某機械廠總降壓變電所工廠供電課程設(shè)計

1、第1章 任務(wù)書1.1 設(shè)計題目某機械廠總降壓變電所的電氣設(shè)計1.2 設(shè)計目的（1）通過該廠變電所的設(shè)計培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎(chǔ)理論知識、基本技能和專業(yè)知識進行分析和解決實際問題的能力。（2）掌握中小型工廠供電系統(tǒng)設(shè)計計算和運行維護所必須的基本理論和基本技能。（3）掌握供配電設(shè)計的基本原則和方法，深刻理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的設(shè)計要求，為今后從事工廠供配電技術(shù)奠定一定的基礎(chǔ)。1.3設(shè)計要求（1）選擇變電所主接線方案。（2）確定變電所主變壓器的臺數(shù)和設(shè)備容量、類型。（3）選擇高低壓設(shè)備和進出線。（4）選擇整定繼電保護裝置。1.4設(shè)計依據(jù)（1）工廠負荷情況。該廠鑄造車間、電鍍車間和鍋爐屬于二

2、級負荷，其余為三級負荷。低壓動力負荷為三相，額定電壓為380V；電氣照明為單相，額定電壓為220V.表格 1 工廠負荷情況廠房編號廠房名稱負荷類別設(shè)備容量/kW需用系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力3000.30.7照明60.81.02電鍍車間動力2500.50.8照明50.81.03鍋爐房動力500.70.8照明10.81.04金工車間動力4000.20.65照明100.81.05機修車間動力1600.20.65照明40.81.06倉庫動力200.40.8照明10.81.0 (2)供電電源情況。1）由附近一條35KV的公用電源干線取得工作電源，干線導(dǎo)線型號LGJ-185,等邊三角形排列，線距1。5m

3、，干線長度10km。干線首端斷路器容量為200MVA。此斷路器配備有定時限過流保護和點流速斷保護，定時限過電流保護動作時間為1.7s。為了滿足工廠二級負荷要求，采用長度為20km的35kV架空線路取得備用電源。2）變電所最大負荷時功率因數(shù)不低于0.9；3）其他資料（平面圖、氣象、地質(zhì)水文等）略。1.5 設(shè)計任務(wù)（1）負荷計算和無功功率補償。（列出負荷計算表）（2）主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇。（3）變電所主接線方案的設(shè)計（繪圖3號圖紙）。（4）短路計算。（5）變電所一次設(shè)備的選擇與校驗。（6）選擇整定繼電保護裝置。1.6 設(shè)計時間安排（1）進行負荷計算，無功補償計算，收集相關(guān)資料-1天（2）

4、電氣系統(tǒng)接線設(shè)計，變壓器的選擇-1天（3）短路計算等相關(guān)計算-1天（4）電氣設(shè)備選擇與校驗-2天（5）繼電保護選擇、整定計算-1天（6）繪制圖表，完成設(shè)計報告-1天1.7 設(shè)計報告格式要求（1）課程設(shè)計報告封面有學院統(tǒng)一印制，文檔用B5紙。（2）課程設(shè)計報告編排結(jié)構(gòu)：1）封面。2）前言。3）目錄。4）任務(wù)書。5）負荷計算和無功功率補償。6）主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇。7）變電所主接線方案的設(shè)計。8）短路計算。9）變電所一次設(shè)備的選擇與校驗。10）選擇整定繼電保護裝置。11）防雷保護和接地裝置設(shè)計。12）結(jié)束語。13）參考文獻（書寫格式）；【1】作者1作者2.書名。（版次）。出版地：出版社，

5、出版年份14）附錄（如元器件明細表等）。15）附圖。畫圖用3號圖紙。（3）書寫要求工整，圖表要求規(guī)范。第2章 負荷計算和無功功率補償.2.1負荷計算鑄造車間動力: =PeKd=3000.3=90kW =tan=91.8kvar照明:=PeKd=60.8=4.8kW =tan=0總計 =94.8 ,=91.8 ,=132.0kVA , =200.5A電鍍車間 動力： =PeKd=2500.5=125kW =tan=93.8kvar照明：=PeKd=50.8=4.0kW =tan=0總計 =129.0 ,=91.8 ,=132.0kVA , =200.5A編號名稱類別設(shè)備容量Pe/kW需要系數(shù)Kd

