某通用機器廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設計.

1、科信學院科信學院課程設計說明書課程設計說明書（2012 /2013 學年第 一 學期）課程名稱 ： 企業(yè)供配電系統(tǒng)設計 題 目 ：某通用機器廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設計專業(yè)班級 ： 科信 09 自動化 4 班 學生姓名 ： 學 號 ： 指導教師 ： 王靜爽 高敬格 苗敬利 等 設計周數(shù) ： 一周 設計成績 ： 2013 年 1 月 16 日目目 錄錄一一 、 緒緒 論論 .錯誤！未定義書簽。1.11.1 課題目的課題目的. 錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。1.21.2課題要求及主要課題要求及主要任務任務.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。1.2.1 課題要求 .錯誤！未定義書簽。錯誤

2、！未定義書簽。1.2.2 課題主要任務.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。二、二、課題內(nèi)容課題內(nèi)容 .錯誤！未定義書簽。2.12.1 負荷計算及功率補償負荷計算及功率補償 .52.1.1 負荷計算的內(nèi)容和目的 .22.1.2 負荷計算的方法 .22.1.3 全廠負荷計算。.32.1.4 功率補償.32.22.2 工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇 .82.2.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 .82.2.2 變壓器容量及臺數(shù)的選擇。.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。2.2.3 變電所、配電所位置和型號的選擇 .92.2.4 變配電所主結(jié)

3、線的選擇原則 .62.2.5 配電所的主接線選擇 .錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。2.2.3 3 短路電流的計算短路電流的計算 .9 92.3.1 求 k -1，k-2 點的三相短路電流和短路容量.92.3.2 求1 k點的三相短路電流和短路容量.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。2.3.3 K -1，K-2 點短路計算表 .錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。2.42.4 10kV10kV 側(cè)一次設備的選擇校驗側(cè)一次設備的選擇校驗.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。2.52.5 校驗電壓損耗校驗電壓損耗 .11三、總結(jié)三、總結(jié) .15四、參考文獻四、參考文獻 .錯誤！未定義書簽。錯

4、誤！未定義書簽。1一、緒論一、緒論1.11.1、課題目的、課題目的本題目主要目的是設計某通用機器廠的變電所總降壓配電設計。與原來的課程設計比較，本題不僅設計量大了許多，而且在更個方面的要求也有所加強。雖然變電所的設計在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術(shù)，但是作為自動化專業(yè)的學生，本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學習的內(nèi)容，而且各個方面都有所深入。雖然本題沒有對變電站綜合自動化有所研究，但是對日后向這個方面的學習和發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。通過這次設計不僅進一步加強專業(yè)知識的學習，拓寬知識面，提高理論知識水平。而且擴寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨立思考和分析問題的能力。1.21.2、課題要求及主要任

5、務、課題要求及主要任務1.2.11.2.1 課題主要任務課題主要任務（1）確定負荷等級。（2）擬定高低壓供配電系統(tǒng)。 （3）正確建立負荷統(tǒng)計計算表。（4）變壓器臺數(shù)、容量、型號選擇。（5）設計變電所主接線圖。（6）計算短路電流以及主要高壓設備器件的選擇及校驗。（7）確定無功功率補償裝置。（8）CAD 繪制供配電系統(tǒng)圖。1.2.21.2.2 課題技術(shù)要求課題技術(shù)要求 （1） 當?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設計部門選定： 從某 A 變電站提供電源，此站距該廠 5 Km。 為滿足一、二級負荷的需求，從某 B 變電站，提供 10kV 架空線作為備用電源，僅在工作電源停止供電時，才允許使用備用電源供

6、電。（2） 電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表 1-1 所示。 2表 1-1 區(qū)域變電站 110kV 母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)最大運行方式1461KVA)3(max. kS系統(tǒng)最小運行方式334KVA)3(min. kS （3） 供電部門對工廠提出的技術(shù)要求： 該廠的總平均功率因數(shù)值應在 0.9 以上。 （4）工廠負荷性質(zhì) ：本廠大部分車間為三班制，最大有功負荷利用小時數(shù)為 5600h。由于該廠有鍋爐房，當鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。二、二、課題內(nèi)容課題內(nèi)容2.12.1 負

