工厂供电的课程设计 厂房变电所的设计

1、工厂供电课程设计课题：厂房变电所的设计 目录HYPERLINK l _Toc230605919 设计任务书 PAGEREF _Toc230605919 h 1HYPERLINK l _Toc230605922 第一章 变电所的选址1HYPERLINK l _Toc230605926 第二章 负荷计算和无功功率计算及补偿2HYPERLINK l _Toc230605927 2.1 负荷计算2HYPERLINK l _Toc230605928 2.2 无功功率计算及补偿 PAGEREF _Toc230605928 h 5HYPERLINK l _Toc230605931 2.3 变压器的选择9HY

2、PERLINK l _Toc230605945 第三章 短路电流计算 PAGEREF _Toc230605945 h 10HYPERLINK l _Toc230605951 第四章 各电压等级设备的选择13HYPERLINK l _Toc230605952 4.1 母线、电缆的选择13HYPERLINK l _Toc230605953 4.2 各电压等级一次设备选择的校验15HYPERLINK l _Toc230605954 第五章 过电流保护18HYPERLINK l _Toc230605958 参考文献21设计某车间负荷分布：序号车间设备名称容 量Pe(kW)Kdcos tg计 算 负 荷

3、P(kW)Q(kVar)S(kVA)1铸钢车间动 力18000.50.6照 明300.810kv电动机60合 计2热处理车间动 力21000.50.8照 明300.8合 计3锻工车间动 力16000.250.60照 明300.810kv电动机80合 计4焊接车间动 力2000.50.7照 明300.8合 计5金工车间动 力4000.250.6照 明400.810kv电动机60合 计6总装车间动 力2000.150.5照 明400.8合 计7空压站动 力8000.80.8照 明300.8合 计8煤气站动 力5000.50.8照 明400.8合 计9总 计10全厂计算负荷11无功补偿容量12Cos

4、补偿到0.9后全厂计算负荷合计13变压器损耗14全厂计算负荷总计变电所占地为2.5km2.5km,35kv电源进线。第一章 变电所的选址 厂区示意图变电站设在工厂的北部，原理如下： 1、靠电源进线侧，接近负荷中心； 2、进出线方便，远离工厂中心区，不影响工厂厂区面积的利用； 3、位于煤气站空气污染源的上风侧，环境洁净； 4、远离人员集中区，有利于平安便于保卫第二章 负荷计算和无功功率计算及补偿一负荷计算 ： 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: 视在功率: 计算电流:总的有功计算负荷为 ： 总的无功计算负荷为： 总的视在计

5、算负荷为： 总的计算电流为 ： 1铸钢车间(1)动力: =1.33 (2)照明： (3)10kv电动机：查附录表1，小批生产的金属热加工机床电动机 60KW 2.热处理车间1动力： =0.75 (2)照明： 3.锻工车间: 1动力： =1.33 (2)照明： 310KV电动机：查附录表1，小批生产的金属冷加工机床电动机 4.焊接车间：1动力： =1.02 (2)照明： 5.金工车间：1动力： 2照明： 310KV电动机：查附录表1，小批生产的金属冷加工机床电动机 60KW 6.总装车间：1动力： 2照明： 7.空压站：1动力： 2照明： 8.煤气站:1动力： 2照明： 车间总的计算负荷：注:

6、， 负荷类型及大小：序号车间设备名称容 量Pe(kW)Kdcos tg计 算 负 荷P(kW)Q(kVar)S(kVA)IA1铸钢车间动 力18000.50.61.3390011971497.62275照 明300.81.002402410910kv电动机600.30.61.331823.93045.6合 计9421120.91551.62429.62热处理车间动 力21000.50.80.751050787.51312.51994照 明300.81.00240241.9合 计1074787.51336.51995.93锻工车间动 力16000.250.601.33400532665.6101