6、Cos tan計算負荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1鑄造車間動力3000.30.71.0290.091.8照明60.81.004.80小計306 94.891.8132.0200.52電鍍車間動力2500.50.80.75125.093.8照明50.81.004.00小計255 129.093.8159.5242.33鍋爐房動力500.70.80.7535.026,3照明10.8100.80小計5135.826.344.467.44金工車間動力4000.20.651.1780.093.6照明100.81.008.00小計41088.093.6128.519525機修車間動力16

7、00.20.651.1732.037.4照明40.81.003.20小計16435.237.451.478.16倉庫動力200.40.80.7586.0照明10.81.000.80小計218.86.010.616.2總計動力1180391.6348.9_照明25計入Kp=0.9 Kq=0.90.747352.44314.01472.05717.212.2 無功功率補償 (1) 由表可知，補償前變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為：472.05KVA 則,變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：0.747 (2) 確定補償容量 現(xiàn)要求在高壓側(cè)不低于0.9，而補償在低壓側(cè)進行，所以我們考慮到變壓器的損耗，可設(shè)低壓側(cè)補償

8、后的功率因數(shù)為0.95來計算需要補償?shù)娜萘俊?00.89kvar (3) 補償后的計算負荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)的計算負荷為：=370.15KVA 此時變壓器的損耗為： 5.55KW 22.20kvar 變電所10kv側(cè)的計算負荷為：357.99KW 135.32KVAR =382.71KVA=0.015Sc=5.74KW =0.06Sc=22.96kvar 變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)為：符合任務(wù)書要求項目Cos 計算負荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A380V側(cè)補償前負荷0.747352.44314.01472.05717.21380V側(cè)無功補償容量-200.89380V補償后負荷0.9

9、5352.44113.12370.15562.3810KV變壓器功率損耗5.7422.9610KV側(cè)負荷計算0.93357.99135.32382.7122.1035KV變壓器功率損耗5.7422.9635KV側(cè)負荷計算0.92363.73158.28396.686.54第3章 主變壓器臺數(shù)、容量和類型的選擇3.1變電所主變壓器的選擇 根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可以有下列兩種方案：（1）裝設(shè)一臺主變壓器 ,型式采用S9，而容量根據(jù)選擇，即=456.55557.17KVA,選一臺S9-630/35型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線

10、來承擔。（2）裝設(shè)兩臺主變壓器 型式也采用S9，每臺容量按式SN·T（0.60.7）S30選擇，即SN·T（0.60.7）×398kVA=(238.8278.6)kVA因此選兩臺S9-315/35型低損耗配電變壓器。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。 兩種主結(jié)線方案的比較(1)比較項目裝設(shè)一臺主變的方案裝設(shè)兩臺主變的方案技術(shù)指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗略大由于兩臺主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額查得S

11、9-630的單價為7.47萬元，而變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為2×7.47萬元14.94萬元查得S9-315的單價為5.31萬元，因此兩臺綜合投資為4×5.31萬元21.24萬元，比一臺主變方案多投資6.3萬元高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額查得GG-1A(F)型柜按每臺3.5萬元計，查表得其綜合投資按設(shè)備價1.5倍計，因此其綜合投資約為4×1.5×3.5萬元21萬元本方案采用6臺GG-1A(F)柜，其綜合投資約為6×1.5×3.5萬元31.5萬元，比一臺主變方案多投資10.5萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費

