某电机修造厂35kv终端变电所设计

某电机修造厂35ky终端变电所设计设计题目某电机修造厂35kv终端变电所设计成绩课程设计主要内容设计依据：1、全厂车间负荷数据表2、供电协议3、负荷性质4、工厂的自然条件设计范围及内容：1、全厂及各车间负荷计算，无功补偿4、全厂总降变电所变压器台数及容量的选择5、车间总配电所变压器台数及容量的选择6、总配变电所(包括车间变)主接线设计9、防雷设计(未要求，选做)指导教师评语摘要 2一、任务书 3二、工厂供电设计的内容及分析 52.1变电所所址选择和环境条件 52.1.1变电所所址和所区布置 52.1.2环境条件 62.1.3.该电机修造厂变电所位置 62.2负荷的统计计算及无功功率补偿 62.2.1负荷的分类及其供电要求 62.2.2负荷的统计计算 72.2.3无功功率补偿 2.3变压器选择 2.3.135kV主变压器的选择 2.3.210(6)kV主变压器的选择 2.3.3该电机修造厂变电所选择变压器容量及台数 2.4主接线设计 2.4.1工厂变电所常用主接线 2.4.2该电机修造厂主接线初步设计方案 2.5短路电流计算 2.5.1短路的类型及危害 2.5.2短路电流计算 2.6电气设备的选择 2.6.1电气设备选择的一般条件 2.6.2主要电气设备的选择与校验 三、计算书 3.2短路计算 参考文献 本设计主要为某电机修造厂35kv终端设计变电所及其配电系等多方面问题的了解以及电力工程和工厂供电知识的应用，全面分某电机修造厂35kv终端变电所设计1、厂区平面布置图(略)2、全厂各车间负荷表如下：序号车间名称负荷容量(KVA)无功补偿(kvar)变压器容量(KVA)1一车间2二车间3三车间4四车间5五车间待计算全场合计备注：1)工厂含有大量的6kv电动机，厂电力负荷年增长率为5%。2)五车间的设备如下：序号设备名称型号规格数量(台)设备容量单位容量总容量1牛头刨B66542普通车床C66523普通车床C63024普通车床CW140A15普通车床C618K26钻床Z52537普通车床C63018普通车床C62019普通车床C620普通车床C6151插床B501普通车床C6203砂轮机1钻床1龙门刨1镗床T617起重机1磨床1滚齿床Y381铣床X62铣床1工具磨M6025C13外圆磨M31315×1000砂轮机落地式1工厂与电业部门所签订的供电协议内容如下：(1)变电所35kv出线定时限过电流保护装置的整定时间为2s,工厂总降不应大于1.5s。(2)对功率因数要求：35kv供电时cosφ=0.95。本厂为两班制，年最大负荷利用小时数为5000小时，为二级(1)工厂供电教科书2.1变电所所址选择和环境条件发电厂生产的电能除直接供厂用电和附近的地区负荷，其余电能需要经长距离输电线路率损耗以及线路上的电压损耗就越小，故须经过变压器升压后送给远方用户(电网),亦即高压输电。而一般用电设备的额定电压较低(10kV以下),为此又必须将高压电经过降压变压器降到一定值，有时需要经过几次降压后才能向用户供电。所以变电所是改变电压、调整主变电所——35~220kV变电所所址的选择车间变电所——10kV及以下变电所所址的选择1)接近负荷中心；1)有腐蚀性气体的场所，三、选择导体和电器的相对湿度，应采用当地湿度最高月份的平均相对湿度平均最大风速。设计最大风速超过35m/s的地区，在屋外配电装置的布置中，宜采取降低电气设备的安装高度、加强设备与基础的固定等措施。七、海拔超过1000m的地区，配电装置应选择适用于该海拔高度的电器和电瓷产品，其外部绝缘的冲击和工频试验电压应符合现行国家标准的有关规定。二、车间变电所：靠近负荷中心处2.2负荷的统计计算及无功功率补偿一、负荷分级原则电力负荷应根据对供电可靠性的要求及1)一级负荷：①中断供电将造成人身伤亡时。②中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。③中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。④当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的2)二级负荷：①中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。②中断供电将影响重要用电单位的正常工作。二、负荷的供电要求一级负荷的供电电源应符合下列规定：①一级负荷应由两个电源供电；当一个电源发生外，尚应增设应急电源(独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路；蓄电池；干电池),并严禁将其它负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电，供电变压器亦用两台(两台变压器不一定在同一变电所)。