工廠供電課程設(shè)計總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計

1、克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子與電氣工程系課程設(shè)計任務(wù)書 題 目 瑞祥電機修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè) 供用電技術(shù) 班 級 供電 0831 學(xué) 號 學(xué)生姓名 劉學(xué)濤 王瑞 竇建力 王凱 指導(dǎo)教師 胡宏 常榮勝 完成日期 2010-7-5 前言 課程設(shè)計是檢驗我們本學(xué)期學(xué)習(xí)情況的一項綜合測試，他要求我們把所學(xué)的知識全部適用，融會貫通的一項訓(xùn)練，是對我們能力的一項綜合評定，他要求我們充分發(fā)掘自身的潛力，開拓思路設(shè)計出合理適用的自動控制系統(tǒng)，眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源。電能即易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用，電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟，又便于控

2、制、調(diào)節(jié)、測量。有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。而工廠供電就是指工廠所需要電能的供應(yīng)和分配。工廠供電設(shè)計要求達到為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，保障工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須做到：安全、可靠、優(yōu)負、經(jīng)濟。同時課程設(shè)計也是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，通過設(shè)計可以鞏固各科課程理論知識，了解工廠供電設(shè)計的基本方法，了解工廠供電電能分配等各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術(shù)問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計算、繪圖、設(shè)計說明書等方面得到訓(xùn)練，為以后工作奠定基礎(chǔ)。 目錄一、負荷計算和無功功率補償3二、變電所的位置的確定12三、變電所主變壓器的選擇及主接線方案選擇

3、13四、短路電流計算18五、變電所一次設(shè)備的選擇校驗20六、 變電所進出線的選擇與校驗23七、變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定31八防雷和接地裝置的確定32一、負荷計算和無功功率補償 1 .由表1-1可求出各車間的負荷電流 . 電機修造車間 . 機械加工車間 . 新品試制車間 . 原料車間 . 備件車間 . 鍛造車間 . 鍋爐房 . 空壓站 . 汽車庫 . 大線圈車間 . 半成品試驗站 . 成品試驗站 . 加壓站（10kv轉(zhuǎn)供負荷） . 設(shè)備處倉庫（10kv轉(zhuǎn)供負荷） 2 .各車間變壓器高壓側(cè) 公式： . 電機修造廠 . 電機加工車間 . 新品試制車間 . 原料車間 . 備件車間 .

4、鍛造車間 . 鍋爐房 . 空壓站 . 汽車庫 . 大線圈車間 . 半成品實驗站 . 成品實驗站 . 加壓站 . 設(shè)備儲藏庫 3. 變電所變壓器低壓側(cè)取4. 變電所變壓器高壓側(cè) 選擇sfli-8000的變壓器（查表 ） 5. 無功功率補償（?。┕饺?cos= s30= n=. 電機修造車間= =0.756<0.9671.74kva 263.27kvar要補：q=535.9263.27=272.63kvarn23 取 n=24個 2412=288kvar補后：=665.87kva = =0.928 （滿足要求）. 機械加工車間0.51s30 kvar q30= kvar要補：q275.6-

5、71.27204.33n= 1812=216補后： = (滿足要求). 新品試制車間= 要補： q359.596.94=262.56n= 取n=24 2412=288補后： = (滿足). 原料車間 kvakvar要補： q=kvarn= 6*12=72補后： kva = （滿足）. 備件車間= 要補： q= 取 n=9 912=108補后： = （滿足）. 鍛造車間 要補：q 檢驗后 >0.9 符合. 鍋爐房= 要補：q=187.96-111.54=76.4 n= 取 n=9檢驗后 >0.9 符合. 站壓站cos= q30= 要補: q=173.6-99.3=74.3 n= 取

6、n=9檢驗后 >0.9 符合. 汽車庫= 要補：q=29.24-15.93=13.3 n= 取 n=3檢驗后 >0.9 符合kva 要補： n= 取 n=6檢驗 符合要求. 大線圈車間 要補：131.5681.350.3kvar 檢驗后 >0.94 符合. 半成品試驗站 要補： 取 n=15 檢驗 =0.94 符合要求. 成品試驗站 kvar 要補： 取n=21 檢驗 符合要求注：以上所選電容全為 bw 0.4-12-3 型電容 （除 6 ）二、變電所的位置的確定 確立變電所位置為（9.22 ,5.55） 平面圖位置見 （附圖1）三、變電所主變壓器的選擇及主接線方案選擇a.

