工厂总降压变电所设计

1、目录目录1内容摘要2关键词2第一章前言31.1设计对象的根本情况31.2本设计应完成的任务4第二章负荷计算52.1确定企业的计算负荷5各车间计算负荷一览表11第三章主接线方案与所址选择123.1总降压变电所的电气主接线设计12123.2总降压变电所电气主接线方案确实定3.3总降压变电所所址确实定14第四章电气设备的选择与校验144.1短路计算144.2主变压器的选择174.3电气设备的校验与定型18第五章供电系统的保护195.1概述195、2继电保护的要求20 5、3变压器保护205.4继电保护的选择与整定21第六章设计感想21第七章致谢22参考文献22工厂总降压变电所设计内容摘要本设计完成一

2、个机械厂的供配电系统的设计。 主要内容包括以下 几个方面：首先按照需要系数法进展全厂负荷计算，并经过技术比拟对企业的供 电方案进展论证与选择，确定最优供电方案；然后开始企业总降压变电所的设计， 在比拟了多个主接线方案后确定一个最适合本企业情况的主接线方案，并绘制电气主结线图和电气总平面布置图等，最后完成保护。本次设计的变电所与旧式变电所有所不同， 在设备选择上采用了一些新型设 备，充分保证了工厂生产工艺所需的供电可靠性和电能质量。另外，设计中在以供电可靠性为根底的前提下力求节约，使企业供配电系统的投资少、运行费用低， 并且尽力降低了有色金属消耗量，使设计既能满足当前需要，又留有一定的开展 空间

3、。关键词：变电所、需要系数法、电气主接线、负荷、短路。第一章前言电能是现代工业生产的主要能源和动力。 电能既易于由其它形式的能量转换 而来，又易于转换为其它形式的能量以供给用；电能的输送的分配既简单经济， 又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业 生产与整个国民经济生活中应用极为广泛。科学技术的开展，使得供配电技术涉与的方面越来越宽、 内容越来越深，与 实际联系也越来越密切，这些都为培养高质量的供用电人才提出了更高的要求。 为了更好的适应现代工业社会的要求，把自己培养成一个合格的电气工程人员， 必须尽可能多的掌握供配电知识，另外还要了解用电知识和节电知识。35K企

4、业供配电系统是电力系统的一个重要组成局部， 它必然要反映电力系 统各方面的理论和要求。具体到本次设计中，首先根据企业各车间的设备容量按 照需要系数法计算出全厂总负荷；然后在此根底上确定供电电压等级和主变压器 的容量，进而选择电气主接线方案和设计总降压变电所 ，并进展保护。1.1设计对象的根本情况 工作电源情况1、企业从处在其正北方的区域变电所接一回架空线路对企业供电。2、供电电压等级：由区域变电所用一回 35KV架空线对企业供电。设计对象概况本次设计对象是一个机械厂，其主要负荷为机加工车间、装配车间、配料车 间、热处理车间、锻工车间、高压站、高压水泵房、冷工车间和模具车间。并且 车间设备台数较

5、多，各台设备容量相差不大。1、该地区气象条件：1夏季主导风向为东南风；2年雷暴日为20天；3年最热月平均最高温度为30° C;4土壤米深处一年最热月平均温度为 10° C;5土壤冻结深度为米。2、地质与水文条件：根据勘测部门提供的本厂工程地质资料得知本厂区地质构造：1地表平坦，土壤主要成分为沙质粘土，层厚米不等；2地耐压力为25吨/平方米；3地下水位普遍为米。技术要求1企业的功率因数值应在以上；2在总降压变电所35千伏侧进展计量；3区域变电所35千伏侧配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为1.5秒，工厂总降压变电所的整定时间不应大于1.0秒。1.2本设计应完成的任务采用需

6、要系数法进展全厂负荷计算总降压变电所的设计1丨根据原始资料和相关数据确定主接线方案。2根据电气设备选择和继电保护的需要确定短路计算点，计算三相短路 电流。3主要电气设备的选择，包括变压器、隔离开关、导线截面等的选择与 校验4进展供电系统保护。1.3工厂供电设计的一般原如此按照国家标准 GB50052-95供配电系统设计规 X、GB50053-9410kv 与以下设计规X、GB50054-95低压配电设计规X等的规定，进展工厂供电 设计必须遵循以下原如此：1遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定与标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源， 节约有色金属等技术经济政策。2安全可靠、先进合理；

