课程设计（论文）-某机械厂供配电降压变电所的设计.doc

课程设计说明书（2015 /2016 学年第一学期） 课程名称 ： 企业供电系统工程设计 题 目 ： 某机械厂降压变电所的电气设计 专业班级 ： 自动化1225 学生姓名 : 叶锦霖 学 号： 指导教师 ：王巍、王书强、王静爽、苗敬利、王艳芬 设计周数 ： 1周 设计成绩 ： 2016年 1月 15日- 19 -目录第一章 负荷计算和无功功率补偿 - 3 -1.1 负荷计算- 4-1.2 无功功率补偿- 5-第二章 变电所位置与型式的选择- 6-第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择- 7 -3.1 变电所主变压器的选择- 8 -3.2 变电所主接线方案的选择- 9 -3.3 主接线方案的技术经济比较- 10 -第四章 变电所高、低压线路的选择-10 -4.1 10kv高压进线和引入电缆的选择- 11 -4.2 380低压出线的选择- 12 -4.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验- 13 -第五章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定- 15 -5.1变电所二次回路方案的选择- 15 -5.2 变电所继电保护装置- 15 -5.3装设电流速断保护- 15 -5.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置- 16 -参考文献及心得体会- 17 -第一章 负荷计算和无功功率补偿1.1 负荷计算1.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为kw） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kva）=d)计算电流（单位为a） =, 为用电设备的额定电压（单位为kv）1.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为kw）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位为kva） =d)计算电流（单位为a） =经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380v）表2.1各厂房和生活区的负荷计算表编号名称类别设备容量/kw需要系数costan计算负荷/kw/kvar/kva/a1铸造车间动力2950.40.651.028081.6照明80.91.004.20小计30384.281.61182012锻压车间动力3850.30.61.1790105.3照明70.91.005.60小计39295.6105.31442517金工车间动力3500.20.651.1790105.3照明80.91.006.30小计35896.3105.31451946工具车间动力3700.250.621.3390119.7照明80.771.004.90小计37894.9119.71552804电镀车间动力2800.450.730.75300225照明70.711.004.90小计287304.92253802443热处理车间动力1800.420.770.7512090照明70.81.005.60小计187125.690155.61769装配车间动力1700.340.651.026061.2照明90.761.004.90小计17964.961.290.612210机修车间动力1650.210.631.176070.2照明40.861.002.80小计16962.870.295.2788锅炉车间动力650.60.651.754884照明20.71.001.40小计6749.48475.2675仓库动力250.380.8-0.91.0266.12照明10.891.001.40小计267.46.129.916.211生活区照明3850.850.901400140413总计动力22851134.1948.4照明446计入=0.8, =0.850.75771.2644.81508.516551.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该厂380v侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380v侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380v侧所需无功功率补偿容量：=(tan - tan)=810.8tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 369.66 kvar参照图2，选pgj1型低压自动补偿评屏，并联电容器为bw0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为84kvar5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（727.6-420）kvar=307.6 kvar，视在功率=867.2 kva，计算电流=1317.6 a,功率因数提高为cos=0.935。在无功补偿前，该变电所主变压器t的容量为应选为1250kva,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器t的容量选为1000kva的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380v侧和10kv侧的负荷计算如表3所示。图2.1 pgj1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表2.2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/kw/kvar/kva/a380v侧补偿前负荷0.75810.8727.610891655380v侧无功补偿容量-420380v侧补偿后负荷0.935810.8307.6867.21317.6主变压器功率损耗0.015=130.06=5210kv侧负荷计算0.935823.8359.6898.952第二章 变电所位置与型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的轴和轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，、分别代表厂房1、2、3.10号的功率，设定（2.5，5.6）、（3.6，3.6）、（5.7，1.5）、（4，6.6）、（6.2，6.6）、（6.2，5.2）、（6.2，3.5）、（8.8，6.6）、（8.8，5.2）、（8.8，3.5），并设（1.2，1.2）为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在p(,),其中p=+=。因此仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （3-1） （3-2）把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到=5.38，=5.38 。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房（工具车间）的西北角。考虑到6号厂周围环境及进出线方便，决定在房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。图3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择3.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为s9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1000 kva=898.9 kva，即选一台s9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器 型号为s9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2）选择，即898.9 kva=（539.34629.23）kva（4-1）=(134.29+165+44.4) kva=343.7 kva（4-2）因此选两台s9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为yyn0 。