4变电所1空压站4000.850.750.882机修车间1500.250.651.173锻造车间2200.350.551.524木型车间1800.350.61.3

3、35制材厂300.280.61.336综合楼200.9117小计(5) 5变电所1锅炉房3000.750.80.7522水泵房300.750.80.753仓库(1、2)800.30.651.174污水提升站160.650.80.755小计3、供电电源情况本厂由附近地区变电站取得工作电源,双回干线，干线首端距离本厂约10Km。干线首端所装设高压断路器，配备有三段电流保护，定时限过电流保整定的动作时间为1.5S。4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为+40，年平均气温+20，最低温度5，年底最热月地下0.8m处平均温度为20，当地主导风各为东北风，年雷暴日数为50。5、地质水文资料本厂所在地区平均

4、海拔27.4m，地层以砂粘土为主，地下水位为1m。（二）设计内容1负荷计算与无功功率补偿2主变压器选择3电气主接线设计4短路电流计算5电气设备的选择与校验（包括保护动作值的整定计算）6进出线的选择二、设计要求1在规定时间内完成以上设计内容；2用计算机画出电气主接线图；3编写设计说明书（计算书），设备选择要列出表格。主要设计条件计算机与博超电气电力设计软件。 说明书格式目录正文内容：一、设计要求及概述二、负荷计算与无功补偿三、主变压器选择四、电气主接线设计五、短路电流计算六、电气设备选择与校验七、进出线的选择八、结语参考文献装订格式：全部采用16K打印纸或课程设计专用纸，竖装。装订顺序：课程设计

5、报告书封面；任务书；说明书目录；正文；参考文献；评分表；附件（图纸等）。进 度 安 排第一周星期一：布置任务、讲课、熟悉设计软件的使用第一周星期二第二周星期二：设计和计算，撰写设计说明书；第二周星期三星期五：计算机绘图。 参 考 文 献1 刘介才.供配电设计手册2 教材供电工程翁双安目 录第一章 设计要求及概述11.1 设计要求11.2 概述1第二章 负荷计算与无功功率补偿22.1负荷计算22.2 无功功率补偿容量和补偿后功率因数52.3 变压器的功率损耗72.4 总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷7第三章 主变压器台数、容量和类型的选择113.1确定总降压变电所主变压器型式113.2 总

6、降压变电所主变压器台数和容量的确定113.2.1 主变压器台数的选择113.2.2 主变压器容量的选择12第四章 变电所主接线设计154.1 变电所主接线图15第五章 短路电流计算165.1 绘制计算电路165.2 确定基准值175.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值17第六章 电气设备选择与校验196.1 35kv侧一次设备的选择与校验196.2 10kv侧一次设备的选择与校验20第七章 进出线的选择217.1 35kv高压进线的选择217.2 35kv高压引入电缆的选择217.3 10kv高压母线的选择227.4 各车间变压器到10kv母线联络线的选择23总 结25参考文献26第一章 设计

7、要求及概述11.1 设计要求11.2 概述1第二章 负荷计算与无功功率补偿22.1负荷计算22.2 无功功率补偿容量和补偿后功率因数52.3 变压器的功率损耗72.4 总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷7第三章 主变压器台数、容量和类型的选择113.1确定总降压变电所主变压器型式113.2 总降压变电所主变压器台数和容量的确定113.2.1 主变压器台数的选择113.2.2 主变压器容量的选择12第四章 变电所主接线设计154.1 变电所主接线图15第五章 短路电流计算165.1 绘制计算电路165.2 确定基准值175.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值17第六章 电气设备选择与校验19

8、6.1 35kv侧一次设备的选择与校验196.2 10kv侧一次设备的选择与校验20第七章 进出线的选择217.1 35kv高压进线的选择217.2 35kv高压引入电缆的选择217.3 10kv高压母线的选择227.4 各车间变压器到10kv母线联络线的选择23总 结25参考文献26第一章 设计要求及概述1.1 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。1.2 概述1) 负荷计算及无功功率补偿2) 工厂总降压变电所的位置和形式选择，参考电源进线方向，综合 考虑设置总降压变电所的有关因素，确定变压