7、根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和店員情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇方案:a)裝設(shè)一臺變壓器。型號為sfl1型，而容量根據(jù)式,為主變壓器容量。為總的計算負荷。選=8000kva>=7862.97kva，即選一臺sfl1-8000/11型變壓器。至于工廠一、二級負荷所需的備用電源，考慮由附近變電所相連的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。 b）裝設(shè)兩臺變壓器。型號為sfl1型，而每臺變壓器容量根據(jù)（4-1）選擇，即： =（0.60.7）7862.9=（4717.755504.04） （4-1）應(yīng)此選兩臺sfl1-6300/10.5型電力變壓器，工廠一、二級符合所需的備用電源，考慮由附近變電所來承擔(dān)。 b

8、. 變電所主接線方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計下列兩種主接線方案：a)裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案（如附圖2 a）b)裝設(shè)二臺主變壓器的主接線方案（如附圖2 b）c. 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較比較項目裝設(shè)一臺主變的方案裝設(shè)一臺主變的方案技 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，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗較小靈活方便性只有一臺主變，靈活性稍差由于兩臺主變，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的sfl1-8000/11的單價為120萬元，而變壓器的綜合投資為其單價的2倍，因此綜合投資為2*12

9、0=240萬元查的sfl1-6300/10.5型電力變壓器單價為94.5萬元，因此連臺變壓器的綜合投資約為4*94.5=381.6萬元，比一臺多投資141.6萬元電力變壓器的年運行費主變的折舊費=240*0.05=12萬元；主變的維修管理費=2400*0.06=14.4萬元，因此主變的折舊費和維修管理費=12+14.4=26.4萬元主變的折舊費=381.6*0.05=15.93.萬元，因此主變的折舊費和維修管理費=15.9+22.9=38.8萬元比一臺主變方案多投資12.4萬元供電貼費主變?nèi)萘繘]kva為700元，供電貼費=8000kva*0.07=560萬元供電貼費=2*6300*0.07=8

10、82萬元從上表可以看出，按技術(shù)指標，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案；但按經(jīng)濟指標，則裝設(shè)一臺主變的主接線方案遠優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺主變的接線方案。（如 圖3） 2-a圖2-b四、短路電流計算 繪制計算電路 1. 當(dāng)系統(tǒng)最大運行方式時確定基準值： 選取sd=100mv.a ud=37kv 計算系統(tǒng)各元件電抗的標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值 電力線路的電抗標幺值 變壓器的電抗標幺值 計算k點短路時的等效電抗標幺值，三相短路電流及短路容量k點短路時總的電抗標幺值 k點短路時的三相短路電流及三相短路容量 2. 當(dāng)系統(tǒng)最小運行方式時確定基準值： 取 sd

11、=100mv.a ud=37kv 計算系統(tǒng)各元件電抗的標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值 電力線路的電抗標幺值 變壓器的電抗標幺值 計算k點短路時的等效電抗標幺值及三相短路電流及短路容量 k點短路時的總電抗標幺值 k點短路時的三相短路電流及三相短路容量 短路計算點三相短路電流/ka三相短路容量mvak-12.32.32.35.9148k-23.43.43.48.6862五、變電所一次設(shè)備的選擇校驗1.35kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗.按工作電壓選擇設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即。高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在下同的最高電壓，即。.按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流，

12、即。.按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分斷的最大短路有效值或短路容量。 或?qū)τ诜謹嘭摵呻娏鞯脑O(shè)備來說，則為，為最大負荷電流。.隔離開關(guān)、負荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a.動穩(wěn)定度校驗 或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值。b.熱穩(wěn)定校驗條件 對于以上分析，如下表所示，由此可知所選一次設(shè)備滿足要求35kv側(cè)一次設(shè)備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)定度其它裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)35kv131.97a1.63ka4.14ka一級設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高 壓 少 油斷路器sw3-35/63035kv630a6.6ka17

13、ka高 壓 隔 離開關(guān) gn2-35/40035kv400a_52ka高壓熔斷器rn2-3535kv0.5a50ka_電壓互感器jdjz-10_電流互感器lcz-3535kv600/200_二次負荷2避雷器fz-3535kv_ 2. 10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 10kv側(cè)一次設(shè)備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)定度其它裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kv461a3.4ka8.68ka一級設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高 壓 少 油斷路器10-10i/63010kv630a16ka40ka高 壓 隔 離開關(guān) 10kv200a_25.5ka高壓熔斷器rn2-1010kv0.5a50ka_電壓互感器

14、jdjz-10_電流互感器lqj-1010kv100/5a_避雷器fz-1010kv_3.高低壓母線的選擇 35kv母線選用lj-50，10kv母線選用即相母線尺寸為，中性母線尺寸為。六、 變電所進出線的選擇與校驗該廠年最大有功負荷利用小時數(shù)為2300h.電源到主變的線路選擇選擇經(jīng)濟截面查表選標準截面為70 即lgj-70型鋼芯鋁絞線a).校驗發(fā)熱條件 查表9得lgj-70型鋼芯鋁絞線的允許截流量 (滿足發(fā)熱條件)b).校驗機械強度 查表12得35kv鋼芯鋁絞線最小截面 (滿足機械強度)導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度線路類別導(dǎo)線材質(zhì)年最大有功負荷利用小時3000h以下3000-5000h5000h以