7、荷計算的內(nèi)容和目的負荷計算的內(nèi)容和目的（1）計算負荷是根據(jù)已知的工廠的用電設備安裝容量求取確定的、預期不變的最大假想負荷。也就是通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。在配電設計中，通常采用半小時的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2）計算負荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級用電系統(tǒng)的計算負荷非常重要。2.22.2 負荷計算的方法負荷計算的方法有功計算負荷為 (2-1)edPKP30式中，為設備容量。eP無功計算負荷為 (2-2)tan3030PQ式中，為對應于用電設備

8、組的正切值。tancos視在計算負荷為 (2-3)23023030QPS3總的計算電流為 (2-4)NUSI33030式中，為額定電壓 。NU工廠各車間負荷計算表表 2-1 工廠各車間負荷計算表計算負荷計算電流序號車間名稱負荷類型設備容量Kw需要系數(shù) COStg有功KW無功KVAR視在KVAI30KA1空壓車間25050.50.730.9410509871438.42.22模具車間8860.380.681.08622.446722915.41.43鑄造車間6340.60.71.021023104351461.42.24磨拋車間5140.40.80.75568.8426.67111.15電鍍車間

9、5620.30.71.02285290.7407.10.66配料車間1050.40.750.883002644000.67鍋爐房 2690.70.750.88392344.9522.70.88其他負荷 3220.50.80.75267.5200.6334.40.59其他負荷 5430.450.71.02288293.76411.40.6K= 0.943174071593492.32.3 全廠負荷計算全廠負荷計算取 K= 0.9;根據(jù)上表可算出：P30(i) = 4797kW; Q30(i) = 4523kvar則 P30 = KPP30(i)= 0.94797kW = 4317kWQ30 =

10、KqQ30(i) = 0.94523kvar = 4071kvar 5934KVA23023030QPSI30 = S30/3UN 9KACOS = P30/S30 =4317/5934= 0.722.42.4 功率補償功率補償當供電電壓為 35kv 時：由于本設計中上級要求 COS0.9,而由上面計算可知 COS=0.720.9，因此需要進行無功補償。4 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償?？蛇x用 BWF10.5-100-1W型的電容器，其額定電容為 2.89F Qc = 4317（tanarc cos0.72tanarc cos0.92）Kvar=2322Kvar 取 Qc=23

11、30 Kvar因此，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC = 2330/100 =23.3而由于電容器是單相的，所以應為 3 的倍數(shù)，取 24 個 正好無功補償后，變電所低壓側(cè)的計算負荷為： S30（2）= 43172+(4071-2330)2 1/2 =4655KVA變壓器的功率損耗為：（估算 PT、QT）PT = 0.015 S30 = 0.015 *4655=69.8KwQT = 0.06 S30= 0.06 * 4655= 279.3 Kvar變電所高壓側(cè)計算負荷為： P30= 4317+ 69.8=4386.8 KwQ30= (4071-2330 )+279.3= 2020.3Kv

12、arS30 = (4386.82 + 2020.32)1/2 =4829.7KV .A無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為： cos= P30/ S30= 4386.8/ 4829.7= 0.9080.9因此，符合本設計的要求當供電電壓為 10kv 時：由于本設計中上級要求 COS0.95,而由上面計算可知 COS=0.720.95，因此需要進行無功補償。 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償?？蛇x用 BWF10.5-100-1W型的電容器，其額定電容為 2.89F Qc = 4317（tanarc cos0.72tanarc cos0.97）Kvar=3079Kvar 因此，其電容器的個數(shù)

13、為： n = Qc/qC =3079/100 =30.79而由于電容器是單相的，所以應為 3 的倍數(shù)，取 33 個 正好無功補償后，變電所低壓側(cè)的計算負荷為： S30（2）= 43172+(4071-3079)2 1/2 =4429.5KVA變壓器的功率損耗為：（估算 PT、QT）PT = 0.015 S30 = 0.015 *4429.5=66.4Kw5QT = 0.06 S30= 0.06 * 4429.5 =265.8 Kvar變電所高壓側(cè)計算負荷為： P30= 4317+ 66.4=4383.4 KwQ30= (4071-3079)+ 265.8= 1257.8KvarS30= (43

