某冶金机械厂供配电系统设计

1、1/ 12目录1设计任务.21.1设计要求.21.2设计依据.21.3设计内容及要求.41.4设计成果.42负荷计算.42.1车间各负荷.42.2全厂负荷.63短路电路的计算.63.1绘制计算电路.63.2确定短路计算基准值.73.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值.73.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算.83.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算.84变电所变压器和主接线方案的选择.94.1主变压器的选择.94.2变电所主接线方案的选择.94.3装设一台主变压器的主接线方案.104.4装设两台主变压器的主接线方案.112/ 121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

2、厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，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，确定防雷和接地装 置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1.2设计依据1.2.1工厂总平面图图1某机械厂总平面图4.%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4600h，日最大负荷持续时间为6h。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1.1所示。3/ 12表1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称

3、负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000. 30 . 7照明50. 81 . 02锻压车间动力3500. 30 . 65照明80. 71 . 07金工车间动力4000. 20 . 65照明100. 81 . 06工具车间动力3600 . 30 . 6照明70 . 91 . 04电镀车间动力2500 . 50 . 8照明50 . 81 . 03热处理车间动力1500 . 60 . 8照明50 . 81 . 09装配车间动力1800 . 30 . 7照明60 . 81 . 010机修车间动力1600 . 20 . 65照明40 . 81 . 08锅炉车间动力500 . 70 .

4、 8照明10 . 81 . 0仓库动力200. 40. 8照明10. 81.0生活区照明3500 . 70 . 9123供电电源情况供电电源情况 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500MVA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

5、总长度为80km电缆线路总长度为25km3.5气象资料本厂所在地区的年最高气温为38C，年平均气温为23C，年最低气温为-9 C,年最热月平均最高气温为33 E，年最热月平均气温为26C，年最热月地 下0.8米处平均气温为25C。当地主导风向为东4/ 12北风，年雷暴日数为20。3.6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2m3.7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量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得

6、低于0.9，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：610VA为800/kVAo设计内容及要求确定车间变电所变压器的台数和容量；电气主接线图设计；输电导线截面选择（选择一条线路计算）；确定短路计算点，计算三相短路电流；主要电气设备选择与校验；设计成果设计说明书一份 （约4000字）：包括设计任务所要求的各项设计计算过 程、结果和表格，要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。设计图纸：电气主接线图一张。2负荷计算本设计采用需要系数法计算。2.1车间各负荷5/ 12表2各车间负荷统计资料编号名称设备 容量/kW需要系数costan计算负荷Pc/kW Qc/kvar

7、Sc/kVAIc/A1铸造 车间 动力3550.250.750.88 88.7578.1118.33180.0C照明100.81808.0020.732锻压 车间 动力3250.30.61.3397.5129.675162.50247.19照明100.81808.0020.737金工 车间 动力4050.20.651.178194.77124.62189.56照明100.81808.0020.736工具 车间 动力3800.350.61.33133176.89221.67337.19照明100.81808.0020.734电镀 车间 动力2550.50.750.88 127.5112.2170

8、.00258.59照明70.815.605.6014.513热处 理车 间动力1800.60.80.7510881135.00205.35照明80.816.406.4016.589装配 车间 动力1900.30.71.025758.1481.43123.86照明50.81404.0010.3610机修 车间 动力1650.250.651.17 41.2548.262563.4696.53.照明40.813.203.208.296/ 128蔦力650.70.80.7545.534.12556.8886.527/ 12照明10.810.800.802.075仓库 动力550.40.80.75221

9、6.527.5041.83照明10.810.800.802.07总计854.3829.661214.17全厂负荷取Kp=0.9;Kq=0.95根据上表可算出：P30 i=854.3Kw;Qi=829.66kvar;S30i= 1214.17kv A则P30=KpP30i=0.9 X 854.3Kw =768.87KwQ30=KqQ30i=0.95 X 829.66kvar=788.177kvarS30=、F3Q30kv A=1214.17kv ApiCOS =854.3/1214.17=0.7043短路电路的计算3.1绘制计算电路8/ 12LGJ-150,8km(1)K-1500MVA7VK-

