标准件厂冷镦车间10千伏车间变电所及低压配电系统设计.doc

石家庄铁道大学四方学院毕业设计 车间变电所及低压配电系统设计 The Design of Workshop Substation and Low voltage Power Distribution System 2013 届 电气工程 系 专 业 电气工程及其自动化 学 号 20096648 学生姓名 孙建彬 指导老师 完成日期 2013 年 5 月 27 日 毕业设计成绩单毕业设计成绩单 学生姓名学号 20096648 班级方 0910 5 专业电气工程及其自动化 毕业设计题目车间变电所及低压配电系统设计 指导教师姓名 指导教师职称讲师 评 定 成 绩 指导教师 得分 评阅人得分 答辩小组 组长 得分 成绩 院长 主任 签字 年 月 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 题 目车间变电所及低压配电系统设计 学生姓名孙建彬学号20096648班级方 0910 5专业电气工程及其自动化 承担指导任务单位电气工程系 导师 姓名 导师 职称 讲师 一 设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况 并适当考虑到工厂生产的发展 按照安全可靠 技术先进 经济合理的要求 确定变电所的位置与形式 确定变电所主变压器 的台数与容量 类型 选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线 确定二次回路方案 选 择整定继电保护装置 确定防雷和接地装置 绘出设计图样 二 原始资料 1 车间平面布置图 2 车间生产任务及产品规格 本车间主要承担全国机械及电器制造工业的标准螺钉配件生产 标准螺钉元件规格范围 为 M3 M16 3 车间设备明细表如附录表 1 所示 4 车间变电所的供电范围 1 本车间变电所设在冷辙车间东北角 除为冷镦车间供电外 尚需为工具 机修车间供电 2 工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源 3 机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源 4 工具 机修车间负荷计算表 如附录表 2 所示 5 车间负荷性质 车间为三班工作制 年最大有功负荷利用小时数为 4500h 属于三级负荷 6 供电电源条件 1 本车间变电所从本厂 35 10kV 总降压变电所用电缆线路引进 10kV 电源 电缆线路长 200m 2 工厂总降压变电所 10kV 母线上的短路容量按 200MVA 计 3 工厂总降压变电所 10kV 配电出线定时限过电流保护装置的整定时间 Iop 1 5s 4 要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于 0 9 5 要求在车间变电所 10kV 侧计量 7 车间自然条件 1 气象资料 1 车间内最热月的平均温度为 30 度 2 地中的最热月的平均温度为 20 度 3 车间环境 属正常干燥环境 2 地质水文资料 车间原址为耕地 地势平坦 地层以砂粘土为主 地下水位为 2 8 5 3m 三 设计要求 1 车间的负荷计算及无功补偿 要求列表 2 确定车间变电所的所址和型式 3 确定车间变电所主变压器型式 容量和数量 4 短路计算 并选择一次设备 尽量列表 5 选择车间变电所高低压进出线 6 选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护 7 车间变电所的防雷保护及接地装置的设计 8 确定车间低压配电系统布线方案 9 选择低压配电系统的导线及控制保护设备 10 绘制车间变电所主结线电路图 A3 图样 四 设计进程安排 1 第 1 周 第 2 周 熟悉设计任务书 调研 查找资料 写开题报 告 2 第 3 周 第 4 周 负荷计算和无功功率补偿 3 第 5 周 第 7 周 变电所位置和形式的选择 变电所主变压器台数和容量及主接线 方案的选择 短路电流的计算 4 第 8 周 中期检查 5 第 9 周 第 10 周 变电所一次设备的选择与校验 变电所高 低压线路的选择 6 第 11 周 第 12 周 变电所电源进线的二次回路方案及整定继电保护 7 第 13 周 第 14 周 车间变电所的防雷保护及接地装置的设计 选择低压配电系统的 导线及控制保护设备 8 第 15 周 第 16 周 整理资料 绘图 答辩 教研室主任签字 时 间 年 月 日 毕业设计开题报告毕业设计开题报告 题 目车间变电所及低压配电系统设计 学生姓名孙建彬学号20096648 班级方 0910 5专业电气工程及其自动化 一 研究背景及意义 本标准件厂主要承担全国机械及电器制造工业的标准螺钉配件生产 建有现代化的冷镦车 间 工具车间和机修车间 冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计要根据本厂所能取得的电 源及本厂用电负荷的实际情况以及工厂生产的发展前景 以安全 可靠 优质 经济为原则 考虑工厂规模 供电条件 技术要求 自然条件等设计变电所及配电系统 做好该工厂的供电 工作对于发展工业生产 实现工业现代化 具有十分重要的意义 二 国内外研究现状 国内车间变电所的设计存在有很多问题 比如可靠性还有待提高 变电所的设计需要既能 保证安全可靠性和灵活性 又能保证保护环境 节约资源 易于实现自动化设计方案 在这种 要求下 变电所电气主接线简单清晰 接地和保护安全高效 建筑结构布置紧凑 电磁辐射污 染最小已是大势所趋 与国外相比 我国主要是旧设备更换新型设备 有人控制变为无人控制 而在国外 高科 技的技术和先进的设备已经在工厂配电中运用起来 