某变电所及高压配电设计工厂供电课程设计

1、工厂供电课程设计（报告） 东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 工厂供电课程设计 题 目 某厂变电所及高压配电设计 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 电气10-2 学生姓名 学生学号 指导教师 2013年 11月 24 日东北石油大学课程设计任务书课程 工厂供电课程设计 题目 某厂变电所及高压配电设计 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号 1006031486 主要内容：变电所主接线设计及变压器出线侧设备的选择与校验，变电所高、低压进出线的选择与校验，变压器低压母线的选择与校验，继电保护的选择与整定，车间变电所的防雷保护及连接装置的设计。参考资料： 1西北电力设计院，电力工程

2、设计手册（一次部分） 2供电工程 （机械工业出版社 翁双安主编 2004,6）3 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003.44-484刘介才主编，工厂供电设计指导，北京：机械工业出版社，19985 王健明，苏文成供电技术 M 西安：电子工业出版社，2004完成期限 2013.11.18至2013.11.24 指导教师 专业负责人 2013年 11 月 15 日目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc373343273 1 设计要求 PAGEREF _Toc373343273 h 1 HYPERLINK l _Toc373343274 2变电所设计与计

3、算 PAGEREF _Toc373343274 h 1 HYPERLINK l _Toc373343275 2.1厂区平面布置2 HYPERLINK l _Toc373343276 2.2 负荷与补偿计算 PAGEREF _Toc373343276 h 3 HYPERLINK l _Toc373343280 3 供电系统主接线设计5 HYPERLINK l _Toc373343281 4 设备及参数的选择 PAGEREF _Toc373343281 h 8 HYPERLINK l _Toc373343282 4.1变压器出线侧设备的选择与校验8 HYPERLINK l _Toc37334328

4、3 4.2变电所高、低压进出线的选择与校验 PAGEREF _Toc373343283 h 9 HYPERLINK l _Toc373343285 4.3变压器低压母线的选择与校验 PAGEREF _Toc373343285 h 10 HYPERLINK l _Toc373343286 4.4继电保护的选择与整定 PAGEREF _Toc373343286 h 11 HYPERLINK l _Toc373343297 5 安全保护 PAGEREF _Toc373343297 h 13 HYPERLINK l _Toc373343298 5.1 防雷与接地 PAGEREF _Toc3733432

5、98 h 13 HYPERLINK l _Toc373343299 5.2 雷电侵入波的防护 PAGEREF _Toc373343299 h 14 HYPERLINK l _Toc373343301 6 结论 PAGEREF _Toc373343301 h 15 HYPERLINK l _Toc373343302 参考文献 PAGEREF _Toc373343302 h 161 设计要求1根据本厂所能取得的电源及本厂通电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠，将技术先进，经济合理的要求。2确定变电所的位置与型式。3确定变电所主变压器的台数与容量，类型。4主变电所继电保护的选择

6、与保护。5确定二次回路方案。6选择防雷和接地装置。2变电所设计与计算2.1厂区平面布置：图2.1厂区总平面布置 2.2 负荷与补偿计算2.2.1铸造车间负荷动力：查表2-1得 300（kW） =0.3 cos=0.65 tan=1.17=0.3300=90（kW） =tan=901.17=105.3（kvar） =138.52（kVA） =210（A）照明：查表2-1得 8（kW） =0.8 cos=1.0 tan=0 =0.88=6.4（kW）=6.4（kVA） =9.74（A）总的计算负荷：查表2-1得 0.85 =0.9 （+）=0.85（90+6.4）81.94 （kW）=0.9105

7、.394.77 （kvar） =125.28（kVA） =190.3（A）运用同样的方法求的其余各车间的负荷，全厂变电所负荷计算如表2-2所示。表2-1 全厂变电所负荷计算表车间编号车间名称负荷类别设备容量kW需用系数cos计算负荷kWkvarKVAA1铸造车间动力3000.30.6590105.3138.52210照明80.816.406.49.74合计308-96.4105.3125.28190.32锻工车间动力3500.30.6105139.65174.7265.7照明100.7170710.65合计360-112139.65157.7239.63金工车间动力4000.20.65照明10