做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电或中断后能迅速恢复。三级负荷的供电系统，三级负荷为不重要的一般负荷，对供电电源无特殊要求。三、该工厂负荷性质本厂为两班制，年最大负荷利用小时数为5000小时，为二级负荷。工厂与电业部门所签订的供电协议内容如下：1、从10千米外上级变电所A的35kv母线处引入电源，其最大和最小短路容量分别为800MVA和600MVA;从8千米外上级变电所B的35kv母线处引入电源，其最大和最小容量分别为700MVA和540MVA。2、供电部门对本场提出的技术要求：(1)变电所35kv出线定时限过电流保护装置的整定时间为2s,工厂总降不应大于1.5s。(2)对功率因数要求：35kv供电时cosφ=0.95。2.2.2负荷的统计计算电力系统的总负荷指的是系统中千万个用电设备所需功率的总和(如异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明等)。综合用电负荷是工业、农业、交通运输和市政生活所需的功率之和。而供电负荷则包括综合用电负荷和网络损耗。发电负荷是供电负荷和厂用电之和。负荷曲线是反映电力负荷随时间变化的曲线。负荷曲线按负荷种类可分为：有功负荷曲线，无功负荷曲线。相对来讲，无功负荷曲线用途较小，实际只是隔一段时间编制一次无功功率平衡表或各枢纽点电压曲线。按时间长短可分为：日负荷曲线，月负荷、年负荷曲线。按计量地点可分为：个别用户、电力线路、变电所、发电厂乃至整个地区、整个系统。常用的负荷特征参数包括：最大负荷P,即全年中负荷最大的工作班内(这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年最少出现过2～3次)消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷。●最小负荷P;●全年的电能全日的电能年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间，它是一个假想时间，在次时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。,就是电力负荷在一定时间t内消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值。一、二级负荷：用于确定备用电源和应急电源。进行电力负荷计算的目的是为了合理化选择供电系统中的导线、开关电器、变压器等元件，使电气设备和材料得到充分利用，提高供电系统运行的安全性和经济性。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是通过负荷的统计计算求出的、用来按发有15%,25%,40%,60%;电焊设备的标准暂载率有50%,65%,75%,100%。重复短时①若单相负荷接于相电压时，按最大负荷相所接的单相设备容量p的三倍计算：②若单相负荷接于同一线电压时，其等效三相设备容量为p=√33p;③若单相负荷接于不同的线电压时，设P>P₂>P₂,且cosφ₁≠cosφ₂≠cosφ,,Pe=√3P₁+(3-√5)P₂=1.73P₁+1.27P₂PA=PAB-APAB+PCA-cPCAQA=qAB-AQAB+qcA-cQcAPB=pBC-BPBC+PAB-BPABQB=qBC-BQBC+qBC-BQABQ₆=3Qmax(pA,pg,pc)三、需要系数法确定计算负荷对单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等，设备额定容量就作为计算负荷。即Pea-1=P对于断续周期工作制的用电设备的额定功率应换算到统一负荷持续率下的设备功率。2)用电设备组的计算负荷Pea₂。进行负荷计算时，需要将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。将工艺性质相同的、且需要系数相近的用电设备合并成组。用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷。三台及以下时，计算负荷等于设备容量的总和。长期工作制的电动机取cosφ=0.8,反复短时工作制的电动机取cosφ=0.5。四台用电设备的计算负荷，取设备功率之和乘以0.9的系数。当用电设备组的设备台数大于四台时：Pa-2=K₄·ZP其中为Ka需要系数，不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素有关，因此，尽可能的通过实测分析确定，使之尽量接近实际。Ux为用电设备额定电压(线电压),kV。图4-5负荷计算用供电系统注：数字1-8为各级计算费荷的下标。