课程设计某工厂降压变电所电气设计

1、长春工程学院课程名称：任课教师：题 目：学号:姓名:年级：专业：电气工程及其自动化目录第1章 设计任务书11.1设计题目11.2 设计要求11.3 设计资料11.4 设计任务书3第2章 设计计算书42.1 各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）42.1.1 纺炼车间（数据为乙组）42.1.2 其余车间负荷计算52.2 各车间变电所的设计选择62.2.1 各车间变电所位置及全厂供电平面草图62.2.2 各车间变压器台数及容量选择72.2.3 厂内10kV线路截面的选择102.3 工厂总降压变电所及接入系统设计132.3.1 工厂总降压变电所住变压器台数及容量的选择132.3.2 35kV供电线路

2、截面选择142.3.3 35kV线路功率损耗和电压降计算142.4 短路电流的计算152.4.1 工厂总降压变35kV母线短路电流（短路点1）162.4.2 10kV母线短路电流（短路点2）172.4.3 0.4kV车间低压母线短路电流（短路点3）182.5 变电所高低压电气设备的选择192.5.2 中压10kV侧设备202.5.3 低压0.4kV侧设备202.6 继电保护的配置21主变压器保护222.6.2 35kV进线线路保护222.6.3 10kV线路保护22心得体会22参考文献23附录24第1章 设计任务书 1.1 设计题目 1.2 某工厂降压变电所电气设计1.2 设计要求根据本厂用电

3、负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定工厂变电所的位置与型式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。1.3 设计资料 设计工程项目情况如下。1. 工厂总平面图见图1。图1 某工厂总平面图（1cm=200m）2. 工厂负荷数据：本工厂多数车间为3 班制，年最大负荷利用小时数6400 小时。本厂负荷统计资料见表1。表1 某工厂负荷情况表序号车间设备名称位置安装容量（kW）Kdtan1纺炼车间纺丝机B1500.80.78筒绞机400.750.75烘

4、干机800.751.02脱水机150.60.8通风机2200.70.75淋洗机50.750.78变频机8000.80.7传送机380.80.72原液车间照明A10400.750.73酸站照明E2600.650.74锅炉房照明F3200.750.755排毒车间照明C1600.70.66其他车间照明D2400.70.753. 供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方19 公里处的城北变电所110/ 38. 5/ 11kV , 50 MVA 变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距5 公里处的其他工厂可以引人1 0 kV 线路做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的30% 重要负荷，平时不准投入

5、，只在本厂主要电源故障或检修时投入。4. 电源的短路容量（城北变电所）： 35kV 母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10kV 母线的出线断路器断流容量为350MVA。5. 供电局要求的功率因数：当35kV 供电时，要求工厂变电所高压侧cos0.9；当以10kV 供电时，要求工厂变电所高压侧os0.95。6. 电费制度：按两部制电费计算。变压器安装容量每1kVA 为15 元/月，动力电费为0.3 元/ kWh ，照明电费为0.55 元/kWh。7. 气象资料：本厂地区最高温度为38， 最热月平均最高气温29 ， 最热月地下0.8m 处平均温度为22 ，年主导风向为东风，年雷暴雨日数为2

6、0 天。8. 地质水文资料：本厂地区海拔60m ，地层以砂黏土为主，地下水位为2m。1.4 设计任务书1. 设计计算说明书设计计算的内容，可在下列建议的标题及其顺序，逐项计算并加以说明。在各一级标题之下，根据内容层次再拟定小标题，组成一个合理的文本框架，例如：一、各车间计算负荷和无功补偿二、各车间变电所的设计选择三、工厂总降压变电所必接人系统设计四、短路电流计算五、变电所高低压电气设备的选择六、继电保护的配置七、收获和体会八、参考文献第2章 设计计算书2.1 各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）2.1.1 纺炼车间（数据为乙组）1.单台机械负荷计算（1）纺丝机已知：。故：（2）筒绞机已知：。

