某機(jī)械廠降壓變電所課程設(shè)計

課程設(shè)計書2010期末《工廠供電》測試學(xué)院：信息工程學(xué)院姓名:學(xué)號:第一章設(shè)計任務(wù)設(shè)計題目：XX機(jī)械廠降壓變電所電氣部分初步設(shè)計設(shè)計要求：根據(jù)本廠提供的電源負(fù)載情況，確定變壓器臺數(shù)和容量，選擇變電所主接線方案和主要電氣設(shè)備，按要求寫出設(shè)計說明書和繪出主接線圖。三?已知設(shè)計資料：1?工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時為 4600h。均按三級負(fù)荷設(shè)計，負(fù)荷統(tǒng)計資料如附表。2..供電電源情況本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。干線導(dǎo)線為LGJ-150,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m干線首端距離本廠約8km干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA3.氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38C，年平均氣溫為23C，年最低氣溫為-4C,年最熱月平均氣溫為30C。表1.1工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力3000.30.7照明60.81.02鍛壓車間動力3500.30.65照明80.71.03電鍍車間動力1500.60.80照明50.81.04電鍍車間動力250 ”0.5r0.8 「照明50.41.05倉庫動力200.80.8照明10.3M.0 :6工具車間動力3600.90.6照明70.21.07金工車間動力400 10.8r0.65 :照明100.71.08鍋爐房動力500.80.8照明10.31.09裝配車間動力1800.80.7照明60.21.010機(jī)修車間動力1600.20.65照明40.81.0生活區(qū)照明3500.70.9

第二章負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償負(fù)荷計算單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a） 有功計算負(fù)荷（單位為KWBo=KdPe， Kd為系數(shù)b） 無功計算負(fù)荷（單位為kvar）Q3o=P30tanc） 視在計算負(fù)荷（單位為kvA）S=P30s30—COSd） 計算電流（單位為A）I30=2°,Un為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KVv3Un多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a）有功計算負(fù)荷（單位為KW P3o=KpP3°i式中 F3°i是所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷 F3o之和，Kp是有功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.85~0.95b） 無功計算負(fù)荷（單位為kvar）Q30=KqQ30i， Q30i是所有設(shè)備無功Q30之和；Kq是無功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.9~0.97c） 視在計算負(fù)荷（單位為kvA） s30=.,p32）—q3°d）計算電流（單位為Ad）計算電流（單位為A）30S303Un經(jīng)過計算，得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計算表，如表 2.1所示（額定電壓取380V）表2.1 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計算表編號名稱類別設(shè)備容量Pe/kW需要系數(shù)Kdcostan計算負(fù)荷F3o/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1鑄造車間動力3000.30.71.029091.8128.6194.8照明「60.81.004.804.812.63小計30694.891.8

2鍛壓車間動力3500.30.651.17105122.85161.84244.76照明80.71.005.605.614.74小計358110.61233電鍍車間動力1500.60.800.759067.5112.5170.45照明50.81.0040410.53小計「1559467.54電鍍車間動力2500.50.800.7512593.8156.25236.74照明］50.41.002025.26小計:25512793.85倉庫動力200.80.80.7516122030.3照明10.31.000.300.30.79小計:2116.3126工具車間動力3600.90.61.33324430.92540818.18照明70.21.001.401.43.68小計「367325.4430.927金工車間動力4000.80.651.17320374.4492.31745.92照明100.71.0070718.42小計「410327374.48冊房動力500.80.80.754357.58照明10.31.000.300.30.79小計:5143.39裝配車間動力1800.80.71.02144146.88205.71311.68照明60.21.001.201.23.16小計:186145.2146.8810機(jī)修車間動力1600.20.651.173237.449.2374.59照明40.81.003.203.28.42小計16435.237.411生活區(qū)照明3500.70.90.48245117.6272413總計動力2220照明403計入Kp=0.8,Kq=0.850.751198127317482649無功功率補(bǔ)償變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷s30⑴ 1748KVA這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為cos=1198/1748=0.69要使低壓側(cè)功率因數(shù)由 0.63提高到0.92，低壓側(cè)須裝設(shè)的并聯(lián)電容器為Q。=1194 (tanarccos0.69-tanarccos0.92)=934.63kvar取Q30=935S3o(2)=.11982 (1273935)2=1198KVA根據(jù)課本要求小型工廠的變電所最佳方案為一臺變壓器第三章變電所主變壓器及主接線方案的選擇變電所主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器選擇下列選擇方案：a）裝設(shè)一臺變壓器 型號為S9型，而容量根據(jù)式SntS30，Snt為主變壓器谷量，S30為總的計算負(fù)荷。選Snt=125OKVA>S30=1198KVA,即選一臺S9-1250/10型低損耗配電變壓器。主變壓器的聯(lián)接組均為Yyn0.裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案第四章短路電流的計算繪制計算電路(1)OO''?500MVA(2)r ifLGJ-150,8km1K-110.5kVS9-1000o.4kV圖5-1 短路計算電路K-21.求K-1電的三相短路電流和短路容量(1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量Soc=500MVA故X1=0.22架空線路查表得LGJ-150的線路電抗x00.36/km，而線路長8km,故X2 x0l (0.368) 2.88計算K-1點(diǎn)短路的等效電路X(k1) X1 X2=0.22+2.88=3.1(2)計算三相短路電流的短路容量三相短路電流周期分量有效值(30 uc1 10.5kA丨k1 L ? ? - 2<3X(k1) 2.88V3三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3) I(3) Ik3) 2kA3)三相短路沖擊電流及第一個周期全電流有效值i(3)1sh2.551''⑶ 2.552kA5.1kAI(3)1sh1.51I'⑶ 1.512kA3.02kA4)三相短路容量S(3)Sk1-3Uc11⑶k1 310.5236.4MVA2.求K-2點(diǎn)的短路電流和短路容量

