红星机械厂电气设计.doc

目 录目 录1第1章 设计依据31、工厂负荷情况32、供电电源情况33、有关情况3第2章 负荷计算和无功功率计算及补偿41、负荷计算42、无功功率补偿6第3章 变电所主变压器及主接线方案的选择81、变电所主变压器的选择81、变电所主接线方案的选择8、装设一台主变压器的主接线方案82、装设两台主变压器的主接线方案10第4章 短路电流的计算111、 绘制计算电路112、确定短路计算基准值113、 计算短路电路中个元件的电抗标幺值11、电力系统112、架空线路113、电力变压124、 k-1点（10.5kV侧）的相关计算121、总电抗标幺值122、三相短路电流周期分量有效值123、 其他短路电流124、三相短路容量125、k-2点（0.4kV侧）的相关计算131、总电抗标幺值132、三相短路电流周期分量有效值133、其他短路电流134、三相短路容量13第5章 变电所一次设备的选择校验141、10kV侧一次设备的选择校验142、380V侧一次设备的选择校验16第6章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择1710kV高压进线和引入电缆的选择171、10kV高压进线的选择校验172.、由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验17第7章 降压变电所防雷与接地装置的设计181、变电所的防雷保护181、变电所防雷措施182、接地装置的设计18第8章 设计结论19第9章 收获与体会20第10章 参考文献21第1章 设计依据1、工厂负荷情况本厂车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800小时，日最大负荷持续时间为6小时，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。工厂负荷统计如下厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数功率因数1铸造车间动力3150.40.752铁铆车间动力2700.30.73金工1车间动力2750.40.755金工2车间动力2100.40.76工具车间动力2200.30.77氧气车间动力2000.30.88热处理车间动力3150.40.89装配车间动力2850.30.710机修车间动力2320.30.7511锅炉房动力750.30.712仓库动力340.40.713生活用电照明1500.71.0表1-1 工厂负荷情况表2、供电电源情况按照工厂与供电协议，本厂由3公里处取得10KV电源进线，干线首端断路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7S，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由2公里处邻近单位取得备用电源。3、有关情况本厂所在地区的年最高气温为41度，年平均气温为23度，年最低气温为 - 8度，年最热月平均最高气温为30度，年最热月平均气温为26度，年雷暴日为20。本厂所在地区平均海拔500米，底层以砂粘土为主。第2章 负荷计算和无功功率计算及补偿1、负荷计算负荷计算的方法有需要系数法、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： 无功功率: 视在功率: 计算电流:注:由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取 ， 总的有功计算负荷为 ： 总的无功计算负荷为： 总的视在计算负荷为： 总的计算电流为 ： 例如1号厂房铸造车间=0.4*315=126=126*0.88=110.9 =126/0.75=168=（2-13号厂房同理）总计：动力 =2431 =949.2 照明 =0.8*949.2=759.4 =0.85*768.1=652.9=1001.5 =1521.7经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315040750.88126110.91682552铁铆车间动力27003071.028182.6115.71763金工1车间动力275040750.8811096.8146.72235金工2车间动力21004071.028485.71201826工具车间动力22003070.756667.394.31437氧气车间动力20003080.756045751148热处理车间动力31504080.7512694.5157.52399装配车间动力28503071.0285.587.2122.118610机修车间动力232030750.8869.661.292.814111锅炉房动力7503071.0222.52332.14912仓库动力340.40.71.0213.613.919.43013生活区照明1500.71.001050105276总计动力2431949.2768.1照明150计入=0.8, =0.850.75759.4652.91001.51521.7 2、无功功率补偿 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)=759.4tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) =346.2 kvar所以无功计算负荷=（652.9-346.2）kvar=306.7kvar，视在功率=856.8kVA，因此主变压器容量可选为1000KV.A.变压器的功率损耗为 变电所高压侧的计算负荷为 补偿后工厂的功率因数位 这一功率满足要求。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。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2-2所示。表2-2 补偿前后工厂负荷计算表项目cos计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/kvAI30/A380V侧补偿前负荷0.75759.4652.91001.41521.5380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.956759.4232.9794.31206.8主变压器功率损耗0.015=150.006=6010KV侧负荷计算774.429179345第3章 变电所主变压器及主接线方案的选择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=800 kVA= 793kVA，即选一台S9-800/10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（3-1）、（3-2）选择，即793 kVA=（475.8555.1）kVA（3-1）=(168+115.7+32.1) kVA=315.8 kVA（3-2）因此选两台S9-400/10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 。