9、器的台数和容量。3) 工厂总降压变电所主结线方案设计根据变电所配电回路数，确定变电所高、低接线方式。4) 变电所高、低压侧设备选择5) 继电保护及二次结线设计6) 变电所防雷装置7) 变电所主接线图，变电所平面和剖面图 第二章 负荷计算与无功功率补偿2.1负荷计算 负荷计算的方法有需要系数法、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： 无功功率:或 视在功率:或 计算电流: 注:由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取，；总的有功计算负荷为： 。总的无功计算负荷为： 总的视在计算负荷为： 总的计算电流为： 根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的,，然后列出表格。No.2

10、变电所： 1. 铸铁车间：查图表得Pe=1200KW，Kd=0.4，cos=0.65，tan=1.02P30.1=1200×0.4=720KWQ30.1=720×1.02=489.6 KVarS30.1=720÷0.65=685.7 KVA2. 沙库：查图表得: Pe=100KW，Kd=0.7，cos=0.6，tan=1.33P30.1=100×0.7=70 KWQ30.1=70×1.33=93.1 KVarS30.1=70÷0.6=116.7 KVA总的计算负荷：取KP=0.9 KQ=0.95P30=KP×P30.i=49

11、5 KWQ30= KQ×Q30.i=553.6 KVarS30=(Q302+P302)=742.6 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1128.3 A用同样的方法可求其他变电所负责的车间的计算负荷如下：1变电所：P30= KP×P30.i=720 KWQ30= KQ×Q30.i=842.4 KVarS30=(Q302+P302)=1107.7 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1683.0 A3变电所：P30= KP×P30.i=344.3 KWQ30= KQ×Q30.i=693.2 KV

12、arS30=(Q302+P302)=773.9 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1175.9 A4变电所：P30= KP×P30.i=489.5 KWQ30= KQ×Q30.i=527.3 KVarS30=(Q302+P302)=719.5 KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=1093.2 A5变电所：P30= KP×P30.i=253.7 KWQ30= KQ×Q30.i=210.5 KVarS30=(Q302+P302)=329.7KVAIC=S30÷(0.38KV×3)=50

13、0.9 A表格1-1 全厂总计算负荷表车间用电单位设备容量（KW）Kxcostan计算负荷P30(KW)Q30(KVar)S30(KVA)IC1变电所铸钢车间18000.40.651.17720842.41107.71683.0 2变电所铸铁车间12000.40.71.02480489.6685.7沙库1000.70.61.337093.1116.7小计1300495.0553.6742.61128.33变电所铆焊车间12000.30.451.98360712.88001水泵房300.750.80.7522.516.928.1小计1230344.3693.2773.91175.94变电所空压站

14、4000.850.750.88340299.2453.4机修车间1500.250.651.1737.543.957.7锻造车间2200.350.551.5277117140木型车间1800.350.61.336383.8105制材厂300.280.61.338.411.214综合楼200.91118018小计1000489.5527.3719.51093.25变电所锅炉房3000.750.80.75225168.8281.32水房300.750.80.7522.516.928.1仓库(1、2)800.30.651.172428.136.9污水提升站160.650.80.7510.47.813小

15、计426253.7210.5329.7500.92.2 无功功率补偿容量和补偿后功率因数本设计要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，为了达到经济性效果，每个车间的功率因数尽可能达到0.9，可以选定要达到的功率因数是0.92选用低压分散补偿。单独就地补偿是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率较低。同时存在小容量电容器的单位价格、电容器受到机械震动及其他环境条件影响较远，不便于实现其他补偿的场合。如图1所示为低压电容器分散补偿的接线。&#

16、160;  图1  低压电容器分散补偿的结线1变电所: 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 COS1=P/S=720/1107.7=0.65QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=720×（1.17-0.43）=532.8kvar查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为n=532.8/40=13.32为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=15个则实际补偿容量为QCC =40×15=600 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为 S=(Q-QCC)2+P2=759

17、.7KVA补偿后COS2= P/S=0.95用同样的方法可求其他变电所负责的车间的无功补偿如下：2变电所: 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 COS1 =495/742.6=0.67QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=495×（1.11-0.43）=336.6kvar选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为n=336.6/40=8.42为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=12个则实际补偿容量为QCC =40×12=480 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为 S=(Q-QCC)2+P2=