7、1照 明300.81.002402410910kv电动机800.20.51.731627.73248.6合 计440559.7721.61168.64焊接车间动 力2000.50.71.02100102142.8217照 明300.81.0024024109合 计124102166.83265金工车间动 力4000.250.61.33100133166.4253照 明400.81.0032032145.510kv电动机600.20.51.731220.82436.5合 计144153.8222.44356总装车间动 力2000.150.51.733051.96091照 明400.81.0032

8、032145.5合 计6251.992236.57空压站动 力8000.80.80.756404808001216照 明300.81.0024024109合 计66448082413258煤气站动 力5000.50.80.75250187.5312.5474.8照 明400.81.0032032145.5合 计282187.5344.5620.39总 计10全厂计算负荷3358.83366.14755.2722411无功补偿容量200012Cos补偿到0.9后全厂计算负荷合计3358.81366.13625.9550913变压器损耗54.4217.614全厂计算负荷总计0.9073413.21

9、583.73762.72.2无功功率补偿:COS = / = 3358.8/4755.2=0.71该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.71。10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan - tan)=3366.1tan(arccos0.71) - tan(arccos0.92) = 1905.2kvar。查?工厂供电?附录表4，无功补偿试选用BWF10.5-100-1型并联电容器。Qc=100Kvar因此，其电容器屏的个数为： n = Qc/

10、qC = 1905.2/100 =19.052 取3的倍数21个 那么 =21X100=2100kvar无功率补偿后，工厂的功率因数为：COS=3358.8/3625.9=0.933变压器的功率损耗为：QT = 0.06 S30= 0.06 * 3625.9= 217.6Kvar PT = 0.015 S30 = 0.015 * 3625.9= 54.4Kw变电所高压侧计算负荷为：P30=+PT=3358.8+54.4=3413.2 KwQ30= +QT - =3366.1+217.6-2000=1583.7KvarS30 = =3762.7KVAcos= P30/ S30= 3413.2/

11、3762.7=0.907 0.9 满足要求 铸钢车间：功率因数补偿到0.933后的计算电流 =900/0.933=964.6 KVA =1465.6A(其他车间的计算同上)功率因数补偿到0.933后各车间的计算负荷序号车间设备名称容 量Pe(kW)Kdcos tg计 算 负 荷P(kW)Q(kVar)S(kVA)IA1铸钢车间动 力18000.50.61.339001197964.61465.6照 明300.81.002402410910kv电动机600.30.61.331823.93045.6合 计2热处理车间动 力21000.50.80.751050787.51125.41709.9照 明

12、300.81.0024024109合 计3锻工车间动 力16000.250.601.33400532428.7651.4照 明300.81.002402410910kv电动机800.20.51.731627.717.126.1合 计4焊接车间动 力2000.50.71.02100102107.2162.9照 明300.81.0024024109合 计5金工车间动 力4000.250.61.33100133107.2162.3照 明400.81.0032032145.510kv电动机600.20.51.731220.812.919.5合 计6总装车间动 力2000.150.51.733051.9

13、32.248.9照 明400.81.0032032145.5合 计7空压站动 力8000.80.80.756404806861042.2照 明300.81.0024024109合 计8煤气站动 力5000.50.80.75250187.5268407照 明400.81.0032032145.5合 计 2.3 变电所变压器的选择装设一台主变压器，根据S30=3762.7KVA，选择主变压器的型号为S9-4000/35， 其参数如下表所示：额定容量KVA高压KV低压KV连接组标号损耗KW空载电流阻抗电压空载负载40003510Yd114.5528.81.07 装设两台分变压，每台变压器的容量ST应

14、同时满足以下两个条件： 任一台单独运行时，ST0.6-0.7 ST0.6-0.73625.9=21762538KVA因此查?工厂供电?附录表5，选SC9-2500/10环氧树脂浇注干式变压器二台 。额定容量KVA高压KV低压KV连接组标号损耗W空载电流阻抗电压空载负载2500100.4Yyn02850158000.66第三章 短路电流的计算取出口断路器的断流容量为500MVA，取基准容量. 等值线路1确定基准值 取 Sd = 100MVA,Ud1 =37KV,Ud2 = 10.5KV，Ud3=0.4KV=1.56 5.502计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1电力系统 2架空线路XO =

