标准件厂冷镦车间10千伏车间变电所及低压配电系统设计

1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计车间变电所及低压配电系统设计The Design of Workshop Substation and Low-voltage Power Distribution System 2013 届 电气工程 系专 业 电气工程及其自动化 学号 20096648 学生姓名 孙建彬 指导老师 完成日期 2013 年 5 月 27 日毕业设计成绩单毕业设计成绩单学生姓名学号 20096648 班级方 0910-5 专业电气工程及其自动化毕业设计题目车间变电所及低压配电系统设计指导教师姓名指导教师职称讲师评 定 成 绩 指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任)

2、 签字：年 月 日毕业设计任务书毕业设计任务书题目车间变电所及低压配电系统设计学生姓名孙建彬学号20096648班级方 0910-5专业电气工程及其自动化承担指导任务单位电气工程系导师姓名导师职称讲师一、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,确定变电所的位置与形式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案, 选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置,绘出设计图样。二、原始资料1.车间平面布置图2.车间生产任务及产品规格 本车间主要承担全国机械及电器制

3、造工业的标准螺钉配件生产。标准螺钉元件规格范围为 M3-M16。3.车间设备明细表如附录表 1 所示。4.车间变电所的供电范围1）本车间变电所设在冷辙车间东北角,除为冷镦车间供电外,尚需为工具、机修车间供电。2）工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。 3）机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。 4）工具、机修车间负荷计算表,如附录表 2 所示。5.车间负荷性质 车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为 4500h，属于三级负荷。6.供电电源条件1）本车间变电所从本厂 35/10kV 总降压变电所用电缆线路引进 10kV 电源。电缆线路长200m。2）工厂总降压变电所 10kV 母线

4、上的短路容量按 200MVA 计。3）工厂总降压变电所 10kV 配电出线定时限过电流保护装置的整定时间 Iop=1.5s。4）要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于 0.9。5）要求在车间变电所 10kV 侧计量。7.车间自然条件1）气象资料（1）车间内最热月的平均温度为 30 度。（2）地中的最热月的平均温度为 20 度。（3）车间环境，属正常干燥环境。2）地质水文资料 车间原址为耕地，地势平坦。地层以砂粘土为主。地下水位为 2.8-5.3m。三、设计要求1.车间的负荷计算及无功补偿 (要求列表)。2.确定车间变电所的所址和型式。3.确定车间变电所主变压器型式、容量和数量。4.短路计算,

5、并选择一次设备 (尽量列表)。5.选择车间变电所高低压进出线。6.选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护。7.车间变电所的防雷保护及接地装置的设计。8.确定车间低压配电系统布线方案。9.选择低压配电系统的导线及控制保护设备。10.绘制车间变电所主结线电路图 (A3 图样)。四、设计进程安排1.第 1 周第 2 周： 熟悉设计任务书、调研、查找资料、写开题报告2.第 3 周第 4 周： 负荷计算和无功功率补偿3.第 5 周第 7 周： 变电所位置和形式的选择、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择、短路电流的计算4.第 8 周： 中期检查5.第 9 周第 10 周： 变电所一次设备的选择与

6、校验，变电所高、低压线路的选择6.第 11 周第 12 周： 变电所电源进线的二次回路方案及整定继电保护7.第 13 周第 14 周： 车间变电所的防雷保护及接地装置的设计、选择低压配电系统的导线及控制保护设备8.第 15 周第 16 周： 整理资料、绘图、答辩教研室主任签字 时间 年 月 日毕业设计开题报告毕业设计开题报告题目车间变电所及低压配电系统设计学生姓名孙建彬学号20096648 班级方 0910-5专业电气工程及其自动化一、研究背景及意义本标准件厂主要承担全国机械及电器制造工业的标准螺钉配件生产，建有现代化的冷镦车间、工具车间和机修车间，冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计要根据本

7、厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况以及工厂生产的发展前景，以安全、可靠、优质、经济为原则，考虑工厂规模、供电条件、技术要求、自然条件等设计变电所及配电系统。做好该工厂的供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。二、国内外研究现状国内车间变电所的设计存在有很多问题，比如可靠性还有待提高。变电所的设计需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。与国外相比，我国主要是旧设备更换新型设备，有人控制变为无人控制。而在国外，高科技的技

