电智照明课设.doc

江西理工大学应用科学学院课程设计目 录第一章 设计任务61.1设计要求61.2设计依据61.2.1工厂总平面图71.2.2工厂负荷情况71.2.3工厂供电情况71.2.4气象资料81.2.5地质水文资料81.2.6电费制度8第二章 负荷计算和无功功率补偿92.1负荷计算92.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式92.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式92.2无功功率补偿11第三章 变电所位置与形式的选择13第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择144.1变电所主变压器的选择144.2变电所主接线方案的选择144.2.1装设一台主变压器的主接线方案144.2.2装设两台主变压器的主接线方案154.3主接线方案的技术经济比较16第五章 短路电流的计算175.1绘制计算电路175.2确定短路基准值175.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值175.3.1电力系统175.3.2架空线路175.3.3电力变压器175.4 K-1点（10.5KV侧）的相关计算185.4.1总电抗标幺值185.4.2三相短路电流周期分量有效值185.4.3其他短路电流185.4.4三相短路电容185.5 K-2点（0.4KV侧）的相关计算185.5.1总电抗标幺值185.5.2三相短路电流周期分量有效值185.5.3其他短路电流185.5.4三相短路电容18第六章 变电所一次设备的选择校验196.1 10KV侧一次设备的选择校验196.1.1 按工作电压选择196.1.2按工作电流选择196.1.3按断流能力选择196.1.4隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验196.2 380V侧一次设备的选择校验216.3 高低压母线的选择21第七章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择227.1 10KV高压进线和引入电缆的选择227.1.1 10KV高压进线的选择校验227.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验227.2 380低压出线的选择227.2.1 铸造车间227.2.2 锻压车间227.2.3 热处理车间237.2.4 电镀车间237.2.5 仓库237.2.6 工具车间247.2.7 金工车间247.2.8 锅炉房247.2.9 装配车间247.2.10 机修车间247.2.11 生活区247.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验247.3.1 按发热条件选择257.3.2校验电压损耗257.3.3 短路热稳定校验25第八章变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定268.1 变电所二次回路反感的选择268.2 主变电所继电保护装置268.2.1 主变压器的继电保护装置26 8.2.2 保护动作的整定268.2.3 过电流保护动作时间的整定268.2.4 过电流保护灵敏度系数的校验268.3 装设电流速断保护278.3.1 速断电流的整定278.3.2 电流速断保护灵敏度系数的校验278.4 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置278.4.1 装设反时限过电流保护278.4.2 装设电流速断保护278.4.3 变电所低压侧的保护装置27第九章 降压变电所防雷与接地装置的设计289.1 变电所的防雷保护289.1.1 直接防雷保护289.1.2 雷电侵入波的防护289.2 变电所公共接地装置的设计289.2.1 接地电阻的要求289.2.2 接地装置的设计28附录29总结30参考文献31、XX机械厂降压变电所的电气设计第一章 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 图1.1 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4500h，日最大负荷持续时间为5h。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1.2.3 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，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（0.8）m；干线首端距离本厂约（8）Km。干线首端所装设的高压断路器断流容量（500）MVA。此断路器配备有定时限过电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（120）Km，电缆线路总长度为（40）Km。1.2.4 气象资料本厂所在地区的年最高气温为（30）oC，年平均气温为（15）oC，年最低气温为（-20）oC，年最热月平均最高气温为（25）oC，年最热月平均气温为（20）oC，年最热月地下0.8m处平均温度为（20）oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为（229.3）。1.2.5 地质水文资料本厂所在地区平均海拔1000m，地层以（粘土）为主，地下水位4m。第二章负荷计算和无功功率计算及补偿2.1负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位为kvA） =d)计算电流（单位为A） =根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的,，然后列出表格。2无功功率补偿:无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.76。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元大于有功损耗，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)=1466,37tan(arccos0.76) - tan(arccos0.92) = 586.5 kvar取Qc=600kvar选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BCMJ0.4-30-3型，60030=.所以应选20台。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（1265.69-600）kvar=665.69kvar，视在功率=1610 kVA，计算电流=2446A,功率因数提高为cos=0.92。在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为2000kVA,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2000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。4. 变压器的校验变压器的功率损耗为：变压器高压侧得计算负荷为：补偿后的功率因数为： 这一功率因数满足要求。 图2.1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表2.2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.73812.2727.610901656380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.922812.2307.6868.51320主变压器功率损耗0.015=130.06=5210KV侧负荷计算0.92825.2359.690052第三章 变电所位置与形式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+=。因此仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （3-1） （3-2） 把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到=2.23，=1.51 。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房（热处理车间）的东北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在6号厂房的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择4.1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=1610，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=2000KVA，即选一台S9-2000/10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，即：1610KVA=（9661127）KVA因此选两台S9-1250/10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 。4.2 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：4.2.1装设一台主变压器的主接线方案Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压柜列图4.1 装设一台主变压器的主接线方案4.2.2装设两台主变压器的主接线方案 Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96图4.2 装设两台主变压器的主接线方案4.3 主接线方案的技术经济比较供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗较小第五章 短路电流的计算5.1 绘制计算电路 500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-25000.4kV(2)(3)(1)系统图5.1 短路计算电路5.2 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 （5-1） （5-2）5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值5.3.1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 （5-3）5.3.2架空线路查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故 （5-4）5.3.3电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故=3.6 （5-5）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5-2所示。