某厂降压变电所电气部分设计.docx
- 文档编号:10723186
- 上传时间:2023-02-22
- 格式:DOCX
- 页数:36
- 大小:192.93KB
某厂降压变电所电气部分设计.docx
《某厂降压变电所电气部分设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《某厂降压变电所电气部分设计.docx(36页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
某厂降压变电所电气部分设计
电力工程
课程设计说明书
某机械厂降压变电所的电气设计
学生姓名:
学号:
学院:
计算机与控制工程学院
专业:
电气工程及其自动化
指导教师:
2015年7月
电力工程基础
课程设计任务书
2014〜2015学年第2学期
学院:
计算机与控制工程学院
专业:
电气工程及其自动化
学生姓名:
学号:
课程设计题目:
XX厂降压变电所电气部分设计
起迄日期:
2015.6月28日〜7月11日
课程设计地点:
07803
指导教师:
秦鹏
学科部副主任:
下达任务书日期:
2013年6月3日
课程设计任务书
1设计目的:
re・■m■・n■・!
!
■■■・・・・in・■n・■■・!
!
■■■・・・・in・■im■hn■・!
!
■■■・・■yh・・in・■im■■・a-K・・■yh・・n・■iw・■■・!
■■■■・・aY.・mn・■rr・■9TB■・ii-K・・・・w・■m・■■・》-■・・by・・・■w・■■・》-■・・n・・・■:
n・■vrc■・》-■・・■■■■・・・■s-e・■日
通过本课程设计,巩固和加深在《电力系统分析》和《电力工程基础原理》课程中
所学的理论知识,基本掌握变电所电气部分设计的一般方法,提高电气设计的设计能力,
为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。
2.设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):
r・■«-r■■・n■■n■■m■■wb■■9-r・■b^b■■n■■m■■■■«-r■■■■a-s■■■»■■tra■■m■■・^b■■a-s■■bv■■■tra■■tn■■b^b■■a-s■■bv■■■tra■■s-r■■b^b■■■■bv■■■pa■■s-r■■b^b■■s-«■■bv■■■pa■■s-r■■byb■■s-«■■bv■■■vra■■s-r■■■■s-«■■bv■■・ir・■■s-r■■vn■aa
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型式,确定变电所主变压器的台数与容量、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,选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。
设计依据:
1、工厂总平面布置图参考文献1的图11-4。
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数为3400h,日最大负荷持续时间为8h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外,其余均属于三级负荷。
低压动力设备均为三相,额定电压为380V。
电气照明及家用电器均为单相,额定电压为220V。
本
厂的负荷统计资料见附表所示。
3、供电电源情况
按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由附近一条6KV的干线取得工
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LJ-150,导线为等边三
角形排列,线距1.0m,干线首端距离本厂约8km干线首端所装设的高压短路器断流容量为480MVA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1.3s,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50km电缆线路总长度
为15km
4、气象资料:
本厂所在地年最高温度30C,年平均气温为10C,年最低温度为-15C,年最热月平均最高温度25C,年最热月平均气温为28C,年最热月地下0.8M处平均温度25C,常年主导风向为北风,覆冰厚度是3CM年雷暴日数25天。
5、地质水文资料:
平均海拔900M地层以沙粘土为主,地下水位2M
6电费制度
供电贴费800元/KVA。
每月电费按两部电费制:
基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA,动力电费为0.2元/KW.H,照明电费为0.5元/KW.H工厂最大负荷时功率因数不得小于0.90o
3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、
实物样品等〕:
r・■ITT■■■■9-K■■■"«■■■■■9-K■■N■■■!
TB■■■■9-K■■■■■■■n■■H■■■!
TB■■■■■!
H■■■■9-K■■■■■*・■■SH■■BVB■■■■■!