18、500.4KVA补偿后COS2= P/S=0.983变电所: 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 COS1 =344.6/773.9=0.44QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=344.6×（2.04-0.43）=554.2kvar选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为n=554.2/40=13.86为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=15个则实际补偿容量为QCC =40×15=600 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为 S=(Q-QCC)2+P2=356.7KVA补偿后COS2= P

19、/S=0.964变电所: 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 COS1 =489.5/719.5=0.68QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=489.5×（1.08-0.43）=318.2kvar选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为n=318.2/40=7.95为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=12个则实际补偿容量为QCC =40×9=480 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为 S=(Q-QCC)2+P2=491.8KVA补偿后COS2= P/S=0.995变电所: 10

20、kV低压母线（380V）进行自动补偿 COS1 =253.7/329.7=0.77QCC =P×(tanarccos1-tanarccos2)=2537×（0.82-0.43）=98.9kvar查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为n=98.9/40=2.47为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=3个则实际补偿容量为QCC =40×3=120 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为 S=(Q-QCC)2+P2=269.4KVA补偿后COS2= P/S=0.942.3 车间变电所高压侧（10KW）计算负荷的确定主要公式如下：PC

21、=P+PtQC=Q+QtSC=（PC2+ QC2）取Pt=0.015S，Qt=0.06S1变电所: Pt=0.015S=11.4kw ，Qt=0.06S=45.6kvarPC=720+11.4=731.4 kwQC =242.4+45.6=288.0 kvar SC=786.0 kVA用同样的方法可求其他变电所负责的车间变压器损耗及高压侧负荷如下：2变电所:PC=495.0+7.5=502.5 kwQC =73.6+30.0=103.6kvar SC=513.1kVA3变电所:PC=344.3+5.4=349.7kwQC =93.2+21.4=114.6 kvar SC=368.0 kVA4变

22、电所:PC=489.5+7.4=496.9kwQC =47.3+29.5=76.8 kvar SC=502.8 kVA5变电所:PC=253.7+4=257.7kwQC =90.5+16.2=106.7 kvar SC=278.9kVA10KV高压侧的总的计算负荷：=2104.4 kw=655.2 kvar=2204.0 kvaCos=0.9552.4 总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷35KV低压侧负荷为：=2104.4 kw=655.2 kvar=2204.0 kva取 Pt=0.015Sc=33.1kw ，Qt=0.06Sc=132.2kvarPC=2104.4+33.1=2137.

23、5 kwQC =655.2+132.2=787.4kvar SC=2277.9kVACos=0.938表1-2 工厂负荷统计表计算内容PcQc车间1T计算负荷1T低压侧负荷720242.4759.7变压器1T损耗11.445.61T高压侧负荷731.4288.0786.0车间2T计算负荷2T低压侧负荷495.073.6531.5变压器2T损耗7.530.02T高压侧负荷349.7114.6368.0车间3T计算负荷3T低压侧负荷344.393.2356.7变压器3T损耗5.421.43T高压侧负荷349.7114.6368.0车间4T计算负荷4T低压侧负荷489.547.3517.3变压器4T

24、损耗7.429.54T高压侧负荷496.976.8502.8车间5T计算负荷5T低压侧负荷253.790.5269.4变压器5T损耗4.016.25T高压侧负荷257.7106.7278.910kv侧总计算负荷2072.3519.72136.4总降压损耗35.7142.7全厂计算负荷2104.4655.22204.0 表1-3 10kv高压母线自动补偿前后计算负荷及功率因数统计名称cosØ计算负荷P/k（）Q/k（）S/KVA1#车间10kv低压侧补偿前负荷0.651107.72#车间10kv低压侧补偿前负荷0.67802.43#车间10kv低压侧补偿前负荷0.44828.14#车间

25、10kv低压侧补偿前负荷0.68788.15#车间10kv低压侧补偿前负荷0.77359.31#车间10kv低压侧无功补偿容量-6002#车间10kv低压侧无功补偿容量-4803#车间10kv低压侧无功补偿容量-6004#车间10kv低压侧无功补偿容量-4805#车间10kv低压侧无功补偿容量-1201#车间10kv低压侧补偿后负荷0.93759.72#车间10kv低压侧补偿后负荷0.98500.43#车间10kv低压侧补偿后负荷0.95356.74#车间10kv低压侧补偿后负荷0.98491.85#车间10kv低压侧补偿后负荷0.92269.4主变压器功率损耗33.1132.235kv侧负荷

