發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備課程設(shè)計第

1、課 題： 某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計（組）專 業(yè)： 電氣工程及其自動化班 級: 電氣工程及其自動化 班姓名學(xué)號: 指導(dǎo)教師： 設(shè)計日期： 2015年12月21日-30日成 績：重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣學(xué)院目錄一 設(shè)計任務(wù)書11.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計要求11.3 設(shè)計資料1二 設(shè)計計算書42.1 各車間計算負(fù)荷（需要系數(shù)法）42.1.1 紡煉車間（數(shù)據(jù)為甲組）42.1.2 其余車間負(fù)荷計算52.2 各車間計算負(fù)荷統(tǒng)計62.3 無功補(bǔ)償?shù)挠嬎?三 各車間變電所的設(shè)計選擇83.1 各車間變電所位置及全廠供電平面草圖83.2 各車間變壓器臺數(shù)及容量選擇83.3 廠內(nèi)10KV線路截面的選擇11四

2、工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計134.1 工廠總降壓變電所變壓器臺數(shù)及容量的選擇134.2 35KV供電線路截面選擇134.3 35KV線路功率損耗和電壓降計算14五 短路電流的計算155.1 計算概述155.2 短路電流計算簡化圖165.3 具體相關(guān)計算165.3.1 總降壓變電所35KV母線短路電流（短路點(diǎn)k1）165.3.2 變電所10KV母線短路電流（短路點(diǎn)k2）175.3.3 車間變電所0.4KV母線短路電流（短路點(diǎn)k3）175.4 三相短路電流和短路容量計算結(jié)果匯總表18六 變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇196.1 高壓35KV側(cè)設(shè)備196.2 10KV側(cè)設(shè)備196.3 低壓0.4KV

3、側(cè)設(shè)備19七 心得體會21參考文獻(xiàn)23附 錄 24發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備課程設(shè)計報告一設(shè)計任務(wù)書1.1 設(shè)計目的通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握發(fā)電廠和變電所電氣部分的中的各種電氣設(shè)備和一、二次系統(tǒng)的接線和裝置的基本知識，并通過本課程設(shè)計鞏固課堂知識，培養(yǎng)有關(guān)的基本技能。1.2 設(shè)計要求根據(jù)本廠用電負(fù)荷，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定工廠變電所的位置與型式，通過負(fù)荷計算，確定主變壓器臺數(shù)及容量，進(jìn)行短路電流計算，選擇變電所的主接線及高、低壓電氣設(shè)備，最后按要求寫出設(shè)計計算說明書，繪出設(shè)計圖紙，最后寫出課程設(shè)計報告并進(jìn)行答辯（格式請嚴(yán)格按照課程設(shè)計模板進(jìn)行統(tǒng)一）。1.3 設(shè)

4、計資料1.工廠總平面圖見圖1-1，每選用數(shù)據(jù)為：安裝容量每組選用不同（甲類、乙類、丙類、丁類），每組同學(xué)根據(jù)不同的組合方案進(jìn)行選擇。圖1-1 某化學(xué)纖維廠總平面圖(lcm = 200m)2.工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)：本工廠多數(shù)車間為3班制，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)6400小時。本廠負(fù)荷統(tǒng)計資料見表1-1，學(xué)生組合方案見表1-2。表1-1 某化學(xué)纖維廠負(fù)荷情況表序號車間設(shè)備名稱安裝容量Kdtancos計算負(fù)荷甲乙丙丁P(kW)Q(kvar)S(kVA)1紡煉車間紡絲機(jī)1801502002200.80 0.78 筒絞機(jī)624030560.75 0.75 烘干機(jī)788085700.75 1.02 脫水機(jī)201512

5、180.60 0.80 通風(fēng)機(jī)2002201802400.70 0.75 淋洗機(jī)1456220.75 0.78 變頻機(jī)9008008409500.80 0.70 傳送機(jī)423840300.80 0.70 小計2原液車間照明10121040120011600.75 0.70 小計3酸站照明3042602003100.65 0.70 小計4鍋爐房照明2083202902700.75 0.75 小計5排毒車間照明1861601801400.70 0.60 小計6其他車間照明3802403002400.70 0.75 小計7全廠計算負(fù)荷總計表1-2 學(xué)生組合方案序號煉紡車間原液車間酸站鍋爐房排毒機(jī)房其