15、0.35/km X2* = 0.358100/372 =0.205 3电力变压器 X3* = UK%Sd/100SN = 71001000/1004000 = 1.75 X4* = UK%Sd/100SN=61001000/1002500=2.43k-1点三相短路电流和短路容量 1)总电抗标幺值 系统最大运行方式时，总电抗标幺值 X*(K-1) = X2* = 0.1+0.2045=0.30 系统最小运行方式时，总电抗标幺值 X*(K-1) = X2* =0.2+0.2045=0.40因此，系统最大运行方式时，三相短路电流及短路容量各为 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)=1.65K

16、A/0.3045= 5.419KA I(3) = I(3) = Ik-1(3) =5.419KA ish(3) = 2.555.419KA = 13.818KA Sk-1(3) = Sd/X*(k-1)= 100/0.3= 333.333KVA而系统最小运行时，三相短路电流及短路容量各为 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)=1.65KA/0.4= 4.125KA I(3) = I(3) = Ik-1(3) =4.125KA ish(3) = 2.554.125KA = 10.519KA Sk-1(3) = Sd/X*(k-1)= 100/0.4= 250KVA (4)k-2点三相短路

17、电流和短路容量 1)总电抗标幺值 系统最大运行方式时 X*(K-2) = X2*X3* = 0.1+0.2051.75= 2.055 系统最小运行方式时 X*(K-2) = X2*X3*= 0.2+0.205+1.75=2.155因此，系统最大运行方式时，三相短路电流及短路容量各为 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) =5.50KA/2.055= 2.676KA I(3) = I(3) = Ik-23 = 2.676KA ish(3) = 2.552.676KA =6.825KA Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) = 100/2.055=48.662KVA而系统最小运行方式时，

18、三相短路电流及短路容量各为 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) =5.50KA/2.155= 2.552KA I(3) = I(3) = Ik-23 = 2.552KA ish(3) = 2.552.552KA =6.508KA Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) = 100/2.155=46.404KVAk-2点三相短路电流和短路容量 1)总电抗标幺值 系统最大运行方式时 X*(K-3) = X2*X3*+X4*= 0.1+0.2051.75+2.4= 4.455 系统最小运行方式时 X*(K-3) = X2*X3*+X4* =0.2+0.205+1.75+2.4=4.555因

19、此，系统最大运行方式时，三相短路电流及短路容量各为 IK-3(3) = Id3/X*(K-3) =144.34KA/4.455= 32.4KA I(3) = I(3) = Ik-33 = 32.4KA ish(3) = 2.5532.4KA =82.619KA Sk-3(3) = Sd/X*(k-3) = 100/4.455=22.447KVA而系统最小运行方式时，三相短路电流及短路容量各为 IK-3(3) = Id3/X*(K-3) =144.34KA/4.555= 31.688KA I(3) = I(3) = Ik-33 = 31.688KA ish(3) = 2.5531.688KA =

20、80.805KA Sk-3(3) = Sd/X*(k-3) = 100/4.555=21.954KVA三相短路电流计算表：短路计算点运行方式短路电流/KA短路容量MVAI(3) I(3)Ikish(3) Sk(3) k-1最大5.4195.4195.41913.818333.333最小4.1254.1254.12510.519250k-2最大2.6762.6762.6766.82548.662最小2.5522.5522.5526.50846.404k-3最大32.432.432.482.61922.447最小31.68831.68831.68880.80521.954第四章 各电压等级设备的选

