供電工程課程設(shè)計(jì)某冶金機(jī)械修造廠(chǎng)總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 供電工程課程設(shè)計(jì)題 目某冶金機(jī)械修造廠(chǎng)總降壓變電所及 高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 目錄1設(shè)計(jì)原始資料3原始資料 3設(shè)計(jì)總體規(guī)劃 52全廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算 63高壓進(jìn)線(xiàn)選擇 8 3.1 變壓器的選擇 8 3.2 35/10KV變壓器的選擇84. 變壓器的選擇 85. 確定供電系統(tǒng)草圖106. 短路電流計(jì)算107. 總變電站及車(chē)間變電所高配電裝置（柜）選擇128. 總變電站高出線(xiàn)選擇159. 繼電保護(hù)裝置的保護(hù)方案設(shè)置1610. 配電系統(tǒng)全圖 1911. 參考文獻(xiàn) 20原始資料1.1.1 工廠(chǎng)總平面圖圖1 工廠(chǎng)總平面布置圖工廠(chǎng)的生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格本廠(chǎng)主要承擔(dān)全國(guó)冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，

2、即以生產(chǎn)鑄造、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件10000t，鑄鐵件3000t，鍛件1000t，鉚焊件2500t。工廠(chǎng)各車(chē)間的負(fù)荷情況及車(chē)間變電所的容量如表1和表2所示。表1 工廠(chǎng)各車(chē)間負(fù)荷情況及車(chē)間變電所容量序號(hào)車(chē)間（單位）名稱(chēng)設(shè)備容量/kWKdcostan計(jì)算負(fù)荷車(chē)間變電所代號(hào)變壓器臺(tái)數(shù)及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/KVAI30/A1鑄鋼車(chē)間20001.17 800.00 935.30 1230.8 2x800 2鑄鐵車(chē)間10001.02 400.00 408.08 571.43 55 2x500砂庫(kù)1101.33 77.00 102.67 128.33 小計(jì)K

3、 3焊接車(chē)間12001.98 360.00 714.42 800.00 1x800No.1 水泵房280.75 21.00 15.75 26.25 34小計(jì)K342.90 655.16 743.63 11684空壓站3900.88 331.50 292.36 442.00 401x800 機(jī)修車(chē)間1501.17 37.50 43.84 57.69 鍛造車(chē)間2201.52 66.00 100.22 120.00 木型車(chē)間1861.33 65.10 86.80 108.50 130.4制材場(chǎng)201.33 5.60 7.47 9.33 綜合樓2010.00 18.00 0.00 18.00 小計(jì)K

4、5鍋爐房3000.75 225.00 168.75 281.25 1x400 水泵房280.75 21.00 15.75 26.25 倉(cāng)庫(kù)（）881.17 26.40 30.87 40.62 污水提升站140.75 9.10 6.83 11.38 小計(jì)K 各車(chē)間6kV高壓負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車(chē)間名稱(chēng)高壓設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備容量/kWKdcostan計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/KVAI30/A1鑄鋼車(chē)間電弧爐25000.57 2250.00 1275.13 2586.21 248.85 2鑄鐵車(chē)間工頻爐4000.48 320.00 154.98 355.56 34.21 3空壓站空壓機(jī)5000

5、.62 425.00 263.39 500.00 48.11 小計(jì)K2695.50 1524.16 3096.57 439.90 供用電協(xié)議(1)工廠(chǎng)電源從電力系統(tǒng)的某220/35kV區(qū)域變電站以35kV雙回路架空線(xiàn)引入工廠(chǎng)，其中一路作為工作電源，另一路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行。系統(tǒng)變電站距工廠(chǎng)東側(cè)約8km。(2)電力系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)，如表3所示；其供電系統(tǒng)圖，如圖2所示。表3 區(qū)域變電站35kV母線(xiàn)短路數(shù)據(jù)圖2 供電系統(tǒng)圖供電部門(mén)對(duì)工廠(chǎng)提出的技術(shù)要求：1)系統(tǒng)變電站35kV饋電線(xiàn)路定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定時(shí)間top=2s，要求工廠(chǎng)總降壓變電所保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不大于1.5s。2）在工廠(chǎng)35kV