安全 可靠 优质 经济的宗旨已经得到 极度提高 较低的电能损耗和保护装置的高度灵敏性对工厂供电的稳定提供了保障 三 研究方案 根据原始资料 对该厂降压变电所及高低压配电系统进行初步设计 包括工程的负荷计算 变电所主接线方案 主变压器容量 台数 短路计算 一次设备选择 电气主接线图 采用的 方法如下 1 负荷计算 进行车间变电所负荷计算及无功功率补偿计算 写明计算步骤 列出负荷计算表 选用合 适的电容器进行无功补偿 2 变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 参考电源进线 综合考虑设置变电所的有关因素 结合计算负荷 确定变压器的台数和容 量 3 变电所主接线设计 根据变电所配电回路数 负荷要求的可靠性级别和计算负荷数 综合主变压器台数 确定 变电所接线方式 4 短路电流计算 按无限大容量系统供电进行短路计算 由系统不同运行方式下的短路参数 利用标幺值法 求出各点的短路电流 5 变电所高 低压侧设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷 选择变电所高 低压侧电气设备 如隔离开关 断路器 熔断器 互感器 开关柜等设备 并根据需要进行校验并列表 6 继电保护及二次回路设计 为了监视 控制和保证安全可靠运行 需要设置控制 检测和继电器保护装置 并对保护 装置做出整定计算和灵敏度检验 7 变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料 设计防雷装置 根据接地装置的原则设计低压配电系统接地装 置 8 绘制车间变电所主接线图 四 预期结果 确定电气主接线及高低压设备和控制保护设备 完成二次回路方案以及变电所防雷 接地 布线设计 绘制出标准件厂车间变电所电气主接线图 变电所平面布置图 厂区车间配电设计 能够顺利完成 通过这个设计 能巩固自己的专业知识 同时拓展自己的知识面 为自己即将 走向社会走进生产实践奠定坚实的基础 指导教师签字时 间 年 月 日 摘 要 变电所是电力系统的重要组成部分 车间变电所起着变换和分配电能的作用 它直接影响整个电力系统的安全与经济运行 在工厂中有着极其重要的作用 在对任务书的设计要求分析后 设计需要完成以下工作 工厂的负荷计算和无 功功率的补偿 变电所位置和形式的选择 变电所主变压器的选择 主接线方案的 设计与短路电流计算 变电所一次设备与进出线的选择 校验 变电所二次回路的 选择及继电保护的整定 防雷保护和接地装置设计 主接线图等 本次设计是关于标准件厂冷镦车间 10 千伏车间变电所及低压配电系统的设计 最先从车间的布局考虑 参考了现在很多工厂的平面设计图 从各部分布局的合理 性和经济性入手 对工厂厂区的供电进行了设计 从接线方式和各部分的计算入手 其中包括负荷计算和短路电流的计算 一次设备稳定度的校验 接下来进行了对变 电所高压进线和低压出线的选择 车间配电线路的设计 在变电所二次回路设计及 继电保护整定当中 考虑了各方面的保护及对保护器具的选择 防雷以及接地保护 考虑到了车间布局的实际情况进行了对防雷接地设备的选择和设计 最终利用 CAD 软件画好了主接线图和车间平面布置图 关键词 负荷计算 短路电流 继电保护 Abstract Substation is an important part of power system workshop substation plays a role in transformation and distribution of electricity which directly affect the security and economic power system operation the plant has an extremely important role Book design tasks in requirements analysis the paper consists of the following parts Load calculation and compensation of reactive power of the circuit Location and type selection of substation Selection of main transformer in substation design and calculation of short circuit current of main wiring scheme Selection of substation primary equipment and feeders check Selection of secondary circuit of substations and relay protection setting Design of lightning protection and earthing devices Main wiring diagram This design is about the standard cold heading workshop workshop of 10 kV substation and lv power distribution system From the first workshop to consider the layout reference to the many factories graphic design plans for the layout of the various parts of the economy and the availability of research Next entered the