1、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：、装设一台主变压器的主接线方案如图3-1所示图3-1 装设一台主变压器的主接线方案2、装设两台主变压器的主接线方案如图3-2所示 图3-2 装设两台主变压器的主接线方案第4章 短路电流的计算1、 绘制计算电路 SN10-10I=500MVAK-1K-23km10.5kVS9-12500.4kV(3)(1)系统图5-1 短路计算电路2、确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 （4-1） （4-2）3、 计算短路电路中个元件的电抗标幺值、电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故 =100MVA/500MVA=0.2 （4-3）2、架空线路查表3-1得线路电抗x0=0.35/，而线路长3km，故X*2 =x0lsd/Uc2=(0.353)100MVA/(10.5KV)2=0.95 （4-4）3、电力变压查表得变压器的短路电压百分值=4.5，=3.6 （4-5）式中，为变压器的额定容量，因此绘制短路计算等效电路如图4-2所示。k-1k-2图4-2 短路计算等效电路4、 k-1点（10.5kV侧）的相关计算1、总电抗标幺值=0.2+0.95=1.15 （4-6）2、三相短路电流周期分量有效值 I*K=1 =Id1/X* K-1=5.5KA/1.15=4.78KA （4-7）3、 其他短路电流 I(3)=I =I(3) K-1 = 4.78KA （4-8） ish(3) =2.55I(3) = 2.554.78=12.2KA （4-9） Ish(3) =1.51I(3) = 1.514.78 = 7.22KA （4-10）4、三相短路容量 SK-1(3)=Sd / X* K-1 =100KA/1.15=86.96MVA （4-11）5、k-2点（0.4kV侧）的相关计算1、总电抗标幺值=0.2+0.95+3.6=4.75 （4-12）2、三相短路电流周期分量有效值I*K=2 =Id2/X* K-2=144KA/4.75=30.3KA （4-13）3、其他短路电流I(3)=I(3)=I(3) K-2 = 30.3KA （4-14）ish(3) =1.84I(3) =1.8430.3=55.8KA （4-15） Ish(3) =1.09I(3) = 1.0930.3 = 33KA （4-16）4、三相短路容量SK-2(3)=Sd / X* K-2 =100KA/4.75=21.1MVA （4-17）以上短路计算结果综合图表4-1所示。表4-1短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-14.784.784.7812.27.2286.96k-230.330.330.355.83321.1第5章 变电所一次设备的选择校验1、10kV侧一次设备的选择校验选择10KV侧满足线路需要的情况下，根据U选择如下型号的设备。断路器型号：SN10-10/630隔离开关：GW4-12/400高压断路器：RN2-10电压互感器：JNJ-10电流互感器：LQJ-10由工厂供电书中附录表8、20、12及型号可得表5-1一次设备的选择与校验表。由表中数据可知U，满足选择条件。表5-1 一次设备的选择与校验项目表选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV72.2A4.67A11.9kA4.6721.7=37.1一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA5122162=高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5 kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-1010kV0.5A50 kA-电压互感器JDJ-1010/0.1kV-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA校验由工厂供电书第109页高压一次设备 的选择校验项目和条件可知，一次设备校验条件如下：电压：设备的额定电压不小于装置地点的额定电压或最高电压。在10KV侧，即为设备的额定电压不小于10KV。电流：设备的额定电流不小于通过设备的计算电流。即I断流能力：设备的最大断流应不小于它可能断开的最大电流。短路电流校验包括动稳定度校验和热稳定度校验。动稳定度校验：三相冲击电流校验，即热稳定度校验：三相短路稳定电流和短发假想时间的校验。根据第2章负荷计算和无功功率计算及补偿，第4章短路计算的数据可知，所选择的设备满足校验条件。2、380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，其中数据由工厂供电附录表11和设备型号得出，制表5-2。由表可知，所选择的设备满足校验条件。 表5-2 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380V总1206A30.3kA55.8kA30.320.7=642.7-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-第6章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择10kV高压进线和引入电缆的选择1、10kV高压进线的选择校验采用BLX型铝芯橡皮线架空敷设，接往10kV公用干线。a).按相线截面A条件选择由=72.2A及室外环境温度40，查附录表19-1得，初选BLX-25,其40C时的=87A,满足发热条件。b).中性线截面A0的选择按A00.5A,选A0=16mm2c).保护线截面APE的选择由于A35mm2,故选APE0.5A=16 mm2所选导线型号可表示为：BLX-10000-(3*25+1*16+PE16)由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。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设按发热条件 查附录表19-4得最热月平均温度为26度时5根单芯线穿硬塑料的YJL22-10000型截面为25mm2的导线允许载流量Ia1=57AI30=45A所以 相线截面选为25mm2中性线截面按A00.5A,选A0=16mm2保护线截面按APE0.5A,选APE=16mm2穿线的硬塑料管内径查附录表19-4中5根导线穿管管径为50mm选择的结果可表示为：YJL22-10000-（3*25+1*16+PE16）-PC50,其中PC为硬塑料管代号。第7章 降压变电所防雷与接地装置的设计1、变电所的防雷保护1、变电所防雷措施 1 装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直击雷。如果变配电所处在附近更高的建筑物上的防雷设施的保护范围之内或变电所本身为车间内型，则不再考虑直击雷的防护。2 装设避雷线 处于峡谷地区的变配电所，可利用避雷线来防护直击雷。在35KV及以上的变配电所架空进线上，架设12 km 的避雷线，以消除一段进线上的雷击闪络，避免其引起的雷电侵入波对变配电所电气装置的危害。3 装设避雷器 用来防止雷电侵入波对变配电所电气装置特别是对主变压器的危害，采用FS410型阀戈壁雷器。2、接地装置的设计1 采用垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管。2 单根垂直管行或棒形接地体的接地电阻（单位为）R式中，为埋设地点的土壤电阻率（*m）；为接地体长度（m）。3 多跟垂直接地体的接地电阻（单位为）n根垂直接地体通过连接扁钢（或圆钢）并联时，由于接地体间屏蔽效应的影响， 而使接地装置总的接地电阻 R/n，因此实际总的接地电阻为=式中，R为单根接地体的接地电阻（）; 为接地体的利用系数,垂直管形接地体的利用系数如附录表26所列。利用管间距离a（根据实际情况确定）与管长之比及管子数目n去查。由于该表所列未计入连接扁钢的影响，因此实际的比表列数值略高，但这样更能满足接地要