6、他附屬車間1ABCDEF2ABDEFC3ABEFCD4ABFCDE5BACDEF6BADEFC7BAEFCD8BAFCDE注：本組采用甲組（表1-1）以及序號2（表1-2）相關(guān)數(shù)據(jù)3.供電電源情況：按與供電局協(xié)議，本廠可由東南方19公里處的城北變電所110/38. 5/llkV， 50 MVA變壓器供電，供電電壓可任選。另外，與本廠相距5公里處的其他工廠可以引入10kV線路做備用電源，但容量只能滿足本廠負(fù)荷的30%重要負(fù)荷，平時不準(zhǔn)投入，只在本廠主要電源故障或檢修時投入。4. 電源的短路容量（城北變電所）：35kV母線的出線斷路器斷流容量為1500MVA；10kV母線的出線斷路器斷流容量為35

7、0MVA。5. 供電局要求的功率因數(shù)：當(dāng)35kV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos0.9；當(dāng)以10kV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos0.95。6. 電費(fèi)制度：按兩部制電費(fèi)計算。變壓器安裝容量每1kVA為15元月，動力電費(fèi)為0.3元/kWh，照明電費(fèi)為0.55元/ (kWh)。7. 氣象資料：本廠地區(qū)最高溫度為38，最熱月平均最高氣溫29，最熱月地下0.8m處平均溫度為22，年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，年雷暴雨日數(shù)為20天。8. 地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m，地層以砂黏土為主，地下水位為2m。二 設(shè)計計算書2.1 各車間計算負(fù)荷（需要系數(shù)法）2.1.1 紡煉車間（數(shù)據(jù)為甲組）1.單臺機(jī)械負(fù)荷計算（

8、1）紡絲機(jī)已知：。故： （2）筒絞機(jī)已知：。故：（3）烘干機(jī)已知：。故：（4）脫水機(jī)已知：。故：（5）通風(fēng)機(jī)已知：。故：（6）淋洗機(jī)已知：。故：（7）變頻機(jī)已知：。故：（8）傳送機(jī)已知：。故：紡練車間單臺機(jī)械負(fù)荷計算統(tǒng)計見表2-1表2-1 煉車間（甲）負(fù)荷統(tǒng)計列表序號車間設(shè)備名稱安裝容量（甲）（kW）計算負(fù)荷1紡絲機(jī)1800.80.78144112.322筒絞機(jī)620.750.7546.534.8753烘干機(jī)780.751.0258.559.674脫水機(jī)200.600.8129.65通風(fēng)機(jī)2000.700.751401056淋洗機(jī)140.750.7810.58.197變頻機(jī)9000.800.7

9、07205048傳送機(jī)420.800.7033.623.52小計14961165.1857.182車間計算負(fù)荷統(tǒng)計（計及同時系數(shù)）取同時系數(shù)：2.1.2 其余車間負(fù)荷計算1.原液車間已知：。故：2.酸站照明已知：。故：3.鍋爐房照明已知：。故：4.排毒車間已知：。故：5.其他車間已知：。故：各車間計算負(fù)荷統(tǒng)計見表2-22.2 各車間計算負(fù)荷統(tǒng)計表2-2 各車間計算負(fù)荷統(tǒng)計列表序號車間設(shè)備名稱安裝容量（甲）（kW）1紡煉車間14961048.59814.321327.652原液車間1012759531.3926.483酸站304197.6138.32241.24鍋爐房2081561171955排

10、毒車間186130.278.12151.846其他車間380266199.5332.52.3 無功補(bǔ)償?shù)挠嬎惝?dāng)35kV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos0.9；當(dāng)以10kV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos0.95。我們在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償。1.變壓器1(cos0.95) cos=P30S30=800.28987.74=0.81 Qc=Q30-Q30=P30(tan-tan) =800.28tanarccos0.81-tanarccos0.95kvar =315kvar查附錄表，選BW0.4141型電容器，則所需電容器個數(shù)為n=QCqC=31514=22.5。取n=24,則實(shí)際

11、補(bǔ)償容量為QC=1424=336kvar。2. 變壓器2(cos0.95) cos=P30S30=557.64719.6=0.77 Qc=Q30-Q30=P30(tan-tan) =557.64tanarccos0.77-tanarccos0.95kvar =277.3kvar查附錄表，選BW0.4141型電容器，則所需電容器個數(shù)為n=QCqC=277.314=19.8。取n=21,則實(shí)際補(bǔ)償容量為QC=1421=294kvar。3. 變壓器3(cos0.95) cos=P30S30=943.7311220.28=0.77 Qc=Q30-Q30=P30(tan-tan) =943.731tan

