某企业35KV变电所一次系统电气主接线的设计

1 课程设计报告课程设计报告 200 9 201 0 学年学年 第第 二二 学期学期 题题 目目 某企某企业业 35KV 变电变电所一次系所一次系统电统电气主接气主接线线的的设计设计 院 系 部 电气工程系 课 程 名 称 电气工程综合课程设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指 导 教 师 2010 年 05 月 14 日 2010 年 05 月 28 日 2 前前 言言 本次设计是在完成大部分理论课程及一些实践课的基础上进行的一次 综合性教学环节 通过本次设计 巩固和进一步扩大了所学的专业理论知 识 并在设计的实践中得到灵活应用 学习和掌握变电所电气部分设计的 基本方法 树立正确的设计思想 培养独立分析和解决实际问题的工作能 力及实际工程设计的基本技能 本设计课题为某企业35KV变电所一次系统电气主接线的设计 主要参考了以下资料和教材 工厂供电设计与实验 工厂供电 第四版 因设计水平有限 在设计中难免存在缺点和错误 恳请老师给予批改 指导 3 目录目录 第一部分 设计任务书 4 第二部分 系统方案论证 6 第一章主变的选择 6 第二章 所用变的选择 7 第三章 变电所主接线方案论证 7 第三部分 设计计算 8 第一章短路电流计算 8 第二章无功补偿 9 第四部分 设计小结 10 第五部分 附录一 参考文献 第六部分 附录二 电气主接线图 4 第一部分第一部分 设计任务书设计任务书 一 设计目的一 设计目的 本课程设计是高校工科电气类相关专业的一门专业实践课 其目的是 1 巩固和扩大所学的专业理论知识 并在课程设计的实践中得到灵活应用 2 学习和掌握发电厂 变电所电气部分设计的基本方法 树立正确的设计思想 3 培养独立分析和解决问题的工作能力及解决实际工程设计的基本技能 4 学习查阅有关设计手册 规范及其他参考资料的技能 二 设计课题二 设计课题 根据目前工程技术领域的发展方向 按照教学大纲的要求 本课程设计课题定为 某企业35KV变电所一次系统电气主接线的设计 三 原始资料三 原始资料 1 某企业为保证供电需要 要求设计一座35KV降压变电所 以10KV电缆给各车间供电 一次设计并建成 2 距该变电所65KM处有一系统变电所 用35KV双回架空线路向待设计的变电所供电 在最大运行方式下 待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA 3 待设计变电所10KV侧无电源 考虑以后装设两组电容器 提高功率因数 故要求预 留两个间隔 4 35KV出线7回 最大负荷10000KVA cos 0 8 Tmax 4000h 10KV出线10回 最 大负荷3600KVA cos 0 8 Tmax 3000h 5 本变电所10KV母线到各车间均用电缆供电 其中一车间和二车间为 级负荷 其余 为 级负荷 各馈线负荷如表1所示 表1 各馈线负荷 序号车间名称有功功率 KW 无功功率 KVAR 1 一车间 1046471 2 二车间 735487 3 机械加工车 间 808572 4 装配车间 1000491 5 锻工车间 920276 6 高压站 1350297 5 7 高压泵房 737496 8 其他 931675 6 所用电的主要负荷见表2 表2 所用电的主要负荷 序号设备名称额定容量 KW 功率因数台数 1 主充电机 200 881 2 浮充电机 4 50 851 3 蓄电池室通风 2 70 881 4 屋内配电装置通 风 1 20 792 5 交流电焊机 15 50 52 6 检修试验用电 130 81 7 载波 0 960 691 8 照明负荷 180 8 9 生活用电 140 8 7 环境条件 当地海拔高度507 4m 年雷电日36 9个 空气质量优良 无污染 历年 平均最高气温29 9 土壤电阻率 500 m 四 设计任务四 设计任务 1 电气主接线方案论证及制图 2 主变压器容量 型式及台数的选择 3 所用变压器容量 台数的选择 4 短路电流计算 5 导体及主要电气设备的选择 选做 6 无功补偿分析 五 设计要求五 设计要求 1 主接线方案论证 变电所设计技术规程 规定 35KV配电装置中 当进线为2回时 一般采用桥行接线 当出线为2回以上时 一般采用单母线分段或单母线接线 应考虑几个方案 进行经济和技术比较并选择最终方案 这里给出单母线接线 单母 分段接线 内桥接线 外桥接线四个方案 2 主变压器容量的选择 一般选用两台以上主变压器 每台主变压器的容量要求能带全部负荷的70 