7、故：（3）烘干机已知：。故：（4）脱水机已知：。故：（5）通风机已知：。故：（6）淋洗机已知：。故：（7）变频机已知：。故：（8）传送机已知：。故：纺练车间单台机械负荷计算统计见表2-1表2-1 纺炼车间负荷统计列表序号车间设备名称 安装容量/kWKdtancos计算负荷P/kWQ/kvarS/kVA1纺炼车间纺丝机1500.80.780.7912093.6152.19筒绞机400.750.750.83022.537.5烘干机800.751.020.76061.285.7脱水机150.60.80.7997.211.39通风机2200.70.750.8154115.5192.5淋洗机50.750

8、.780.793.752.9254.75变频机8000.80.70.82640448781.22传送机380.80.70.8230.421.2837.07小计13481047.15772.2051301.092车间计算负荷统计（计及同时系数）取同时系数：2.1.2 其余车间负荷计算1.原液车间已知：。故：2.酸站照明已知：。故：3.锅炉房照明已知：。故：4.排毒车间已知：。故：5.其他车间已知：。故：各车间计算负荷统计见表2-2表2-2 各车间计算负荷统计列表序号车间设备名称安装容量（甲）（kW）1纺炼车间1348 942.435733.591194.292原液车间1040780507 930

9、.303酸站260169109.85201.564锅炉房3202401803005排毒车间16011278.4136.716其他车间240168117.6205.072.2 各车间变电所的设计选择 2.2.1 各车间变电所位置及全厂供电平面草图根据地理位置及个车间计算负荷大小，决定设立3个变电所，各自供电范围如下。变压所：纺炼车间、锅炉房。变压所：原液车间、办公及生活区。变压所：排毒车间、其他车间、酸站。图2-1 全厂供电平面图（1cm=0.2km）2.2.2 各车间变压器台数及容量选择1. 变压所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计：同时系数取（2）变压所的无功补偿（提高功率因数到

10、0.9以上）无功补偿试取：补偿以后：（3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：选择变压器型号为SC系列，额定容量为1000kVA，两台。查表得出变压器的各项参数：（4）计算每台变压器的功率损耗（n=1）也可用化简经验公式：2变压所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计：（2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿：补偿以后：（3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用一台变压器。选择变压器型号为SC系列，额定容量为1000kVA（附带供电给办公室及生活区）。查表得出变压器的各项参数：（4）计算变压器的功率损耗也可用化

11、简经验公式：3. 变压所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计： 同时系数取（2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿：补偿以后：（3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：选择变压器型号为SC系列，额定容量为400kVA，两台。查表得出变压器的各项参数：（4）计算每台变压器的功率损耗也可用化简经验公式：2.2.3 厂内10kV线路截面的选择1. 供电给变电所的10kV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：变压器高压测的容量：先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为

12、6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：1可选导线型号为LGJ-35，其允许屋外载流流量为。相应参数为再按发热条件检验：已知，温度修正系数为：由式上可知，所选导线符号长期发热条件。由于变电所紧邻35/11kV主变压器，10kV线路很短，其功率损耗可忽略不计。线路首段功率：2. 供电给变电所的10kV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：变压器高压侧的容量：先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：可选导线型号为LGJ-25，其允许屋外载流流量为。相应参数为

13、再按发热条件检验：已知，温度修正系数为：由式上可知，所选导线符号长期发热条件。根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为l=0.32km。10kV线路功率损耗：线路首端功率：3. 供电给变电所的10kV 线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：变压器高压侧的容量：先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h ，查表可得，架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：可选导线型号为LGJ-25，其允许载流流量为。相应参数为,线路长度为：l=0.64km10kV线路功率损耗：线路首端功率：线路电压降计算（仅计算最长的厂内10kV线路电压降）。合

14、格（其余线路更合格了）4. 10kV联络线（与相邻其他工厂）的选择已知全厂总负荷：10kV联络线容量满足全厂总负荷30%：因运用时间很少，可按长期发热条件选择和校验。选导线LGJ-25，其允许载流量为：2.3 工厂总降压变电所及接入系统设计2.3.1 工厂总降压变电所住变压器台数及容量的选择总降压变10kv侧无功补偿：补偿后的无功功率：补偿后的功率因数：满足要求。则为了保证用电的可靠性，选择两台主变压器（每台可供总负荷的70%）：所以选择变压器的型号为S9-1600/35，两台。则参数为：空载损耗；负载损耗；阻抗电压；空载电流。2.3.2 35kV供电线路截面选择为保证供电的可靠性，选用两回3