将该电机修造厂五车间的设备分为四组：1.9台普通车床(属小批生产的金属冷加工机床电动机Ka=0.18cos=0.5tanφ=1.73)P=20.6KWQ=35.6Kvars=41KVAcosφ=0.5tanφ=1.73)P=16.6KWQ=28.7Kvars=33.1KVA机械Ka=0.55cosφ=0.75tanφ=0.88)P=22.6KWo、=19.9KvarP√=8.85KWo=14.7Kvars=17KVA全厂各车间负荷表如下分组车间名称车间负荷容量(KVA)每组负荷容量(KVA)1一车间2二车间3三车间4四车间90+j60五车间61+j94Pa-3=Ksp·ZP Qa-6≈Qcf(kvar)Qca-s=Kzo·ZQ-6-Qc(kvar)2.2.3无功功率补偿该电机修造厂采用了在车间分组补偿及6kv母线上集中补偿。2)补偿容量的计算Qc=Qca-Q`ca=Pca(tanφ—tanφ)分组负荷容量功率因数COSφ补偿功率因数COSφ无功补偿补偿后负荷容量12346ky母线554+j139 无功补偿电容选取表型号额定容量(kva)额定电容(μF)个数BCMJ0.4-50-33BCMJ0.4-40-34BCMJ0.4-25-31BCMJ0.4-15-3BWF6.3-14-322.3变压器选择2.3.135kV主变压器的选择装有两台及以上的主变压器的变电所中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户的一、二级符合，且不应小于60%的全部负荷。具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。2.3.210(6)kV主变压器的选择2.3.3该电机修造厂变电所选择变压器容量及台数台数型号额定容量/KVA额定电压/KV连接组标号损耗/W空载电流阻抗电压一次二次空载负载车间变1S9-250/10(6)6Dyn1143S9-200/10(6)6Dyn114主变2SL₇-800/35Yd11质量/kg外形尺寸油重器身重41702400×1570×27302)可靠应满足用电设备对供电可靠性的要求。2.4.1工厂变电所常用主接线优：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约了建设投资活母线故障或检修时仍有50%用户停电对供电连续性要求不高的三级用户或有备用电源的2.4.2该电机修造厂主接线初步设计方案2.5短路电流计算2.5.1短路的类型及危害在三相系统中，短路有三种形式：三相短路、两相短路、单相短路；其中三相短路的(2)短路时电网电压突然下降，影响其他电气设备的正常运行；(3)严重的短路会影响整个电力系统稳定性，使系统瓦解而造成大面积停电；2.5.2短路电流计算在发电厂变电所以及整个电力系统的设计工作中，都必须事先进行短路计算。其作用(1)选择电气设备。在部分电气设备的选择及动稳定和热(5)在设计110KV及以上电压等级的线路时，要计算短路电流确定通信干扰程度。①短路计算电路图2.6电气设备的选择2.6.1电气设备选择的一般条件I²·t≥Q=I²·tec短路冲击电流通过设备产生的点动力不应超过厂家规定值(is=2.55I2.6.2主要电气设备的选择与校验各种电气设备的选择和校验项目如下表所列：设备名称一般选择条件特殊选择项目额定电压额定电流热稳定动稳定断路器√√√√断流能力校验隔离开关√√√√电流互感器√准确度等级校验电压互感器√√√√准确度等级校验高压熔断器√√√√断流能力校验硬母线√√√电晕电压校验软母线√√电晕电压校验电缆√√√——电压损失校验2.6.3该电机修造厂变电所设备选取设备名称隔离开关断路器电压互感器电流互感器主变压器高压侧GN2-35T/400-52LN2-35ILCZ-40.5主变压器低压侧GN₆⁶-67/200一6ky母线GN₆⁶-67/200一LZZBJ9-6车间变压器高压侧GN₆⁶-67/200ZN-10I—LZZBJ9-6车间变压器低压侧—车间内HD138BXMTLMZI-0.66三、计算书3.1负荷计算P₁=2P₂+2P₃+P₄+2Pxs+Pv+P+P+P×1o+2P₂+3P=114.25P₂=4P+3Px+P₄+P+PN₄+Ps+Px+Px₁9+Pv₂o+P₂P₃=Px₃+PN₁g+Pk₂2+PN₂3+P₂4=41.05P₄=P=8.5五车间五车间Q₁=tanφ,P₁′=35.6KvarQ₂=tanφ₃P₂′=28.7KvarK₂=0.18tanφ₃=0.88tanφ₃=0.88则S=160+j30Sca-z=163二车变：二车间S=130+j100三车变：三车间S=120+j90三车变：三车间S=120+j90四车变：四、五车间S=ks2p+K(3)车间变电所高压侧的计算负荷Pea₃Q₃=Qa-2+0.06S-2=30+10=40考虑增长s=S(1.05)²=174考虑增长s=S(1.05)°=161考虑增长s=S