工厂供电课程设计总降压变电所及高压配电系统设计

1、克拉玛依职业技术学院 电子与电气工程系课程设计任务书 题 目 瑞祥电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计 专 业 供用电技术 班 级 供电 0831 学 号 学生姓名 刘学涛 王瑞 窦建力 王凯 指导教师 胡宏 常荣胜 完成日期 2010-7-5 前言 课程设计是检验我们本学期学习情况的一项综合测试，他要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，他要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统，众所周知，电能是现代工业生产的主要能源。电能即易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用，电能的输送和分配既简单经济，又便于控

2、制、调节、测量。有利于实现生产过程自动化。而工厂供电就是指工厂所需要电能的供应和分配。工厂供电设计要求达到为工业生产服务，保障工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须做到：安全、可靠、优负、经济。同时课程设计也是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各科课程理论知识，了解工厂供电设计的基本方法，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为以后工作奠定基础。 目录一、负荷计算和无功功率补偿3二、变电所的位置的确定12三、变电所主变压器的选择及主接线方案选择

3、13四、短路电流计算18五、变电所一次设备的选择校验20六、 变电所进出线的选择与校验23七、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定31八防雷和接地装置的确定32一、负荷计算和无功功率补偿 1 .由表1-1可求出各车间的负荷电流 . 电机修造车间 . 机械加工车间 . 新品试制车间 . 原料车间 . 备件车间 . 锻造车间 . 锅炉房 . 空压站 . 汽车库 . 大线圈车间 . 半成品试验站 . 成品试验站 . 加压站（10kv转供负荷） . 设备处仓库（10kv转供负荷） 2 .各车间变压器高压侧 公式： . 电机修造厂 . 电机加工车间 . 新品试制车间 . 原料车间 . 备件车间 .

4、锻造车间 . 锅炉房 . 空压站 . 汽车库 . 大线圈车间 . 半成品实验站 . 成品实验站 . 加压站 . 设备储藏库 3. 变电所变压器低压侧取4. 变电所变压器高压侧 选择sfli-8000的变压器（查表 ） 5. 无功功率补偿（取）公式取 cos= s30= n=. 电机修造车间= =0.7560.9 符合. 锅炉房= 要补：q=187.96-111.54=76.4 n= 取 n=9检验后 0.9 符合. 站压站cos= q30= 要补: q=173.6-99.3=74.3 n= 取 n=9检验后 0.9 符合. 汽车库= 要补：q=29.24-15.93=13.3 n= 取 n=3

5、检验后 0.9 符合kva 要补： n= 取 n=6检验 符合要求. 大线圈车间 要补：131.5681.350.3kvar 检验后 0.94 符合. 半成品试验站 要补： 取 n=15 检验 =0.94 符合要求. 成品试验站 kvar 要补： 取n=21 检验 符合要求注：以上所选电容全为 bw 0.4-12-3 型电容 （除 6 ）二、变电所的位置的确定 确立变电所位置为（9.22 ,5.55） 平面图位置见 （附图1）三、变电所主变压器的选择及主接线方案选择a. 根据工厂的负荷性质和店员情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择方案:a)装设一台变压器。型号为sfl1型，而容量根

6、据式,为主变压器容量。为总的计算负荷。选=8000kva=7862.97kva，即选一台sfl1-8000/11型变压器。至于工厂一、二级负荷所需的备用电源，考虑由附近变电所相连的高压联络线来承担。 b）装设两台变压器。型号为sfl1型，而每台变压器容量根据（4-1）选择，即： =（0.60.7）7862.9=（4717.755504.04） （4-1）应此选两台sfl1-6300/10.5型电力变压器，工厂一、二级符合所需的备用电源，考虑由附近变电所来承担。 b. 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：a)装设一台主变压器的主接线方案（如附图2 a）b

7、)装设二台主变压器的主接线方案（如附图2 b）c. 主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设一台主变的方案技 术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查的sfl1-8000/11的单价为120万元，而变压器的综合投资为其单价的2倍，因此综合投资为2*120=240万元查的sfl1-6300/10.5型电力变压器单价为94.5万元，因此连台变压器的综合投资约为4*94.5=381.6万