factory premises of the power supply design Start with the start of the calculation including the computational load and short circuit current calculation of equipment and a stable of well tested and low voltage distribution screen choices Next a pair of high voltage substations and low voltage lines into the choice of wit workshops distribution line design Substation in the secondary circuit design and relay setting which I consider various aspects of the protection and the protection of equipment choices Substation design to the natural missed Lightning protection and grounding design Taking into account the actual layout of the workshop of the grounding of mine equipment selection and design Finally using CAD to draw the main wiring diagram and workshop floor plan Keywords Load calculation Short circuit current Relay protection 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 课题研究的背景 1 1 2 国内外研究现状 1 1 3 课题研究的主要内容 2 第 2 章 负荷计算和无功功率补偿 3 2 1 车间的负荷计算 3 2 1 1 冷镦车间设备组负荷计算 3 2 1 2 工具 机修车间设备组负荷计算 6 2 1 3 车间设备总负荷计算 6 2 2 无功功率补偿 7 第 3 章 变电所位置和形式的选择 10 3 1 车间变电所类型选择 10 3 2 变电所的所址选择的一般原则 10 第 章 变电所主变压器型号 容量与台数的选择 12 4 1 车间变电所主变压器型号的确定 12 4 2 主变压器容量确定 12 4 3 主变压器台数的选择 13 第 5 章 变电所主接线设计 15 5 1 变配电所主接线方案的设计原则与要求 15 5 2 主接线方案的拟定 15 5 2 1 一次侧主接线 15 5 2 2 二次侧主接线 15 第 6 章 短路电流的计算 16 6 1 短路计算 16 6 2 点三相短路时的短路电流和容量的计算 17 1K 6 3 点三相短路时的短路电流和容量的计算 17 2K 第 7 章 变电所一次设备的选择校验 19 7 1 10KV 侧一次设备的选择和校验 19 7 1 1 高压开关柜的选择 19 7 1 2 高压断路器的选择和校验 20 7 1 3 高压隔离开关的选择和校验 20 7 1 4 高压熔断器的选择和校验 22 7 1 5 电压互感器的选择和校验 22 7 1 6 电流互感器的选择和校验 23 I 7 1 7 10kV 侧一次设备参数 23 7 2 380V 侧一次设备的校验 23 7 2 1 配电屏的选择 24 7 2 2 低压刀开关及低压熔断器 低压断路器的选择和校验 24 7 2 3电流互感器的选择 24 7 2 4 380V 侧一次设备参数表 25 7 3 高低压母线的选择 25 7 4 母线的短路稳定度校验 26 7 4 1 10kV 侧母线的校验 27 7 4 2 380V 侧母线的校验 27 第 8 章 变电所进出线的选择与校验 29 8 1 高低压进出线选择原则 29 8 1 1 高压进线 29 8 1 2 高压出线 29 8 1 3 低压出线 29 8 2 变配电所进出线方式的选择 29 8 3 变配电所进出线导线和电缆型式的选择 30 8 3 1 高压电缆线 30 8 3 2 低压电缆线 30 8 3 3 低压穿管绝缘导线 30 8 3 4 10kV 高压进线的选择和校验 30 8 3 5 380V 低压出线的选择 31 8 3 5 1 冷镦车间各设备组线路选择校验 31 8 3 5 2 工具车间各回路线路选择校验 31 8 3 5 3 机修车间的线路选择校验 32 第 9 章 变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定 33 9 1 高压断路器的操动机构控制与信号回路 33 9 2 变电所的电能计量回路 33 9 3 变电所的测量和绝缘监察回路 34 9 4 备用电源 34 9 5 整定继电保护 35 9 6 变压器的过负荷保护 36 9 7 变压器的瓦斯保护 37 第 10 章 变电所的防雷保护与接地装置的设计 38 10 1 防雷保护 38 10 2 接地装置 38 第 11 章 确定车间低压配电系统布线方案 40 11 1 车间配电级数的选择 40 11 2 车间配电电压的选择 40 II 11 3 车间配电系统接线方案的选择 40 11 3 1 车间配电系统接线方案的选择原则 40 11 3 2 车间低压配电系统主接线的选择 40 11 4 车间低压配电系统布线 41 第 12 章 低压配电系统导线的选择 42 12 1 各导线和电缆的试用范围和选择原则 