某钢厂310kV总降压变电所知识分享

1、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任务完成日期2014年12月 8 日2014年12月 19 日设计内容与设计要求、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，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

2、)KxCosTan计算负荷变万 十丁匚 数A 容凄P30 (KW)Q30 (KVar)S30 (KVA)(1)1变电所1铸钢车间18000.40.651.17(2)用2变电所1铸铁车间12000.40.71.022沙库1000.70.61.333小计(3)用3变电所1狮焊车间12000.30.451.9821#水泵房300.750.80.753小计(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1800.350.61.335制材厂300.280.61.336综合楼200.9117小计（5）用5变电所1锅

3、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 +40C,年平均气温+20C,最低温度5C,年 底最热月地下0.8m处平均温度为20 C,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海拔 27.4m,地层以砂粘土为主，地下水位为1s（二）设计内容.

4、负荷计算与无功功率补偿.主变压器选择.电气主接线设计.短路电流计算.电气设备的选择与校验（包括保护动作值的整定计算）.进出线的选择二、设计要求.在规定时间内完成以上设计内容；.用计算机画出电气主接线图；.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

5、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。参考文献刘介才.供配电设计手册.教材供电工程 翁双安 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 第一章设计要求及概述 3设计要求 3 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 概述 3 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 第二章负荷计算与无功功率补偿 4负荷计算 4无功功率补偿容量和补偿后功

6、率因数 8变压器的功率损耗 10总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷 11第三章 主变压器台数、容量和类型的选择 错误！未定义书签确定总降压变电所主变压器型式.错误!未定义书签。总降压变电所主变压器台数和容量的确定 .15主变压器台数的选择 15主变压器容量的选择 15 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 第四章 变电所主接线设计 184.1变电所主接线图 18第五章 短路电流计算错误！未定义书签。绘制计算电路 错误！未定义书签。 TOC o 1-5 h z 确定基准值 20计算短路电路中各元件的电抗标幺值 错误！未定义书签。 HYPERLIN

7、K l bookmark75 o Current Document 第六章电气设备选择与校验 2135kv侧一次设备的选择与校验 2110kv侧一次设备的选择与校验 22 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 第七章进出线的选择 23 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 35kv高压进线的选择 2335kv高压引入电缆的选择. 错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 10kv高压母线的选择 23各车间变压器到10kv母线联络线的选择 24

8、总 结 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。 TOC o 1-5 h z 第一章设计要求及概述 3设计要求 3概述 3第二章负荷计算与无功功率补偿 4负荷计算 4无功功率补偿容量和补偿后功率因数 8变压器的功率损耗 10总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷 11第三章 主变压器台数、容量和类型的选择 错误！未定义书签确定总降压变电所主变压器型式.错误!未定义书签。总降压变电所主变压器台数和容量的确定 .15主变压器台数的选择 15主变压器容量的选择 15第四章 变电所主接线设计 184.1变电所主接线图 18第五章 短路电流计算错误！未定义书签。绘制计算电路 错误！未定义书签。 T

9、OC o 1-5 h z 确定基准值 20计算短路电路中各元件的电抗标幺值 错误！未定义书签。第六章电气设备选择与校验 2135kv侧一次设备的选择与校验 2110kv侧一次设备的选择与校验 22第七章进出线的选择 2335kv高压进线的选择 2335kv高压引入电缆的选择. 错误！未定义书签。10kv高压母线的选择 23各车间变压器到10kv母线联络线的选择 24总 结 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。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

10、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：pcKd F无功功率：Qc Pc tan 或tan tan arccos视在功率：Sc -P或Sc Jpc2 Qc2cos计算电流

11、：IcSc-3Un注：由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取K D 0.90 0.95 ,pK a 0.93 0.97;总的有功计算负荷为：PcK D 巳qp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：Q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：Qc K q Qc.i qSc 巳2 Q2Ic_Sc_3un根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的Pc, Qc, Sc, Ic,然后列出表格No.2变电所：.铸铁车间：查图表得 Pe=1200KVVKd=0.4, cos 小=0.65 , tan 小=1.02P30.1=1200X 0.4=720KWQ30.1=720X 1

12、.02=489.6 KVarS30.1=720+0.65=685.7 kva.沙库：查图表得：Pe=100KVVKd=0.7, cos 6=0.6 , tan(|)=1.33P30.1=100X 0.7=70 KWQ30.1=70X 1.33=93.1 KVarS30.1=70 + 0.6=116.7 kva总的计算负荷：取&p=0.9 Keq=0.95R=KpX P30.i =495 KWQ= KqX E Q。，=553.6 KVarS30=v/(Q302+F302)=742.6 KVAIc=S30 + (0.38KV Xa/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

13、荷如下：Nd变电所：R= KzpXEF30.i =720 KWQ= KqX E Q0.i =842.4 KVarS30=v/(Q302+p502)=1107.7 KVAI c=S + (0.38KV X ,3)=1683.0 A 用3变电所：P30= KepXEP30j =344.3 KWQ= KqX E CU =693.2 KVarS30=v/(Q302+F302)=773.9 KVAI c=S0 + (0.38KV Xa/3)=1175.9 ARo= Kx!2P30.i =489.5 KWQo= KqX E Qo.i =527.3 KVar40=，(0302+鼻02)=719.5 KVAI