6、電源測(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。3）工廠(chǎng)最大負(fù)荷時(shí)功率因素不得低于0.9。本廠(chǎng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)達(dá)成協(xié)議，在工廠(chǎng)變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為20元/KVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.35元/Kw.h，照明（含家電）電費(fèi)為0.55元/Kw.h。工廠(chǎng)最大負(fù)荷的功率因素不得低于0.92。此外電力用戶(hù)需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性向供電部門(mén)交納供電貼費(fèi)：6-10kV為800元/KVA。工廠(chǎng)負(fù)荷性質(zhì)本廠(chǎng)為三班制，工廠(chǎng)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h，屬二級(jí)負(fù)荷。鍋爐房供應(yīng)生產(chǎn)用高壓蒸汽，其停電將使鍋爐發(fā)生危險(xiǎn)。又由于工廠(chǎng)距離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需廠(chǎng)方自備。因此鍋爐房供電要求

7、具有較高的可靠性。工廠(chǎng)自然條件（1）氣象資料本廠(chǎng)所在地區(qū)的年最高氣溫為38。C，年平均氣溫為26。C，年最低氣溫為-10。C，年最熱月平均最高氣溫為35。C，年最熱月平均氣溫為30。C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，覆冰厚度10mm,年雷暴日數(shù)為28天。（2）地質(zhì)水文資料本廠(chǎng)所在地區(qū)平均海拔450m，地質(zhì)土層以沙粘土為主，地下水位為2.5m。7、設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟1）全廠(chǎng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)2）高壓進(jìn)線(xiàn)選擇3）選擇總變電站及車(chē)間變電所變壓器臺(tái)數(shù)及其容量4）擬定全廠(chǎng)供電系統(tǒng)草圖5）短路電流計(jì)算6）總變電站及車(chē)間變電所高配電裝置（柜）選擇7）總變電站高出線(xiàn)選擇8）繼電保護(hù)裝置設(shè)置9）繪制總變電所和廠(chǎng)區(qū)配電系統(tǒng)詳圖。10）

8、設(shè)計(jì)課題的經(jīng)濟(jì)性、安全性分析以及對(duì)社會(huì)和環(huán)境影響的分析說(shuō)明單用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷經(jīng)計(jì)算全站功率因數(shù)需要電容器的容量： ； 選用BWF35-120-1型號(hào)的并聯(lián)電容器，額定電壓6kV,額定容量120kvar。需用電容器的數(shù)量：取16個(gè)利用電力電容補(bǔ)償容量為：補(bǔ)償后變電所總無(wú)功功率：補(bǔ)償后的功率因數(shù)：滿(mǎn)足要求。6KV變壓器的有功損耗為： 無(wú)功損耗為：總得視在損耗為：S30=5382KVA35KV側(cè)的變壓器有功損耗為：PT=0.015*S30=0.015*5382=80.73 KW無(wú)功損耗為：QT=0.06*S30=0.06*5382=323Kvar 總得視在功率為：S30=

9、5613KVA計(jì)算電流:I30=S30/（ EQ R(,3) 架空線(xiàn)路10kV及以上電壓等級(jí)一般采用裸導(dǎo)線(xiàn)，380V電壓等級(jí)一般采用絕緣導(dǎo)線(xiàn)。裸導(dǎo)線(xiàn)常用的型號(hào)及適用范圍：（1）鋁絞線(xiàn)（LJ）導(dǎo)電性能較好，重量輕，對(duì)風(fēng)雨作用的抵抗力將強(qiáng)，但對(duì)于化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差，多用于6-10kV線(xiàn)路，其受力不大，桿鋸不超過(guò)100-125m.(2)銅芯鋁絞線(xiàn)（LGJ）在機(jī)械強(qiáng)度要求較高的場(chǎng)合和35kV及以上的架空線(xiàn)路多被采用。（3）銅絞線(xiàn)（TJ）導(dǎo)線(xiàn)性能好，機(jī)械強(qiáng)度好，對(duì)風(fēng)雨和化學(xué)腐蝕作用的抵抗力都較強(qiáng)，但價(jià)格較高。（4）防腐銅芯鋁絞線(xiàn)（LGJF）具有銅芯鋁絞線(xiàn)的特點(diǎn)同時(shí)防腐性能好，一般用在沿海地區(qū)，咸水