42 12 2 导线和电缆截面的选择原则 42 12 3 冷镦车间各设备供电导线的选择 42 第 13 章 控制保护设备的选择 44 13 1 高压开关柜 44 13 2 配电屏 44 第 14 章 结论与展望 46 14 1 结论 46 14 2 展望 46 致谢 47 参考文献 48 附录 49 附录 A 外文翻译 49 附录 B 附表 57 表 1 冷镦车间设备明细表 57 表 2 工具 机修车间负荷计算表 58 附录 C 车间低压配电系统布线图 59 附录 D 车间变电所电气主接线图 60 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 0 第 1 章 绪 论 1 1 课题研究的背景 工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源 经过合理的传输 变换 分配到 工厂车间中的每一个用电设备上 随着工业电气自动化技术的发展 工厂用电量快 速增长 对电能质量 供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高 供电设 计是否完善 不仅影响工厂的基本建设投资 运行费用和有色金属消耗量 而且也 反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上 它与企业的经济效益 设备和人身安全 等是密切相关的 本标准件厂主要承担全国机械及电器制造工业的标准螺钉配件生产 建有现代 化的冷镦车间 工具车间和机修车间 冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计要 根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况以及工厂生产的发展前景 以 安全 可靠 优质 经济为原则 考虑工厂规模 供电条件 技术要求 自然条件 等设计变电所及配电系统 做好该工厂的供电工作对于发展工业生产 实现工业现 代化 具有十分重要的意义 1 2 国内外研究现状 在国内 变电所的设计中仍然存在很多问题 比如可靠性还欠提高 我国经济 的发展给电力行业带来新问题 电力能源的需求持续增长 电网过负荷运行 减少 线路的功率损耗 提高电力系统的稳定性等 变电所的设计需要既能保证安全可靠 性和灵活性 又能保证保护环境 节约资源 易于实现自动化设计方案 在这种要 求下 变电所电气主接线简单清晰 接地和保护安全高效 建筑结构布置紧凑 电 磁辐射污染最小已是大势所趋 与国外相比 我国主要是旧设备更换新型设备 有人控制变为无人控制 而在 国外 高科技的技术和先进的设备已经在工厂配电中运用起来 安全 可靠 经济 优质的宗旨已经得到极度提高 低量的电能损耗和保护装置的高度灵敏性对工厂供 电的稳定有了保障 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 1 1 3 课题研究的主要内容 本文共有 14 章 首先简要介绍本设计概况 接着系统地计算各个车间的电力负 荷和无功功率补偿 选择变电所位置和形式 变电所主变压器的类型 台数和容量 设计变电所主接线方案 计算短路电流 选择校验变电所的一次设备 变电所进出 线 还进行了变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定 变电所的防雷保护与 接地装置的设计 车间低压配电系统布线的实施方案 低压配电系统的导线及控制 保护设备的选择 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 2 第 2 章 负荷计算和无功功率补偿 2 1 车间的负荷计算 2 1 1 冷镦车间设备组负荷计算 冷镦机 Z47 12 机组的负荷 由于该组设备为连续工作制 其设备功率为 16 31 kW 496kW s P Pn 查资料 Kd 0 17 0 2 取 Kd 0 2 1 0 5 cos 1 73 tan Kd 0 2 496 kW 99 2kW 30 P s P 99 21 73 171kvar 30 Q 30 P tan kVA 30 S kVA198kVA171 2 99 222 30 2 30 QP A301kV38 0 3kVA1983 3030 n USI 本设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例 将冷镦车间分为五个设备组 各个设备组的计算负荷如下列各表所示 表 2 1 冷镦车间设备组 I 计算负荷表 计算负荷 设 备 组 代 号 设备名称型号 台 数 单 台 容 量 kW 总 容 量 kW 需 要 系 数 Kd cos tan 30 P kW 30 Q kvar 30 S kVA 30 I A I冷镦机 Z47 68312480 20 51 7344 677 299150 5 表 2 2 冷镦车间设备组 II 计算负荷表 计算负荷 设 备 组 代 号 设备名称型号 台 数 单 台 容 量 kW 总 容 量 kW 需 要 系 数 Kd cos tan 30 P kW 30 Q kvar 30 S kVA 30 I A II冷镦机 Z47 68312480 20 51 7344 677 299150 5 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 3 表 2 3 冷镦车间设备组 III 计算负荷表 计算负荷 设备 组代 号 设备名称型 号 台 数 单 台 容 量 kW 总 容 量 kW 需 要 系 数 Kd cos tan 30 P kW 30 Q kvar 30 S kVA 30 I A 冷镦机 GB 3155550 20 51 