14、o=So + (0.38KV xV3)=1093.2 A用5变电所：R0= KepXEP30j =253.7 KWQ30= KeqX EQ30.i =210.5 KVar$0=v/(Q302+P302)=329.7 KVAI c=40+ (0.38KV Xa/3)=500.9 A表格1-1全厂总计算负荷表车间用电 单位设备容 量(KW)Kxcos()tan计算负荷P30(KW)Q30(KVar)S30(KVA)IcMl变电所铸钢车间18000.40.651.17720842.41107.71683.0M2变电所铸铁车间12000.40.71.02480489.6685.7沙库1000.70.6

15、1.337093.1116.7小计1300495.0553.6742.61128.3M3变电所怫焊车间12000.30.451.98360712.88001#水泵房300.750.80.7522.516.928.1、计1230344.3693.2773.91175.9M4变电所空压站4000.850.750.88340299.2453.4机修车问1500.250.651.1737.543.957.7锻造车间2200.350.551.5277117140木型车间P 1800.350.61.336383.8105制材厂300.280.61.338.411.214综合楼200.91118018、计1

16、000489.5527.3719.51093.2M5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小计426253.7210.5329.7500.9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

17、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。图1低压电容器分散补偿的结线用1变电所：10kV低压母线(380V)进行自动补偿COS)1=P/S=720/1107.7=0.65Qc=PX (tanarccos 小 1-tanarccos 小 2) =720X ( 1.17-0.43 ) =532.8kvar查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其

18、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 Qc=40X 15=600 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为S =(0-0 c() 2+P2=759.7KVA补偿后 CO& 2= 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：用2变电所：10kV低压母线(380V)进行自动补偿COS 1 =495/742.6=0.67Qc=PX (tanarccos 6 1-tanarccos 6 2) =495X ( 1.11-0.43 ) =336.6kvar 选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，具个数为

19、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 CCc=40X 12=480 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为S =v/(Q-Qc2+P2=500.4KVA补偿后 CO& 2= P/S =0.98用3变电所：10kV低压母线(380V)进行自动补偿COa 1 =344.6/773.9=0.44Qc=PX (tanarccos 6 1-tanarccos 6 2) =344.6 X (2.04-0.43 ) =554.2kvar 选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，具个数为 n=554.2/40=13.86为了更加经济运行减小变压

20、器容量，电容器故取n=15个则实际补偿容量为 CCc=40 x 15=600 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为S =(0-0 c() 2+F2=356.7KVA补偿后 CO& 2= P/S =0.96用4变电所：10kV低压母线(380V)进行自动补偿 COa 1 =489.5/719.5=0.68CCc=PX (tanarccos 6 1-tanarccos 6 2) =489.5 x (1.08-0.43 ) =318.2kvar 选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，具个数为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 Q

21、c=40X 9=480 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷为S =(0-0 c() 2+P2=491.8KVA补偿后 CO& 2= P/S =0.99用5变电所：10kV低压母线(380V)进行自动补偿COa 1 =253.7/329.7=0.77Qc=PX (tanarccos 6 1-tanarccos 6 2)=2537X (0.82-0.43 ) =98.9kvar查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，具个数为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 Qc=40 x 3=120 kvar补偿后10KV二次侧视在计算负荷

22、为S =(0-0 c() 2+P2=269.4KVA补偿后 CO& 2= P/S =0.94车间变电所高压侧(10KW计算负荷的确定主要公式如下：Pc=P+A PtQ=0+X 0tSc=V (PC2+ 0c2)取Pt=0.015S, 0t=0.06SNd变电所： Pt=0.015S=11.4kw , Qt=0.06S=45.6kvarPC=720+11.4=731.4 kwQ =242.4+45.6=288.0 kvarSc=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 用2变电所：PC=495.0+7.5=502.5 kwQ=73.6+30.0=103.6

23、kvarSc=513.1kVA用3变电所：PC=344.3+5.4=349.7kwQ =93.2+21.4=114.6 kvarSc=368.0 kVA用4变电所：PC=489.5+7.4=496.9kwQ =47.3+29.5=76.8 kvarSc=502.8 kVA用5变电所：PC=253.7+4=257.7kwQ =90.5+16.2=106.7 kvarSc=278.9kVA10KV高压侧的总的计算负荷：Pc K p PC.i =2104.4 kwQC KQci =655.2 kvarcq JScPc2 Qo =2204.0 kvaCos（|）=0.955总降压变电所一次侧（35kv