15、上架空線路銅3.002.551.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.54.各車間導(dǎo)線的選擇1.電機修造車間 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a)校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b)校驗機械強度 (滿足機械強度)2 機械加工車間選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a)校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b)校驗機械強度 (滿足機械強度)3 新品試制車間 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a) 校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b)校驗機械強度 (滿足機械強度)4 原料車間 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a)校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱

16、條件)b)校驗機械強度 (滿足機械強度)5 備用車間 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a) 校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b) 校驗機械強度 (滿足機械強度)6 鍛造車間 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a) 校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b) 校驗機械強度 (滿足機械強度)7 鍋爐房 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a) 校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b) 校驗機械強度 (滿足機械強度)8 空壓站 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a) 校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b) 校驗機械強度 (滿足機械強度)9 汽車庫 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線a) 校

17、驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)b) 校驗機械強度 (滿足機械強度)10 大線圈車間 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)校驗機械強度 (滿足機械強度)11 半成品試驗站 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)校驗機械強度 (滿足機械強度)12成品試驗站 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)校驗機械強度 (滿足機械強度)13加壓站 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)校驗機械強度 (滿足機械強度)14 設(shè)備處倉庫 選標準截面為25, 即lj-25型鋁絞線校驗發(fā)熱條件

18、 (滿足發(fā)熱條件)校驗機械強度 (滿足機械強度)15成品試驗站 選標準截面為150 即lj-150鋁絞線校驗發(fā)熱條件 (滿足發(fā)熱條件)校驗機械強度 (滿足機械強度)進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格線路名稱導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格35kv電源進線lgj-70 鋼芯鋁絞線 （架空進線）10kv出線1lj-35 鋼芯鋁絞線 （架空進線）2lj-25 鋁絞線 （架空進線）3lj-25 鋁絞線 （架空進線）4lj-25 鋁絞線 （架空進線）5lj-25 鋁絞線 （架空進線）6lj-25 鋁絞線 （架空進線）7lj-25 鋁絞線 （架空進線）8lj-25 鋁絞線 （架空進線）9lj-25 鋁絞線 （架空進線）

19、10lj-25 鋁絞線 （架空進線）11lj-25 鋁絞線 （架空進線）12lj-25 鋁絞線 （架空進線）13lj-25 鋁絞線 （架空進線）14lj-25 鋁絞線 （架空進線）15lj-150 鋁絞線 （架空進線）七、變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定 1. 高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路 斷路器采用手力操動機構(gòu) 2. 變電所的電能計量回路變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計量柜，裝設(shè)三相有功和無功電度表分別計量全廠消耗的有功電能和無功電能，并據(jù)以計算每月工廠的平均功率因數(shù)，計量柜由以上供電部門加封和管理。3. 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路變電所的高壓側(cè)裝有電壓互感器、避雷器，其中電壓互感器為三

20、個jdj-35組成星星零星星零不完全三角的接線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線上，裝有三相有功電度表、三相無功電度表和電流表。低壓側(cè)的出現(xiàn)上均裝有有功電度表和無功電度表，儀表的準確等級按規(guī)范要求。4. 變電所的保護裝置.主變壓器的繼電保護裝置.裝設(shè)瓦斯保護 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號，當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于高壓側(cè)斷路器。 .裝設(shè)反時限過電流保護 采用二相二繼電器接線，去分流跳閘線圈操作方式。當(dāng)發(fā)生單項接地時，其接地電流很小，并不是一種故障狀態(tài)而是一種不正常運行狀態(tài)，一般不需要立即跳開斷路器，有三分之二機會只切除一條線路，故選二相二繼電器

21、接線。裝設(shè)電流速度按保護電流速度按保護在保護范圍內(nèi)，動作迅速，保護區(qū)外，有選擇的不動作。 .裝設(shè)縱差動保護 縱差動保護適用于：容量為6300kva及以上的并列運行的變壓器或發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中重要的變壓器；容量為10000kva及以上的單獨運行的變壓器。.作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置.裝設(shè)反時限過電流保護 采用兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘操作方式。.裝設(shè)電流速斷保護 原理同上.變電所低壓側(cè)的保護裝置 低壓總開關(guān)采用sn10-10i/630型高壓少油斷路器，三相均采用過流脫扣器。既可保護低壓側(cè)的相間短路和過負荷，而且可保護低壓側(cè)單相接地短路。 八防雷和接地裝置的確定1.

22、防雷裝置確定雷電引起的大氣過電壓會對電器設(shè)備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴重的危害，因此，在變電所必須采取有效的防雷措施，以保證電器設(shè)備的安全。下面分情況對防雷裝置進行選擇。（1） 架空線路的防雷措施. 架設(shè)避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66kv及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。35kv的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10kv及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。. 提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10kv及以下架空線路防雷的基本措施。. 裝設(shè)自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ard，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對一般用戶不會有什么影響。. 個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護間隙。（2）變配電所的防雷措施. 裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。. 高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