某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计.

课程设计说明书课程设计说明书 2012 2013 学年第 一 学期 课程名称 企业供电系统 课程设计 题 目 某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 设计周数 设计成绩 2013 年 1 月 18 日 一 课程设计原始数据及主要任务一 课程设计原始数据及主要任务 1工厂负荷情况 本工厂大部分车间为一班制 少数车间为两班制或三班制 年最大负荷利用小时数为 2500 小时 日最大负荷持续时间为 6 小时 该车 间铸造车间 电镀车间和锅炉房属二级负荷外 其余均属三级负荷 本厂 的负荷统计资料表 1 所示 2供电电源情况 本厂可由附近 10KV 的公用电源干线取得工作电源 干线首 段距离本厂 8km 干线首段所装设的高压断路器断流容量 500MVA 此短路 器配备有定时限过流保护和电流速断保护 定时限过流保护整定的动作时 间为 1 3s 为满足工厂二级负荷要求 可采用高压联络线由邻近的单位取 得备用电源 已知本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80km 电缆 线路总长度为 25km 3气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 38 年平均气温为 23 年最 低气温为 9 年最热月平均最高气温为 33 年最热月平均气温为 26 年最热月地下 0 8 米处平均气温为 25 当地主导风向为东北风 年雷暴 日数为 20 4根据课题的原始资料 确定负荷等级 拟定高低压供配电系统 正确 建立负荷统计计算表 变压器台数 容量 型号选择 设计变电所主 接线图 计算短路电流以及主要高压设备器件的选择及校验 CAD 绘制 供电系统图 写一份完整的设计说明书 二 课程设计要求二 课程设计要求 1 符合供配电系统设计规范要求 功率因数 0 9 电压损失 5 2 满足煤矿对供电的要求 三 课程设计内容三 课程设计内容 1 1 全厂负荷计算全厂负荷计算 1 1 1 计算负荷的确定计算负荷的确定 根据要求 按照系数法计算负 得各项数据列表如下 下表数据均为 10kV 侧 计计 算算 负负 荷荷 用电设用电设 备备 Pe kWKdCos P30 kWQ30 kvarS30 kVAI30 A 电机修 理车间 23000 60 713801407 61971 23113 8 机械加 工车间 8800 650 65572669 24880 3850 8 新品试 制车间 6500 550 6357 5475 48594 8834 3 原料车 间 5500 350 65192 5225 23296 2817 1 备件车 间 5600 50 7280285 6399 9623 1 锻造车 间 1800 60 65108126 36166 239 6 锅炉房2600 90 8234175 5292 516 9 空压房3020 80 65241 6282 67371 8521 5 汽车库560 50 72828 56402 3 线圈车 间 3280 550 65180 4211 07277 6616 半成品 试验车 间 7500 650 75487 5429649 3837 5 成品试 验车间 25640 350 6897 41193 541493 2786 2 加压站 10KV 转供负 荷 2740 550 65150 7176 32231 9513 4 设备处 仓库 10KV 转供负 荷 6540 550 75359 7316 54479 1527 7 成品试 验站内 大型集 中负荷 38740 65 0 75 0 88 2518 12215 933357 20193 8 合 计7987 48218 6411501 92664 有功负荷同时系数取95 0 kP 无功负荷同时系数取97 0 kq 7588 037927 0810527 37607 82 1 1 2 变压器损耗估算 Pb 1 S30 0 01 10527 37 105 27kw Qb 5 S30 0 05 10527 37 526 37kvar 1 1 3 无功功率补偿计算 从设计的要求可知 其功率因素不应小于 0 9 考虑到变压器的无功功率 损耗 Qb 远远大于有功功率损耗 Pb 因此 在变压器的 10kV 侧进行无功 功率补偿时 其补偿后的功率因素应稍大于 0 9 现设 cos 0 95 则 10kV 侧在补偿前的功率因素为 P30 S301cos 37 10527 03 7588 72 0 因此 所需要的补偿容量为 21 30 tgtgPQc 95 0 arccos72 0 arccos 03 7588tgtg var4818k 选取var5000kQc 10kV 侧在补偿后的负荷及功率因素计算 kWPbPP30 769327 10503 758830 30 var45 3453500037 52608 792730 30kQcQbQQ KvaQPS842545 34533 7693 30 30 30 2222 P30 S30 2cos 8425 30 7693 913 0 满足了设计任务书的要求 其计算数据如下 913 