7、应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济 合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3近期为主、考虑开展；应根据工作特点、规模和开展规划，正确处理近期建设与远期开展的关系， 做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。 工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成局部。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产与开展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供 电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。第二章负荷计算2.1确定企业的计算负荷1-机加工车间、2-装配车间、3-配料车间、4-

8、热处理车间、5-锻工车间6-高压站、7-高压水泵房、8-冷工车间、9-模具车间由于本企业设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以采用数需要系 法计算企业负荷。采用需要系数法计算的主要公式与车间有功功率情况表2-1-计算的主要公式计算负荷计算公式有功功率KWP=KxPe无功功率KVARQ=Ptg ©视在功率(KVA)s JP Q变压器损耗系数0.02 0.1表2-2 -各车间负荷情况序号车间或用电设备组名称额定容量Pe(KW)需要系数Kx功率因数CO©1机加工车间25002装配车间22003配料车间17054热处理车间14505锻工车间18006高压站17007高压水泵房

9、16008冷加工车间12009模具车间45010所用电900各车间计算负荷的分别确定1机加工车间：R=KX艺 Fex 2500=2000KW;90$ =0.85,二 tg © =0.62;Q= P,tg ©x 2000=1240kvar;S, pLQi2. 2000 2一12402 2353.21变压器损耗计算： Pb1=a Six =KW； Q)1= B S1x =Kvar;总负荷：P1=K，12 ”+ pb1x (2000+)=KW;Q=Kid ©+ Q)1 x (1240+)=Kvar;S1Pj12 Qj121473.882 1062.232 1816.77

10、2装配车间：F>=KX2 Px 2200=1870KW;T COS© =0.8, tg © =0.75;Q= P2tg ©x 1870=kvar;s2P22 Q2218702 1402.52 2337.5变压器损耗计算： Pb2= a S,x =KW; Q2= B S2x =Kvar;总负荷：卩2*2工亿+ P)2x () = KW;Q=Ki2 艺(Q?+A Qx ()=1309Kvar;S , Pj22 Qj22.1533.42 13092 2016.133配料车间：巳=氐艺巳x 1705=KW;T COS© =0.6, tg © =1

11、.33;Q= Patg ©x =kvar;s3 , F32 Q32.426.252 566.912 709.28变压器损耗计算： Pb3= a S3X =KW； Q)3=B S3X =Kvar;总负荷：F3=K.32 (P3+A Pb3X (426.25+1)=KW;Q=KQ3(Qs+AQ3X (566.91+)=4Kvar;s, . Pj32 Qj32286.292 414.62 503.84(4) 热处理车间：F4=KX 艺 PX 1450=KW;T COS© =0.5, tg © =Q= P4tg © =x =kvar;S4£ Q2217

12、.5 376.72 435变压器损耗计算： Pb4= a S4X435=KW; Q4= B S4x 435=Kvar;总负荷：巳=匕工(P4+A Pb4X (217.5+)=KW;Q=Km(Q4+A Q4X (+43.5)=Kvar;S4. Pj42 Qj42 ' 158.34 2 2 94.152 3 34.06(5) 锻工车间：P5=KX 艺 PX 1800=450KW;T COS© =0.6, tg © =1.33Q= P5tg ©X 450=kvar;SsP52 Q52. 4502 5 98.52 7 48.8变压器损耗计算： Pb5=a S5X

13、=KW； Q)5=B S X Kvar;总负荷：卩5=©工(Ps+A Pb5X (450+1)=KW;Q5=Kq5Z (Qs+A Q5X (598.5+)=Kvar;Ss 、Pj52 Qj52371.982 538.702 654.65高压站：巳=0 艺 Fe=0. 5 X 1700=850KW; COS© =0.7, tg © =1.02Q= P6tg ©X 850=867kvar;Ss. F62 Q628 5 0 2 8 6 7 2 1 2 1 4.62变压器损耗计算： Pb6= a S6X =KW; Q)6=B SX =Kvar;总负荷：巳=缢工

