供电课程设计某铸造厂总降压变电所及厂区配电系统设计.doc

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1、工厂供配电课程设计 班级：自动化097 姓名：罗超学号：12工厂供配电课程设计设计题目：某铸造厂总降压变电所及厂区配电系统设计一、 原始资料1 厂区平面布置示意如图1所示图1 某铸造厂厂区平面布置图2全厂用电设备情况（1） 负荷大小全厂用电设备总安装容量： 6630kW 10kV侧计算负荷总容量： 有功功率4522kW；无功功率1405kvar 各车间负荷（单位为kW、kvar、kVA）统计如表1所示。表1 某铸造厂各车间负荷统计序号车间名称负荷类型计算负荷序号车间名称负荷类型计算负荷PjsQjsSjsPjsQjsSjs1空压车间7801808007锅炉房4201104342模具车间56015

2、05808其他负荷4001684343熔制车间5901706149其他负荷4402004834磨抛车间650220686共计476014485封接车间560150580同时系数0.950.976配料车间360100374全厂计算负荷452214054735（2） 负荷对供电质量要求 16车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为级负荷。 该厂为三班工作制，全年时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。3外部电源情况 电力系统与该厂连接如图2所示。图2 电力系统与某铸造厂连接示意图 (1) 工作电源距

3、该厂5km有一座A变电站，其主要技术参数如下：主变容量为231.5MVA；型号为SFSLZ131500kVA110kV三相三绕组变压器；短路电压：U高中10.5%; U高低17%； U低中6% ；110kV母线三相短路容量：1918MVA；供电电压等级：可由用户选用35kV或10kV电压供电；最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑；最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑；35kV线路：初选 LGJ35，r0=0.85/km, x0=0.35/km。（2）备用电源拟由B变电站提供一回10kV架空线作为备电源。系统要求仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源供电。（3）功率因数要

4、求供电部门对该厂功率因数要求为：l 用35kV供电时，全厂总功率因数不低于0.90;l 用10kV供电时，全厂总功率因数不低于0.95。（4）电价实行两部电价：基本电价：工厂总降压变电所变压器总容量10元kVA月；电能电价：按同学们工作所在地工业电价计算。（5）线路功率损耗在发电厂引起的附加投资按1000元kW计算。（6）进行工厂总降压变电所35kV、10kV母线三相短路电流计算时，冲击系数Kch均取 1.8。第一章 负荷计算及功率补偿算一、负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功功率：P30=PeKd无功功率：Q30=

5、P30tg视在功率：S30=P30/Cos计算电流：I30=S30/(3UN）三、各用电车间负荷及全厂负荷计算：(1)?负荷大小全厂用电设备总安装容量：6603kW10KV侧计算负荷总容量：有功功率：4522kW；无功功率：1045kvar各车间负荷统计如表1所示。COS=P30/S30=4522/4735=0.95(2)负荷对供电质量要求16车间为长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故6个车间为一级负荷。该厂为三班工作制，全年时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600。四、功率补偿由于本设计供电部门要求COS0.95,

6、而由上面计算可知COS=0.95。因此不需要进行无功补偿。第二章 变压器的选择由于该厂的负荷属于一、二级负荷，对电源的供电可靠性要求高，应采用两路电源供电，以便当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不至于同时受到损坏。选择工作电源来自A变电站35kW的母线，备用电源来自B变电站10kV母线的供电方案。一、由于该厂的负荷属于一、二级负荷，对电源的供电可靠性要求高，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。二、变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件： 任一台单独运行时，SN.T（0

7、.60.7）S30 任一台单独运行时，SN.TS30(+)由于S30=4735?KVA，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2?选变压器。 SN.T（0.6-0.7）4735=（28413314.5）kVASN.TS30(+)=4735?kVA因此，初步选定容量为4800KVA的变压器二台，经网上搜查只有容量为5000KVA的变压器与初选定的最接近而且符合条件，所以选择容量为5000KVA的变压器二台。变压器参数如表2。表2：变压器参数型号额定容量kVA电压组合空载损耗w负载损耗W75空载电流%短路阻抗%联结标号重量t轨距(e)mm高压kV高压分接范围%低压kv器身油总量SZ950003532.5

8、10.55800360000.607.0Yd115.592.11310.501070待添加的隐藏文字内容2第三章 主接线方案的选择一、变配电所主接线的选择原则1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组接线。4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6.610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈

9、可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。7.采用610?KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。二、主接线方案选择对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为610K

10、V的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主接线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。1、一次侧采用内桥式接线，二侧采用单母线分段的总降压变电所,这种主接线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如W

11、L1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10（其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2、一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所，这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11?和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式接线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF1