12、arccos0.77-tanarccos0.95kvar =464.21kvar查附錄表，選BW0.4131型電容器，則所需電容器個數(shù)為n=QCqC=464.2113=35.7。取n=36,則實(shí)際補(bǔ)償容量為QC=1336=468kvar。4. 總變壓器(cos0.9) cos=P30S30=4165.65470=0.76 Qc=Q30-Q30=P30(tan-tan) =4165.6tanarccos0.76-tanarccos0.9kvar =1539.51kvar查附錄表，選BW0.4141型電容器，則所需電容器個數(shù)為n=QCqC=1539.514=109.9。取n=111,則實(shí)際補(bǔ)償容量

13、為QC=14111=1554kvar。三 各車間變電所的設(shè)計選擇3.1 各車間變電所位置及全廠供電平面草圖圖3-1 全廠供電平面圖（1cm=0.2km）3.2 各車間變壓器臺數(shù)及容量選擇1. 變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計:原液車間，排毒機(jī)房，同時系數(shù)取KP=0.9 KQ=0.95P30(1)=KPP30原液+P30排毒=0.9759+130.2=800.28(kW)Q30(1)=KQQ30原液+Q30排毒=0.95531.3+78.12=578.949(kvar)S30(1)=P30(1)2+Q30(1)2=800.282+578.9492=987.74(kVA)變壓所

14、的變壓器選擇：為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）:SNTI=0.7SI=987.740.7=691.418(kVA)選擇變壓器聯(lián)結(jié)組別為Yyn0,額定容量為800(kVA),兩臺。（2）計算每臺變壓器的功率損耗查表得：額定容量為800KVA，空載損耗P0=1.4 負(fù)載損耗PK=7.5 空載電流I%=0.8 阻抗電壓UK%=4.5S30(1)=12S30(1)=12987.74=493.87(kVA)有功功率損耗：PT=PFe+PCu=P0+S301SN2PK=1.4+(493.87800)27.5=4.25(kW)無功功率損耗：Q0I%100SN(產(chǎn)生勵磁電流的無

15、功功率損耗)QNUK%100SN消耗在變壓器一、二次繞組電抗上的無功QT=SN100I0%+2UK%=8001000.8+(493.87800)24.5=20.08(kvar)2. 變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計:其他車間，酸站，鍋爐房，同時系數(shù)取KP=0.9 KQ=0.95P30(2)=KPP30其他+P30酸+P30鍋=0.9266+197.6+156=557.64(kW)Q30(2)=KQQ30其他+Q30酸+Q30鍋=0.95199.5+138.32+117=454.82(kvar)S30(2)=P30(2)2+Q30(2)2=557.642+454.822=71

16、9.6(kVA)變電所的變壓器選擇：為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）:SNTI=0.7SI=719.60.7=503.72(kVA)選擇變壓器聯(lián)結(jié)組別為Yyn0,額定容量為630(KVA),兩臺。（2）計算每臺變壓器的功率損耗查表得：額定容量為630KVA，空載損耗P0=1.2 負(fù)載損耗PK=6.2 空載電流I%=0.9 阻抗電壓UK%=4.5S30(2)=12S30(2)=12719.6=359.8(kVA)有功功率損耗：PT=PFe+PCu=P0+S301SN2PK=1.2+(359.8630)26.2=3.21(kW)無功功率損耗：Q0I%100SN(產(chǎn)生

17、勵磁電流的無功功率損耗)QNUK%100SN消耗在變壓器一、二次繞組電抗上的無功QT=SN100I0%+2UK%=6301000.9+(359.8630)24.5=14.87(kvar)3. 變電所變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）變電所的供電負(fù)荷統(tǒng)計: 紡煉車間，同時系數(shù)取KP=0.9 KQ=0.95P30(3)=KPP30紡煉=0.91048.59=943.731(kW)Q30(3)=KQQ30(紡煉)=0.95814.32=773.604(kvar)S30(3)=P30(3)2+Q30(3)2=943.7312+773.6042=1220.28(kVA)變壓所的變壓器選擇：為保證供電的可靠性，選

18、用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）:SNTI=0.7SI=1220.870.7=854.196(kVA)選擇變壓器聯(lián)結(jié)組別為Yyn0,額定容量為1000(kVA),兩臺。（2）計算每臺變壓器的功率損耗查表得：額定容量為1000KVA，空載損耗P0=1.7 負(fù)載損耗PK=10.3 空載電流I%=0.7 阻抗電壓UK%=4.5S30(3)=12S30(3)=121220.38=610.14(kVA)有功功率損耗：PT=PFe+PCu=P0+S303SN2PK=1.7+(610.141000)210.3=5.51(kW)無功功率損耗：Q0I%100SN(產(chǎn)生勵磁電流的無功功率損耗)QNUK%