8、术和先进的设备已经在工厂配电中运用起来。安全、可靠、优质、经济的宗旨已经得到极度提高,较低的电能损耗和保护装置的高度灵敏性对工厂供电的稳定提供了保障。三、研究方案根据原始资料，对该厂降压变电所及高低压配电系统进行初步设计。包括工程的负荷计算、变电所主接线方案、主变压器容量、台数；短路计算、一次设备选择；电气主接线图。采用的方法如下：1.负荷计算进行车间变电所负荷计算及无功功率补偿计算，写明计算步骤，列出负荷计算表，选用合适的电容器进行无功补偿。 2.变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线，综合考虑设置变电所的有关因素，结合计算负荷，确定变压器的台数和容量。3.变电所主接线设计根据变

9、电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数，综合主变压器台数，确定变电所接线方式。4.短路电流计算按无限大容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，利用标幺值法求出各点的短路电流。5.变电所高、低压侧设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷，选择变电所高、低压侧电气设备，如隔离开关、断路器、熔断器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行校验并列表。6.继电保护及二次回路设计为了监视、控制和保证安全可靠运行，需要设置控制、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和灵敏度检验。 7.变电所防雷装置设计参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。根据接地装置的原则设计低压配

10、电系统接地装置。8.绘制车间变电所主接线图四、预期结果确定电气主接线及高低压设备和控制保护设备，完成二次回路方案以及变电所防雷、接地、布线设计，绘制出标准件厂车间变电所电气主接线图，变电所平面布置图。厂区车间配电设计能够顺利完成，通过这个设计，能巩固自己的专业知识，同时拓展自己的知识面，为自己即将走向社会走进生产实践奠定坚实的基础。指导教师签字时 间 年 月 日摘要变电所是电力系统的重要组成部分，车间变电所起着变换和分配电能的作用，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，在工厂中有着极其重要的作用。在对任务书的设计要求分析后，设计需要完成以下工作：工厂的负荷计算和无功功率的补偿；变电所位置和形

11、式的选择；变电所主变压器的选择，主接线方案的设计与短路电流计算；变电所一次设备与进出线的选择、校验；变电所二次回路的选择及继电保护的整定；防雷保护和接地装置设计；主接线图等。本次设计是关于标准件厂冷镦车间 10 千伏车间变电所及低压配电系统的设计。最先从车间的布局考虑，参考了现在很多工厂的平面设计图，从各部分布局的合理性和经济性入手，对工厂厂区的供电进行了设计。从接线方式和各部分的计算入手，其中包括负荷计算和短路电流的计算、一次设备稳定度的校验。接下来进行了对变电所高压进线和低压出线的选择，车间配电线路的设计。在变电所二次回路设计及继电保护整定当中，考虑了各方面的保护及对保护器具的选择，防雷以

12、及接地保护，考虑到了车间布局的实际情况进行了对防雷接地设备的选择和设计。最终利用 CAD软件画好了主接线图和车间平面布置图。关键词：负荷计算短路电流继电保护AbstractSubstation is an important part of power system,workshop substation plays a role in transformation and distribution of electricity,which directly affect the security and economic power system operation,the plant ha

13、s an extremely important role. Book design tasks in requirements analysis,the paper consists of the following parts:Load calculation and compensation of reactive power of the circuit;Location and type selection of substation;Selection of main transformer in substation,design and calculation of short

14、 circuit current of main wiring scheme;Selection of substation primary equipment and feeders,check;Selection of secondary circuit of substations and relay protection setting;Design of lightning protection and earthing devices;Main wiring diagram.This design is about the standard cold heading worksho

15、p workshop of 10 kV substation and lv power distribution system.From the first workshop to consider the layout,reference to the many factories graphic design plans for the layout of the various parts of the economy and the availability of research.Next entered the factory premises of the power suppl

16、y design.Start with the start of the calculation,including the computational load and short circuit current calculation of equipment and a stable of well-tested and low-voltage distribution screen choices.Next,a pair of high voltage substations and low-voltage lines into the choice of wit,workshops

17、distribution line design. Substation in the secondary circuit design and relay setting which I consider various aspects of the protection and the protection of equipment choices.Substation design to the natural missed Lightning protection and grounding design.Taking into account the actual layout of

