电力工程课程设计报告003.docx

电力工程课程设计报告电力工程课程设计评语：考 勤（10）守 纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专 业：电气工程及其自动化班 级： 1.某重型机械制造厂35kv总降变电所及高压配电系统设计设计依据原始资料如下：1.1 生产任务、规模及产品规格：本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的大型电机、变压器、锅炉配件制造任务。年生产规模为制造大型电机配件7500台，总容量为45万kw ，制造电机总容量6万kw ，制造单机最大容量为5520kva ；生产电气配件60万件。本厂为某大型钢铁联合企业重要组成部分。1.2 工厂各车间负荷情况及转供负荷情况如表1所示。1.3 供电协议：（1）当地供电部门提供两个供电电源，共设计者选用。从某220/35kv区域变电所提供电源，该变的所距厂南10km 。从某220/35kv区域变电所提供电源，该变的所距厂南5km 。（2）电力系统短路数据如表1所示。表1 电力系统短路数据电源编码电源来源母线电压短路容量距离l(km)继电保护整定时间tp(s)u(kv)sd.maxsd.mina区域变电所35600280101.8b某变电所3525015051.1（3）供电部门提出的技术要求：1）区域变电所35kv馈出线定时限过电流保护整定时间为1.8s ，某变电所35kv馈出线过电流保护整定时间为1.1s 。2） 工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9 。3） 在总降压变电所35kv侧进行计量。4） 供电贴费为700元/ (kva)，每月电费按两部分电价制：基本电费为18元/(kva)，动力电费为0.4元/(kva)，照明电费为0.5元/(kva)。5） 工厂负荷性质。本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班制或三班制，年最大有功负荷利用小时数为2300h。锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险，又由于该厂距离市区较远，消防用水需要厂方自备。锅炉房供电要求有较高的可靠性，其中60%为一、二级负荷。6） 工厂自然条件： 气象资料。年最高气温31oc，年平均气温20 oc，年最低气温-27 oc，年最热月平均最高气温31oc，年最热月地下0.71m处平均温度20 oc，常年主导风向为南风。年雷暴日37天。 地质水文资料。平均海拔31m，地层以沙质粘土为主且可耕地，自然接地电阻10，地下水位35m，地耐压力为20t/m2 。2负荷计算2.1负荷具体计算需用系数法：用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。(1)用电设备分组，并确定各组用电设备的总额定容量。(2)用电设备组计算负荷的确定。 用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为:式中，：用电设备组的有功功率：用电设备组的无功功率：用电设备组的视在功率：用电设备组的设备总额定容量；：功率因数角的正切值；：额定电压； ：该用电设备组的计算负荷电流；：需要系数，根据资料查得。(3)多组用电设备组的计算负荷 在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数k。具体计算如下：i1、2、3，m式中，p：配电干线式变电站低压母线的有功功率q：配电干线式变电站低压母线的无功功率s：为配电干线式变电站低压母线的视在计算负荷；：同时系数；：该干线变电站低压母线上的计算负荷电流;：该干线或低压母线上的额定电压;m：该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；：用电设备组的需要系数：功率因数角正切值：总设备容量表2各车间负荷情况序号车间名称设备容量（kw)需用系数计算负荷kdcostanp30(kw)q30(kvar)s30(kva)1电机修理车间25500.250.770.82562.5461.3730.511900.20.531.582383764496500.350.551.51227.5343.5413.62机械加工车间5200.60.60.85312265.25205700.350.80.78200156.52508800.250.51.61220354.24403新产品试验车间3000.750.750.882251983003400.560.750.88190167.52531600.570.740.991.2821236500.560.840.643642334334原料车间5700.650.780.8370.5296.447523000.30.80.75690517.5862.55备件车间7000.640.760.85448380.8589.55280.350.760.85184.8243.21576锻造车间36000.80.80.7822802246.43600根据变压器损耗公式：p=0.02p10kv q=0.1q10kv考虑变压器损耗后全变电所计算负荷，即35kv母线处计算负荷： =5282.8+105.6=5388.4(kw)=6005.4+600.5=6605.9(kva)=8524.8(kva)则自然功率因数：cos=5388.4/8524.8=0.632从表2中知本矿变电所的最大连续负荷为6603.5kw，无功负荷为6321.5kvar. 计算有功负荷时的值相应取0.8，计算无功负荷时的值相应取0.95。