24、）计算负荷35KV低压侧负荷为：Pc K nFC.i =2104.4 kwpQc K q Qc.i =655.2 kvarSc Pc2 Q； =2204.0 kva取 Pt=0.015Sc=33.1kw , Qt=0.06Sc=132.2kvarFC=2104.4+33.1=2137.5 kwQ =655.2+132.2=787.4kvarSc=2277.9kVACos（|）=0.938表1-2工厂负荷统计表计算内容PcQcPQSc车间仃 计算负 荷仃低压侧负荷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4

25、95.073.6531.5变压器2T损耗7.530.02T高压侧负荷349.7114.6368.0车间3T 计算负3T低压侧负荷344.393.2356.7变压器3T损耗5.421.4荷3T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2104.46

26、55.22204.0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cos?计算负荷P/k(P)Q/k(Q)S/KVA1#车间10kv低压侧补偿前负荷0.651107.72好问10kv低压侧补偿前负荷0.67802.43好问10kv低压侧补偿前负荷0.44828.14打间10kv低压侧补偿前负荷0.68788.15江间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”间10kv低压侧无功补偿容量-4803好问10kv低压侧无功补偿容量-6004狂问10kv低压侧无功补偿容量-4805好问10kv低压侧无功补偿容量-1201#东问10kv低压

27、侧补偿后负荷0.93759.72好问10kv低压侧补偿后负荷0.98500.43好问10kv低压侧补偿后负荷0.95356.74打问10kv低压侧补偿后负荷0.98491.85”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

28、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（S3S10-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（SG SC

29、Z 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 SGZg。3.2总降压变电所主变压器台数和容量的确定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 6

30、0%勺全部负 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I、R级用户，可设置两台变压器，防止一台 主变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

31、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。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：速.T (1.151.4)002、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S30的60%,最好为总计算负荷的70%左右，即：号(0607)S3o同时每台主变压容量Sn不应小于全部一、二级负荷只和 S301U即:吗 SN S301 n.各车间变电所选变压器的台数即容量：M1变电所Sn (1.15 1.4)S 30=903.9 1100.4KVA 选择一台S9

32、-1000/10变压器。用2变电所Sn (1.15 1.4)S 30=590.1 718.3 KVA 选择一台S9-630/10变压器。用3变电所Sn (1.15 1.4)S 30=423.2 515.2 KVA选择一台S9-500/10变压器。用4变电所Sn (1.15 1.4)S 30=578.2 703.9 KVA选择一台S9-630/10变压器。用5变电所Sn (1.15 1.4)S 30=320.7 390.5 KVA 选择一台S9-315/10变压器。.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 (0.6 0.7)S 30 =1413.4 1648.9 KVA因为1号车

33、间，2号车间、5号车间属二级负荷外，其余属三级负荷Si +nSi +n=S0.1 +S0.2 +Sb0.5Si +n =786.0+513.1+278.9=1578 KVAn S i +n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.12X 1000S9-1000/1010KV NO.22X630S9-630/1010KV NO.31X 500S9-500/1010KV NO.41X 630S9-630/1010KV NO.52X315S9-315/1035KV2X 1600S9-1600/35第四章变电所主接线设计4.1变电所

34、主接线图高压配电系统主接线方式的选择配电系统起接收和分配电能的作用，其位置应当尽量靠近负荷中心，配电系统一般 为单母线制，根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线分段。当有两路进线供电 时，常采用单母线分段接线，采用断路器分段 ，提高了一，二级负荷的供电可靠性。 单母线分段可以分段单独运行，也可以并列同时运行。优点：供电可靠性较高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。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 Udi=37kV,低压侧 g10.5kV,则I diS

35、d3Udi100MVA.3 I diSd3Udi100MVA.3 371.56KVd2Sd-3Ud2100 MVA,3 10.55.5KV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-11.9124.8752.887122.549K-21.8314.6692.76533.289K-319.23049.03629.037P 13.326K-414.22136.26321.4749.855K-513.11333.43919.8019.088K-614.22136.26321.4749.855K-79.19023.43413.877

36、6.369第六章电气设备选择与校验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UnI k3i K3I P3I K3tima数 据35kv1.912 KA4.875KA2.887KA4.8452X1.5=35.65一次 设 备 型 号 规 格额定参数UnI NI oci max2It t少油断路器 SW3-3535kv1000A16.5KA40KA16.52 4 1089局压隔离 开关GW4-35/20035KV200A一40KA162 4 1024电压互感 器 JDZJ-3535/100KV一一一一电流

37、互感器 LQJ-3535KV100/5A一31.8KA81金属氧化物避雷器YH5WZ-42/13442kv一一一一10kv 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UnI k3i K3I P3I K3tima数 据10kv1.831KA4.669KA2.765KA1.831 2X1.5 =5.029一次 设 备 型 号 规 格额定参数UnI NI oci maxIt真空断路 器ZN4-10C10kv1000A17.3KA63KA217.34 213.16局压隔离 开关 G19-10/40010KV400A一31.5KA12.52 4 625电压互感 器JDZ-1010KV一一一一电流互感器 LQJ-1010KV一一一一第七章进出线的选择35kv 高压进线的选择根据本次设计要求，从35kv变电站双回路架空线引入本厂，其中计 算负荷