19、100SN消耗在變壓器一、二次繞組電抗上的無功QT=SN100I0%+2UK%=10001000.7+(610.141000)24.5=23.65(kvar)3.3廠內(nèi)10kV線路截面的選擇1供電給變電所的10kV線路選用單回供電線路，其變壓器的損耗：P30(1)=P30(1)+PT=800.28+4.25=804.53(kW)Q30(1)=Q30(1)+QT=578.949+20.08=599.02(kvar)S30(1)=P30(1)2+Q30(1)2=804.532+599.022=1003.04(kVA)I301=S3013U=1003.0417.4=57.98A兩臺變壓器：I301=

20、57.982116（A）（1）先按發(fā)熱條件先選擇線路截面，查表得可選用導(dǎo)線型號LJ-25，其允許載流量Ial=135AI301=116(A),滿足發(fā)熱條件，故選擇截面A=25mm2（2）按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn) 查表知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25mm225mm2，故滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。2.供電給變電所的10kV線路選用單回供電線路，其變壓器的損耗：P30(2)=P30(2)+PT=557.64+3.21=560.85(kW)Q30(2)=Q30(2)+QT=454.82+14.87=469.69(kvar)S30(2)=P30(2)2+Q30(2)2=560.852+469.692=731.5

21、5(kVA)I302=S3023U=731.5517.4=42A兩臺變壓器：I302=42284（A）（1）先按發(fā)熱條件先選擇線路截面，查表得可選用導(dǎo)線型號LJ-25，其允許載流量Ial=135AI302=84(A),滿足發(fā)熱條件，故選擇截面A=25mm2（2）按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn) 查表知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25mm225mm2，故滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3. 供電給變電所的10kV線路選用單回供電線路，其變壓器的損耗：P30(3)=P30(3)+PT=943.731+5.51=949.241(kW)Q30(3)=Q30(3)+QT=773.604+23.65=797.254(kvar)S

22、30(3)=P30(3)2+Q30(3)2=949.2412+797.2542=1239.63(kVA)I303=S3033U=1239.6317.4=71.65A兩臺變壓器：I303=71.652143（A）（1）先按發(fā)熱條件先選擇線路截面，查表得可選用導(dǎo)線型號LJ-35，其允許載流量Ial=170AI303=143(A),滿足發(fā)熱條件，故選擇截面A=35mm2（2）機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn) 查表知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25mm235mm2，故滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。四 工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計4.1工廠總降壓變電所住變壓器臺數(shù)及容量的選擇總降壓10kv側(cè)無功補(bǔ)償?。汉细駷楸ＷC供電的可靠性

23、，選用兩臺主變壓器（每臺可供總負(fù)荷的70%）；所以選擇變壓器型號為S94000/35，兩臺。查表得：空載損耗；負(fù)載損耗；阻抗電壓；空載電流4.2 35kV供電線路截面選擇為保證供電的可靠性，選用兩回35kV供電線路。用簡化公式求變壓器損耗：每回35kv供電電路線路的計算負(fù)荷：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面：可選LG-25，其允許載流量為：再按長期發(fā)熱條件校驗(yàn)：所選導(dǎo)線符合發(fā)熱條件，但根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度和安全性要求，35KV供電截面不應(yīng)小于,因此，改為LGJ -35。相應(yīng)參數(shù)：4.3 35kV線路功率損耗和電壓降計算1. 35kV線路功率損耗計算已知LG-35參數(shù)：35kV線路的功率損耗：線路首段功率：

24、2. 35kV線路電壓降計算：合格五 短路電流計算5.1計算概述在短路電流計算中，各電氣量，如電流、電壓、阻抗、功率（或容量）等的數(shù)值，可以用有名值表示，也可以用標(biāo)幺值表示。為了計算方便，故采用標(biāo)幺值法。用標(biāo)幺值進(jìn)行短路計算時，一般先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，則基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗分別按下式計算：在工程計算中，為了計算方便，常取基準(zhǔn)容量,一般取線路的平均額定電壓為其額定電壓的1.05倍。電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值的計算公式如下：1.電力系統(tǒng) 2.電力線路 3.變壓器 4.電抗器 三相短路電流和短路容量的計算公式如下：1.短路電流 2.短路容量 5.2短路電流計算簡化圖按照無窮大系統(tǒng)向工廠供電計算短路