18、 the workshop of the grounding of mine equipment selection and design.Finally using CAD to draw the main wiring diagram and workshop floor-plan.Keywords：Load calculation Short circuit current Relay protection 目录第 1 章 绪论.11.1课题研究的背景.11.2国内外研究现状.11.3课题研究的主要内容.2第 2 章负荷计算和无功功率补偿.32.1车间的负荷计算.32.1.1冷镦车间设备

19、组负荷计算.32.1.2工具、机修车间设备组负荷计算.62.1.3车间设备总负荷计算.62.2无功功率补偿.7第 3 章变电所位置和形式的选择.103.1车间变电所类型选择.103.2变电所的所址选择的一般原则.10第章变电所主变压器型号、容量与台数的选择.124.1车间变电所主变压器型号的确定.124.2主变压器容量确定.124.3主变压器台数的选择.13第 5 章 变电所主接线设计.155.1变配电所主接线方案的设计原则与要求.155.2主接线方案的拟定.155.2.1一次侧主接线.155.2.2二次侧主接线.15第 6 章短路电流的计算.166.1短路计算.166.2点三相短路时的短路电

20、流和容量的计算.171K6.3点三相短路时的短路电流和容量的计算.172K第 7 章 变电所一次设备的选择校验.197.110KV 侧一次设备的选择和校验.197.1.1高压开关柜的选择.197.1.2高压断路器的选择和校验.207.1.3高压隔离开关的选择和校验.207.1.4高压熔断器的选择和校验.227.1.5电压互感器的选择和校验.227.1.6电流互感器的选择和校验.23I7.1.710kV 侧一次设备参数.237.2380V 侧一次设备的校验.237.2.1配电屏的选择.247.2.2低压刀开关及低压熔断器、低压断路器的选择和校验.247.2.3电流互感器的选择.247.2.438

21、0V 侧一次设备参数表.257.3高低压母线的选择.257.4母线的短路稳定度校验.267.4.110kV 侧母线的校验.277.4.2380V 侧母线的校验.27第 8 章变电所进出线的选择与校验.298.1高低压进出线选择原则.298.1.1高压进线.298.1.2高压出线.298.1.3低压出线.298.2 变配电所进出线方式的选择.298.3 变配电所进出线导线和电缆型式的选择.308.3.1高压电缆线.308.3.2低压电缆线.308.3.3低压穿管绝缘导线.308.3.410kV 高压进线的选择和校验.308.3.5380V 低压出线的选择.318.3.5.1冷镦车间各设备组线路选

22、择校验.318.3.5.2工具车间各回路线路选择校验.318.3.5.3 机修车间的线路选择校验.32第 9 章变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定.339.1 高压断路器的操动机构控制与信号回路.339.2 变电所的电能计量回路.339.3 变电所的测量和绝缘监察回路.349.4 备用电源.349.5 整定继电保护.359.6变压器的过负荷保护.369.7 变压器的瓦斯保护.37第 10 章变电所的防雷保护与接地装置的设计.3810.1 防雷保护.3810.2 接地装置.38第 11 章确定车间低压配电系统布线方案.4011.1 车间配电级数的选择.4011.2 车间配电电压的选择.40

23、II11.3 车间配电系统接线方案的选择.4011.3.1车间配电系统接线方案的选择原则.4011.3.2车间低压配电系统主接线的选择.4011.4 车间低压配电系统布线.41第 12 章低压配电系统导线的选择.4212.1 各导线和电缆的试用范围和选择原则.4212.2导线和电缆截面的选择原则.4212.3冷镦车间各设备供电导线的选择.42第 13 章 控制保护设备的选择.4413.1 高压开关柜.4413.2 配电屏.44第 14 章结论与展望.4614.1结论.4614.2展望.46致谢.47参考文献.48附录.49附录 A外文翻译.49附录 B附表.57表 1冷镦车间设备明细表.57表

24、 2 工具、机修车间负荷计算表.58附录 C车间低压配电系统布线图.59附录 D车间变电所电气主接线图.60 石家庄铁道大学四方学院毕业设计0第 1 章 绪论1.1课题研究的背景工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中的每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。本标准件厂主要承担全国机械及电器制造工业的标准螺钉