10、湖及化工工業(yè)地區(qū)等周?chē)懈g性物質(zhì)的高壓和超高壓架空線(xiàn)路上。35KV架空線(xiàn)選擇經(jīng)濟(jì)截面查表可知：選擇導(dǎo)線(xiàn)截面即型號(hào)為L(zhǎng)GJ-95鋼芯鋁鉸線(xiàn)所以滿(mǎn)足發(fā)熱條件校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度35KV架空鋁鉸線(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為因此所選的導(dǎo)線(xiàn)截面也滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度。10KV母線(xiàn)的選擇（銅芯電纜）母線(xiàn)計(jì)算截面其標(biāo)準(zhǔn)截面型號(hào) YJV-185一號(hào)車(chē)間變壓器的選擇 NO.1和NO.2為二類(lèi)負(fù)荷且容量都大于或接近1000KVA所以要考慮裝設(shè)兩臺(tái)變壓器選擇方法每臺(tái)變壓器的容量SN.T應(yīng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：a.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿(mǎn)足計(jì)算負(fù)荷S30的大約60% 70%的需要，即b.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需

11、要，即SN.T=S30(+)故有主變的容量 即選擇兩臺(tái)型號(hào)為S9-800/10二號(hào)車(chē)間選擇兩臺(tái)型號(hào)為S9-500/10三號(hào)車(chē)間變電所主變壓器的選擇根據(jù),設(shè)計(jì)要求三號(hào)車(chē)間變電所設(shè)置一臺(tái)變壓器，按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號(hào)為S9-800/10變壓器一臺(tái)。（4）四號(hào)車(chē)間變電所主變壓器的選擇根據(jù),設(shè)計(jì)要求四號(hào)車(chē)間變電所設(shè)置一臺(tái)變壓器，按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號(hào)為S9-800/10變壓器一臺(tái)。（5）五號(hào)車(chē)間變電所主變壓器的選擇根據(jù),設(shè)計(jì)要求五號(hào)車(chē)間變電所設(shè)置一臺(tái)變壓器，按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號(hào)為S9-400/10變壓器一臺(tái)。單臺(tái)變壓器的額定容量Sn應(yīng)能滿(mǎn)足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Sc,留

12、有余量，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即：工廠(chǎng)車(chē)間變電所中，單臺(tái)變壓器容量不宜超過(guò)1000KVA，對(duì)裝設(shè)在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630KVA。 裝有兩臺(tái)變壓器容量的確定任意一臺(tái)變壓器容量Sn應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足下列兩個(gè)條件：當(dāng)任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足總計(jì)算負(fù)荷的60%70%的要求。任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿(mǎn)足全部一、二級(jí)負(fù)荷Sc(+)的需要每臺(tái)變壓器容量按式和式選擇，所以每臺(tái)變壓器的額定容量為：SN.T=0.7*S30=0.7*5613=3929KVA，所以每臺(tái)變壓器選擇為S9-4000KVA/35KV，主變壓器的聯(lián)結(jié)組均采用Yd115. 確定供電系統(tǒng)草圖6. 短路電流計(jì)算等效圖如

13、上圖所示。取1)當(dāng)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)：(1)當(dāng)35KV母線(xiàn)點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：所以點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：同理可得：2)當(dāng)系統(tǒng)處于最小運(yùn)行方式時(shí)：(1)當(dāng)35KV母線(xiàn)點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：同理可得：7.總變電站及車(chē)間變電所高配電裝置（柜）選擇35KV高壓開(kāi)關(guān)柜及柜內(nèi)元?dú)饧倪x擇：高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇為了保證高壓電器的可靠運(yùn)行，高壓電器應(yīng)按下列原則選擇a按正常工作條件，及電壓，電流頻率、開(kāi)關(guān)電流選擇b按短路條件，及動(dòng)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和持續(xù)時(shí)間校驗(yàn)c按環(huán)境溫度、濕度、海拔、介質(zhì)狀態(tài)等選擇。d按各類(lèi)高壓電器的不同點(diǎn)，如短路器的操作性能，互感器的二次側(cè)負(fù)載和準(zhǔn)確等級(jí)，熔斷器的上下級(jí)選擇性配合等運(yùn)

14、行選擇開(kāi)關(guān)柜初步選擇手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜JYN1-35型10KV高壓開(kāi)關(guān)柜及柜內(nèi)設(shè)備選擇:GFC10A型手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜GFC10A型手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜用于交流頻率50赫茲、額定電壓310千伏，額定電流900安以下三相單母線(xiàn)系統(tǒng)，作為接受或分配電能及控制電機(jī)等用。柜內(nèi)的主要設(shè)備有斷路器、電流互感器、電壓互感器、熔斷器等。斷路器SN1010型高壓少油斷路器是三相、戶(hù)內(nèi)式高壓電氣設(shè)備。適用于餓帝國(guó)電壓為10KV、交流50Hz的電力系統(tǒng)中，供工礦企業(yè)、發(fā)電廠(chǎng)、變電所和具有相同要求的場(chǎng)所，作為電力設(shè)備和電力線(xiàn)路的控制和保護(hù)之用，也可用于操作較頻繁的地方和開(kāi)斷電容器組，能進(jìn)行快速自動(dòng)重合閘操作。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：序