14、R+A Pb6X (850+2)=KW;Q=KQ6(Qg+AQgX (867+1)=Kvar;989.72S ； Pj62 Qj62655.712 741.352(7) 高压水泵房：P7=KX艺 PeX 1600=720KW;T COS© =0.75, tg © =0.88Q= P7tg ©X 720=kvar;sP72 Q727202 633.62 959.09变压器损耗计算： Pb7=a S7X =KW； Q7= B S7x =Kvar;总负荷：P7=KP7艺(P7+A Pb7X (720+)=KW;Q=Ki7©+ Q7X (+)=Kvar;S 、P

15、j72 Qj72517.432510.662 726.98(8) 冷加工车间：F8=KX2 PX 1200=240KW;T COS© =0.5, tg © =Q= P8tg © =X240=kvar;S8 , P82 Q2. 2402 415.692 480变压器损耗计算： Pb8= a S8 X 480=KW; Q8= B SX 480=48Kvar;总负荷：巳=缢工(P8+ Pb8X ()=KW;Q=KQ8(Qs+ QgX (+48)=Kvar;S8 - Pj82 Qj82'199.682 370.952 421.28(9) 模具车间：P9=KX2 P

16、X 450=360KW;T COS© =0.85, tg © =0.62Q= P9tg ©X 360=kvar;s9. P92 Q923602 223.22 423.58变压器损耗计算： Pb9= a S9 X KW; Q)9=B SgX =Kvar;总负荷：P9=Kp9(Pg+A Pb9X (360+) = KW;Q=KQ9©+ Q9X (+)=Kvar;s9 , Pj92 Qj92276.352 199.172 340.64(9)所用电：P1O=0 艺巳 X 900=540KW;/ COS© =0.85, tg ©Qo= P#g

17、©X 540=kvar;Sio, Ro2 Q102.5402 334.82 635.37变压器损耗计算： Pbi0=a S10X =KW; Qi°=B S10X =Kvar;总负荷：只0*10工(Pp+A Pb1°X (540+)=KW;Q0=KQ1。(Qw+A Q10X (+)=Kvar;s10 . Pj102 Qj102. 414.532 298.762510.972.2 各车间计算负荷一览表表2-3-各车间计算负荷一览表序号用电设备组有功功率P KW无功功率Q KVAR视在功率S KVA1机加工车间1474106218172装配车间1533130920163

18、配料车间2864155044热处理车间1582943345锻工车间3725396556高压站6567419907高压水泵房5175117278冷加工车间2003714219模具车间27619934110所用电415299511总计588757408316第三章主接线方案与所址选择企业总降压变电所是由变压器、 配电装置、保护与控制设备、测量仪表以与 其他附属设备试验、维修、油处理设备等与有关建筑物构成的。同样 ，它更 是工厂承受和分配电能的中枢。总降压变电所的电气主接线是变电工程的关键局部。它与电力系统、电气设备的选择与布置，以与供电系统运行的可靠性和经济性等各方面均有密切联系。 因此设计变电所

19、的电气主接线时必须全面分析一些有关的因素，正确处理它们之间的关系。3.1总降压变电所的电气主接线设计电气主接线是总降压变电所的主要电路，它明确表示了变电所电能承受与分 配的主要关系，是变电所运行、操作的主要依据。在设计中，主接线的拟定对电 气设备选择、配电装置布置、保护和控制测量的设计、建设投资以与变电所运行 的可靠性、灵活性与经济性等都有密切关系，所以主接线的选择是供电系统设计 中一项综合性的重要环节。（在三相对称情况下，电气主接线图通常以单线图表 示，图上所有电器元件均用同一规定的图形符号表示 ）3.2总降压变电所电气主接线方案确实定综合考虑经济技术指标，决定采用如下图所示作为这次设计的电

20、气主接线方 案。word总降压变电所的电气主接线方案如图3-1所示:上罟艺辽(-"75_匡-Lds;6T-oGC17X0S 洱弋sfsl'Trt.恬图3-1总降压变电所的电气主接线图3.3总降压变电所所址确实定根据有关规定，站址最好选择在负荷中心，并靠近公路、交通方便。总降压变电所即高压变配电所的地理布置图如图 3-2所示：北总降压变电所车间变电所配电线路1-机加工车间、2-装配车间、3-配料车间、4-热处理车间、5-锻工车间6-高压站、7-高压水泵房、8-冷工车间、9-模具车间图3-2总降压变电所所址第四章 电气设备的选择与校验4.1短路计算在企业供电系统中短路电流的计算一