25、配件生产，建有现代化的冷镦车间、工具车间和机修车间，冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计要根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况以及工厂生产的发展前景，以安全、可靠、优质、经济为原则，考虑工厂规模、供电条件、技术要求、自然条件等设计变电所及配电系统。做好该工厂的供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。1.2国内外研究现状在国内，变电所的设计中仍然存在很多问题，比如可靠性还欠提高。我国经济的发展给电力行业带来新问题：电力能源的需求持续增长，电网过负荷运行，减少线路的功率损耗，提高电力系统的稳定性等。变电所的设计需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资

26、源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。与国外相比，我国主要是旧设备更换新型设备，有人控制变为无人控制。而在国外，高科技的技术和先进的设备已经在工厂配电中运用起来。安全，可靠，经济，优质的宗旨已经得到极度提高。低量的电能损耗和保护装置的高度灵敏性对工厂供电的稳定有了保障。石家庄铁道大学四方学院毕业设计11.3课题研究的主要内容本文共有 14 章。首先简要介绍本设计概况，接着系统地计算各个车间的电力负荷和无功功率补偿，选择变电所位置和形式、变电所主变压器的类型、台数和容量，设计变电所主接线方案，计算短

27、路电流，选择校验变电所的一次设备、变电所进出线，还进行了变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定，变电所的防雷保护与接地装置的设计，车间低压配电系统布线的实施方案，低压配电系统的导线及控制保护设备的选择。石家庄铁道大学四方学院毕业设计2第 2 章负荷计算和无功功率补偿2.1车间的负荷计算2.1.1冷镦车间设备组负荷计算冷镦机 Z47-12 机组的负荷：由于该组设备为连续工作制，其设备功率为：=16 31 kW=496kWsPPn查资料 Kd=0.170.2，取 Kd=0.21=0.5cos=1.73tan= Kd =0.2 496 kW=99.2kW 30PsP = =99.21.73 =17

28、1kvar =30Q30PtankVA30SkVA198kVA1712 .9922230230QPA301kV38. 03kVA19833030nUSI本设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例。将冷镦车间分为五个设备组，各个设备组的计算负荷如下列各表所示：表 2-1冷镦车间设备组 I 计算负荷表计算负荷设备组代号设备名称型号台数单台容量kW总容量kW需要系数Kdcostan30P/kW30Q/kvar30S/kVA30I/AI冷镦机 Z47-68312480.20.51.7344.677.299150.5表 2-2冷镦车间设备组 II 计算负荷表计算负荷设备组代号设备名称型号台数单台容量kW

29、总容量kW需要系数Kdcostan30P/kW30Q/kvar30S/kVA30I/AII冷镦机 Z47-68312480.20.51.7344.677.299150.5石家庄铁道大学四方学院毕业设计3表 2-3冷镦车间设备组 III 计算负荷表计算负荷设备组代号设备名称型号台数单台容量kW总容量kW需要系数Kdcostan30P/kW30Q/kvar30S/kVA30I/A冷镦机 GB-3155550.20.51.7311192233冷镦机 A164128280.20.51.735.69.711.217冷镦机 A124128280.20.51.735.69.711.217冷镦机 A12322

30、0400.20.51.73813.81624.3冷镦机 A163120200.20.51.7346.9812.2冷镦机 A169110100.20.51.7323.4546.1冷镦机 82BA111110.20.51.732.23.84.46.7冷镦机 A12124.79.40.20.51.731.843.183.685.6III冷镦机 A1202360.20.51.731.22.12.43.7总计247.441.571.882.9125.6表 2-4 冷镦车间设备组 IV 计算负荷表计算负荷设备组代号设备名称型号台数单台容量kW总容量kW需要系数Kdcostan30P/kW30Q/kvar3

31、0S/kVA30I/A切边机 A233220400.20.51.73813.81624.3切边机 A232114140.20.51.732.84.85.68.5压力机 60t110100.20.51.7323.4546.1压力机 40t1770.20.51.731.42.42.84.3切边机 A23147280.20.51.735.69.711.217切边机 A23014.54.50.20.51.730.91.561.82.75切边机（自制）1330.20.51.730.61.031.21.8搓丝机GWB16210200.20.51.7346.9812.2搓丝机114140.20.51.732