7311192233 冷镦机 A164128280 20 51 735 69 711 217 冷镦机 A124128280 20 51 735 69 711 217 冷镦机 A123220400 20 51 73813 81624 3 冷镦机 A163120200 20 51 7346 9812 2 冷镦机 A169110100 20 51 7323 4546 1 冷镦机 82BA111110 20 51 732 23 84 46 7 冷镦机 A12124 79 40 20 51 731 843 183 685 6 III 冷镦机 A1202360 20 51 731 22 12 43 7 总计247 441 571 882 9125 6 表 2 4 冷镦车间设备组 IV 计算负荷表 计算负荷设 备 组 代 号 设备名称型 号 台 数 单 台 容 量 kW 总 容 量 kW 需 要 系 数 Kd cos tan 30 P kW 30 Q kvar 30 S kVA 30 I A 切边机 A233220400 20 51 73813 81624 3 切边机 A232114140 20 51 732 84 85 68 5 压力机 60t110100 20 51 7323 4546 1 压力机 40t1770 20 51 731 42 42 84 3 切边机 A23147280 20 51 735 69 711 217 切边机 A23014 54 50 20 51 730 91 561 82 75 切边机 自 制 1330 20 51 730 61 031 21 8 搓丝机 GWB16 210200 20 51 7346 9812 2 搓丝机114140 20 51 732 84 855 68 56 搓丝机 A2531770 20 51 731 42 42 84 3 搓丝机 A25347280 20 51 735 69 711 217 双搓机111110 20 51 732 23 84 46 7 搓丝机 GWB65 25 5110 20 51 732 23 84 46 7 搓丝机 Z25 41330 20 51 730 61 031 21 8 铣口机 自 制 1770 20 51 731 42 42 84 3 铣口机 自 制 15 55 50 20 51 731 11 92 23 3 车床 C3361330 20 51 730 61 031 21 8 车床 1336M14 54 50 20 51 730 91 561 82 75 IV 台钻70 64 20 20 51 730 841 451 682 57 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 4 续表 2 4 计算负荷设 备 组 代 号 设备名称 型号 台 数 单台 容量 kW 总 容 量 kW 需 要 系 数 Kd cos tan 30 P kW 30 Q kvar 30 S kVA 30 I A 清洗机 自制 410400 20 51 73813 81624 3 包装机 自 制 34 513 50 20 51 732 74 675 48 25 涂油槽 自制 1 IV 总计278 255 696 0111 3169 3 表 2 5 冷镦车间设备组 V 计算负荷表 计算负荷设 备 组 代 号 设备名称 型号 台 数 单台 容量 kW 总 容 量 kW 需 要 系 数 Kd cos tan 30 P kW 30 Q kvar 30 S kVA 30 I A 冷镦机 Z47 6 7151050 20 51 732136 34263 8 清洗机 自制 410400 20 51 73813 81624 3 车床 C620 1 1770 20 51 731 42 42 84 3 车床 C620 1M 1770 20 51 731 42 42 84 3 车床 C6201770 20 51 731 42 42 84 3 车床 C618K 1770 20 51 731 42 42 84 3 铣床 X62W 17 57 50 20 51 731 52 634 6 平面磨床 M7230 17 627 620 20 51 731 62 73 24 8 牛头刨床1330 20 51 730 61 031 21 8 立钻11 51 50 20 51 730 30 560 60 9 砂轮机60 63 60 20 51 730 721 251 442 2 钳工台4 划线台1 桥式吊车 5t 218 737 40 20 51 737 4812 9414 9522 71 梁式吊车 3t 18 28 20 20 51 731 642 843 284 98 电葫芦 1 5t12 82 80 20 51 730 560 971 121 7 电葫芦 1 5t11 11 10 20 51 730 220 380 440 67 叉车 0 5t2 V 叉车 0 5t1 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 5 总计245 749 2284 9798 43149 66 2 1 2 工具 机修车间设备组负荷计算 工具 机修车间的计算负荷如表 2 6 所示 表 2 6 工具 机修车间的计算负荷表 计算负荷 序 号 车间名称 供电回路代 号 设备容 量 kW 30P kW 30Q kvar 30S kVA 30I A No 1 供电回 路 4714 116 521 732 9 No 2 供电回 路 5616 819 725 939 4 No 3 供电回 路 4212 614 719 429 5 1工具车间 No 4 供电回 路 3510 512 316 224 6 合计1805463 283 2126 4 2机修车间 No 5 供电回 路 