21、择 4.1 各电压等级导线和电缆截面的选择 4.1 35kV高压侧架空线的选择1).按电流经济密度选架空线路假定该厂，=,查表5-4得=1.15，选标准界面50，即选LGJ-50型钢芯铝线2校验发热条件。查表选LGJ-50,环境温度为40C时的=178A,满足条件2).校验机械强度查附录14得，35kv线路最小允许截面积=35,满足发热条件。 2).校验机械强度查附录14得，最小允许截面积=25,满足发热条件。2).校验机械强度查附录14得，最小允许截面积=25,满足发热条件。 2).校验机械强度查附录14得，最小允许截面积=2595 所以10kV高压侧馈线采用型号为ZLQ21-395电缆直埋

22、 3.1.1380V母线选择1按发热条件选择。，查手册初选LMY-40电缆，其，满足发热条件。2)校验短路热稳定。=32.4KA/9=3600A 满足要求。因此母线采用LMY-340硬铝母线架空敷设。 中性线的截面，所以截面为25保护线的截面，所以选截面为253.1.2380V侧电缆的选择1按发热条件选择电缆的截面 查手册初选型号为VLV20-95电缆，满足发热条件 2).校验机械强度 查附录14得，最小允许截面积=25，满足发热条件。 b校验电压损耗变电所至铸钢车间距离约为120m，而查表得到240的铝芯电缆的=0.16 按缆芯工作温度75计，=0.07，每根电缆的=900/5=180kW,

23、 =1197/5=239.4kvar，故线路电压损耗为 满足要求。c断路热稳定度校验109A，满足发热条件。 因此，铸钢车间照明线路采用BLX-1000-350+125四芯橡皮绝缘铝芯导线架空。4.2 各电压等级一次设备的选择校验4.2 .1 35kv一次侧设备的选择 断路器：ZN12-35额定电压：=35KV =1250A=62.07A断流能力=31.5KA5.419KA 动稳定度：=63KA13.818KA热稳定度：=3969 =55.79电流互感器：选LQJ-10 3000/5型 额定电压：=35KV =1200A=62.07A 热稳定度：=272.25 =55.79 动稳定度：=17.

24、82KA13.818KA避雷器:选FS4-10 =35KV电压互感器：选JDJJ-35 额定电压高压熔断器：选RN2-35 额定电压：=35KV =500A=62.07A 断流能力=50KA5.419KA高压隔离开关:选GN2-35T/400-52 额定电压：=35KV =400A=62.07A动稳定度：=31.5KA13.818KA热稳定度：=980 =55.794.2 .2 10 kV一次侧设备的选择断路器：选ZN2-10/630额定电压：=10KV =630A=209A断流能力=11.6KA2.676KA 动稳定度：=30KA6.825KA热稳定度：=538.2 =13.606电流互感器

25、：选LA-10 300/5型 额定电压：=10KV =300A=209A 热稳定度：=506.3 =13.606 动稳定度：=57.27KA6.825KA避雷器:选FS4-10 =10KV电压互感器：选JDZJ-10 额定电压高压熔断器：选RN2-10 额定电压：=10KV =500A=209A 断流能力=50KA2.676KA高压隔离开关:选-10/400 额定电压：=10KV =400A=209A动稳定度：=31.5KA6.825KA热稳定度：=625 =13.606 4.2 .3 380V侧母线至变压器之间设备的选择：低压断路器：选DZ20-400/3J 额定电压：=380V =350A

26、=306A断流能力=42KA=32.4KA电流互感器：选LMZ1-0.5 315/5 额定电压：=500V =315A=306A低压隔离开关：选HD13-400/31额定电压：=380V =400A=306A电压等级设备名称型号断路器隔离开关电压互感器电流互感器熔断器避雷器35KVZN12-35GN2-35T/400-52JDJJ-35LQJ-10 3000/5RN2-35FS4-1010KVZN2-10/630GN19-10/400JDZJ-10LA-10 300/5RN2-10选FS4-10380VDZ20-400/3JHD13-400/31LMZ1-0.5 315/5 以铸钢车间为例选择：负荷名