80 3 所用变压器容量的选择 6 所用变压器一般选用两台以上 每台容量S K1 P1 P2 式中 K1 0 85 P1 所用动力负荷之和 P2 电热及照明负荷之和 4 短路电流计算 1 做出系统网络图 选定两个短路点K1 K2 主变高压侧 10KV母线上 2 变压器参数计算 3 计算短路电流周期分量ich 短路电流最大有效值Ich 5 导体与电气设备的选择 选做 不作硬性要求 包括35KV输电线路 10KV电缆 35KV断路器及隔离开关 10KV断路器及隔离开关 电 流互感器 电压互感器的配置 避雷器的配置 6 无功补偿 这里仅要求阐述无功补偿的意义和补偿方式 并对各种补偿方式的优缺点进行分析 不作具体计算 第二部分第二部分 系统方案论证系统方案论证 第一章第一章 主变的选择主变的选择 一 变电所主变器台数的选择变电所主变器台数的选择 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择 当符合下列条件之一时 宜装设两 台及以上变压器 有大量一级或二级负荷 季节性负荷变化较大 集中负荷较大 结合本 厂的实际情况 考虑到一 二级重要负荷供电安全可靠 故选择两台主变压器 二 变电所主变压器容量选择变电所主变压器容量选择 按年负荷增长率 6 计算 考虑 8 年 双变压器并联运行 按每台变压器承担 70 负荷 计算 35kv 负荷是 10000 KVA 10kv 负荷是 3600 KVA 所以有 35kv 负荷 10000KV A 15938 48KV A Smax 35 1 6 8 10kv 负荷 3600 KV A 5737 85KV A 10 1 6 8 则每台 110kv 变压器的容量故本设计满足两个条件 1 两台总容量 S SN1 SN2 则每台主变容量为 Smax 35 SN 15938 48KV A 7969 24 KV A 2 1 Smax 35 2 1 2 S 70 15938 48KV A 11156 93 KV A Smax 35 0 7 查产品目录 选择两台变压器容量一样 确定每台主变容量为 12500KV A 12500KV A 型号 SZ10 125SZ10 125 00 11000 110 每台 35kv 变压器的容量的选择 两台总容量 S SN1 SN2 则每台主变容量为 Smax 10 SN 5737 85KV A 2868 93 KV A 2 1 Smax 10 2 1 2 S 70 5737 85KV A 4016 50KV A Smax 10 0 7 查产品目录 选择两台变压器容量一样 确定每台主变容量为 5000KV A5000KV A 型号 SZ9 SZ9 7 5000 355000 35 第二章第二章 所用变的选择所用变的选择 表 所用电的总负荷计算 序号设备名称额定容量 KW 功率因数台数视在功率 KV A 1 主充电机 200 88122 7 2 浮充电机 4 50 851 5 3 3 蓄电池室通 风 2 70 8813 1 4 屋内配电装 置通风 1 20 7921 5 2 5 交流电焊机 15 50 5231 2 6 检修试验电 机 130 8116 3 7 载波 0 960 6911 4 8 照明负荷 180 822 5 9 生活用电 140 817 5 合计 153 8 由上表计算结果得 S 153 8KV A 所以 选择所用变压器额定容量为 160KV A160KV A 型号为 S9 160 35S9 160 35 第三章第三章 变电所主接线方案论证变电所主接线方案论证 方案一方案一 单母线接线 其形式如图所示 由图可知 该主接线的一次侧无母线 二次侧为单 母线 其特点是简单经济 但是供电可靠性不高 只适用于三级负荷的工厂 方案二方案二 单母线分段接线 如图所示一 二次侧均采用单母线分段的接法 这种主接线的运 行灵活性较好 供电可靠性较高 适用于一 二级负荷的工厂 当其中一路电源线路停电检 修或发生故障时 则断开 QF11 或 QF12 投入 QF10 即可恢复对变压器的供电 但是此接线 法采用的高压开关设备较多 适用于一 二级负荷 且一 二次侧进出线较多的总降压变电 所 方案三方案三 内桥式接线 如图所示 这种主接线 其一次侧的高压断路器 QF10 跨接在两路电 源线之间 处在线路短路器 QF11 和 QF12 的内侧 靠近变压器 这种接线具备单母线分段接 线的运用灵活性的优点 多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多 并且变 压器不需要经常切换的总降压变电所 