H■■SH■■■■S-W■■■■■*・■■SH■■WnI
提交课程设计说明书一份。
4.主要参考文献:
[1]刘介才.工厂供电设计指导.北京:
机械工业出版社
[2]刘笙.电气工程基础.北京:
科学出版社
[3]贺家李,宋从矩.电力工程基础原理.第三版.北京:
中国电力出版社
[4]苏文成.工厂供电.第二版.北京:
机械工业出版社
⑸李宗纲,刘玉林等.工厂供电设计.长春:
吉林科学技术出版社
⑹刘介才.工厂供电简明设计手册.北京:
机械工业出版社
[7]李辛,薛钦林.电气设计500例.北京:
机械工业出版社
5.设计成果形式及要求:
提交课程设计说明书一份。
6.工作计划及进度:
6月28日-6月30日:
负荷计算,确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型。
7月1日-7月3日:
选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线。
7月4日一7月5日:
确定二次回路方案,选择整定继电保护装置。
7月6日一7月7日:
确定防雷和接地装置。
7月8日-7月10:
课程设计说明书写作。
7月11日:
答辩即成绩考核。
学科部副主任审查意见:
签字:
附表:
工厂负荷统计资料
厂房编号
厂房名称
负荷类别
设备容量
/KW
需要系数
Kd
功率因数
cos
1
铸造车间
动力
340
0.4
0.69
照明
8
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
240
0.3
0.65
照明
9
0.7
1.0
3
金工车间
动力
360
0.2
0.65
照明
5
0.8
1.0
4
工具车间
动力
280
0.2
0.63
照明
8
0.8
1.0
5
电镀车间
动力
250
0.4
0.60
照明
5
0.7
1.0
6
热处理车间
动力
100
0.5
0.75
照明
6
0.7
1.0
7
装配车间
动力
140
0.38
0.68
照明
6
0.77
1.0
8
机修车间
动力
190
0.37
0.69
照明
2.8
0.8
1.0
9
锅炉房
动力
80
0.63
0.78
照明
1
0.77
1.0
10
仓库
动力
30
0.38
0.82
照明
2
0.78
1.0
生活区
照明
280
0.77
0.97
圏LIT机械厂总平面国
1前言1
1.1工厂供电设计的一般原则1
1.2工厂供电设计内容及步骤1
1.3工厂供电的意义和要求2
2负荷计算和无功功率补偿4
2.1负荷计算4
2.2无功功率补偿5
3变电所位置和型号的选择6
4变电所主变压器的选择和主结线方案的选择7
4.1变电所变压器的选择7
4.2变压器主接线方案的选择8
5短路电流的计算10
5.1绘制计算电路10
5.2确定基准值10
5.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值10
5.4计算K-1点(10.5KV侧)的短路电路总电抗及三相短路
电流和短路电流11
5.5计算K-2点(0.4KV侧)的短路电路总电抗及三相短路
电流和短路电流11
6变电所一次设备的选择校验13
6.16kV侧一次设备的选择校验13
6.2380V侧一次设备的选择校验13
6.3高低压母线的选择14
7变电所进出线以及邻近单位联络线的选择15
7.16kV高压进线和引入电缆的选择15
7.2380V低压出线的选择15
7.3作为备用电源的高压联络线的选择校验18
8变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定19
8.1变电所二次回路方案的选择19
8.2变电所继电保护装置19
9变压所的防雷保护与接地装置的设计21
9.1直击雷防护21
9.2雷电侵入波的防护21
9.3变电所公共接地装置的设计21
10结论23
参考文献24
/、八—
1前言
1.1工厂供电设计的一般原则
工厂供电设计必须遵循以下原则:
(1)工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和设计规范,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属和保护环境等技术经济政策。
(2)工厂供电设计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,设计中应采用符合国家标准的效率高、能耗低和性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电气产品。
(3)工厂供电设计应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,以近期为主,适当考虑扩建的可能性。
(4)工厂供电设计必须从全局出发,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部分。
工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。
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。
1.2工厂供电设计内容及步骤
全厂总降压变电所及配电系统设计,是根据各个车间的负荷数量和性质,生产工艺对负荷的要求,以及负荷布局,结合国家供电情况。
解决对各部门的安全可靠,经济的分配电能问题。
其基本内容有以下几方面:
(1)负荷计算
全厂总降压变电所的负荷计算,是在车间负荷计算的基础上进行的。
考虑车间变电所变压器的功率损耗,从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。
列出负荷计算表、表达计算成果。
(2)工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择
参考电源进线方向,综合考虑设置总降压变电所的有关因素,结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要,确定变压器的台数和容量。