12、1，投入QF10（其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行接线时，也宜于采用这种接线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11?、QF12?，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所,这种主接线图兼有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所,采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大

13、提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主接线（即全桥式接线）。工厂离变电所5km，线路较长，并且备用电源是在工作电源出现故障的情况下才使用，所以变电所的变压器不需要经常切换。通过对上面4个方案的比较，和根据工厂的实际情况我们选择方案1，即一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所。总降压变电所主电路图见图1。第四章 短路计算一、本

14、设计采用标幺制法进行短路计算1、在最大运行方式下：()、取Sd=100MVA，?UC1=35.5KV，UC2=10.5KV而Id1=Sd/(3UC1)=100MVA/(335.5KV)=1.65KAId2=Sd/(3UC2)=100MVA/(310.5KV)=5.50KA()、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统（Soc=500MVA）X1*=Sd/Soc=100MVA/500MVA=0.202）架空线路（XO=0.35/km）X2*=X0lSd/Uc2=0.355100/35.52=0.143）电力变压器（Uk%=7）X3*=Uk%Sd/(100SN)=7100103/(1005

15、000)=1.40绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。(3)、求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值X*(K-1)=X1*X2*=0.20+0.14=0.342)三相短路电流周期分量有效值IK-1(3)=Id1/X*(K-1)=1.65/0.34=4.853)其他三相短路电流I(3)=I(3)=Ik-1(3)=4.85KAish(3)=2.554.85KA=12.37KAIsh(3)=1.514.85=7.32KA4)三相短路容量Sk-1(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.34=294.11MVA(4)求k-2点的

16、短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值X*(K-2)=X1*X2*X3*/X4*=0.20+0.14+1.40/2=1.042)三相短路电流周期分量有效值IK-2(3)=Id2/2X*(K-2)=5.50KA/1.04=5.29KA3)其他三相短路电流I(3)=I(3)=Ik-2(3)=5.29KAish(3)=1.845.29KA=9.73KAIsh(3)=1.095.29KA=5.77KA4)三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*(k-2)=100MVA/1.04=96.15MVA三、三相短路电流计算结果：1.最大运行方式三相短路电流/kA三相短路容量/MVAI(3)

17、I(3)I(3)ish(3)Ish(3)S(3)k-14.854.854.8512.377.32294.11k-25.295.295.299.735.7796.15四、两相短路电流的计算在无限大容量系统中发生两相短路时（短路电路图如下图），其短路电流可以下式求得：Ik(2)=3Ik(3)/2=0.866I(3)=0.8664.85=4.20KAI(2)=I(2)=Ik(2)=4.20KAish(2)=2.554.20KA=10.71KAIsh(2)=1.514.20KA=6.34KA五、两相短路电流计算结果：两相短路电流/kAI”(3)I (3)I(3)Ish(3)Ish(3)4.204.20

18、4.2010.716.34第五章 主要电器设备选择与校验一、导线电缆的选择1、电压损耗条件2、经济电流密度3、机械强度二、高、低压设备的选择高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。高压刀开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。工厂变电所高压开关柜母线宜采用LMY型硬母线配电所高压开关柜的选择，高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压

19、线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。由于本设计是经主变压器后的10kV电源进线，可选择较为经济的固定式高压开关柜。这里选择GG1A-10D（F）型。第六章?变压器的继电保护一、概述在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。各侧保护应根据选择性的要求装设方向元

20、件。3）、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。5）、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。6）、对某些稀有的故障类型（例如110KV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。二、变压器的瓦斯保护三、变压器的过电流保护四、变压器的电流速断保护五、变压器的过负荷保护第七章

21、?变电所总体布置变电所总体布置要求：1、便于运行维护和检修2、保证运行安全3、便于进出线4、节约土地和建筑费用5、适应发展要求第八章 防雷与接地一、防雷1.防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器2.防雷措施(1).?架空线路的防雷措施1）架设避雷线?2）提高线路本身的绝缘水平?3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线?4）装设自动重合闸装置5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器?（2）变配电所的防雷措施1）装设避雷针?2）高压侧装设避雷器?3）低压侧装设避雷器?二、接地1.接地与接地装置（1）确定接地电阻（2）接地装置初步方案（3）计算单根钢管接地电阻（4）确定接地钢管数和最后的接地方案小结我做的是某铸

22、造厂总降压变电区配电系统的设计。通过这次课程设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，像总降压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，一个星期的时间就这样匆匆的过去了，指导老师悉心指导，我们刻苦研究。使我们这次课程设计取得圆满成功。这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，储春华老师对大家的关心，指导大家有感于心，还有和周杨同学的探讨.事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的能力。主要参考文献：工厂供电刘介才?主编