15037 543 957 787 7 2 1 3 车间设备总负荷计算 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并非同时出现 因此在求配电干线或车间变电所低压母 线的计算负荷时 应计入一个同时系数 K 由前面统计的结果 可知各设备组的有功和无功如下 设备组 1 44 6kW 77 2kvar 30 P 30 Q 设备组 2 44 6kW 77 2kvar 30 P 30 Q 设备组 3 41 5kW 71 8kvar 30 P 30 Q 设备组 4 55 6kW 96 0kvar 30 P 30 Q 设备组 5 49 2kW 84 9kvar 30 P 30 Q 工具车间 54kW 63 2kvar 30 P 30 Q 机修车间 37 5kW 43 9kvar 30 P 30 Q 计入同时系数 取 0 9 0 95 K P K q K 总的计算负荷 0 9 44 6 44 6 41 5 55 6 49 2 54 37 5 kW294kW 30 P P K 4 1 30 i P 0 95 77 2 77 2 71 8 96 0 84 9 63 2 43 9 kvar 30 Q q K 4 1 30 i Q 488kvar 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 6 kVA 30 S 7 569kVA488294 222 30 2 30 QP 569 7 kVA kV 865 6A 30 I 30 S n U3 38 0 3 车间设备总负荷统计如表 2 7 所示 表 2 7 车间设备总负荷统计表 计算负荷 用电单位 名称 设 备 容 量 需 要 系 数 cos tan 30P kW 30Q kvar 30S kVA 30I A 设备组 2480 20 51 7344 677 299150 5 设备组 II2480 20 51 7344 677 299150 5 设备组 III247 40 20 51 7341 571 882 9125 6 设备组 IV278 20 20 51 7355 696 0111 3169 3 设备组 V245 70 20 51 7349 284 998 4149 7 工具车间1805463 283 2126 4 机修车间15037 543 957 787 7 1597 3327514 2631 5959 7 总计 取 0 90 0 95 P K q K 294 3488 5570 3866 5 2 2 无功功率补偿 1 补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为 570 3kVA 未进行无功补偿时 变电所低压侧的功率因数为 1 294 3 kW 570 3 kVA 0 52 cos 2 无功补偿容量 按规定 变电所高压侧的0 9 在变压器低压侧进行无功补偿时 低压 cos 侧补偿后的功率因数应略高于 0 90 这里取 0 92 cos 要使低压侧功率因数由 1 0 52 提高到2 0 92 低压侧需装设的并联电 cos cos 容器容量为 vark357 92 0 tan arccos 52 0 s tan arccokW294 cQ 查资料可选用 BCMJ0 4 30 3 型电容器 其参数如表 2 8 所示 10 表 2 8 BCMJ0 4 30 3 型电容器参数指标 产品型号 额定电压 kV 额定容量 vark 总电容量 uF 额定电流 A 外形尺寸 长 宽 高 L W H mm 安装尺寸 L W mm 400V AC 50Hz 系列 三相自愈式并联电容器 三角形接线 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 7 BCMJ0 4 30 30 43059743 3170 85 250200 60 该电容器补偿器额定容量为 30kvar 个数 n 357 kvar 30 kvar 11 9 取 12 个 3 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 kVAS322 kVA 357488 294 22 2 30 变压器的功率损耗为 kVA SPTkW332201 0 01 0 2 30 16 32205 0 05 0 2 30 kvarkVA SQT 变电所高压侧的计算负荷为 P30 1 294 kW 3 kW 297 kW kvar 357488 1 30 Q 16 kvar 147 kvar kVA S 330 147 297 22 1 30 kVA 补偿后工厂的功率因数为 cos 1 30 1 30 297 kW 330 kVA SP 4 车间变电所负荷计算见表 2 9 表 2 9 车间变电所负荷计算表 计算负荷 序 号 车间名 称 需要系数 设备容 量 kW 30P kW 30Q kvar 30S kVA 30I A 1 设备组 I 0 224844 677 299151 2 设备组 II 0 224844 677 299151 3 设备组 III 0 2247 441 571 882 9125 6 4 设备组 IV 0 2278 255 696 0111 3169 3 5 设备组 V 0 2245 749 284 998 4149 7 6 工具车 间 1805463 283 2126 4 7机修车15037 543 957 787 7 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 8 间 总计1597 3294488570866 续表 2 9 计算负荷 序 号 车间名 称 需要系数 设备容 量 kW 30P kW 30Q kvar 30S kVA 