(3)工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数,负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数,确定变电所高、低接线方式。
对它的基本要求,即要安全可靠有要灵活经
济,安装容易维修方便。
(4)厂区高压配电系统设计
根据厂内负荷情况,从技术和经济合理性确定厂区配电电压。
参考负荷布局及总降压变电所位置,比较几种可行的高压配电网布置放案,计算出导线截面及电压损失,由不同放案的可靠性,电压损失,基建投资,年运行费用,有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值,择优选用。
按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。
用厂区高压线路平面布置图,敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。
(5)厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电,通常为国家电网的末端负荷,其容量运行小于电网容量,皆可按无限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,求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。
1.3工厂供电的意义和要求
工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,也称工厂配电。
众所周知,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应用;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及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。
电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。
因此,做好工厂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。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需
要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求:
(1)安全在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。
(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
(3)优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
(4)经济供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
此外,在供电工作中,应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系,既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,适应发展。
2负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算
各厂房及生活区的负荷计算如表1所示:
表1各厂房负荷计算
厂房编号
厂房名称
负荷类别
设备容
量/KW
需要
系数
Kd
功率因数COS
©
tan©
计算负荷
P30/KW
QF0/Kvar
S30/Kvar
I30/A
1
铸造车间
动力
340
0.4
0.69
1.04
136
142.6
照明
8
0.8
1
0
6.4
0
小计
348
142.4
142.6
202
307
2
锻压车间
动力
240
0.3
0.65
1.17
72
84.2
照明
9
0.7
1
0
6.3
0
小计
249
79.3
84.2
116
176
3
金工车间
动力
360
0.2
0.65
1.17
72
84.2
照明
5
0.8
1
0
4
0
小计
365
76
84.2
113
172
4
工具车间
动力
280
0.2
0.63
1.23
56
69
照明
8
0.8
1
0
6.4
0
小计
288
62.4
69
93
141
5
电镀车间
动力
250
0.4
0.6
1.33
100
133.3
照明
5
0.7
1
0
3.5
0
小计
255
103.5
133.3
169
257
6
热处理车间
动力
100
0.5
0.75
0.88
50
44.1
照明
6
0.7
1
0
4.2
0
小计
106
54.2
44.1
70
106
7
装配车间
动力
140
0.38
0.68
1.08
53.2
57.4
照明
6
0.77
1
0
4.6
0
小计
146
57.8
57.4
81
123
8
机修车间
动力
190
0.37
0.69
1.05
70.3
73.7
照明
2.8
0.8
1
0
2.2
0
小计
192.8
72.5
73.7
103
156
9
锅炉房
动力
80
0.63
0.78
0.80
50.4
40.4
照明
1
0.77
1
0
0.8
0
小计
81
51.2
40.4
65
99
10
仓库
动力
30
0.38
0.82
0.70
11.4
8
照明
2
0.78
1
0
1.6
0
小计
31
13
8
15
23
11
生活区
照明
280
0.77
0.97
0.25
215.6
54
222
338
动力
2010
927.9
790.9
总计(380V
照明
330.8
侧)
Kp=0.85Kq=0.9
0.74
788.7
711.8
1062.4'
1614.1
2.2无功功率补偿
由表1可知,该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.74.而供电部门要求该厂6KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.90。