10、210kVS11-1250/10380V图3-1短路计算电路9/ 12确定短路计算基准值 取基准容量Sd=100MVA基准电压Ud=Uc=1.05UN,Uc为短路计算电压,即高压侧Uc1=10.5kV，低压侧Uc2=0.4kV，贝UJ =100MV?A=5.50kA,3Uci 3 10.5kV,Sd100MV?A一ld2=d=-= 144kA3Uc2.3 0.4kV计算短路电路中个元件的电抗标幺值3.3.1电力系统的电抗标幺值已知电力系统出口断路器的断流容量Soc=500MV A,故X1=100M- VA/500MV- A=0.23.3.2架空线路的电抗标幺值查表得LGJ-150的线路电抗X0

11、= 0.35/km，而线路长8km,故100MV ? AX2=0.35(/ km)X 8 X= 2.5410.5kv3.3.3电力变压器的电抗标幺值查表得变压器的短路电压百分值Uk% =4.5，故4.5 100MV?A4.5 100 103kV?A=3.6100 1250kV?A100 1250kV ? A式中，SN为变压器的额定容量幺值，并标明短路计算点X3因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示,图上标出各元件的序号和电抗标10/ 12图3-2短路计算等效电路10.2_V V V V_22.54V_k-173-k-23.611/ 12k-1点（10.5kV侧）的相关计算341总电抗标幺值*

12、*X(k 1)XX2=0.2+2.54=2.743.4.2三相短路电流周期分量有效值k-2其他短路电流3k-1d1=5.50kA/2.74=2.01kAk-13.4.3其他三相短路电流I 3Ik.3ish2.55I 3:= 2.55 X 2.01=5.13kAI3sh1.51I 3:= 1.51 X 2.01=3.04kA3.4.4三相短路容量Sd=100MV- A/2.74=36.50MV-AXk-1k-2点(0.4kV侧)的相关计算3.5.1总电抗标幺值Xk-2=X1X2X3=0.2+2.54+3.6=6.343.5.2三相短路电流周期分量有效值3k-2Id2=144kA/6.34=22.

13、71kA3.5.3=2.01kA12/ 12I 3I31爲= 22.71kA33Ish1.841=1.84 X 22.71kA=41.79kA33Is3=1.091 = 1.09 X 22.71kA=24.75kA3.5.4三相短路容量S爲-Sd= 100MV- A/6.34 = 15.77 MV-AXk-24变电所变压器和主接线方案的选择4.1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考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器型号为S11型，而容量根据式 SNTS30，SNT为主变压器容量，S30为总的计算负荷。选SNT=1250kv AS30=1114.17kv

14、 A,即选一台S11-1250/10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。b)装设两台变压器型号为S11型，而每台变压器容量根据式(3-1)、(3-2)选择，即SNT(0.60.7)X1063.89kv - A=(638.334744.723)kv - A(3-1)SNT S30(I +n) =(101.4+254.5+105.68) KVA=461.55 KVA(3-2 )因此选两台S11-630/10型低损耗配电变压器。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。主变压器的联结组均为Dyn11。13/ 124.2变电

15、所主接线方案的选择一般大中型企业采用35110K V电源进线时都设置总降压变电所，将电压降 至610KV后分配给各车间变电所。总降压变电所主接线一般有线路一变压器 组、单母线、内桥式、外桥式等几种接线方式。按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：4.3装设一台主变压器的主接线方案这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分方便， 而且在发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故 障已经消除，贝冋立即合闸恢复供电。如果配备自动重合闸装置，则供电可靠性 更高。但是如果变电所只此一路电源进线时，一般也只用于三级负荷；但如果变 电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，或另有备用电源时，则可用二级负荷。如果变电所有两路电源进线，如图4-1所示，则供电可靠性相应提高，可供二级 负荷或少量一级负荷。6 lOlcV14/ 124-1装设一台主变压器的主接线方案装设两台主变压器的主接线方案一次侧采用内桥式结线， 二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如4-2所示， 其一次侧的QF1跨接在两路电源线之间， 犹如一座桥梁， 而处在线路 断路器QF1和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运