21、般采用近似的方法，首先假定：(1)供电电源是无限大功率系统。认为短路回路的元件的电抗为常数。(3)元件的电阻，一般略去不计，只有在短路电阻中总电阻R工大于总电抗的三分之一时才考虑电阻，否如此认为 z工=x20短路电流按正常运行方式计算的计算电路图如图4-1所示:0 S图4-1计算电路图为了选择高压电器设备，整定电气保护，需计算总降压变电所的35KV则、10KV 母线侧以与厂区高压配电线路末端的短路电流 各元件的电抗值计算设基准容量Sj=100MVA基准电压Uj仁37KVUj2=10.5KV系统电抗Fxt地区变电所110KVS线的短路容量Sd为600MV因此系统电抗标幺值X*xt= Sj/Sd=

22、100/600=地区变电所三绕组变压器的高压-中压绕组之间的电抗标幺值Xb()100Sd10.5 100100 31.50.3335KV供电线路的电抗：Sj100xlx0l2-0.4 10-0.29U 2j1372总降压变电所的主变压器电抗:XbUd 00 Sj5.5 100100 Se100 54.1.2 d1点三相短路电流计算XIX4(12图4-2 等值电路(1)系统最大运行方式短路回路总电抗:X dimax Xxt Xb( )2 Xi 0.17按无限大系统计算由公式计算0.330.290.632di点三相短路电流标幺值为:I d1 I"(3)(3)I 0.2 I基准电流为:j1

23、Sj 3Uj11003A31.56KAd1点三相短路电流的有名值为：Id1 Ij1 I d1 1.56 1.62.5KA冲击电流：ichd1(3) 2.551 d1 2.55 2.5 6.4KAd1点短路容量：Sd1"SjX d1max1000.63160KA(2)系统最小运行方式短路回路总电抗标幺值:x d1min 0.17 0.33 0.3 0.8三相短路电流标幺值d1m in10.81.25其它计算结果见表4-1 :表4-1-d1点三相短路电流计算结果项目1Id KA1 'KA:(3)lch KAS(3)Sd MVA计算公式/ x d 1I (3).(3)I dI2.5

24、5ldS/Xd1最大运行方式160最小运行方式1224.1.3 d2点三相短路电流计算(1) 系统最大运行方式短路回路总电抗：/0.33X d2max x xt x b( )2 Xl x b(2) 系统最小运行方式短路回路总电抗：Xd2min 0.36033 0.29 1.11.922基准电流:j2Sj3 Uj21000.3 10.55.5KA表4-2-d2点三相短路电流计算结果项目ld KA 1 KA:(3)：ch KAsSd MVA计算公式I (3)(3)1 d12.55J%最大运行方式最小运行方式4.2主变压器的选择无功补偿器的容量与型号功率因数的计算：COS)=P/S=5887/831

25、608; tg © 97。计算无功补偿容量根据功率因数考核基准值的要求，应将本站功率因数补偿至。所以补偿后的 功率因数换算为正切值tg © c所以补偿电容值为:Q= a (tg © - tg © Cx 97x 5887=2114kvar选用的补偿电容型号与台数：两套主变压器的定型(1) 主变压器容量计算：S P2 (Q Q)2588T2 (5740 21146914<VA(2) 主变容量、数量的选择按照负荷的供电可靠性要求和工厂供电的特点，应选用2台主变。又根据变压器可带急救负载的特点，最大容量的变压器因故退出运行时，另一台变压器应 能承当起全部负

26、荷的70%所以：每台主变的容量S= 70%x6914=4839.8KVA 应当选用两台S9-5000/106型变压器作为总降压变电所的主变压器。4.3电气设备的校验与定型母线选择校验1、10KV母线选择校验1母线形式确定由于正常工作时流经母线的电流:1.05Se_Ue . 31.054839.8 4839.810.53558.87A 4000A因此应选择矩形铝导体。2母线截面积选择2按经济电流密度选择,Tma=5000h,铝导体经济电流密度1.15A/mm，截面如此应选择S=I g/1.15=/1.15= mm本方案按按经济电流密度选择母线型号：LMY-63 X 83热稳定校验：SminVFt