15、5kV供电线路。2.3.3 35kV线路功率损耗和电压降计算1. 35kV线路功率损耗计算已知LGJ-35参数：35kV线路的功率损耗：线路首段功率：2. 35kV线路电压降计算：2.4 短路电流的计算按无限大容量电源供电系统计算短路电流。短路计算电路图见图2-2。图2-22.4.1 工厂总降压变35kV母线短路电流（短路点1）1. 确定标幺值基准：2. 计算各主要元件的电标幺值：系统电抗35kV线路电抗（LGJ35）3. 求三相短路电流和短路容量：(1）总电抗标幺值：(2）三相短路电流周期分量有效值：(3）其他三相短路电流值：(4）三相短路容量：2.4.2 10kV母线短路电流（短路点2）1

16、. 确定标幺值基准：2. 计算各主要元件的电标幺值：(1）系统电抗(2）35kV线路电抗（LGJ35）(3）35/11kV电力变压器电抗（）3. 求三相短路电流和短路容量：(1）总电抗标幺值：(2）三相短路电流周期分量有效值：(3）其他三相短路电流值：(4）三相短路容量：2.4.3 0.4kV车间低压母线短路电流（短路点3）1. 确定标幺值基准：2. 计算各主要元件的电标幺值：(1）系统电抗(2）35kV线路电抗（LGJ35）(3）35/11kV电力变压器电抗（）(4）10kV厂内架空线路电抗（给变电所供电）：因这段10kV架空线路很短，(5）10/0.4kV电力变压器（1000kVA变压器）

17、3. 求三相短路电流和短路容量：(1）总电抗标幺值：(2）三相短路电流周期分量有效值：(3）其他三相短路电流值：(4）三相短路容量：三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如表2-4。表2-4 三相短路电流计算列表短路点计算三相短路电流（kA）三相短路容量（MVA） 35kV1点5.255.255.2513.397.93336.710kV2点2.292.292.295.443.4641.720.4kV3点31.0631.06 31.0657.1533.8621.512.5 变电所高低压电气设备的选择根据上述短路电流计算结果，按正常工作条件选择和按短路情况校验，总降压变电所主要高低压电气设备确定如

18、下。2.5.1 高压35kV侧设备35kV侧设备的选择如表2-5所示。表2-5 35kV侧设备的选择计算数据高压断路器SW-35/600隔离开关GW2-35G电压互感器电流互感器LB-35避雷器FZ-35备注U=35kV35kV35kV35kV35kV35kVI=18.6600A600A2×20/56.6kA400MVA17kA42kA2.5.2 中压10kV侧设备10kV侧设备如表2-6所示。表2-6 10kV侧设备的选择计算数据高压断路器SN10-10I隔离开关GN2-10T/200电流互感器LA-10备注U=10kV10kV10kV10kVI=34.49A630A200A40/

19、516kA300MVA40kA25.5kA2.5.3 低压0.4kV侧设备低压0.4kV侧设备如表2-7所示。表2-7 0.4kV设备的选择计算数据高压断路器DZ20Y-1250隔离开关HD11-1000电流互感器LM-0.5备注U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV采用BFC-0.5G-08低压开关I=839A1250A1250A1000/550kA2.6 继电保护的配置总降压变电所需配置以下继电保护装置：主变压器保护，35kV进线保护，10kV线路保护；此外还需配置以下装置：备用电源自动投入装置和绝缘监察装置。2.6.1主变压器保护根据规程规定1600kVA变压器应设下列保护：1.瓦斯保护防御变压器内部短路和油面降低，轻瓦斯动作于信号、重瓦斯动作于跳闸。2.电流速断保护防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳砸。3.过电流保护防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护，动作于跳砸。4.过负荷保护防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。2.6.2 35kV进线线路保护1.