0 cos 计算负荷计算负荷 项项 目目cos P30 kWQ30 kvarS30 kVA I30 A 10kV 侧 10kV 侧补偿前0 727588 037927 0810527 37607 81 需要补偿容量 5000 变压器损耗105 27526 37 10kV 侧补偿后0 9137693 303453 458425138 98 根据设计的要求以及以上计算结果 选取 并联补偿电容为 BWF10 5 100 1 型电容器 50 只 补偿总容量为 100kvar 50 5000kvar 四 总降压变电所主变压器的选择四 总降压变电所主变压器的选择 根据补偿后的总计算负荷 8425kVA 同时考虑工厂 5 10 年的负荷增长 变 压器容量考虑一定的预留 本期工厂负荷能保证变压器运行在 60 70 经济负荷 区内即可 本设计只选择 2 台变压器即可满足需要 又因为本厂可由附近 10KV 的 公用电源干线取得工作电源 故选一台 C9 10000 10 型低损耗配电变压器 本厂的 备用电源为邻近的单位取得 已知电压为 35KV 所以再选一台 C9 10000 35 10 的变压器 五 总降压变电所主接线图五 总降压变电所主接线图 采用外桥式接线的总降压变电所主接线图 六 短路电流计算六 短路电流计算 6 1 计算等值电路图计算等值电路图 系统最大运行方式 MVASd580max 系统最小运行方式 MVASd265min 线路长 kmL8 kmXO 4 0 变压器MVASN10 5 7 Vs 设基准容量MVASB100 基准电压 kVVavVB371 1 kVVavVB 5 102 2 6 2 计算电抗计算电抗 将所有电抗归算到 35kV 侧 系统电抗 X1 Xsmax SB Sdmax 100 580 0 172 最大运行方式下 X1 Xsmin SB Sdmin 100 265 0 377 最小运行方式下 架空线路电抗 X2 XL XOL SB VB12 0 4 5 100 372 0 146 变压器电抗 X3 XT1 SS 100 SB ST1 7 5 100 100 10 0 75 6 3 最大运行方式下的短路点计算最大运行方式下的短路点计算 6 3 1 d1 点的短路电流计算点的短路电流计算 d1 点短路电流标幺值为 I d1 3 145 2 1 1 XX 146 0 172 0 1 换算到 35kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 3 145 4 908kA B B U S 3373 100 根据 电力工程电气设计手册 的相关规定 远离发电厂的地点 变电所 取电流冲击系数 Kch 1 8 当不计周期分量的衰 减时 短路电流全电流最大有效值 Ich I 4 908 7 41kA 2 1 21 Kch 2 18 1 21 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 4 908 12 515 kA 22 短路容量 S UB I 37 4 908 314 52MVA 33 6 3 2d2 点的短路电流计算点的短路电流计算 d2 点短路电流标幺值为 I d1 0 936 3 2 1 1 XXX 75 0146 0 172 0 1 换算到 10kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 0 936 5 15kA B B U S 3 5 103 100 根据 电力工程电气设计手册 的相关规定 远离发电厂的地点 变电所 取电流冲击系数 Kch 1 8 当不计周期分量的衰 减时 短路电流全电流最大有效值 Ich I 5 15 7 78kA 2 1 21 Kch 2 18 1 21 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 5 15 13 133kA 22 短路容量 S UB I 10 5 5 15 93 66MVA 33 6 4 最小运行方式下的短路点计算最小运行方式下的短路点计算 6 4 1 d1 点的短路电流计算点的短路电流计算 同上所得 则 d1 点短路电流标幺值为 I d1 1 912 2 1 1 XX 146 0 377 0 1 换算到 35kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 1 912 2 983KA B B U S 3373 100 根据 电力工程电气设计手册 的相关规定 远离发电厂的地点 变电所 取电流冲击系数 Kch 1 8 当不计周期分量的衰 减时 短路电流全电流最大有效值 Ich I 2 983 4 505kA 2 1 21 Kch 2 18 1 21 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 2 983 7 61kA 22 短路容量 S UB I 37 2 983 191 16MVA 33 6 4 2 d2 点的短路电流计算点的短路电流计算 d2 点短路电流标幺值为 I d1 0 785 3 2 1 1 XXX 75 0 146 0 377 0 1 换算到 10kV 侧 0 秒钟短路电流有名值 I I d1 0 785 4 317KA B B U S 