26、总和0.942137.5787.42277.9第三章 主变压器台数、容量和类型的选择 变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压以利于电能的合理输送、分配和适用。变压器按功能分为升压变压器和降压变压器，按相数分为单相和三相变压器，按绕组到底的材料分为同铜绕组和铝绕组变压器；按冷却方式和绕组绝缘分为油浸式和干式两大类，其中那个油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等，而干式变压器又有浇注式、开启式、充气式等；按用途分又可分为普通变压器和特种变压器；按调压方式分为无载调压变压器和有载变压器。在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变

27、压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10-M、S11、S11-M等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等）；对电网电网波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ、SGZ3等）。3.2 总降压变电所主变压器台数和容量的确定 3.2.1 主变压器台数的选择 主变压器太熟应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。 在变电站中用来向电力系统或用

28、户输送功率的变压器，成为主变压器。35110kv变电所设计规范规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，应保证用户的一、二级负荷。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。正确选择变压器的台数，对实现系统安全经济好合理供电局有重要意义。目前一般的选择原则是：一般用户装设1-2台变压器；为了提高供电可靠性，对于、级用户，可设置两台变压器，防止一台主变

29、故障或检修时影响整个变电所的供电，所以本所选用两台主变，互为备用，当一台变压器故障检修时由另一台主变压器承担全部负荷的75%，保证了正常供电。应满足用电负荷对可靠性的要求，在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术、经济上比较合理时，主变压器选择也可多于两台，对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器。三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。 3.2.2 主变压器容量的选择 1、装设一台时，应满足：主变压容量Sn应小于总设计负荷S30,即： 2、装设一台时，应满足：每台变压器的容量Sn不应小于总的计算负荷S3

30、0的60%,最好为总计算负荷的70%左右，即：同时每台主变压容量Sn不应小于全部一、二级负荷只和即： 吗1.各车间变电所选变压器的台数即容量：1变电所SN(1.151.4)S30=903.91100.4KVA选择一台S9-1000/10变压器。2变电所SN(1.151.4)S30=590.1718.3 KVA选择一台S9-630/10变压器。3变电所SN(1.151.4)S30=423.2515.2 KVA选择一台S9-500/10变压器。4变电所SN(1.151.4)S30=578.2703.9 KVA选择一台S9-630/10变压器。5变电所SN(1.151.4)S30=320.7390.

31、5 KVA选择一台S9-315/10变压器。2.总降压变电所变压器容量和台数的选择 装设两台变压器： SN(0.60.7)S30 =1413.41648.9 KVA因为1号车间，2号车间、5号车间属二级负荷外，其余属三级负荷。 S+ =S30.1+S30.2+S30.5 S+ =786.0+513.1+278.9=1578 KVA SN >S+选择两台S9-1600/35变压器表1-4变电所变压器型号车间变电所代号变压器台数及容量变压器型号10KVNO.1 2×1000S9-1000/1010KV NO.2 2×630S9-630/1010KV NO.3 1×

32、;500S9-500/1010KV NO.4 1×630S9-630/1010KV NO.5 2×315S9-315/1035KV 2×1600S9-1600/35第四章 变电所主接线设计4.1 变电所主接线图第五章 短路电流计算5.1 绘制计算电路图1短路计算电路图 图2短路计算等效电路图5.2 确定基准值 设Sd=100MVA，Ud1=37kV，低压侧Ud2=10.5kV，则表1-4 最大运行方式下三相短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流（KA）三相短路容量（MVA）IkipIpK-11.912 4.875 2.887 122.549K-21.831 4.

33、669 2.765 33.289K-319.230 49.036 29.037 13.326K-414.221 36.263 21.474 9.855K-513.113 33.439 19.801 9.088K-614.221 36.263 21.474 9.855K-79.190 23.434 13.877 6.369第六章 电气设备选择与校验6.1 35kv侧一次设备的选择与校验表1-5 35kv侧一次设备的选择校验表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数据35kv1.912 KA4.875KA2.887KA4.8452×1.5=35.65一次设备型号规格额定参数少油断路器SW3-3535kv1000A16.5KA40KA高压隔离开关GW4-35/20035KV200A40KA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-42/13442kv6.2 10kv侧一次设备的选择与校验 表1-6 10kv侧一次设备的选择校验表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数据10kv1.831KA4.669KA2