30I A 380V 侧补偿前负荷294488570866 380V 侧无功补偿容量357 380V 侧补偿后负荷294131322489 变压器功率损耗316 10kV 侧负荷总计29714733019 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 9 第 3 章 变电所位置和形式的选择 3 1 车间变电所类型选择 1 车间附设变电所 变电所变压器室的一面墙或几面墙与车间建筑的墙共用 变压器室的大门朝车 间外开 按变压器位于车间的墙内还是墙外 可分为内附式和外附式 2 车间内变电所 3 露天 或半露天 变电所 4 独立变电所 5 杆上变电台 6 地下变电所 7 楼上变电所 8 成套变电所 9 移动式变电所 1 上述的车间附设变电所 车间内变电所 独立变电所 地下变电所和楼上变电 所 均属室内型变电所 露天 半露天变电所和杆上变电台 则属室外型变电所 成套变电所和移动式变电所 则室内型和室外型均有 室内型运行维护方便 占地面积少 在选择工厂总变配电型式时 应根据具体 地理环境 因地制宜 技术经济合理时 应优选用室内型 本设计选用车间内变电所 3 2 变电所的所址选择的一般原则 变配电所所址的选择 应根据下列要求并经技术分析比较后确定 1 尽量接近负荷中心 以降低配电系统的电能损耗 电压损耗和有色金属消耗 量 2 进出线方便 特别是要便于架空进出线 3 接近电源侧 特别是工厂的总降压变电所和高压配电所 4 设备运输方便 特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输 5 不应设在有剧烈振动或高温的场所 无法避开时 应有防振和隔热的措施 6 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所 无法远离时 不应设在污染源的下风 侧 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 10 7 不应设在厕所 浴室和其他经常积水场所的正下方 且不宜与上述场所相贴 邻 8 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方 当与有爆炸或火灾危险环境的 建筑物毗连时 应符合现行国家标准 GB50058 1992 爆炸和火灾危险环境电力装置 设计规范 的规定 9 9 不应设在地势低洼和可能积水的场所 变电所的位置选择应根据选择原则 经技术 经济比较后确定 根据接近负荷 中心 偏向电源侧的选择方法 本车间变电所已给出 位于车间的东北角 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 11 第 章 变电所主变压器型号 容量与台数的选择 4 1 车间变电所主变压器型号的确定 在选择变压器时 应选用低损耗节能型变压器 如 S9 系列或 S11 系列 S11 型 与 S9 型配电变压器主要性能比较 S11 型配电变压器在技术性能上有 4 大进步 1 空载电流平均下降 60 80 2 空载损耗平均下降 20 35 3 总重量平均下降 8 10 4 噪声只有 40 50dB 在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所 应选择密闭型变压器或防 腐型变压器 供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷 电力变压器 15 由于 S11 系列变压器油箱采用全密封结构 变压器不与空气接触 运行可靠性 比 S9 系列变压器高 而且两者价格相差不大 所以本设计选择 S11 系列三相油浸 式自冷电力变压器 4 2 主变压器容量确定 确定总降压变电所主变压器的容量 要依据其所供的负荷容量和负荷等级来求 对于装设一台主变压器的变电所 主变压器容量应不小于总的计算负荷 即 4 1 TN S 30 S 即 570 kVA TN S 对于装设两台主变压器的变电所 每台主变压器的容量应不小于总的计算负荷 的 60 70 一般取最大值 留有一定裕量 同时每台主变压器容量应不小于所 有一 二级负荷的总和 即 60 70 4 2 TN S 30 S 4 3 TN S 30 S 按装设一台算变压器容量最大为 570 kVA 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 12 所以主变压器容量确定为 630 kVA 4 3 主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考虑下列原则 5 1 应满足用电负荷对供电可靠性的要求 对供有大量一级 二级负荷的变电所 应采用两台变压器 以便当一台变压器发生故障或检修时 另一台变压器能对一级 二级负荷继续供电 对只有二级而无一级负荷的变电所 也可以只采用一台变压器 但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源 或另有自备电源 2 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大 采用经济运行方式的变电所 也可考虑 采用两台变压器 3 除上述两种情况外 一般车间变电所宜采用一台变压器 但是负荷集中且容 量相当大的变电所 虽为三级负荷 也可以采用两台或多台变压器 4 在确定变电所主变压器台数时 应适当考虑负荷的发展 留有一定的余地 根据设计要求和主变压器台数选择原则 可选两种方案 方案 1 选一台 S11 630 10 三相油浸式电力变压器 方案 2 选两台 S11 315 10 三相油浸式电力变压器 S11 630 10 电力变压器参数见表 4 1 表 4 1 S11 