1） 電力系統(tǒng)的電抗X=3.21042） 架空線路X2'=4.181033） 電力變壓器的電抗X3=X4=61033）K-2點(diǎn)的總電抗10X(k1)X1X2X3//X4=3.2104 +4.18103 +(6103 /2)=7.52）計算二相短路電流和短路容量101）三相短路電流周期分量有效值(3)1k2Uc2(k2)0.4kV7.5103 336.8kA2） 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I，（3）I（3） 1黑36.8kA3） 三相短路沖擊電流及第一個周期全電流有效值i(3)ish1.84I"(3)1.8436.8kA67.7kA|(3)sh1.09I''(3)1.0936.8kA40.1kAS⑶Sk23Uc2Ik2(3)()0.4KV36.83 25.5MVA三相短路容量以上短路計算結(jié)果綜合圖表5-1所示。表5-1 短路計算結(jié)果短路計算點(diǎn)三相短路電流三相短路容量/MVA1(3)IkI"（3）I(3)i(3)ishI(3)IshS：3)k-12225.13.0236.4k-236.836.836.867.740.125.5第五章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)按工作電壓選則

設(shè)備的額定電壓UNe—般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓Un，即UNeUn，高壓設(shè)備的額定電壓UNe應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓 Umax，即UneUmax。Un=10kV,Umax=11.5kV,高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓UNe=12kV，穿墻套管額定電壓UNe=11.5kV,熔斷器額定電壓UNe=12kV。按工作電流選擇設(shè)備的額定電流iNe不應(yīng)小于所在電路的計算電流丨30，即iNe丨30按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流Ioc或斷流容量Soc，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е礗k⑶或短路容量Sk3），即IocIk3）或S03 Sk3）對于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為IocIOLmax，IOLmax為最大負(fù)荷電流。隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)a）動穩(wěn)定校驗(yàn)條件imaxiS3imaxiS3)或Imaxshimax、Imax分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，iSJ、訂3）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(yàn)條件 1氏I（3）2tma對于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。表6-1 10kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項目電壓電流斷流能力動態(tài)定度熱穩(wěn)定度苴丿、它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UnIN1(3)IkI(3)IshI⑶2t.1 Sma數(shù)據(jù)10kV57.7A(I(1NT))2kA5.1kA221.9 7.6一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UNeUNeIocimaxIt2t高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40kA162 2 512咼壓隔離開關(guān)GN/-10/20010kV200A-25.5kA1025 500選用2個高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA--電壓互感器JDJ-1010/0.1kV----

電壓互感器JDZJ-1010/0.1f13寫存----電流互感器LQJ-1010kV100/5A-22542 0.1kA=31.8kA2(900.1) 1=81避雷針FS4-1010kV----戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A-25kA1025 500380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表6-2所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。表6-2 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項目電壓電流斷流能力動態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UnIN1(3)Ik1(3)IshI⑶2t1 、ma-數(shù)據(jù)380V總2469A36.8kA67.7kA36.82 0.7 947-一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UNeUNeIoc1maxIt2t-低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA---電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A----電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A----高低壓母線的選擇查表得到，10kV母線選LMY-3(404mm)即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3(12010)+806，即相母線尺寸為120mm10mm而中性線母線尺寸為80mm6mm高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。.按發(fā)熱條件選擇 由l30=hNT=57.7A及室外環(huán)境溫度33°，查表得，初選LGJ-35,其35°C時的lal=149A>l3。,滿足發(fā)熱條件。.校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表得，最小允許截面積Amin=25mm2，而LGJ-35滿足要求，故選它。由于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn)采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜之間埋地敷設(shè)。