8、元，比一台多投资141.6万元电力变压器的年运行费主变的折旧费=240*0.05=12万元；主变的维修管理费=2400*0.06=14.4万元，因此主变的折旧费和维修管理费=12+14.4=26.4万元主变的折旧费=381.6*0.05=15.93.万元，因此主变的折旧费和维修管理费=15.9+22.9=38.8万元比一台主变方案多投资12.4万元供电贴费主变容量没kva为700元，供电贴费=8000kva*0.07=560万元供电贴费=2*6300*0.07=882万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案；但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案

9、远优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的接线方案。（如 图3） 2-a图2-b四、短路电流计算 绘制计算电路 1. 当系统最大运行方式时确定基准值： 选取sd=100mv.a ud=37kv 计算系统各元件电抗的标幺值电力系统的电抗标幺值 电力线路的电抗标幺值 变压器的电抗标幺值 计算k点短路时的等效电抗标幺值，三相短路电流及短路容量k点短路时总的电抗标幺值 k点短路时的三相短路电流及三相短路容量 2. 当系统最小运行方式时确定基准值： 取 sd=100mv.a ud=37kv 计算系统各元件电抗的标幺值电力系统的电抗标幺值 电力线路的电抗标幺值 变压器的电抗标幺值 计算k点

10、短路时的等效电抗标幺值及三相短路电流及短路容量 k点短路时的总电抗标幺值 k点短路时的三相短路电流及三相短路容量 短路计算点三相短路电流/ka三相短路容量mvak-12.32.32.35.9148k-23.43.43.48.6862五、变电所一次设备的选择校验1.35kv侧一次设备的选择校验.按工作电压选择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下同的最高电压，即。.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。.按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断的最大短路有效值或短路容量。 或对于分断负荷电流的设备来说，则为，为最大负荷

11、电流。.隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a.动稳定度校验 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 对于以上分析，如下表所示，由此可知所选一次设备满足要求35kv侧一次设备选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它装置地点条件参数数据35kv131.97a1.63ka4.14ka一级设备型号规格额定参数高 压 少 油断路器sw3-35/63035kv630a6.6ka17ka高 压 隔 离开关 gn2-35/40035kv400a_52ka高压熔断器rn2-3535kv0.5a50ka_电压互感器jd

12、jz-10_电流互感器lcz-3535kv600/200_二次负荷2避雷器fz-3535kv_ 2. 10kv侧一次设备的选择校验 10kv侧一次设备选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kv461a3.4ka8.68ka一级设备型号规格额定参数高 压 少 油断路器10-10i/63010kv630a16ka40ka高 压 隔 离开关 10kv200a_25.5ka高压熔断器rn2-1010kv0.5a50ka_电压互感器jdjz-10_电流互感器lqj-1010kv100/5a_避雷器fz-1010kv_3.高低压母线的选择 35kv母线选用lj-5

13、0，10kv母线选用即相母线尺寸为，中性母线尺寸为。六、 变电所进出线的选择与校验该厂年最大有功负荷利用小时数为2300h.电源到主变的线路选择选择经济截面查表选标准截面为70 即lgj-70型钢芯铝绞线a).校验发热条件 查表9得lgj-70型钢芯铝绞线的允许截流量 (满足发热条件)b).校验机械强度 查表12得35kv钢芯铝绞线最小截面 (满足机械强度)导线和电缆的经济电流密度线路类别导线材质年最大有功负荷利用小时3000h以下3000-5000h5000h以上架空线路铜3.002.551.75铝1.651.150.90电缆线路铜2.502.252.00铝1.921.731.54.各车间导

14、线的选择1.电机修造车间 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a)校验发热条件 (满足发热条件)b)校验机械强度 (满足机械强度)2 机械加工车间选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a)校验发热条件 (满足发热条件)b)校验机械强度 (满足机械强度)3 新品试制车间 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a) 校验发热条件 (满足发热条件)b)校验机械强度 (满足机械强度)4 原料车间 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a)校验发热条件 (满足发热条件)b)校验机械强度 (满足机械强度)5 备用车间 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a) 校验发热条件 (满足发热条件)b