630 10 电力变压器参数 产 品 名 称三相油浸式变压器产 品 型 号S11 630 10 报 价7 5 万 台连接组别Dyn11 Yyn0 冷 却 形 式液 油浸式绕 组 数 目三绕组 防 潮 方 式全密封式冷 却 方 式油浸自冷 J 电 压 比10kV 0 4kV额 定 容 量630kVA 额 定 功 率50HZ短 路 阻 抗4 5 空 载 损 耗0 81kW负 载 损 耗6 21kW 尺 寸 大 小1955 1235 1882总 重2195kG S11 315 10 电力变压器参数见表 4 2 表 4 2 S11 315 10 电力变压器参数 产 品 名 称三相油浸式变压器产 品 型 号S11 315 10 报 价4 3 万 台连接组别Dyn11 Yyn0 冷 却 形 式液 油浸式绕 组 数 目三绕组 防 潮 方 式全密封式冷 却 方 式油浸自冷 J 电 压 比10kV 0 4kV额 定 容 量315kVA 额 定 功 率50HZ短 路 阻 抗4 空 载 损 耗0 48KW负 载 损 耗3 65KW 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 13 续表 4 2 产 品 名 称三相油浸式变压器产 品 型 号S11 315 10 尺 寸 大 小1180 710 1280总 重1220KG 两种主变选择方案比较见表 4 3 表 4 3 两种主变选择方案比较 比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案 供电安全性满足要求满足要求 供电可靠性满足要求满足要求 供电质量由于一台主变 电压损耗略大 由于两台主变并列 电压损耗略 小 灵活方便性灵活性稍差灵活性较好 技 术 指 标 扩建适应性稍差一些更好一些 电力变压器的综合 投资额 S11 630 10 单价为 7 5 万元 查表得变压器综合投资约为其 单价的 2 倍 因此其综合投资 为万元 15 万元5 72 S11 315 10 单价为 4 3 万元 因 此两台综合投资为 17 23 44 万元 比一台主变方案多投资 2 2 万 高压开关柜的综合 比较 GG 1A F 型柜按每台 3 5 万 元计 查表得其综合投资按设 备价 1 5 倍计 因此其综合投 资约为万元 31 55 35 16 万元 本方案采用 8 台 GG 1A F 柜 其综合投资约为 8 1 5 3 5 42 万 元 比一台主变的方案多投资 10 5 万元 电力变压器和高压 开关柜的年运行费 查表计算 主变和高压开关柜 的折旧和维修管理费每年为 5 万元 主变和高压开关柜的折旧费和维 修管理费每年为 7 万元 比 1 台 主变压器的方案多耗 2 万元 经 济 指 标 交供电部门的一次 性供电贴费 按 800 元 kVA 计 贴费为 万元 50 4 万元08 0 630 贴费为 2 315 0 08 万元 50 4 万 元 和一台主变压器相同 从上表可以看出 按技术指标 装设一台主变的主结线方案和装设两台主变的 主接线方案相差不大 但按经济指标 装设一台主变的方案远优于装设两台主变的 方案 因此决定采用装设一台主变的方案 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 14 第 5 章 变电所主接线设计 5 1 变配电所主接线方案的设计原则与要求 变配电所主接线 应根据变配电所所在供电系统中的地位 进出线回路数 设 备特点及负荷性质等条件确定 并应满足安全 可靠 灵活 经济等要求 1 1 主接线方案的技术指标 供电的安全性 主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况 供电的可靠性 主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况 供电的电能质量主要是指电压质量 含电压偏差 电压波动及高次谐波等方 面的情况 运行的灵活性和运行维护的方便性 2 主接线方案的经济指标 线路和设备的综合投资额 变配电所的年运行费 供电贴费 线路的有色金属消耗量 5 5 2 主接线方案的拟定 5 2 1 一次侧主接线 由于本设计中车间变电所主变压器只选择了一台 所以一次侧采用线路 变压器 组单元接线 5 2 2 二次侧主接线 由于一次侧采用线路 变压器组单元接线 属于单电源供电 所以二次侧主接线 采用单母线不分段接线 并且单母线不分段接线具有接线简单清晰 使用设备少 较为经济等特点 它 适用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户 本设计车间属于三级负荷 满足要 求 主接线图见附录 D 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 15 第 6 章 短路电流的计算 6 1 短路计算 计算短路电流主要是选择和校验电气设备 以及为了继电保护的整定与灵敏度 校验 变电所短路电流的计算因考虑到有多个电压等级 故一般用标幺值法 1 确定基准值 S 100 MVA U 10 5 kV U 0 4 kV d1d2d 2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 因此 0 5MVA200 ocS 1 X MVA200 MVA100 电缆线路的电抗标幺值 可按表 6 1 取其电抗平均值 0X 表 6 1 电力线路每相的单位长度电抗平均值 线路电压 线路结构 35kV 及以上6 10kV220 380V 架空线路0 400 350 32 电缆线路0 120 080 066 因此 km 08 00 X 015 0 kV 5 10 MVA100 km2 0 km 08 0 2 2 X 电力变