a） 按發(fā)熱條件選擇 由|30=Iint=57.7A及土壤環(huán)境25°，查表得，初選纜線芯截面為25mm2的交聯(lián)電纜，其1引=149A>I3。,滿足發(fā)熱條件。b） 校驗(yàn)熱路穩(wěn)定 按式AAmin I⑶一、吧，A為母線截面積，單位為mm2；州山為C滿足熱路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為mm2；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；I⑶為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；tima短路發(fā)熱假想時間，單位為s。本電纜線中I⑶=1960,味=0.5+0.2+0.05=0.75$終端變電所保護(hù)動作時間為0.5s,斷路器斷路時間為0.2s,C=77,把這些數(shù)據(jù)代入公式中得Amin|（3）_!竺i960-07522mm2<A=25mm2C 77因此JL22-10000-3 25電纜滿足要求。380低壓出線的選擇鑄造車間饋電給1號廠房（鑄造車間）的線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。a）按發(fā)熱條件需選擇 由130=207.43A，查表，初選纜芯截面120mm2，其lai=212A>I30，滿足發(fā)熱條件。b）校驗(yàn)電壓損耗 由圖1.1所示的工廠平面圖量得變電所至 1號廠房距離約為288m，而查表得到120mm2的鋁芯電纜的R°=0.31/km（按纜芯工作溫度75°計），X°=0c）斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)(3)■.tima19700,0.7576(3)■.tima19700,0.7576224mm2不滿足短熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為240mm2的電纜，即選VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。鍛壓車間饋電給2號廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。電鍍車間饋電給3號廠房（熱處理車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。電鍍車間饋電給4號廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。倉庫饋電給5號廠房（倉庫）的線路，由于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導(dǎo)線BLV-1000型5根（包括3根相線、1根N線、1根PE線）穿硬塑料管埋地敷設(shè)。a）按發(fā)熱條件需選擇由l30=16.2A及環(huán)境溫度26C，初選截面積4mm2，其Iai=19A>I30，滿足發(fā)熱條件。b）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表得，Amin=2.5mm2，因此上面所選的4mm2的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。c） 所選穿管線估計長50m,而查表得R°=0.85/km，X。=0.119/km，又倉庫的P30=8.8k^W,Q30=6kvar，因此U（PRqX）8.8kW（8.550.05）6kvar（0.1190.05）仙UN 0.38kVU% 100% 2.63%<Ual%=5%380故滿足允許電壓損耗的要求。工具車間饋電給6號廠房（工具車間）的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。金工車間饋電給7號廠房（金工車間）的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。鍋爐房饋電給8號廠房（鍋爐房）的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。裝配車間饋電給9號廠房（裝配車間）的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。機(jī)修車間饋電給10號廠房（機(jī)修車間）的線路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。生活區(qū)饋電給生活區(qū)的線路 采用BLX-1000型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇 由130=413A及室外環(huán)境溫度（年最熱月平均氣溫） 30C,初選BLX-1000-1 240,其33C時Iai?455A>30,滿足發(fā)熱條件。2） 效驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表可得，最小允許截面積Amin=10mm因此BLX-1000-1 240滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。3） 校驗(yàn)電壓損耗（PR必）245kW（°.14°2）117?6kvar（°.3°2）9.4VUn 0.38kV94U% 100% 2.5%<Ual%=5%380滿足允許電壓損耗要求。因此決定采用四回 BLX-1000-1120的三相架空線路對生活區(qū)供

電。PEN線均采用BLX-1000-175橡皮絕緣線。重新校驗(yàn)電壓損耗，完全合格。6.1變電所二次回路方案的選擇a） 高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號回路b） 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)三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的有功電能表和無功電能，并以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。c）變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器一一避雷器柜。6.2變電所繼電保護(hù)裝置主變壓器的繼電保護(hù)裝置a）裝設(shè)瓦斯保護(hù)。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)生大量的瓦斯時，應(yīng)動作于高壓側(cè)斷路器。b）裝設(shè)反時限過電流保護(hù)。采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線,去分流跳閘的操作方式。護(hù)動作電流整定opKrelKwopKrelKwKreKiLmax其中ILmax2I1NT21000KVA/（..310KV） 257.7A 115A，可靠系數(shù)Krel.1.3，接線系數(shù)Kw.1，繼電器返回系數(shù)Kre.0.8，電流互感器的電流比Ki=100/5=20，因此動作電流為：13 1I13 1Iop 115A 9.3A0.8206.2.3過電流保護(hù)動作時間的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所,動作時間）可整定為最短的0.5s。6.2.4過電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)因此過電流保護(hù)動作電流整定為10A。故其過電流保護(hù)的動作時間（10倍的動作電流SpSpIkminIop1其中，Ikmin iK2)2/Kt0.866IK3)2/Kt=0.86619.7kA/(10kV/0.4kV)=0.682Iop1 IopKi/Kw10A20/1200A，因此其靈敏度系數(shù)為：Sp=682A/200A=3.41>1.5 滿足靈敏度系數(shù)的1.5的要求。6.3裝設(shè)電流速斷保護(hù)利用GL15的速斷裝置。速斷電流的整定：利用式IqbKrelKwIkmax，其中Ikmax2 ?7kA，心二⑴，KiKt14 1Kw=1，Ki=100/5=20，KT=10/0.4=25，因此速斷保護(hù)電流為Iqb 19700A 55A2025速斷電流倍數(shù)整定為Kqb°G/lop=55A/10A=5.5（注意Kqb不為整數(shù)，但必須在2?8之間）