8、0.81合计410-4工具车间动力3600.30.65照明70.91合计367-5电镀车间动力2500.50.7照明50.81合计255-6热处理室动力1600.60.7照明60.81合计172-7装配车间动力1800.30.8照明60.81合计186-8机修车间动力1600.20.7照明40.81合计164-9锅炉房动力500.70.7照明10.81合计51-10仓库动力200.40.9照明20.81合计22-11生活区照明3000.71总计872.97722.771133.31721.872.2.2全厂总计算负荷： =81.94+95.2+74.8+97.16+109.7+85.68+49

9、.98+29.92+30.43+8.16+210 =872.97（kW）=94.77+125.7+84.24+113.76+114.75+88.13+36.45+29.38+32.13+3.46 =722.77（kvar）=1133.3（kVA）cos=0.77 2.2.3无功功率补偿1补偿前的变压器容量和功率因数变电所低压侧：视在计算负荷：=1133.3（kVA）功率因数：cos=0.772无功补偿容量按相关规定，补偿后变电所高压侧的功率因数不应低于0.9，即cos0.9,在变压器低压侧进行补偿时考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗，所以低压侧补偿后的低压侧功率因数应略大于0.9，这

10、里取补偿后低压侧功率因数cos=0.93。因此，低压侧需要装设并联电容器的容量：=872.97x（tan arc cos 0.77 - tan arc cos 0.93）kvar=378.35kvar3补偿后的变压器容量及功率因数补偿后的低压侧的视在计算负荷为：=kVA=936.40 kVA有功损耗：0.0150.015936.414.0 kW无功损耗：0.060.06936.456.2 kvar变压器高压侧的计算负荷为： =872.97+14=886.97 kW =(722.77-384)+56.2=394.97 kVA =970.94 kVA=/=56.06 A补偿后的功率因数：cos=0

11、.9140.9满足功率因数不低于0.9的要求。无功补偿后工厂的计算负荷表2-2 全厂变电所无功补偿后计算负荷表项目功率因素cos计算负荷P（kW）Q（kvar）S（kVA）I(A)380V侧补偿前负荷0.77872.97722.771133.31721.87380V侧无功补偿容量-384-380V侧补偿后负荷0.932872.97338.77936.41422.71主变压器功率损耗-14.056.210kV侧负荷总计0.914886.97394.97970.9456.063 变电所主接线方案的设计对于工厂内有总降压变电所或高压配电所时，其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等一般都装在高压配线

12、路的首端，而车间变电所进线处只装设高压隔离开关或跌落式熔断器，也可以装设隔离开关或负荷开关与熔断器组合。当变压器的容量较大时，需要进行变压器保护时，应装设断路器。因此，可得车间变电所的主接线方案有： 图3.1车间变电所的主接线方案1技术比较比较项目方案一方案二优缺点优点：接线简单、清晰，不易误操作，需用设备少缺点：当线路变压器或串联的电器中任一个发生故障或检修时全部停电优点：接线较简单，两台变压器可以互为备用，提高供的可靠性和灵活性。缺点：需用的设备多，占用的地大技术指标供电安全性满足要求满足要求供电质量由于一台主变压器，电压损耗略大由于两台主变压器并列，电压损耗略小灵活性由于一台主变压器，灵

13、活性稍差由于两台主变压器并列，灵活性较好可靠性低可靠性高扩建适应性稍差一些更好一些经济指标变压器的综合投资查相关技术资料得，S9-1000/6的单价为10.76万元，主变压器综合投资约为其单价的两倍，因此其综合投资为2x10.76=21.52万元查相关技术资料得，S9-800/6的单价为7.8万元，因此两台主变压器综合投资约为4x7.8=31.2万元，比一台主变压器多投资9.68万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/（kAV），贴费为：1000 x0.08=80万元贴费为：4x800 x0.08=128万元，比一台主变压器 的方案多交48万元2经济比较电源进线为架空线路且最大电流为60.6