k-1k-2图5.2 短路计算等效电路5.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算5.4.1总电抗标幺值=0.2+2.47=2.67 （5-6）5.4.2 三相短路电流周期分量有效值 （5-7）5.4.3 其他短路电流 （5-8） （5-9） （5-10）5.4.4 三相短路容量 （5-11）5.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算5.5.1总电抗标幺值=0.2+2.47+3.6并3.6=4.47 （5-12）5.5.2三相短路电流周期分量有效值 （5-13）5.5.3 其他短路电流 （5-14） （5-15） （5-16）5.5.4三相短路容量 （5-17）以上短路计算结果综合图表5.1所示。表5.1短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-11.901.901.904.82.8834.7k-228.028.028.052.030.519.46第六章 变电所一次设备的选择校验6.1 10kV侧一次设备的选择校验6.1.1按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。6.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即6.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。6.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表6.1 10 kV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10kV95.8A()2.06kA5.25kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA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-电压互感器JDZJ-10-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81避雷针FS4-1010kV-户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA6.2 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，如表6.2所示，所选数据均满足要求。 表6.2 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380V244632.2kA59.25kA-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW45-3200/2500380V1500A40kA-低压断路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-低压断路器DW20-200380V200A（大于）25 kA-低压断路HD13-1500/30380V1500A-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-6.3 高低压母线的选择查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-2（10010）+808，即相母线尺寸为100mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm8mm。第七章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择7.1 10kV高压进线和引入电缆的选择7.1.1 10kV高压进线的选择校验采用LJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。a).按发热条件选择由=72.2及室外环境温度20，查表得，初选LJ-16,其30C时的=98.7A,满足发热条件。b).校验机械强度查表得，最小允许截面积=35，而LJ-16不满足要求，故选LJ-35。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。7.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJLV22-10000型交联聚乙烯绝缘的3芯电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由=72.2A及土壤环境20，查表得，初选缆线芯截面为35的交联电缆，其=98.7A,满足发热条件。b)校验热路稳定按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=2060，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得，满足发热条件。 b）校验电压损耗由图所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为256m，而查表得到120的铝芯电缆的=0.31 （按缆芯工作温度75计），=0.07，又1号厂房的=76.2kW, =66.31 kvar，故线路电压损耗为U =(pR+qX)=76.2kWx(0.31x0.256)+66.31kvarx(0.07x0.256)/0.38kV=18.94VU%=18.94/380x100%=4.98%，满足发热条件。查表，初选2根电缆，电缆在直埋时并列运行的修正系数为0、79,290.81/2*0.79=184，所以选择两根缆芯截面185的电缆，即选VLV22-1000-3185+195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择 7.2.3 金工车间馈电给3号厂房（金工车间）的线路，选VLV22-1000-3185+195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择7.2.4 工具车间馈电给4号厂房（工具车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 a）按发热条件需选择由=202.24A及地下0.8m土壤温度为20，查表，初选缆芯截面240，其=230A，满足发热条件。 b）校验电压损耗由图所示的工厂平面图量得变电所至4号厂房距离约为190m，而查表得到240的铝芯电缆的=0.16 （按缆芯工作温度75计），=0.07，又1号厂房的=106.7kW, =79.58 kvar，故线路电压损耗为U =(pR+qX)=106.7kWx(0.16x0.19)+79.58kvarx(0.07x0.19)/0.38kV=11.1VU%=11.1/380x100%=2.9%228.8，满足发热条件。 b) 所选穿管线估计长40m，而查表得=0.14，=0.17，又仓库的=217.7kW, =210.67 kvar，因此I30,满足发热条件。2）校验电压损耗 查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离428m左右，而查表得其阻抗值与BLX-1000-1240近似等值的LJ-240的阻抗=0.14，=0.30（按线间几何均距0.8m），又生活区的=169KW，=0 kvar，因此 小于=5%满足允许电压损耗要求。因此采用BLX-1000-1240的三相架空线路对生活区供电。PEN线均采用BLX-1000-1120橡皮绝缘线。7.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约2Km的临近单位变配电所的10KY母线相连。7.3.1按发热条件选择 工厂的二级负荷容量共101.01+268.89=369.9kva，I30=369.9/根号3/10kv=21.3A。最热月土壤平均温度为20。查表，初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，其满足要求。7.3.2校验电压损耗 由表可查得缆芯为25的铝（缆芯温度按80计），而二级负荷的, =(76.2+203.3)KW=279.5KW, =(66.31+175.99)kvar=242.3kvar，线路长度按2km计，因此U =【279.5x(1.54x2)+242.3x(0.12x2)/10kv=91.9vU%=(91.9V/10000V)x100%=0.92%1.5从工厂供电课程设计指导表6-1可知，按GB5006292规定，电流保护的最小灵敏度系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按JBJ696和JGJ/T1692的规定，其最小灵敏度为2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底。8.4作为备用电源的高压联络线的继电保护装置8.4.1装设反时限过电流保护。亦采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分跳闸的操作方式。a)过电流保护动作电流的整定,利用式，其中=2，取=0.652A=43.38A， =1，=0.8， =50/5=10，因此动作电流为： 因此过电流保护动作电流整定为7A。b)过电流保护动作电流的整定按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。c)过电流保护灵敏度系数因无临近单位变电所10kV母线经联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有从略。8.4.2装设电流速断保护亦利用GL15的速断装置。但因无临近单位变电所联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，也只有从略。8.4.3变电所低压侧的保护装置a）低压总开关采用DW151500/3型低压短路器，三相均装设过流脱钩器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路。