32、.84.855.68.56搓丝机 A2531770.20.51.731.42.42.84.3搓丝机 A25347280.20.51.735.69.711.217双搓机111110.20.51.732.23.84.46.7搓丝机GWB6525.5110.20.51.732.23.84.46.7搓丝机 Z25-41330.20.51.730.61.031.21.8铣口机（自制）1770.20.51.731.42.42.84.3铣口机（自制）15.55.50.20.51.731.11.92.23.3车床 C3361330.20.51.730.61.031.21.8车床 1336M14.54.50.2

33、0.51.730.91.561.82.75IV台钻70.64.20.20.51.730.841.451.682.57石家庄铁道大学四方学院毕业设计4续表 2-4 计算负荷设备组代号设备名称型号台数单台容量kW总容量kW需要系数Kdcostan30P/kW30Q/kvar30S/kVA30I/A清洗机（自制）410400.20.51.73813.81624.3包装机（自制）34.513.50.20.51.732.74.675.48.25涂油槽（自制）1IV总计278.255.696.0111.3169.3表 2-5 冷镦车间设备组 V 计算负荷表计算负荷设备组代号设备名称型号台数单台容量kW总容

34、量kW需要系数Kdcostan30P/kW30Q/kvar30S/kVA30I/A冷镦机Z47-67151050.20.51.732136.34263.8清洗机（自制）410400.20.51.73813.81624.3车床 C620-11770.20.51.731.42.42.84.3车床 C620-1M1770.20.51.731.42.42.84.3车床 C6201770.20.51.731.42.42.84.3车床C618K1770.20.51.731.42.42.84.3铣床X62W17.57.50.20.51.731.52.634.6平面磨床M723017.627.620.20.5

35、1.731.62.73.24.8牛头刨床1330.20.51.730.61.031.21.8立钻11.51.50.20.51.730.30.560.60.9砂轮机60.63.60.20.51.730.721.251.442.2钳工台4划线台1桥式吊车5t218.737.40.20.51.737.4812.9414.9522.71梁式吊车3t18.28.20.20.51.731.642.843.284.98电葫芦 1.5t12.82.80.20.51.730.560.971.121.7电葫芦 1.5t11.11.10.20.51.730.220.380.440.67叉车 0.5t2V叉车 0.5

36、t1石家庄铁道大学四方学院毕业设计5总计245.749.2284.9798.43149.662.1.2工具、机修车间设备组负荷计算工具、机修车间的计算负荷如表 2-6 所示：表 2-6 工具、机修车间的计算负荷表计算负荷序号车间名称供电回路代号设备容量kW30P(kW)30Q(kvar)30S(kVA)30I(A)No.1 供电回路4714.116.521.732.9No.2 供电回路5616.819.725.939.4No.3 供电回路4212.614.719.429.51工具车间No.4 供电回路3510.512.316.224.6合计1805463.283.2126.42机修车间No.5

37、 供电回路15037.543.957.787.72.1.3车间设备总负荷计算在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷并非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应计入一个同时系数。K由前面统计的结果，可知各设备组的有功和无功如下：设备组 1：=44.6kW，=77.2kvar30P30Q设备组 2：=44.6kW，=77.2kvar30P30Q设备组 3：=41.5kW，=71.8kvar30P30Q设备组 4：=55.6kW，=96.0kvar30P30Q设备组 5：=49.2kW，=84.9kvar30P30Q工具车间

38、：=54kW, =63.2kvar30P30Q机修车间：=37.5kW, =43.9kvar30P30Q计入同时系数，取=0.9，=0.95KPKqK总的计算负荷：=0.9 (44.6+44.6+41.5+55.6+49.2+54+37.5) kW294kW30PPK=4130iP=0.95 (77.2+77.2+71.8+96.0+84.9+63.2+43.9) kvar 30QqK4130=iQ488kvar石家庄铁道大学四方学院毕业设计6=kVA30S7 .569kVA48829422230230QP=569.7 kVA kV =865.6A30I30SnU338. 03 车间设备总负荷

39、统计如表 2-7 所示：表 2-7车间设备总负荷统计表计算负荷用电单位名称设备容量需要系数costan30P (kW)30Q (kvar)30S (kVA)30I(A)设备组2480.20.51.7344.677.299150.5设备组 II2480.20.51.7344.677.299150.5设备组 III247.40.20.51.7341.571.882.9125.6设备组 IV278.20.20.51.7355.696.0111.3169.3设备组 V245.70.20.51.7349.284.998.4149.7工具车间1805463.283.2126.4机修车间15037.543.