14、2A,估计选用LJ25型，允许载流量为135A可满足要求。不明显的附加费用比例系数a取为90。方案一：项目说明单价数量费用（万元）线路投资LJ25188变压器投资S9系列7470017.47高压侧开关柜及计量柜3427合计22.47方案一的综合投资为：（万元）主变的年有功电能损耗： KWh 变压器的空载有功损耗（kW） 变压器的短路有功损耗（kW） 变压器全年投入运行小时数，可取8760h 变压器的负荷率 变压器的计算负荷（kVA） 变压器的额定容量（kVA） 年最大负荷损耗小时数 则单台1000kVA主变一年的电能损耗： =51018.0 KWh方案二：项目说明单价数量费用（万元）线路投资L

15、J25188变压器投资S9系列4300028.6高压侧开关柜及计量柜34414合计30.6方案二的综合投资为：（万元）两台800kVA主变一年的电能损耗： =2x1.4x8760+7.5xx4000 =64808KWh经比较，方案一的综合投资及年运行费用等均低于方案二，在技术方面两种方案的技术条件相当的情况下，选用投资小的主接线方案，所以首选方案一为最终的方案。4设备及参数的选择4.1 变压器出线侧设备的选择与校验4.1.1低压开关柜的选择0.4kV低压开关柜布置在屋内，选用GGD型交流低压配电柜，其适用于交流50HZ，额定电压为380V,额定电流至3150A。主变0.4kV侧的电气设备的持续

16、工作电流：表4-1主要技术参数：型号额定电压（V）额定电流（A）额定短路开断电流（KA）额定短时耐受电流（IS）（KA）额定峰值耐受电流KA）GGD2380A20003030634.1.2 0.38kV开关柜内的设备的选择及其校验0.38KV低压开关柜内配套的断路器、电流互感器等可以有好几种型号选择，下面就装于柜内的各种设备选择及校验：1、计算条件： （1） 工作电流： （2） 短路点及短路电流： =19.54 (kA)=1.84x19.54=36.0 (kA)=1.09x19.54=21.3 (kA)三相短路容量为：=13.57(mVA)2、断路器及刀开关的选择及校验：初选 DW162000

17、型， 型，3、电流互感器的选择：根据工作电压，工作电流及安装于DDG型开关柜的要求，其中主变低压侧选用LMZJ0.5型电流互感器，其主要技术参数如下： 0.5kV，2000A，2000/5A,0.5级4.2变电所高、低压进出线的选择与校验 4.2.1电源架空进线选择1、计算条件 工作电流：最热月平均温度为，校正系数设为K：2、导线选择 初选用LJ25型铝绞线，135（A）3、校验（1） 导线最小允许截面校验，135kV线路为类线路，要求截面不得小于16。所选的导线截面为25大于要求值，故所选导线的机械强度满足要求。 （2） 热稳定校验： =/87=31.2625 所以选择LJ35型导线。4.2

18、.2母线选择经温度修正的电缆的工作电流为：按选用并考虑环境温度的修正，选用单条矩形铝导线：LMY3x(40 x4)型母线，采用横放，允许载流量为。满足短路发热的最小导体截面故所选的矩形母线满足要求。4.2.3 开关控制室至变压器室电缆选择1、 计算条件 （1）工作电压： （2）主变10KV侧的电气设备的持续工作电流按下面式子计算，不考虑变压器的过负荷系数工作电流： （3）最热月平均温度为，校正系数设为K 4.3变压器低压母线的选择与校验 4.3.1 计算条件 1. 主变0.4KV侧的电气设备的持续工作电流按下面式子计算，不考虑变压器的过负荷系数工作电流： 2.环境温度修正系数： 4.3.2 母

