某冶金机械厂供配电系统设计

目目 录录 1 1 设计任务设计任务 2 2 1 11 1 设计要求设计要求 2 2 1 21 2 设计依据设计依据 2 2 1 31 3 设计内容及要求设计内容及要求 4 4 1 41 4 设计成果设计成果 4 4 2 2 负荷计算负荷计算 4 4 2 12 1 车间各负荷车间各负荷 4 4 2 22 2 全厂负荷全厂负荷 6 6 3 3 短路电路的计算短路电路的计算 6 6 3 13 1 绘制计算电路绘制计算电路 6 6 3 23 2 确定短路计算基准值确定短路计算基准值 7 7 3 33 3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值计算短路电路中个元件的电抗标幺值 7 7 3 43 4 k 1k 1 点 点 10 5kV10 5kV 侧 的相关计算侧 的相关计算 8 8 3 53 5 k 2k 2 点 点 0 4kV0 4kV 侧 的相关计算侧 的相关计算 8 8 4 4 变电所变压器和主接线方案的选择变电所变压器和主接线方案的选择 9 9 4 14 1 主变压器的选择主变压器的选择 9 9 4 24 2 变电所主接线方案的选择变电所主接线方案的选择 9 9 4 34 3 装设一台主变压器的主接线方案装设一台主变压器的主接线方案 1010 4 44 4 装设两台主变压器的主接线方案装设两台主变压器的主接线方案 1111 2 1 设计任务 1 1 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 位置和型式 确定变电所主变压器的台数 容量与类型 选择变电所主接线方 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 确定防雷 和接地装置 最后按要求写出设计说明书 绘出设计图纸 1 2 设计依据 1 2 1 工厂总平面图 1 2 2 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制 年最大负荷利用小时为 4600h 日最大负荷持续 时间为 6h 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 本厂的负荷统计资料如表 1 1 所示 生活区的 负荷中心 8 9 10 4 7 6 5 3 2 1 大 街 公共电源干线 厂区 大 街 厂门 后厂门 邻厂 某机械厂总平面图 比例 1 2000 图 1 某机械厂总平面图 3 表 1 工厂负荷统计资料 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 动力 300 0 30 7 1 铸造车间 照明 5 0 81 0 动力 350 0 30 65 2 锻压车间 照明 8 0 71 0 动力 400 0 20 65 7 金工车间 照明 10 0 81 0 动力 360 0 30 6 6 工具车间 照明 7 0 91 0 动力 250 0 50 8 4 电镀车间 照明 5 0 81 0 动力 150 0 60 8 3 热处理车间 照明 5 0 81 0 动力 180 0 30 7 9 装配车间 照明 6 0 81 0 动力 160 0 20 65 10 机修车间 照明 4 0 81 0 动力 50 0 70 8 8 锅炉车间 照明 1 0 81 0 动力 200 40 8 仓库 照明 10 81 0 生活区照明 350 0 70 9 1 2 3 供电电源情况 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定 本厂可 由附近一条 10kV 的公用电源干线取得工作电源 该干线的走向参看工厂总平面 图 该干线的导线牌号为 LGJ 150 导线为等边三角形排列 线距为 2m 干线 首端距离本厂约 8km 干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500MVA 此断 路器配备有定时限过流保护和电流速断保护 定时限过流保护整定的动作时间 为 1 7s 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 已知与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 4 1 2 4 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 1 2 5 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 500m 地层以砂粘土为主 地下水位为 2m 1 2 6 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议 在工厂变电所高压侧计量电能 设专用计 量柜 按两部电费制交纳电费 每月基本电费按主变压器容量为 18 元 kVA 动 力电费为 0 9 元 Kw h 照明电费为 0 5 元 Kw h 工厂最大负荷时的功率因数 不得低于 0 9 此外 电力用户需按新装变压器容量计算 一次性向供电部门 交纳供电贴费 6 10VA 为 800 kVA 1 3 设计内容及要求 1 确定车间变电所变压器的台数和容量 2 电气主接线图设计 3 输电导线截面选择 选择一条线路计算 4 确定短路计算点 计算三相短路电流 5 主要电气设备选择与校验 1 4 设计成果 1 设计说明书一份 约 4000 字 包括设计任务所要求的各项设计计算 过程 结果和表格 要求内容完整 条理清晰 书面清洁 字迹工整 2 设计图纸 电气主接线图一张 2 负荷计算 本设计采用需要系数法计算 2 1 车间各负荷 5 表 2 各车间负荷统计资料 需要计算负荷 编号名称 设备 容量 kW系数 cos tan Pc kW Qc kvarSc kVAIc A 铸造 车间 动力3550 250 750 8888 7578 1118 33 180 00 1照明100 81808 00 20 73 锻压 车间 动力3250 30 61 3397 5129 675162 50 247 19 2照明100 81808 00 20 73 金工 车间 动力4050 20 651 178194 77124 62 189 56 7照明100 81808 00 20 73 工具 车间 动力3800 350 61 33133176 89221 67 337 19 6照明100 81808 00 20 73 电镀 车间 动力2550 50 750 88127 5112 2170 00 258 59 4照明70 815 605 60 14 51 热处 理车 间动 力1800 60 80 7510881135 00 205 35 3照明80 816 406 