40、957.787.71597.3327514.2631.5959.7总计取=0.90 , =0.95PKqK294.3488.5570.3866.52.2无功功率补偿(1)补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为 570.3kVA 未进行无功补偿时，变电所低压侧的功率因数为:1=294.3 kW 570.3 kVA =0.52cos(2)无功补偿容量按规定，变电所高压侧的0.9，在变压器低压侧进行无功补偿时，低压cos侧补偿后的功率因数应略高于 0.90，这里取=0.92。cos要使低压侧功率因数由1=0.52 提高到2=0.92，低压侧需装设的并联电coscos容器容量为: vark357)92.

41、 0tan(arccos)52. 0stan(arccokW294cQ查资料可选用 BCMJ0.4-30-3 型电容器，其参数如表 2-8 所示：10表 2-8 BCMJ0.4-30-3 型电容器参数指标产品型号额定电压kV额定容量vark总电容量uF额定电流A 外形尺寸长宽高LWH（mm)安装尺寸LW(mm)400V，AC，50Hz 系列，三相自愈式并联电容器，三角形接线石家庄铁道大学四方学院毕业设计7BCMJ0.4-30-30.43059743.31708525020060该电容器补偿器额定容量为 30kvar，个数 n=357 kvar /30 kvar =11.9，取 12 个。(3)

42、补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为： kVAS322 kVA)357488(29422)2(30变压器的功率损耗为： kVA=SPTkW332201. 001. 0)2(301632205. 005. 0)2(30kvarkVASQT变电所高压侧的计算负荷为： P30（1）294 kW +3 kW =297 kW ) kvar+357488()1(30Q16 kvar=147 kvarkVAS330)147()297(22)1(30kVA =补偿后工厂的功率因数为：cos)1(30)1(30297 kW 330 kVASP(4)车间变电所负荷计算见表 2-9：表 2-9 车间变电所负荷计算表计

43、算负荷序 号车间名称需要系数设备容量kW30P(kW)30Q(kvar)30S(kVA)30I(A)1设备组I0.224844.677.2991512设备组II0.224844.677.2991513设备组III0.2247.441.571.882.9125.64设备组IV0.2278.255.696.0111.3169.35设备组V0.2245.749.284.998.4149.76工具车间1805463.283.2126.47机修车15037.543.957.787.7石家庄铁道大学四方学院毕业设计8间总计1597.3294488570866续表 2-9 计算负荷序 号车间名称需要系数设备

44、容量kW30P(kW)30Q(kvar)30S(kVA)30I(A)380V 侧补偿前负荷294488570866380V 侧无功补偿容量357380V 侧补偿后负荷294131322489变压器功率损耗31610kV 侧负荷总计29714733019石家庄铁道大学四方学院毕业设计9第 3 章变电所位置和形式的选择3.1车间变电所类型选择(1)车间附设变电所变电所变压器室的一面墙或几面墙与车间建筑的墙共用，变压器室的大门朝车间外开。按变压器位于车间的墙内还是墙外，可分为内附式和外附式。(2)车间内变电所 (3)露天（或半露天）变电所 (4)独立变电所 (5)杆上变电台(6)地下变电所 (7)楼

45、上变电所(8)成套变电所 (9)移动式变电所1上述的车间附设变电所、车间内变电所、独立变电所、地下变电所和楼上变电所，均属室内型变电所。露天、半露天变电所和杆上变电台，则属室外型变电所。成套变电所和移动式变电所，则室内型和室外型均有。室内型运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜，技术经济合理时，应优选用室内型,本设计选用车间内变电所。3.2变电所的所址选择的一般原则变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术分析比较后确定：(1)尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。(2)进出线方便，特别是要便于架空进出线。(3)接近电源

46、侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。(4)设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。(5)不应设在有剧烈振动或高温的场所，无法避开时，应有防振和隔热的措施。(6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。石家庄铁道大学四方学院毕业设计10(7)不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。(8)不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准 GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。9(9)不应设在地势低洼和可能积水的场所。变电所的位置选择