3 5 103 100 根据 电力工程电气设计手册 的相关规定 远离发电厂的地点 变电所 取电流冲击系数 Kch 1 8 当不计周期分量的衰 减时 短路电流全电流最大有效值 Ich I 4 317 6 519kA 2 1 21 Kch 2 18 1 21 当不计周期分量衰减时 短路电流冲击电流 ich Kch I 1 87 I 2 55 I 2 55 4 317 11 008kA 22 短路容量 S UB I 10 5 4 317 78 51MVA 33 七 高压电气设备的选择及校验七 高压电气设备的选择及校验 7 1 高压断路器的选择高压断路器的选择 根据设计的要求 变电所的继保动作时限不能大于 1 3 秒 即 stop3 1 断路器开短时间 非周期分量等效时间 则 stoc2 0 sts05 0 短路假想时间 ststoctoptima55 1 05 0 2 03 1 7 1 1 安装在变压器 10kV 高压侧的断路器 7 1 1 1 10kV 断路器参数选择 额定电压选择 Un Uns 10kV 最高工作电压选择 Ualm Usm Un 1 15 35 1 15 38 5kV 额定电流选择 Ie Igmax 考虑到变压器在电压降低 5 时其出力保持不变 所以相应回路的 Igmax 1 05Ie 即 Igmax 1 05 1 05 0 152kA N N U S 3 103 10 额定开断电流选择 按最大运行方式 d2 点短路 Ik I 即 Ik 5 15kA 额定短路关合电流选择 iNcl ish 即 iNcl 13 133kA 根据以上数据可以初步选择 SW2 10 型少油式断路器 7 1 1 2 10kV 断路器校验 校验热稳定 I2 t t Qk 计算时间 tima 1 55s Qk Ik2 dz 5 152 1 55 41 11kA2 S I2r t 6 62 4 174 24kA2 S 即 I2 t t Qk 满足要求 11 2 2 1 1 8 检验动稳定 ish ies 即 ish ich 13 133 ies idw 17kA 满足要求 故 10kV 进线侧断路器选择户外 SW2 10 型少油式断路器能满足要求 7 2 高压隔离开关的选择 7 2 1 10kV 侧隔离开关 额定电压选择 Un Vns 10kV 额定电流选择 Ie Igmax 考虑到隔离开关是与相应的断路器配套使用 所以相应回路的 Ie 应与断路 器相同 即 Ie 600A 根据以上数据可以初步选择 GW4 10II D W 型隔离开关 7 2 2 校验热稳定 下列时间均取自对应断路器 后备保护取 2S 即 I2 t t Qk 计算时间 tjs td tb 0 05 2 2 05S Qk Ik2 dz 5 152 2 05 54 37kA2 S I2r t 400 4 1600 kA2 S 即 I2 t t Qk 满足要求 7 2 3 检验动稳定 ish ies 即 ish ich 13 133 ies idw 50kA 满足要求 7 3 电流互感器的选择 根据设计条件 配电所的继保动作时限不能大于 1 秒 即 断路stop3 1 器开短时间 非周期分量等效时间 则 stoc2 0 sts05 0 短路假想时间 ststoctoptima55 1 05 0 2 01 7 3 1 安装在 10kV 高压进线侧的电流互感器 电流互感器的一次额定电压选择必须满足 Ug Un 10kV 7 3 1 2 10kV 主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择 电流互感器的一次额定电流选择必须满足 Ig max In In 电流互感器的一次额定电流 Igmax 电流互感器一次最大工作电流 考虑到变压器在电压降低 5 时其出力保持不变 所以相应回路的 Igmax 1 05Ie 即 Igmax 1 05 1 05 0 173kA N N U S 3353 10 因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级 In 200 A 7 3 1 3 准确度选择 按照常规设计 一般二次绕组准确度选择 计量绕组 0 2S 级 测量绕组 0 5 级 保护绕组 10P 级 7 4 1 5 型号 参数选择 根据上述选择 最终 10kV 主变侧电流互感器型号及参数为 户外油浸式 LB 10kV 0 2S 30VA 0 5 30VA 3 10P 30VA 200 5A 7 5 电压互感器的选择 7 5 1 10kV 电压互感器的参数计算与选择 7 5 1 1 一次额定电压选择 一次额定电压为 Un 35kV 允许一次电压波动范围为 U 35kV 10 7 5 1 2 二次额定电压选择 根据一次绕组接入方式为接入相电压上 电压互感器测量 计量和保护绕 组二次额定电压为 Un 0 1 kV 单相接地绕组二次额定电压为 Un 0 1kV 3 10kV 电压互感器型号及参数为 户外油浸式 JDJJ2 10kV 19 5 0 1 0 1 0 1 kV 0 5 30VA 10P 30VA 10P 30VA 333 7 5 10kV 高压柜的选择 根据上文所述 10kV 采用户内高压开关柜 选择型号为 KYN28A 12 的手 车式开关柜 高压断路器等主要电气设备安装手车上 高压断路器等设备需要 检