40 16 58 装配 车间 动力1900 30 71 025758 1481 43 123 86 9照明50 81404 00 10 36 机修 车间 动力1650 250 651 1741 25 48 262563 46 96 53 10照明40 813 203 20 8 29 8 锅炉 房动650 70 80 7545 534 12556 88 86 52 6 力 照明10 810 800 80 2 07 仓库 动力550 40 80 752216 527 50 41 83 5照明10 810 800 80 2 07 总计 854 3829 661214 17 2 2 全厂负荷 取 0 9 0 95p K q K 根据上表可算出 854 3Kw 829 66kvar i P 3030i Q 1214 17kv A 30i S 则 0 9 854 3Kw 768 87Kw 30 P p K i P 30 0 95 829 66kvar 788 177kvar 30 Q iq QK 30 kv A 1214 17kv A 30 S 22 3030 PQ 1616 86A 30 I N U S 3 30 854 3 1214 17 0 704cos 30i 30i P S 3 短路电路的计算 3 1 绘制计算电路 500MVA K 1 K 2 LGJ 150 8km 10kV S11 1250 10 380V 2 3 1 系统 图 3 1 短路计算电路 7 3 2 确定短路计算基准值 取基准容量 100MVA 基准电压 1 05 为短路计算电压 d S d U c U N U c U 即高压侧 10 5kV 低压侧 0 4kV 则 c1 U c2 U 5 50kA d1 I d 1 3 c S U 100 3 10 5 MVA kV 144kA 2d I 2 3 d c S U 100 30 4 MVA kV 3 3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值 3 3 1 电力系统的电抗标幺值 已知电力系统出口断路器的断流容量 500MV A 故 oc S 100M VA 500MV A 0 2 1 X 3 3 2 架空线路的电抗标幺值 查表得 LGJ 150 的线路电抗 0 35 而线路长 8km 故 0 X km 0 35 8 2 54 2 X km 2 100 10 5kv MVA 3 3 3 电力变压器的电抗标幺值 查表得变压器的短路电压百分值 4 5 故 k U 3 6 3 X 4 5 100 100 1250k MVA VA 3 4 5 100 10 k 100 1250k VA VA 式中 为变压器的额定容量 N S 因此绘制短路计算等效电路如图 5 2 所示 图上标出各元件的序号和电抗标 幺值 并标明短路计算点 2 0 1 k 1k 2 54 2 2 3 3 6 图 3 2 短路计算等效电路 8 3 4 k 1 点 10 5kV 侧 的相关计算 3 4 1 总电抗标幺值 0 2 2 54 2 74 2 1 1 XXX k 3 4 2 三相短路电流周期分量有效值 5 50kA 2 74 2 01kA 3 d1 k 1 k 1 I I X 3 4 3 其他三相短路电流 2 01kA 333 k 1 III 2 55 2 01 5 13kA 33 2 55 sh iI 1 51 2 01 3 04kA 33 1 51 sh II 3 4 4 三相短路容量 100MV A 2 74 36 50MV A 3 d k 1 k 1 S S X 3 5 k 2 点 0 4kV 侧 的相关计算 3 5 1 总电抗标幺值 0 2 2 54 3 6 6 34 123 k 2 XXXX 3 5 2 三相短路电流周期分量有效值 144kA 6 34 22 71kA 3 d2 k 2 k 2 I I X 3 5 3 其他短路电流 22 71kA 333 k 2 III 9 1 84 22 71kA 41 79kA 33 1 84 sh iI 1 09 22 71kA 24 75kA 3 sh I 3 1 09 I 3 5 4 三相短路容量 100MV A 6 34 15 77 MV A 3 d k 2 k 2 S S X 4 变电所变压器和主接线方案的选择 4 1 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 S11 型 而容量根据式 为主变 30 SS TN TN S 压器容量 为总的计算负荷 选 1250kv A 1114 17kv A 即选一台 30 S TN S 30 S S11 1250 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 S11 型 而每台变压器容量根据式 3 1 3 2 选择 即 0 6 0 7 1063 89kv A 638 334 744 723 kv A 3 1 N T S 101 4 254 5 105 68 KVA 461 55 KVA 3 2 N T S 30 S 因此选两台 S11 630 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 Dyn11 4 2 变电所主接线方案的选择 一般大中型企业采用 35 110KV 电源进线时都设置总降压变电所 将电压 降至 6 10KV 后分配给各车间变电所 总降压变电所主接线一般有线路 变压 器组 单母线 内桥式 外桥式等几种接线方式 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 10 4 3 装设一台主变压器的主接线方案 这种主接线由于采用了高压断路器 因此变电所的停 送电操作十分方便 而且在发生短路故障时 过电流保护装置动作 断路器会自动跳闸 如果短路 故障已经消除 则可立即合闸恢复供电 如果配备自动重合闸装置 则供电可 靠性更高 但是如果变电所只此一路电源进线时 一般也只用于三级负荷 但 如果变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时 或另有备用电源时 则可用 二级负荷 如果变电所有两路电源进线 如图 4 1 所示 则供电可靠性相应提 高 可供二级负荷或少量一级负荷 4 1 装设一台主变压器的主接线方案 11 4 4 装设两台主变压器的主接线方案 一次侧采用内桥式结线 二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图 如4 2所示 其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间 犹如一座桥梁 而处在线 路断路器QF11和QF12的内侧 靠近变压器 因此称为内桥式结线 这种主结线 的运行灵活性较好