即10kv母线计算负荷：p10kv=6603.5x0.8=5282.8（kw）q10kv=6321.5x0.95=6005.9（kvar）s10kv=7998.7(kva)2.2功率补偿根据本矿变电所负荷统计的结果可知：35kv侧的计算负荷=5388.4+6605.9j，其自然功率因数为0.632，现利用电容器补偿，假设补偿后的功率因数为0.95，根据安装电容器容量公式：计算负荷；自然功率因数的正切值；补偿后的正切值。因此补偿的无功功率为：qc=5388.4(tan（arccos0.632）tan（arccos0.95）)=4836.3（kvar）则全所总无功计算负荷为：=6605.94836.3=1769.6（kvar）3 电气主接线的设计如图3所示，该方案中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电的可靠性。可以保证当任一母线发生故障或检修时，都不会中断对类负荷的供电。综合比较本矿的35kv侧采取全桥形式的主接线，全桥型接线灵活可靠。10千伏侧则选用单母线分段接线。图3电气主接线图4 短路电流计算4.1短路回路中各元件阻抗的计算 选取选基准容量取=100mva设高压侧短路点为k1，低压侧短路点为k2计算点，=35kv 则=1.65ka计算点及其其它短路点时，选取=10kv则=5.8ka 主变压器电抗= =0.075100/10 =0.7535kv架空线路电抗=100.4100/352=0.334.2短路电流的计算过程一般选取各线路始、末端为短路计算点，线路时段的最大三相短路电流常用来校验电气设备的动、热稳定性，并作为上一级继电保护的整定参数之一，线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度。在接下来的计算中可选35kv母线和10kv母线为短路计算点。(1) k1短路电流的计算 最大运行方式下的三相短路电流=+=0.17+0.33=0.5=1/=2 =21.65=3.3(ka)若冲击系数=1.8，则冲击电流为 =2.55=7.43(ka) 短路电流最大有效值为=1.52 =5.0=2100=200(mva)(2) k2点短路电流计算 最大运行方式下的三相短路电流 0.5+0.375=0.875=1/=1.14=1.145.8=6.6(ka)若冲击系数=1.8，则冲击电流为=2.55=14.85 (ka)短路电流最大有效值为=1.52=10 (ka)=1.14100=114(mva)5 设备选择5.1变压器选择计算由于=8524.8(kva)。所以按以下条件选变压器。 装有两台主变压器的变电所，任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷s30的大约60%至70%的需要，即snt=(0.60.7)s30同时每台变压器容量不应该小于全部一、二级负荷之和s（1+2），即snt(0.60.7)8524.8kva=5114.885967.36（kva）为了工厂发展的需要以及通过查表，确定每台主变的装机容量为：10000kva总装机容量为210000kva =20000kva。 20000kva5967.36kva因此每台主变压器的容量应选10000 kva 。 故经过以上的验证，选用两台35/ 10kv，额定容量为10000kva的sf710000/35变压器。5.2 母线的选择(1) 35kv母线的选择35kv母线，在室外一般选用钢芯铝绞线，母线截面按经济电流密度选，按常时负荷电流校验。此设计的供电系统是采用的分列运行，当一台变压器故障时候另一台变压器应承担全部负荷。本矿的总负荷电流为：=1.05/=1.058425.8/35=147.7a。查表得知经济电流密度j=1.15因此截面 s=/j=225(mm2) 所以选取lgj-185型钢芯铝绞线，载流量315a，40c时候的载流量是246a147.79a校验合格。(2) 10kv母线的选择已知10kv侧最大长时负荷电流(k为分配系数取0.8)=1.05/=1.0510000/10=606.2a=k=0.8606.2=485.0a查得铝母线lmy1008平放在40，其最大允许载流量为610a, 所选型号满足要求。热稳定校验a /c已知 =1.8s =6.6ka 查得c=95 =93.2mm800 mm满足要求。6 继电保护变压器的异常工作状态主要是指由于外部线路 短路和负荷引起的电流增大和温度升高超过允许值和由于漏油等原因引起的油面降低原因。根据故障类型和异常工作状态，变压器应装设多种保护。6.1 变压器的瓦斯保护瓦斯保护是变压器内部故障的一种基本保护装置。当变压器发生内部故障时，短路电流和电弧的作用使绝缘和油受高温分解产生大量气体引起油面和油流的变化，使装设在变压器上面的油箱和油枕管道上的瓦斯继电保护器动作，实现瓦斯保护。装设瓦斯保护的变压器要求将装瓦斯保护侧抬高1.5-2%。6.2变压器的过电流保护降压变电所的变压器一般装设过电流保护。如果过电流保护的动作时限不超过0.5时，还需要增设电流速断保护。由于保护装置设在电源侧。因而既能反应外部故障也可以作为变压器内部故障的后备保护。6.3变压器的差动保护 变压器的差动保护原理与电网纵差保护相同。在正常运行和外部故障时，流入继电器的电流为两侧电流之差，其值很小，继电器不动作。当变压器内部发生故障时，若仅一侧有电源，则继电器动作，使两侧断路器跳闸。由于差动保护无需与其他保护配合，因此可瞬时切除故障。7 小节通过本次课程设计，我加深了对变电所电气主接线知识的理解，所学的理论知识很好的运用到了实际工程中。在具体的设计过程中，涉及了很多知识，知识的掌握深度和系统程度都关系到整个设计的完整性和完善性，