25、電流，三相短路電流計算電路圖如圖5-1所示 圖5-1 三相短路電流計算電路圖5.3具體相關(guān)計算5.3.1總降壓變電所35KV母線短路電流（短路點(diǎn)k1）1.選取基準(zhǔn)容量，,基準(zhǔn)電壓 則基準(zhǔn)電流 2.計算各元件的電抗標(biāo)幺值（其中） 電力系統(tǒng) 35KV線路 3.求k1點(diǎn)的總等效電抗值及三相短路電流和短路容量5.3.2變電所10KV母線短路電流（短路點(diǎn)k2） 1.選取基準(zhǔn)容量，,基準(zhǔn)電壓 則基準(zhǔn)電流 2.計算各元件的電抗標(biāo)幺值（其中） 電力系統(tǒng) 35KV線路 35/10KV電力變壓器 3.求k2點(diǎn)的總等效電抗值及三相短路電流和短路容量5.3.3車間變電所0.4KV母線短路電流（短路點(diǎn)k3）1.選取基準(zhǔn)

26、容量，基準(zhǔn)電壓 則基準(zhǔn)電流 2.計算各元件的電抗標(biāo)幺值（其中） 電力系統(tǒng) 35KV線路 35/10KV電力變壓器 10/0.4KV電力變壓器 3.求k3點(diǎn)的總等效電抗值及三相短路電流和短路容量5.4三相短路電流和短路容量計算結(jié)果匯總表如表5-1所示表5-1 三相短路電流計算列表短路點(diǎn)計算三相短路電流計算列表（KA）三相短路容量MVA35KV短路點(diǎn)（k1點(diǎn)）4.564.564.5611.6286.8856292.410KV短路點(diǎn)（k2點(diǎn)）4.5184.5184.51811.526.8282.170.4KV短路點(diǎn)（k3點(diǎn)）36.3936.3936.3966.9639.6725.21六 變電所高低壓

27、電氣設(shè)備的選擇根據(jù)上述短路電流計算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路情況校驗(yàn)，總降壓變電所主要高低壓電氣設(shè)備確定如下。6.1高壓35kV側(cè)設(shè)備35kV側(cè)設(shè)備的選擇如表6-1所示表6-1 35kV側(cè)設(shè)備計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-35隔離開關(guān)SW4-35G/600電壓互感器JDJ-35電流互感器LC-35避雷器FZ-35備注U=35Kv35kV35kV35kV35kV35kVI=39.62A1000A600AIK=4.56kA16kASK=292.4MVA1000MVAish(3)=11.628kA50kAI24=4.252416.524142526.2中壓10kV側(cè)設(shè)備10kV側(cè)設(shè)備的選擇如表6

28、-2所示表6-2 10kV側(cè)設(shè)備計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN-10隔離開關(guān)GN6-10T/200電流互感器LA-10備注U=10Kv10kV10kV10kVI=70A630A20040/5IK=11.52kA16kASK=82.17MVA300MVAish(3)=25.92kA40kA25.5kA160402I24=2.642416241025(9040)26.3低壓0.4kV側(cè)設(shè)備10kV側(cè)設(shè)備的選擇如表6-3所示表6-3 0.4kV側(cè)設(shè)備計算數(shù)據(jù)低壓斷路器DZ20-200J隔離開關(guān)HGRW-500A電流互感器LMZJ1-0.5備注U=0.4Kv0.4kV0.4kV0.4kVI=143A200A2

29、000.5/1IK=36.39kA42kASK=25.21MVAish(3)=66.96kAI24=36.3924七 心得體會：通過兩個星期的發(fā)電廠課程設(shè)計，在老師和同學(xué)的幫助下，順利完成了化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計。兩周的時間是短暫的，但卻是充實(shí)的。每一個步驟都需要耐心的查閱資料，認(rèn)真對待，完成了課程設(shè)計因此有種小小的喜悅。也從中發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足，以前學(xué)過的CAD繪圖，都忘得差不多了，計算負(fù)荷的公式也記不清了。總的來說，課程設(shè)計不僅豐富了我的發(fā)電廠專業(yè)知識，還讓我明白與隊友溝通的重要性。每一次溝通都會有新的發(fā)現(xiàn)，來使我們的設(shè)計更完美。這次課程設(shè)計更為以后的畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)，雖然設(shè)計已經(jīng)完成，但學(xué)到的知識