19、线选择经温度修正的电缆的工作电流为：按选用并考虑环境温度的修正，选用矩形铝导线：LMY3x(12010)型母线，采用竖放，允许载流量为。4.3.3热稳定校验正常运行时导体最高温度：则满足短路发热的最小导体截面积：故所选的矩形母线满足要求。4.3.4中性线的选择一般三相四制线路的中性线截面应不小于相线截面的，即由上节可知道变压器的低压出线为LMY3x(12010)，采用竖放的方式。故中性线的截面保护线截面的选择，按GB500541995低压配电设计规范规定，保护线的截面的选择，当时所以选用的中性线的截面为：LMY806，采用竖放的方式。所以变压器低压出线的选择为：LMY3（12010）+1（80

20、6），采用竖放的方式。4.4 继电保护的选择与整定4.4.1 主变压器继电保护1 装设瓦斯保护装置在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内发生任何一种时，由于短路电流和短路点电弧的作用，将使变压器有及其他绝缘材料因受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们就要从油箱流向油枕的上部，当故障严重时，油气迅速膨胀并有大量气体产生。此时，会有强烈的油流和气流冲向游枕的上部，利用油箱内部故障时的这一特点可以构成反映气体变化的保护装置，称之为瓦斯保护，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。2 装设反时限过电流保护采用DL10型电流继电器（1）

21、过电流保护动作电流的整定由公式 I= K=1.2 K=0.85 K=1 (DL10型采用完全星形接线) K=60I=57.74(A)变压器的最大负荷电流： I=（1.53）I=57.74=173.22 (A)动作电流： 动作电流整定为4A2、过电流保护装置动作时间整定考虑此为终端变电所的过电流保护装置故其过电流保护动作时间（10倍动作电流的动作时间）可整定为最小值0.5s3、过电流保护的灵敏系数的校验利用公式：因此其保护灵敏系数为满足灵敏系数1.5的要求。4.4.2 装设电流速断保护利用DL10的速断装置1速断电流的整定：因此速断电流为2速断电流倍数整定为：3电流速断保护灵敏系数的校验 其保护

22、灵敏系数为 SP=1761.5满足灵敏系数1.5的要求4.4.3 低压侧的继电保护装置1开关采用DW15-1500型低压断路器，三相均装过流脱扣器。即可以保护低压侧的相间短路中过负荷（利用其长延时脱扣器）而且可保护低压侧单相接地保护。表4-2其技术数据型号脱扣器额定电流（A）长延时动作整定电流（A）瞬时动作整定电流（A）分析能力电流（kA）DW15-150015004500150001500030000400.35低压侧所有出线上的采用DZ20型低压断路器控制，其瞬时脱扣器可实现对线路故障的保护。5 安全保护5.1 防雷与接地 在变电所屋顶装设避雷针,并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。

23、如变电所的主变压器装在室外或有露天配电装置时,则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针,其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围以内时，则可不另设独立避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻RE10。采用6根长2.5m、 50的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用404的渡锌扁钢焊接相连。引下线用254的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用 20的镀锌圆钢，长1.5m。独立避雷针的接地装置与变电所所公共接地装置应有3m以

24、上距离。接地装置的设计 采用2.5m、50的钢管16根，烟变电所三面均匀布置（变电所前面布置两排），管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用404的镀锌扁钢焊接相连。变电所的变压器室有两条接地干线，高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用254的镀锌扁钢。5.2 雷电侵入波的防护（1）在10kV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用254的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。（2）在10KV高压配电室内装设有GG-1A（F）-54型开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。（3）在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。6 结论在设计过程中，通过经济和技术论证确定进线电压的选择，先确定变配电所位置与型式再画出主接线图，设备的选择余正定要符合要求，并做好防雷装置。通过查阅大量有关资料，并向老师请教等方式，使自己学