47、应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。根据接近负荷中心，偏向电源侧的选择方法。本车间变电所已给出，位于车间的东北角。石家庄铁道大学四方学院毕业设计11第章变电所主变压器型号、容量与台数的选择4.1车间变电所主变压器型号的确定在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如 S9 系列或 S11 系列。S11 型与 S9 型配电变压器主要性能比较，S11 型配电变压器在技术性能上有 4 大进步：(1)空载电流平均下降 6080；(2)空载损耗平均下降 2035；(3)总重量平均下降 810；(4)噪声只有 4050dB。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器

48、；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器。15 由于 S11 系列变压器油箱采用全密封结构，变压器不与空气接触，运行可靠性比 S9 系列变压器高，而且两者价格相差不大，所以本设计选择 S11 系列三相油浸式自冷电力变压器。4.2主变压器容量确定确定总降压变电所主变压器的容量，要依据其所供的负荷容量和负荷等级来求。对于装设一台主变压器的变电所，主变压器容量应不小于总的计算负荷，即 （4-1）TNS30S即570 kVATNS对于装设两台主变压器的变电所，每台主变压器的容量应不小于总的计算负荷的 60%70%，一般取最大值，留有一定裕量。同时每台主变压器容量应不小于

49、所有一、二级负荷的总和，即 （60%70%） （4-2）TNS30S （4-3）TNS 30S按装设一台算变压器容量最大为 570 kVA。石家庄铁道大学四方学院毕业设计12所以主变压器容量确定为 630 kVA。 4.3主变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑下列原则：5(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一级、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一级、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。(2)对季节性负荷或昼夜负荷变

50、动较大，采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。(3)除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。 (4)在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。根据设计要求和主变压器台数选择原则，可选两种方案。方案 1：选一台 S11-630/10 三相油浸式电力变压器。方案 2：选两台 S11-315/10 三相油浸式电力变压器。S11-630/10 电力变压器参数见表 4-1：表 4-1 S11-630/10 电力变压器参数产 品 名 称三相油浸式变压器产 品 型 号S11-630/10

51、报 价7.5 万/台连接组别Dyn11/Yyn0冷 却 形 式液/油浸式绕 组 数 目三绕组防 潮 方 式全密封式冷 却 方 式油浸自冷(J)电 压 比10kV/0.4kV额 定 容 量630kVA额 定 功 率50HZ短 路 阻 抗4.5%空 载 损 耗0.81kW负 载 损 耗6.21kW尺 寸 大 小195512351882总 重2195kGS11-315/10 电力变压器参数见表 4-2：表 4-2 S11-315/10 电力变压器参数产 品 名 称三相油浸式变压器产 品 型 号S11-315/10报 价4.3 万/台连接组别Dyn11/Yyn0冷 却 形 式液/油浸式绕 组 数 目三

52、绕组防 潮 方 式全密封式冷 却 方 式油浸自冷(J)电 压 比10kV/0.4kV额 定 容 量315kVA额 定 功 率50HZ短 路 阻 抗4%空 载 损 耗0.48KW负 载 损 耗3.65KW石家庄铁道大学四方学院毕业设计13续表 4-2产 品 名 称三相油浸式变压器产 品 型 号S11-315/10尺 寸 大 小11807101280总 重1220KG两种主变选择方案比较见表 4-3：表 4-3 两种主变选择方案比较 比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案供电安全性满足要求满足要求供电可靠性满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略

53、小灵活方便性灵活性稍差灵活性较好技术指标扩建适应性稍差一些更好一些电力变压器的综合投资额S11-630/10 单价为 7.5 万元，查表得变压器综合投资约为其单价的 2 倍，因此其综合投资为万元=15 万元5 . 72S11-315/10 单价为 4.3 万元，因此两台综合投资为=17.23 . 44万元，比一台主变方案多投资2.2 万高压开关柜的综合比较GG-1A（F）型柜按每台 3.5 万元计，查表得其综合投资按设备价 1.5 倍计，因此其综合投资约为万元=31.55 . 35 . 16万元本方案采用 8 台 GG-1A（F）柜，其综合投资约为 81.53.5=42 万元，比一台主变的方案

