某机械厂降压变电所电气设计

1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2016 /2017 学年第一学期）课程名称 ：企业供电系统工程设计 题 目 ：某机械厂降压变压所的电气设计专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ：安宪军 设计周数 ： 一周 设计成绩 ： 2016年12 月 16 日一、原始数据及主要任务某厂下属9个车间，两个车站，一个车间站用设备安装容量如下表，其中水压机钢车车间，煤气氧气站为一级负荷，其他为二三级负荷。供电电源取自12KM处110/35KV两段母线，母线最大运行方式，最小运行方式短路容量分别为215MVA和150MVA，35KV架空线进线继电保护动作时间1.5S，5KV电气设备及主变压器采用户

2、外布置，6KV采用单母线分段接线，一级负荷分别从6KV分段母线配出两条回线路，其余为单回路供电，该地区年最高气温38度。二、技术要求 要求根据本厂所能取得的电源基本厂用电负荷的实际情况，适当考虑工厂生产的发展，按照可靠，技术先进经济合理的原理，全厂负荷统计，选择主变压器，拟制全厂供电系统图，计算短路电流，选择35KV，6KV供电线路，选择电气设备，按要求写出设计说明书并绘出图样。1站用电容量安装表编号名称安装容量KW需要系数功率因数Tg供电距离KM1金工车间11430.790.820.70.82铸钢车间57750.710.810.720.63铸铁车间4820.830.830.670.424热处

3、理车间4760.630.750.880.985水压机车间18860.70.850.620.756冷作车间5850.650.790.780.937机修车间1540.520.770.831.158附件车间1640.550.80.750.89铸件清理车间4750.590.820.70.5210氧气站10830.840.860.590.9511煤气站12880.80.840.651.22三、负荷计算根据工厂供电教材采用需要系数法对各个车间进行计算时，其公式有有功功率： 无功功率： 视在功率： 额定电流： 上式中：需要系数 P设备的额定容量 功率因数的正切值 U额定电压根据上述公式对负荷进行计算有：金工

4、车间：P30=902.97kw Q30=632.08kvar S30=1101.2kv A铸钢车间：P30=4100.25kw Q30=2952.18kvar S30=5062kv A铸铁车间：P30=400.06kw Q30=268.04kvar S30=482kv A热处理车间：P30=299.88kw Q30=263.90kvar S30=399.84kv A水压机车间：P30=1320.2kw Q30=818.52kvar S30=1553.18kv A冷作车间：P30=380.255kw Q30=296.60kvar S30=481.30kv A机修车间：P30=80.08kw Q3

5、0=66.47kvar S30=104kv A附件车间：P30=90.2kw Q30=67.65kvar S30=112.75kv A铸件清理车间：P30=280.25kw Q30=196.18kvar S30=341.77kv A氧气站：P30=909.72kw Q30=536.73kvar S30=1057.81kv A煤气站：P30=1030.4kw Q30=669.76kvar S30=1226.67kv A低压侧试在计算负荷：S30（2）=11905.24 kv A低压侧功率因数：cos（2）=0.8无功功率补偿容量：QC=3173.36补偿后的事在计算负荷：S30(2)=10433

6、.1一台变压器的容量：6259.867303.17四、变压器的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，60%以上车间为一、二级负荷，故选择两台主变压器，根据计算得到的变压器容量将变压器的型号定为S9-8000/35。 基本参数如下表变压器型号额定容量（kVA）额定电压（kV）联结组别空载损耗（kW）负载损耗（kW）空载电流%短路阻抗%S9-8000/35800038.5/10.5Y，dn118.5420.77.5五、拟制全厂供电系统图1、电气主接线的概述 变电所主接线(

7、一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径，它由各种电力设备（隔离开关、断路器、互感器、变压器等）及其连接线组成，通常用单线图表示。主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系，它是供电设计中的重要环节。在图上所有电气设备均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电气设备所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符

8、号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等；因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。2、电气主接线的设计原则和要求2.1电气主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流

9、分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。（3）考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。 （4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、

10、灵活性的要求低。 （5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。2.2 电气主接线设计的基本要求 变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。 （1）可靠实用 所为可靠性是指主接线能可靠

11、的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。（2）运行灵活主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。 （3）简单经济 在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器

12、、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。 （4）操作方便主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。3135kV侧主接线设计35kV侧进线两回，由于使用两台变压器并且还和另一座变电所联络，所以出线两回。由电力工程电气设计手册第二章关于单母线接线的规定：“3563kV配电装置的出线回数不超过3回”，但是本厂60%以上为一、二级负荷，根

13、据可靠性原则，则35kV侧应采用单母线分段接线。3.26kV侧出线8回。由电力工程电气设计手册第二章规定：610kV配电装置出线回路数为8回及以上时采用单母线分段接线，当短路电流过大、出线需要带电抗器时，也可采用双母线接线。我们采用的是单母线的接线方式。4、全厂供电系统图六、短路电流的计算（1）线路电抗标幺值：若线路长度为、单位长度的电抗为，则线路电抗。线路的标幺电抗为 （2）变压器电抗标幺值：若变压器的额定容量为和阻抗电压百分数为，则忽略变压器绕组电阻R的电抗标幺值为 （3）电力系统的电抗标幺值：若已知供电系统的系统电抗有名值,则系统标幺电抗为 （4）短路冲击电流 在高压供电系统中为 在低压