14、83.42 +1257.82)1/2 =4560.3 KV .A無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為： cos= P30/ S30= 4383.4 / 4560.3= 0.9610.9因此，符合本設計的要求。2.22.2、 工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇 2.2.12.2.1 主變壓器臺數(shù)的選擇主變壓器臺數(shù)的選擇由于該廠的負荷屬于一、二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。2.2.22.2.2 變電所主變壓器容量的選擇變電所主變壓器容量的選擇裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的

15、容量 ST應同時滿足以下兩個條件： （1）任一臺單獨運行時，ST（0.60.7）S30（1）；（2）任一臺單獨運行時，STS30（+） ；由于 S30（1）= 5934KVA，且該廠本廠三班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為 5600h。選變壓器 ST（0.60.7）5934=（35604153）KVA STS30（+）選擇 S9-6300/35 型變壓器。3、繞組數(shù)和接線組別的確定該變電所有二個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用 Dyn11。62.2.32.2.3 變電所、配電所位置和型號的選擇變電所、配電所位置和型號的選擇（1） 變電所和配電所的位置選擇應根據(jù)下列要求綜合

16、考慮確定：靠近工廠的負荷中心；接近電源側(cè)；進出線方便；運輸設備方便；不應設在有劇烈振動或高溫的場所；不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠離，不應設在污染源的主導風向的下風側(cè)；不應設在地勢低洼和可能積水的場所；不應設在有爆炸危險的區(qū)域內(nèi)；不宜設在有火災危險區(qū)域的正上方或正下方。2.2.42.2.4 變配電所主結(jié)線的選擇原則變配電所主結(jié)線的選擇原則1.當滿足運行要求時，應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器同時運行時，二次側(cè)應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

17、器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。5.接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關(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，應裝設線路隔離開關(guān)。7.采用 610 KV 熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時，應在電源側(cè)裝設隔離開關(guān)。8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。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)均應采用低壓斷路器。10.當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓

18、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)，宜裝設刀開關(guān)或隔離觸頭。2.2.52.2.5 主接線方案選擇主接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 610KV 的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓?？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。7主接線對變電所設備選擇和布置，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，是供電設計中的重要環(huán)節(jié)。一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分

19、段的總降壓變電所主接線，其一次側(cè)的 QF10 跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器 QF11 和QF12 的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路電源例如 WL1 線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開 QF11 ，投入 QF10 （其兩側(cè) QS 先合），即可由 WL2 恢復對變壓器 T1 的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器

20、QF10 也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如 T1 停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開 QF11 ，投入 QF10 （其兩側(cè) QS 先合），使兩路電源進線又恢復并列運行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進線斷路器 QF11 、QF12 ，這對改善線路斷路器的工作及其繼電

21、保護的整定都極為有利。8由于需要裝設兩臺主變壓器，所以可設計下列兩種主接線方案：（1） 一條電源進線的主接線方案 如圖所示圖 2-1 一條電源進線的主接線方案（2） 兩條電源進線的主接線方案 如圖所示9圖 2-2 兩條電源進線的主接線方案（3） 兩種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較 兩種主接線方案的比較比較項目一條電源進線的主接線方案兩條電源進線的主接線方案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)量兩臺主變并列，電壓損耗小兩臺主變并列，電壓損耗小靈活方便性由于只有一條電源進線，靈活性稍差由于只有兩條電源進線，靈活性較好技術(shù)指標擴建適應性稍差一些更好一些從表中可以看出，雖然按經(jīng)濟指