54、多投资10.5 万元电力变压器和高压开关柜的年运行费查表计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为 5万元主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为 7 万元，比 1 台主变压器的方案多耗 2 万元经济指标交供电部门的一次性供电贴费按 800 元/kVA 计，贴费为万元=50.4 万元08. 0630贴费为 23150.08 万元=50.4 万元，和一台主变压器相同从上表可以看出，按技术指标，装设一台主变的主结线方案和装设两台主变的主接线方案相差不大，但按经济指标，装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。石家庄铁道大学四方学院毕业设计14第 5 章 变电

55、所主接线设计5.1变配电所主接线方案的设计原则与要求变配电所主接线，应根据变配电所所在供电系统中的地位，进出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全，可靠，灵活，经济等要求。1(1)主接线方案的技术指标：供电的安全性，主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。供电的可靠性，主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。供电的电能质量主要是指电压质量，含电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。运行的灵活性和运行维护的方便性。(2)主接线方案的经济指标：线路和设备的综合投资额变配电所的年运行费供电贴费线路的有色金属消耗量55.2主接线方案的拟定5.2.1一次侧主接线由于

56、本设计中车间变电所主变压器只选择了一台，所以一次侧采用线路-变压器组单元接线。5.2.2二次侧主接线由于一次侧采用线路-变压器组单元接线，属于单电源供电，所以二次侧主接线采用单母线不分段接线。并且单母线不分段接线具有接线简单清晰，使用设备少，较为经济等特点，它适用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，本设计车间属于三级负荷，满足要求，主接线图见附录 D。石家庄铁道大学四方学院毕业设计15第 6 章短路电流的计算6.1短路计算计算短路电流主要是选择和校验电气设备，以及为了继电保护的整定与灵敏度校验。变电所短路电流的计算因考虑到有多个电压等级，故一般用标幺值法。(1)确定基准值S=100 MVA,

57、U=10.5 kV, U=0.4 kVd1d2d(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值, 因此= =0.5MVA200ocS*1XMVA200MVA100电缆线路的电抗标幺值可按表 6-1 取其电抗平均值。0X表 6-1电力线路每相的单位长度电抗平均值线路电压线路结构35kV 及以上610kV220/380V架空线路0.400.350.32电缆线路0.120.080.066,因此 )km/(08. 00X015. 0)kV5 .10(MVA100km2 . 0)km/(08. 02*2X电力变压器的电抗标幺值.5 , 因此 4% kU= = =9*3XkVA630100

58、MVA1005 . 4kVA630100kVA101005 . 43绘制短路等效电路图如图 6-1 所示：石家庄铁道大学四方学院毕业设计16图 6-1短路等效电路图6.2点三相短路时的短路电流和容量的计算1K(1)计算短路回路总阻抗标幺值515. 0015. 05 . 0*2*1*1XXXK(2)计算点所在电压级的基准电流1KkA5 . 5kV5 .103MVA100311dddUSI(3)计算点处短路电流各值1K 9 . 1515. 011*11KKXIkA45.10kA9 . 15 . 5*111IIIkdk冲击电流kA65.26kA45.1055. 255. 211.KKshIi冲击电流

59、有效值 kA88.15kA45.1052. 152. 111.KKshII短路容量 MVA17.194MVA515. 0100*11KdKXSS6.3点三相短路时的短路电流和容量的计算 2K(1)计算短路回路总阻抗标幺值515. 99515. 0*3*1*2XXXKK(2)计算点所在电压级的基准电流2KkA3 .144kV4 . 03MVA100322dddUSI(3)计算点短路电流各值2K 105. 0515. 911*2*2KKXIkA17.15kA105. 03 .144*222KdKIII石家庄铁道大学四方学院毕业设计17冲击电流 kA90.27kA17.1584. 184. 122.

60、KKshIi冲击电流有效值 kA54.16kA17.1509. 109. 122.KKshII短路容量 MVA51.10515. 9MVA100*22KdKXSS计算结果列表 6-2：表 6-2短路计算结果三相短路电流（kA）短路计算点KIshishI电压（kV）三相短路容量(MVA)kS1K10.45 26.6515.8810.5194.172K15.1727.9016.540.410.51石家庄铁道大学四方学院毕业设计18第 7 章 变电所一次设备的选择校验7.110kV 侧一次设备的选择和校验装设地点条件见表 7-1：表 7-1 装设地点条件选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度参