14、供电系统中为 式中 三相短路电流周期分量的有效值选基准容量,基准电压, ,则可求得各级基准电流为 母线最大运行方式、最小运行方式短路容量分别为Skmax=215MVA和Skmin=150MVA。其对应的电源电抗标幺值为：35kv供电线路采用架空线，阻抗取0.4/km,电抗标幺值：变压器电抗标幺值：=7.5*100*1000/(100*8000)=0.75最大运行方式变压器一次侧：总电抗标幺值：三相短路电流周期分量有效值：其他三相短路电流：=变压器二次侧：总电抗标幺值：三相短路电流周期分量有效值： 其他三相短路电流：=最小运行方式变压器一次侧：总电抗标幺值：三相短路电流周期分量有效值：其他三相短

15、路电流：=变压器二次侧：总电抗标幺值：三相短路电流周期分量有效值： 其他三相短路电流：=七、电气设备的选择1、 35kV和6kV高压变电柜的选择由于本厂所在地区的夏季温度较高，因此在设备选型时对设备的防爆性能做充分考虑，配电装置宜采用室内布置形式。（1）35kV开关柜的选择根据装设地点、环境及系统电压先对高压开关柜做一选型，高压开关柜属成套配电设备，柜中的一次设备必须按上面的校验条件校验合格才行。由于本设计是35kV电源进线，则可选用移开式高压开关柜，这里选择JYN1-35型。JYN1-35型、JYN2-10高压开关柜的主要电气设备分别见表4-2、表4-3。表5-2 JYN1-35型高压开关柜

16、的主要电气设备表名称型号主要技术数据断路器SN10-35IC断流容量1000MVA电流互感器LCZ-35=5-1000A/5A,在此选变比100电压互感器JDJ2-35=35kV/0.1kV高压熔断器RN2-35额定电流0.5A，保护电压互感器避雷器FZ3-35额定电压35kV柜外形尺寸（mm:长宽高）1818mm2400mm2925mm表5-3 JYN2-10型高压开关柜的主要电气设备表名称型号主要技术数据断路器ZN4-10ICC表示手车式电流互感器LZZJB6-10=100-1500A/5A,在此选变比100电压互感器JDZJ-10=10kV/0.1kV熔断器RN2-10额定电流0.5A

17、保护电压互感器,避雷器FZ2-10额定电压10kV柜外形尺寸（mm:长宽高）840mm1500mm2200mm2、断路器和隔离开关的选择2.1 35kV进线侧的断路器选择参数如下表所示： 表5.4 35kV断路器型号额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）额定短时耐受电流（kA）额定峰值耐受电流（kA）额定合闸时间（s）全开断时间（s）额定断流容量（MVA）SN10-35I3540.510001616(4S)400.250.061000MVA流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 = 进线侧隔离开关选择参数如下图所示：（35侧隔离开关）表5-5 35kV侧隔离开关

18、型号额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）GN2-35G3540.510007027.5（5s）2.2 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 = 额定电压选择 35kV额定电流选择 开断电流选择 由上面表格知SN10-35I型断路器和GW2-35G型隔离开关同样满足主变侧断路器和隔离开关的要求，所以选择同样的型号。这也满足了选择设备同类设备应尽量较少品种的原则。2.3 6侧断路器选择参数如下表所示： 表5-6 10kV侧断路器型号额定电压（kV）最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定短

19、时耐受电流（kA）额定峰值耐受电流（kA）额定合闸时间（s）全开断时间（s）ZN4-10101212502525 (4S)630.060.03流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 =28000/（36）=1539.6A同理，选择如下隔离开关也符合要求。则主变一次侧隔离开关选择参数如下图所示： （10侧隔离开关）表5-7 6kV隔离开关型号额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）GN19-10/12501011.5125010040（4s）3 高压熔断器的选择高压熔断器选择结果表如下：表5-8 高压熔断器型号额定电压（kV）额定电流（A）断流容量S

20、（MVA）最大开断电流（kA）RN2-1060.5100050RN2-35350.51000174、进出线的选择4.1、 35kV母线的选择35kV的长期工作持续电流：=35kV主母线一般选用矩形的硬母线，选择LMY-1006.3立放矩形铝母线+33时长期允许电流为1255A，母线平放时乘以0.95，则允许电流为1192.25A，满足35kV主母线持续电流207.8522A的要求。4.2、 6kV母线的选择6kV母线长期工作电流 =28000/（36）=1539.6A选用LMY-1006.3型立放矩形铝母线，长期允许电流为1539.6A,母线平放乘以0.95,则允许电流为1479A，满足要求。

21、4.3、35KV架空线路的选择4.3.1 35kV进线为双回路，按经济电流密度选择其截面：791A设 得则 479.4根据相关资料选，4.3.2 35kV高压引入导线（由高压配电室至主变）的选择采用BLX-35KV铝芯绝缘线电缆穿硬塑料管敷设。按发热条件选择由=，环境温度为，则查表得，初选截面 符合要求 4.3.3 6kV电缆的选择（由主变到6kV母线电缆）（1）额定电压 ，（2）按经济电流密度选择电缆截面查导体的经济电流密度表得根据以上数据初步选用YJLV-10，=300的电力电缆5 电流互感器的选择与配置5.1 35kV侧电流互感器表5-12 35kV侧电流互感器型号额定电压（kV）额定电流（A）额定二次负荷（）（cos=0.8）1s热稳定倍数热稳定倍数一次二次0.513LCZ-353550052265kA150kA流过断路器的最大持续工作电流=额定电压选择 35kV额定电流选择 开断电流选择 5.2 6kV侧电流互感器表5-13 6kV电流互感器型号额定电压（kV）额定电流（A）额定二次负荷（）（cos=0.8）1s热稳定倍数热稳定倍数一次二次0.513LJZZB6-6650