22、標，一條電源進線的主接線方案遠優(yōu)于兩條電源進線的主接線方案，但是按技術(shù)指標，兩條電源進線的主結(jié)線方案優(yōu)于一條電源進線的主接線方案。為10了給工廠的正常生產(chǎn)提供更加穩(wěn)定、可靠的電源，所以決定采用兩條電源進線的主接線方案。正常工作時 110kV 側(cè)母線中間分段，兩電源分別同時給兩變壓器供電。當一條電源進線出現(xiàn)故障時，利用 110kV 母線的聯(lián)絡線，把 110kV 側(cè)母線連通，用另外一條電源進線給兩個變壓器供電。這樣不僅提高了供電的可靠性，而且靈活性也增強了，給電力系統(tǒng)的維護和維修帶來了安全和方便。雖然這樣投資高了不少，但是是十分值得的。2.32.3 短路電流的計算短路電流的計算2.3.12.3.1

23、 求求 k k -1-1 點的三相短路電流和短路容量點的三相短路電流和短路容量（Uc1=115.5KV） 三相短路容量 =1918MVA)3(11)3(13kckIUS 三相短路電流周期分量有效值 =1918/（*115.5）=9.6KA)3(1kI3 總阻抗 =/=115.5/9.6=12)1( kX1cU)3(1kI 架空線路的電抗：由資料得，因此kmX/35. 00 75. 15/35. 002kmkmlXX 電力系統(tǒng)的電抗： 1X25.1075. 1122)1(XXk由 ；MVAXUScoc130125.10/5 .115*5 .115/121因此，選取 SW2-35 型斷路器其他三相

24、短路電流 kAIIIk6 . 9)3(1)3()3( kA48.24kA6 . 955. 255. 2)3()3( IishkA5 .14kA6 . 951. 151. 1)3()3( IIsh2.3.22.3.2 求求 k-2k-2 點的三相短路電流和短路容量點的三相短路電流和短路容量（）kVUc5 .102 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085. 013015 .102221MVAkVSUXocc11 架空線路的電抗014. 0kV5 .115kV5 .105/35. 0221202kmkmUUlXXcc電力變壓器的電抗 ：X3=X4=UK%/100*( /SN)=17/

25、100*(10.5*10.5/7000)=0.00322cU繪 k-2 點短路的等效電路如圖 3-8 示，并計算其總電抗為：4343214321)2(/XXXXXXXXXXXk1005. 02003. 0014. 0085. 0 計算三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值A(chǔ)3 .601005. 035 .103)2(2)3(2kkVXUIkck 其他三相短路電流kAIIIk3 .60)3(2)3()3( kA2 .33kA3 .6055. 255. 2)3()3( IishkA91kA3 .6051. 151. 1)3()3( IIsh 三相短路容量MVA6 .1096kA3 .6

26、0kV5 .1033)3(22)3(2kckIUS2.3.32.3.3 k-1,k-2k-1,k-2 點短路計算表點短路計算表三相短路電流/ kA三相短路容量/MVA短路計算點)3(kI)3(I )3(I)3(shi)3(shI)3(kSk-19.69.69.624.4814.51918k-260.360.360.333.2911096.62.42.4 10kV10kV 側(cè)一次設備的選擇校驗側(cè)一次設備的選擇校驗12表 2-410kV 側(cè)一次設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)定度額定參數(shù)NUNIocImaxitIt2高壓少油斷路器SW2-3535kV1500A24.8kA63

27、.4kA24.8高壓隔離開關(guān)G-10/100068N10kV1000A75kA45005302高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電流互感器LZZQB6-1010kV800/5A315/5A(大于)30I100/5A(大于)30I一次設備型號規(guī)格電流互感器LA-1010kV315/5A(大于)30I160/5A(大于)30I表 3-7 所選設備均滿足要求。 2.52.5 校驗電壓損耗校驗電壓損耗 由課題要求 A 變電站至該廠距離約 5Km，而表查得的鋁芯電纜的225mm（按纜芯工作溫度 80計） ，又該廠的kmR54. 10kmX120. 00，因此按式kWP431730var407130kQ （3-9）NUqXpRU13V3568kV10512. 0var4071554. 14317kkWU滿足允許電壓損耗 5的000000000055 . 3100100003568alUVVU要求。三、課設心得總結(jié)三、課設心得總結(jié)通過這次課程設計，使我得到了很多的經(jīng)驗，并且鞏固和加深以及擴大了專業(yè)知識面，鍛煉綜合及靈活運用所學知識的能力，正確使