27、 取 1，70E 时 C=87C2 Smin=3180/87=36.55 mm2 2所选导体截面504 mm>36.7 mm,故满足热稳定条件2、35KV母线选择校验35KV母线采用户外布置，选择软导体较为经济，便于施工1型式选择选择钢芯铝绞线2截面选择1.05SeUe . 31.054839.8 4839.837,3158.60A按经济电流密度选择,Tmax=5000h铝导体经济电流密度 1.15A/mm2截面如此应选择 Sj=Ig/1.15=/1.07= mm2;经查表即选取LGJ-150/8。3截面热稳定校验SminI7, t取 0.35,70 ° 时 C 87C2500

28、 2二：J0.35 17.0mm87S> Smin即满足热稳定要求隔离开关的选择(1)35KV隔离开关的选择要求：工作电压Ug=35KV；工作电流lg=A;根据隔开开展和应用情况，选取隔离开关型式为GW4-35W/630户外双柱隔离开关。其铭牌参数如下：额定工作电压35KV=U 额定工作电流630A>lg;(2) 10KV隔离开关选择GN19-10C/1000型其额定工作电压为10KV满足要求I额定工作电流1000A > I第五章 供电系统的保护5.1概述电力设备在运行中可能发生故障和不正常状态。最常见也是最危险的故障是各种形式的短路。各种短路会产生大于额定电流几倍到几十倍的

29、短路电流，同时使系统的电压降低。其后果可能导致烧毁或损坏电气设备，破坏用户工作的连续 性、稳定性或影响产品质量，严重者可能破坏电力系统并列运行的稳定性并引起系统振荡，甚至使系统瓦解。电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏， 但并未发生短路故障，这种情况 属于不正常运行状态。例如，设备过负荷、温度过高、小电流接地系统中的单相 接地等。故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故，在电力系统中应采取各种措施消除或减少故障。当一旦发生故障，必须迅速将故障设备切除，恢 复正常运行；而当出现不正常运行状态时，要与时处理，以免引起设备故障。继 电保护装置就是指能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状

30、态，并动作于断路器或发出信号的一种自动装置。它的根本任务是：(1) 自动、迅速有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证其他局部迅速 恢复正常生产，使故障设备免于继续遭到破坏；(2) 反响电气设备的不正常运行状态可动作于发出信号、减负荷或跳闸， 此时一般不要求保护迅速动作，而是带有一定的时限，以保证选择性。5、2继电保护的要求考虑继电保护在设计中的作用非常重大，在技术上一定要满足四个根本要 求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。这四个根本要求有统一的一面，又有 互相矛盾的一面。在考虑保护方案时要统筹兼顾，尽力做到简单经济。本设计中采用无时限电流速断保护， 限时电流速断保护和过电流保护，为保 证迅

31、速，可靠而又选择性地切除故障，可将这三种电流保护，根据需要组合在一 起构成一整套保护，称为阶段式电流保护。5、3变压器保护概述变压器是工厂供电系统中最重要的电气设备。它的故障将对供电可靠性和 正常运行带来严重影响。变压器故障对发生在油箱内相油箱外。 油箱内的故障包 括绕组的相间短路、匝间短路以与铁心烧损等，油箱外的故障主要是套管和引出 线上发生短路。此外还有变压器外部短路引起的过电流等。变压器的不正常运行 状态主要为过负荷和油面降低。根据以上的故障类型和不正常运行状态，并考虑 变压器的容量，在变压器上要装设如下几种保护。1瓦斯保护，2纵(联)差动保护或电流速断保护，3过电流保护，4零序电流保护，5过负荷保护。车间变电所的各分厂变压器保护1瓦斯保护：防御变压器铁壳内部短路和油面降低。轻瓦斯动作于信号； 重瓦斯作用于跳闸。2电流速断保护：防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。3过电流保护：防御外部相间短路并作为瓦斯保护与电流速断保护的后 备保护。保护动作于跳闸。4过负荷保护：防御变压器本身的对称过负荷与外部短路引起的过载。按具体条件装设。继电保护的选择与整定无时限电流速断保护，限时电流速断保护和过电流保护都是反响于电流增大 而动作的保护，它们之间的区别主要