15、) 校验机械强度 (满足机械强度)6 锻造车间 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a) 校验发热条件 (满足发热条件)b) 校验机械强度 (满足机械强度)7 锅炉房 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a) 校验发热条件 (满足发热条件)b) 校验机械强度 (满足机械强度)8 空压站 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a) 校验发热条件 (满足发热条件)b) 校验机械强度 (满足机械强度)9 汽车库 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线a) 校验发热条件 (满足发热条件)b) 校验机械强度 (满足机械强度)10 大线圈车间 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线校验发热条

16、件 (满足发热条件)校验机械强度 (满足机械强度)11 半成品试验站 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线校验发热条件 (满足发热条件)校验机械强度 (满足机械强度)12成品试验站 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线校验发热条件 (满足发热条件)校验机械强度 (满足机械强度)13加压站 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线校验发热条件 (满足发热条件)校验机械强度 (满足机械强度)14 设备处仓库 选标准截面为25, 即lj-25型铝绞线校验发热条件 (满足发热条件)校验机械强度 (满足机械强度)15成品试验站 选标准截面为150 即lj-150铝绞线校验发热条件 (满足发热条件

17、)校验机械强度 (满足机械强度)进出线和联络线的导线和电缆型号规格线路名称导线和电缆型号规格35kv电源进线lgj-70 钢芯铝绞线 （架空进线）10kv出线1lj-35 钢芯铝绞线 （架空进线）2lj-25 铝绞线 （架空进线）3lj-25 铝绞线 （架空进线）4lj-25 铝绞线 （架空进线）5lj-25 铝绞线 （架空进线）6lj-25 铝绞线 （架空进线）7lj-25 铝绞线 （架空进线）8lj-25 铝绞线 （架空进线）9lj-25 铝绞线 （架空进线）10lj-25 铝绞线 （架空进线）11lj-25 铝绞线 （架空进线）12lj-25 铝绞线 （架空进线）13lj-25 铝绞线

18、（架空进线）14lj-25 铝绞线 （架空进线）15lj-150 铝绞线 （架空进线）七、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 1. 高压断路器的操动机构控制与信号回路 断路器采用手力操动机构 2. 变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功和无功电度表分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数，计量柜由以上供电部门加封和管理。3. 变电所的测量和绝缘监察回路变电所的高压侧装有电压互感器、避雷器，其中电压互感器为三个jdj-35组成星星零星星零不完全三角的接线，用以实现电压测量和绝缘监察。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表、三相无功

19、电度表和电流表。低压侧的出现上均装有有功电度表和无功电度表，仪表的准确等级按规范要求。4. 变电所的保护装置.主变压器的继电保护装置.装设瓦斯保护 当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。 .装设反时限过电流保护 采用二相二继电器接线，去分流跳闸线圈操作方式。当发生单项接地时，其接地电流很小，并不是一种故障状态而是一种不正常运行状态，一般不需要立即跳开断路器，有三分之二机会只切除一条线路，故选二相二继电器接线。装设电流速度按保护电流速度按保护在保护范围内，动作迅速，保护区外，有选择的不动作。 .装设纵差动保护 纵差动保护适用于：容量为

20、6300kva及以上的并列运行的变压器或发电厂厂用工作变压器和工业企业中重要的变压器；容量为10000kva及以上的单独运行的变压器。.作为备用电源的高压联络线的继电保护装置.装设反时限过电流保护 采用两相两继电器式接线，去分流跳闸操作方式。.装设电流速断保护 原理同上.变电所低压侧的保护装置 低压总开关采用sn10-10i/630型高压少油断路器，三相均采用过流脱扣器。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。 八防雷和接地装置的确定1. 防雷装置确定雷电引起的大气过电压会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安

21、全。下面分情况对防雷装置进行选择。（1） 架空线路的防雷措施. 架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66kv及以上的架空线路上才沿全线装设。35kv的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10kv及以下的线路上一般不装设避雷线。. 提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10kv及以下架空线路防雷的基本措施。. 装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ard，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。. 个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。（2）变配电所的防雷措施. 装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。. 高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量