3.2 变电所主接线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：3.2.1装设一台主变压器的主接线方案如图4-1所示y0y0s9-1000gg-1a(f)-0710/0.4kv联络线（备用电源）gg-1a(f)-54gw口-1010kvfs4-10gg-1a(j)-03gg-1a(j)-03gg-1a(f)-07gg-1a(f)-54gg-1a(f)-07gg-1a(f)-07主变联络（备用）220/380v高压柜列图4-1 装设一台主变压器的主接线方案3.2.2装设两台主变压器的主接线方案 如图4-2所示y0y0220/380vs9-630gg-1a(f)gg-1a(f)-0710/0.4kvs9-63010/0.4kv联络线（备用电源）gg-1a(f)-54gg-1a(f)-113、11gw口-1010kvfs4-10gg-1a(j)-01gg-1a(f)-113gg-1a(f)-11gg-1a(j)-01gg-1a(f)-96gg-1a(f)-07gg-1a(f)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96图4-2 装设两台主变压器的主接线方案3.3 主接线方案的技术经济比较 表4-1 主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查得s9-1000/10的单价为15.1万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*15.1=30.2万元查得s9-630/10的单价为10.5万元，因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万元，比一台主变方案多投资11.8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得gg-1a(f)型柜可按每台4万元计，其综合投资可按设备的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24万元本方案采用6台gg-1a(f)柜，其综合投资约为6*1.5*4=36万元，比一台主变方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2万元*0.05=1.51万元；高压开关柜的折旧费=24万元*0.06=1.44万元；变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（1.51+1.44+3.25）=6.2万元主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元；高压开关柜的折旧费=36万元*0.06=2.16万元；变配电的维修管理费=（42+36）万元*0.06=4.68万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（2.1+2.16+4.68）=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74万元供电贴费主变容量每kva为800元，供电贴费=1000kva*0.08万元/kva=80万元供电贴费=2*630kva*0.08万元=100.8万元，比一台主变多交20.8万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。第四章 变电所高、低压线路的选择4.1 10kv高压进线和引入电缆的选择4.1.1 10kv高压进线的选择校验采用lgj型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kv公 用干线。a).按发热条件选择由=57.7a及室外环境温度33，查表得，初选lgj-35,其35c时的=149a,满足发热条件。b).校验机械强度查表得，最小允许截面积=25，而lgj-35满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。4.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用yjl22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由=57.7a及土壤环境25，查表得，初选缆线芯截面为25的交联电缆，其=149a,满足发热条件。b)校验热路稳定按式，a为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；c为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为a；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，c=77，把这些数据代入公式中得，满足发热条件。 b）校验电压损耗由图1.1所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为288m，而查表得到120的铝芯电缆的=0.31 （按缆芯工作温度75计），=0.07，又1号厂房的=94kw, =91.8 kvar，故线路电压损耗为=5%。c）断路热稳定度校验不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为240的电缆，即选vlv22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。4.2.2 锻压车间馈电给2号厂房（锻压车间）的线路，亦采用vlv22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。4.2.3 热处理车间馈电给3号厂房（热处理车间）的线路，亦采用vlv22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。4.2.4 电镀车间馈电给4号厂房（电镀车间）的线路，亦采用vlv22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。4.2.5 仓库馈电给5号厂房（仓库）的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线blv-1000型5根（包括3根相线、1根n线、1根pe线）穿硬塑料管埋地敷设。a）按发热条件需选择由=16.2a及环境温度26，初选截面积4，其=19a，满足发热条件。 b）校验机械强度查表得，=2.5，因此上面所选的4的导线满足机械强度要求。c) 所选穿管线估计长50m，而查表得=0.85，=0.119，又仓库的=8.8kw, =6 kvar，因此i30,满足发热条件。2）效验机械强度 查表可得，最小允许截面积amin=10mm2，因此blx-1000-1240满足机械强度要求。3）校验电压损耗 查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离600m左右，而查表得其阻抗值与blx-1000-1240近似等值的lj-240的阻抗=0.14，=0.30（按线间几何均距0.8m），又生活区的=245kw，=117.6kvar，因此1.5从工厂供电课程设计指导表6-1可知，按gb5006292规定，电流保护的最小灵敏度系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按jbj696和jgj/t1692的规定，其最小灵敏度为2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底。5.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置5.4.1装设反时限过电流保护。亦采用gl15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分跳闸的操作方式。a)过电流保护动作电流的整定,利用式，其中=2，取=0.652a=43.38a， =1