12、參照計算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為3.706萬元（其余略）主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為6.752萬元，比一臺主變方案多耗3.046萬元交供電部門的一次性供電貼費按800元/kVA計，貼費為630×0.08萬元50.4萬元貼費為2×400×0.08萬元64萬元，比一臺主變方案多交13.6萬元考慮到設(shè)計預(yù)算的需要，本設(shè)計采用方案（1）按照上述原則，10kv變壓器選擇S9-630/10型低損耗配電變壓器第4章 主結(jié)線方案的選擇4.1變配電所主結(jié)線的選擇原則(1) 當滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。(2) 當變電所有兩臺變壓

13、器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。(3) 當供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。(4) 為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。(5) 接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。(6) 610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。(7) 采用610KV熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。(8) 由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。

14、(9) 變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。(10) 當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。 4.2主結(jié)線方案選擇對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。

15、主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。 經(jīng)過設(shè)計選擇我設(shè)計的方案如下：主接線線路圖第5章 短路計算短路計算的方法有很多，常用的有歐姆法和標幺制法，本設(shè)計采用的是標幺制法。5.1 基準值的選取采用標幺制法進行三相短路計算時，選取的基準值為：S=100 MV·A, U=35kV, U=10kV 由公式 計算基準電流，可得： 5.2短路計算電路5.3 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 電力系統(tǒng)的電抗標幺值 由設(shè)計任務(wù)可知，由公式，可得： = 電纜線路L的電抗標幺值由設(shè)計任務(wù)知，由公式，可得： 變壓器的電抗標幺值查表得

16、，由公式，可得：= = =9.52 繪短路等效電路圖如下圖所示, 圖上標出各元件的序號和電抗標幺值， 并標明短路計算點。 短路等效圖5.4點三相短路時的短路電流和容量的計算計算短路回路總阻抗標幺值計算點所在電壓級的基準電流 計算點短路電流各值 =129.73MVA 計算點三相短路時的短路電流計算短路回路總阻抗標幺值 計算點所在電壓級的基準電流 計算短路電流各值 5.5短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流（）電壓（kV）三相短路容量(MVA)2.145.463.2335129.730.551.010.60109.72第6章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗 6.1 35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目

17、電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)UNI302tima數(shù)據(jù)35kV6.64A (I1N·T)2.14kA5.46kA2.142×1.9=8.70一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimaxt少油斷路器SW3-3535kV1000A16.5A40kA16.52×4=1089高壓隔離開關(guān)GW4-35/20035kV200A40kA162×4=1024高壓熔斷器RN1-35/10A35kV10A電壓互感器JDZJ-3535/100kV電流互感器LQJ-3535kV100/5A31.8KA81金屬氧化物避雷器YH5WZ-42/13442kV 6.

18、2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)UNI302tima數(shù)據(jù)10kV22.10A (I1N·T)101kA0.60kA1.012×0.75=0.75一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimaxt真空斷路器ZN4-10C10kV1000A17.3kA63kA17.32×2=224.47高壓隔離開關(guān)G19-10/40010kV400A31.5kA12.52×4=625高壓熔斷器RN1-10/25A10kV25A電壓互感器JDZ-1010kV電流互感器LQJ-1010kV-第7章 選擇整定繼電保護裝置7

19、.1過電流保護動作電流的整定其中線路的最大負荷電流為，=0.9，。動作電流為：選DL-11/10電流繼電器，線圈并聯(lián)，整定動作電流為1A。過電流保護一次側(cè)的動作電流為； 式中： 線路的最大負荷電流保護裝置的可靠系數(shù)，取1.2電流繼電器的返回系數(shù)，一般取0.9電流互感器的變流比。過電流保護動作時間的整定： 線路1WL定時限過電流保護的動作時限應(yīng)較線路2WL定時限過電流保護動作時限大一個時限級差。 靈敏度校驗 保護線路1WL的靈敏度，按線路1WL末端最小兩相短路電流校驗，即： 由此可見，保護整定滿足靈敏度要求。線路定時限過電流保護原理圖7.2裝設(shè)電流速斷保護 動作時限大于0.50.7s，需配電流速