方案四方案四 外桥式接线 如图所示 不同于内桥式的是其一次侧高压熔断器处在线路断路其 QF11 和 QF12 的外侧 靠近电源的方向 这种接线的运用灵活性也较好 供电可靠性也较高 适用于一 二级负荷的工厂 但与上述内桥式接线使用的场所不同 适用于电源线路较短而 变电所昼夜负荷变动较大 适合于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所 也适用于一 次侧电源进线采用环形接线的情况 8 比较以上四种方案 结合该待设计变电所的实际情况 该企业主要为一 二级负荷 35kv 出线 7 回 10 kv 出线 10 回 最终确定方案二为该变电所的主接线方式 第三部分第三部分 计算说明计算说明 第一章第一章 短路电流计算短路电流计算 短路电流计算短路点选择短路电流计算短路点选择 1 最大运行方式时 在 110kV 母线上发生三相短路 k1 2 最大运行方式时 在 35kV 母线上发生三相短路 k2 3 最大运行方式时 在 10kV 母线上发生三相短路 k3 短路点选择示意图短路点选择示意图 电路元件参数的计算电路元件参数的计算 1 求各元件电抗 用标幺值计算 设 100MV A 则 Uc0 115kv 1 37 2 10 5 Id0 Sd 3Uc0 100MV A 3 115kv 0 50KA Id1 Sd 3Uc1 100MV A 3 37 1 56 Id2 Sd 3Uc2 100MV 3 10 5 5 50 1 电力系统的电抗标幺值 Soc 10000MV 1 100 10000 0 1 2 架空线路的电抗标幺值 0 0 4 0 4 2 65 100 37 2 1 9 3 电力变压器的电抗标幺值 7 5 9 3 4 100 7 5 100 100 12500 0 6 5 6 100 7 5 100 100 5000 1 5 2 短路等效电路图 3 各点短路的短路电流计算结果列表如下 计算过程略 三相短路电流 KA三相短路容量 MV 短路计 算点 3 3 3 3 3 3 K1 K20 680 680 681 731 0343 48 K21 801 801 804 592 7232 79 第二章第二章 无功补偿无功补偿 一 一 无功补偿的意义无功补偿的意义 无功功率补偿装置在电力供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数 降低供电变 压器及输送线路的损耗 提高供电效率 改善供电质量 所以无功功率补偿装置在电力 配电系统中处于一个不可或缺的非常重要的位置 二 二 无功补偿的方式无功补偿的方式 并联电容器为无功补偿的主要方式 根据系统负载情况的不同和需要达到的补偿效果不 同 按照安装位置的不同 无功补偿方式分为集中补偿 分组补偿和就地补偿三种 三 三 各种无功补偿方式的优缺点对比一览表各种无功补偿方式的优缺点对比一览表 补偿方式优点不足 10 集中补偿所用电容器组的容量较小 利用效率高 未对变配电所各馈线补偿 仅减轻了电网的无功负荷 分散补偿当各用户终端距主变较远 时 在供电末端装设分散 补偿装置 结合用户端的 低压补偿 可以使线损大 大降低 同时可以兼顾提 升末端电压的作用 就地补偿就地补偿是最经济 最简 单以及最见效的补偿方式 是三种补偿方式中电容器 组利用效率最低 第四部分第四部分 设计小结设计小结 经过这次课程设计我有了两个小觉悟两个小觉悟 一一 以前我的学习太死板 为了学习而学习 一直不知道自己学习是为了什么 也不知 道自己要学到什么程度 只知道把老师留的作业认真完成 把老师画的考试重点熟记在心 努力应付考试 考试过后便把所学的东西还给了老师 这从电路这门课可以感受得到 当我 现在用到电路的知识的时候必须重新拿出课本 有目的地去找我所要的知识点 这样才能得 到我想要的答案 但是我在学习电路课的时候从来没想过这个公式怎么用 这个结论有什么 意义和用处 直到我用到的时候 迫不得以的时候才会去彻底地把这个知识点弄明白 这次课程设计也一样 说实话 在做设计之前我对那些厚厚的书很陌生 依稀知道点东 西 但是很模糊 所以看到任务书我一点头绪也没有 于是我用了两天的时间把课本知识有 针对性的看了看 比如这个设计我得做负荷计算 那么我就把课本上有关计算的那块弄明白 然后把如何选择变压器那章弄明白 一块一块地 有目的地有目标地去看 因为我下一步就 要用到这点知识 看完后我再回过头来开始做课程设计 之后在哪个环节上遇到问题了我 就查书 看参考设计 查课本相关知识点等 我就是这么一点一点的把设计进行了下来 所 以 我感觉 我们现在的课堂学习