而在变压器低压侧进行补偿时,考虑到变压器的无功功率损耗远大于其有功功率损耗,可按低压侧补
偿后的功率因数为0.92来计算补偿容量。
因此,需装设的电容器容量为:
Qc=P30(tan1-tan2)788.7[tan(arccos0.74)-tan(arccos0.92)]Kvar=381Kvar
选BW0.4-14-3型电容器,采用其方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)4台
相结合,总共容量84Kvar*5=420Kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的
负荷计算如表2所示:
表2无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cos©
计算负荷
PS0/KW
Q0/Kvar
SWKvar
130/A
380V侧补偿前负荷
0.74
788.7
711.8
1062.4
1614.1
380V侧无功补偿容量
-420
380V补偿后负载
0.937
788.7
291.8
840.9
1277.6
主变压器功率损耗
0.015S30=13
0.06S30=5C
6KV侧负荷总计
0.92
801.7
341.8
871.5
83.9
3变电所位置和型号的选择
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.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和丫轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如Pi(xi,yi)、P2(X2,y2)、F3(X3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+R+…=EP.因此仿照《力学》中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:
P1X1
V
P2X2
P3X3
(PiXi)
(3.1)
X
Pl
P2
P3
Pi
Plyl
P2y2
P3y3
(Py)
(3.2)
y
Pl
P2
P3
Pi
按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3所示:
表3各厂房坐标位置
坐标轴
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
生活区
X(cm)
2.2
2.2
5.5
5.5
6.8
10.5
10.5
10.5
10.5
14.8
1.1
Y(cm)
8.6
6.0
8.6
6.0
3.0
10.3
7.7
5.1
2.5
7.7
0.4
由计算结果可知,x=5.2y=5.1工厂的负荷中心在4号厂房的西南角。
考虑的方便进出线及周围环境情况,决定在4号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电
所,其型式为附设式。
4变电所主变压器的选择和主结线万案的选择
4.1变电所变压器的选择
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:
(1)装设一台变压器型号采用S9选择Sn.t=1000>871.5KVA选用一台S9-1000/6
型低损耗配电变压器,工厂二级负荷的配用电源,由邻近单位相连的高压联络线来承担。
(2)装两台变压器型号仍采用S9每台容量按
SN.T(0.6-0.7)S30=(522.9-610.05)KVA
而且
SN.T》S30(1+2)=(202+169+65)KVA=436KVA
因此选用两台S9-630/6型低损耗配电变压器,工厂二级负荷的配用电源,
由邻近单位相连的高压联络线来承担。
主变压器的联结组别均采用YynO
&KV
电源进线
X-
LACJ;
P3S
CC-1FCJN-54
GG-
PF
ce
ila|:
r■'-^7
4/&
200/0007
图2装设一台主变的主接线方案高压柜列图
1-
笃:
'
SG-
1FCP)
3^—
1A.V)
M—
iA».r:
'
-113
-LL
-:
L
-or
V*
图2装设两台主变的主接线方案高压柜列图
4.2变压器主接线方案的选择
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:
(1)装设一台主变压器的主接线方案,如图1所示:
(2)装设两台主变压器的主接线方案,如图2所示:
(3)两种主结线方案的技术经济比较,如表4所示:
表4两种结线方式的比较
比较项目
装设一台主变的方案
装设两台主变的方案
技术指标
供电安全性
瞒足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
满足要求
供电质量
由于有一台主变,电压损耗略大
由于有两台主变,电压损耗略小
灵活方便性
只有一台主变,灵活性稍差
由于有两台主变,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
S9-1000单价为10.76万元,变压器综合投资约为单价的两倍,因此综合投资为21.52万元
S9-630单价为7.47万元,因
此两台综合投资为29.88万兀,比一台主变方案多投资
8.36万元
咼压开关柜的综合投资额
GG-1A(F)型柜每台3.5万元,
其综合投资为单价的1.5倍,因此综合投资为21万
本方案米用6台GG-1A(F)柜,其综合投资额为31.5万元,比一台主变方案多投资10.5万元
电力变压器和咼压开关柜的年运行费
主变和咼压开关柜的折旧价和维护管理费每年为4.893万元
(其余略)
主变和咼压开关柜的折旧价和维护管理费每年为7.067万兀,比一台主变方案多投资
2.174万元
交供电部门的一次
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 降压 变电所 电气 部分 设计