20、斷保護取10 第8章 防雷保護和接地裝置設(shè)計8.1直擊雷的防護 由于本設(shè)計的變電所位于室內(nèi)，所以不需要直擊雷的防護。 8.2雷電侵入波的防護(1) 在10kV電源進線的終端桿上裝設(shè)FS410型閥式避雷器。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷針接地端螺栓連接。(2) 在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG1A（F）54型開關(guān)柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠避雷器來保護，防護雷電侵入波的危害。(3) 在380V低壓架空出線桿上，裝設(shè)保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護沿低壓架空線侵入波的雷電波。 8.避雷器裝設(shè) 變電所進線的防

21、雷保在進線的終端，裝設(shè)FZ型或者FS型閥型避雷器，用來保護線路斷路器及隔離開關(guān)。10kV變配電所進線防雷保護接線F1-管型避雷器 F2-閥型避雷器4.接地網(wǎng)設(shè)計 接地網(wǎng)接地電阻按RE4設(shè)計，現(xiàn)采用最常用的垂直接地體，直徑d=50mm，長約2.5m，環(huán)形敷設(shè)。 單根鋼管接地電阻為：選取計算垂直接地體根數(shù)。n0.9RE1/(RE)=0.9因此選取=50mm的鍍鋅鋼管15根，垂直接地體之間距離為5米。接地線和水平連接導(dǎo)體用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼。第9章 結(jié)束語課程設(shè)計已經(jīng)做完，我也有很多的心得體會值得去書寫，這方面的專業(yè)知識，更多的是關(guān)于實踐與思維之間關(guān)系方面的。 在已度過的大學時間里

22、接觸的都是專業(yè)課。僅僅是專業(yè)課的理論知識，那么如何把我們所學的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識運用到實踐中去呢？這是我長期思考的問題。 在做課程設(shè)計過程中，我對工廠中供電設(shè)備及器件選擇不是很熟悉，我感觸最深的當屬查閱大量的設(shè)計資料了。為了讓完成自己的設(shè)計去查閱這方面的設(shè)計資料，同時也再次去理解回顧知識?？茖W都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是構(gòu)想，永遠無法升級為設(shè)計。設(shè)計中，我翻閱以前所學的專業(yè)課知識，學習的過程中帶著問題去學我覺得很有目的性，這是我做這次課程設(shè)計的心得之一。要有一個清晰的思路和一個完整的的流程圖，不能妄想一次就將整個設(shè)計好，反復(fù)修改的好習慣。在課程設(shè)計中我得到同學的許多幫助，再

23、次一并謝過。由于我自身的水平有限，難免在理解上、設(shè)計中有所紕漏，敬請老師扶正。參考文獻1劉介才.工廠供電M.北京：中國電力出版社，2010. 2唐志平.供配電技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，2005.3蘇文成.工廠供電M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.4李友文編.工廠供電M.化學工業(yè)出版社, 2007.5何永華.發(fā)電廠及變電站的二次回路M.北京.中國電力出版社，20046劉介才編.實用供配電技術(shù)手冊M.中國水利水電出版社, 2002.7劉海婷. 220kV降壓變電所變壓器選擇及電氣主接線設(shè)計J.吉林農(nóng)業(yè),2010,(12):3438劉學軍.繼電保護原理M.北京：中國電力出版社，2007.9劉靜

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25、ssued June 2001附錄附表1 并聯(lián)電容器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定容量（kvar）額定電容（F）型號額定容量（kvar）額定電容（F）BCMJ0.4-16-3BCMJ0.4-20-3BCMJ0.4-25-3BWF6.3-25-1WBWF6.3-30-1W16202525303204005002.02.4BWF10.5301WBWF10.5401WBWF10.5501WBWF10.51001WBWF10.51201W3040501001200.861.151.442.893.47附表2 S9系列610KV級銅繞組低損耗電力變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)額定容量（kVA）額定電壓（kV）聯(lián)接組標號空載損耗（W）負載損耗（W）阻抗電壓（%）空載電流（%）一次二次1000Yyno1700103004.50.7Dyn111700920051.71250Yyno1950120004.50.6Dyn1120001100052.51600Yy