15、號(hào)項(xiàng) 目單位數(shù) 據(jù)SN10-10SN10-10SN10-10630A1000A1000A1250A2000A3000A1導(dǎo)電桿行程主筒mm145 +4 -3155 +4 -3157 +4 -3副筒66 +4 -22電動(dòng)合閘后導(dǎo)電桿上端面距所指部位距離H上接線(xiàn)座上端面mm122 +1 -2觸頭架上端面136 +1 -2絕緣筒上端面副筒上法蘭上端面106 +2 -13滅弧片上端面距所指部位的距離M上接線(xiàn)座上端面mm絕緣筒上端面4副觸頭比主觸頭提前分開(kāi)時(shí)間 ms105剛合速度Uem/s Ue)Ue Ue6剛分速度m/s3 +3 -07三相分閘不同期ms28每相回路電阻10055604025179分閘

16、時(shí)彈簧緩沖器的緩沖板與套筒的間隙mm202510合閘時(shí)彈簧緩沖器的緩沖板與套筒的間隙mm4211斷路器空載操作 Ue時(shí)應(yīng)能可靠合閘額定電壓10KV，最高工作電壓11.5KV，額定電流630A，額定斷流容量300MVA，熱穩(wěn)定電流為16KA。斷路器額定遮斷容量必須大于安裝處的短路容量，其額定斷流能力INQF必須大于安裝處的短路電流即滿(mǎn)足 校驗(yàn) INQFIk均符合要求。電流互感器LZJC10型電流互感器為澆注絕緣戶(hù)內(nèi)型電流互感器，適用于交流50HZ、10KV以上的高壓線(xiàn)路上，供電流、電能和功率測(cè)量及繼電保護(hù)用。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定一次電流：51500A，額定二次電流：5A，電流互感器的級(jí)次組合為0

17、.5。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：額定一次電流5400A，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)為滿(mǎn)足所需要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：熱穩(wěn)定倍數(shù) 滿(mǎn)足所需要求。： S30=1230.8KVA P30=800KW Q30=935Kvar工作電流選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線(xiàn)距離廠(chǎng)房約150m，由可知，可初步選取纜芯截面滿(mǎn)足要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：滿(mǎn)足要求。所以50mm2的截面積不符合，要選擇150mm2。所以， 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿(mǎn)足需求的，根據(jù)原始資料所提供的環(huán)境信息，可以選擇直接埋地敷設(shè)。同理得其他車(chē)間，綜合考慮及查表，線(xiàn)路名稱(chēng)導(dǎo)線(xiàn)或電纜的型號(hào)規(guī)格35kV進(jìn)線(xiàn)LGJ-70鋁絞線(xiàn)6kV母線(xiàn)LMY-50

18、5硬型鋼母線(xiàn)6kV變壓器進(jìn)線(xiàn)至1號(hào)車(chē)間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至2號(hào)車(chē)間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至3號(hào)車(chē)間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至4號(hào)車(chē)間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至5號(hào)車(chē)間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜6kV鑄鋼車(chē)間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜6kV鑄鐵車(chē)間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜6kV空壓站VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜9繼電保護(hù)裝置設(shè)置6kV變壓器保護(hù)瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器郵箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);當(dāng)因嚴(yán)重故障產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，則動(dòng)作并跳閘。 瓦斯保護(hù)線(xiàn)路圖裝設(shè)電流速斷保護(hù)利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。電流整定為：取電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)檢驗(yàn)。 滿(mǎn)足規(guī)定的靈敏系數(shù)要求。同理GL15型繼電器對(duì)S91000也滿(mǎn)足要求。整定項(xiàng)目：(a)瞬時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流整定：滿(mǎn)足 ：對(duì)萬(wàn)能斷路器取1.35；對(duì)塑殼斷路器取22.5。(b)短延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定：滿(mǎn)足: 取1.2。 (c)長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定：滿(mǎn)足： 取1.1。(d)過(guò)流脫扣器與被保護(hù)線(xiàn)路配合要求：滿(mǎn)足： ：絕緣導(dǎo)線(xiàn)和電纜允許短時(shí)過(guò)負(fù)荷倍數(shù) (e)熱脫扣器動(dòng)作電流整定：滿(mǎn)足： 35kV主變壓器保護(hù)裝設(shè)電流速斷保護(hù):利用GL