红光机械厂降压变电所的电气设计课程设计 推荐.docx
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红光机械厂降压变电所的电气设计课程设计推荐
红光机械厂降压变电所的电气设计
摘要
本设计根据红星机械厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,适当考虑工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求。
通过负荷计算,短路计算,校验等等,来确定变电所型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案,确定变电所防雷接地装置,绘制变电所系统图,功率因数需要补偿到0.9。
关键词:
负荷计算变压器继电保护二次回路
目录
摘要I
第1章负荷计算和无功功率补偿1
1.1负荷计算和无功功率计算1
1.2无功功率补偿5
第2章变电所主变压器和主接线方案的选择6
2.1变电所形式和位置的选择6
2.2变电所主变压器的选择6
2.2.1只装一台主变压器7
2.2.2装设两台主变压器7
2.2.3两种方案的技术经济比较7
2.3变电所主接线方案的选择7
第3章变电所短路电流的计算9
3.1确定基准值10
3.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值10
3.3k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量10
3.4k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量11
第4章变电所一次设备的选择和校验11
4.1变电所高压一次设备的选择11
4.2变电所高压一次设备的校验12
4.3变电所低压母线的选择和校验13
第5章变电所高、低压配电线路的选择14
5.1高、低压线路导线的选择14
第6章变电所二次回路方案选择及继电保护的整定15
6.1二次回路方案选择15
6.1.1二次回路电源选择15
6.1.2高压断路器的控制和信号回路15
6.1.3电测量仪表与绝缘监视装置16
6.1.4电力系统中的自动重合闸装置16
6.2继电保护的整定16
第7章防雷装置的确定17
7.1防雷装置确定17
7.2雷电侵入波保护17
总结18
参考文献19
附录20
第1章负荷计算和无功功率补偿
1.1负荷计算和无功功率计算
表1-1工厂负荷统计资料
工厂编号
厂房名称
负荷类别
设备容量/kw
需要系数
功率因数
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
照明
6
0.8
1
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
照明
8
0.7
1
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
照明
10
0.8
1
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
照明
7
0.9
1
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
照明
5
0.8
1
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.8
照明
5
0.8
1
9
装配车间
动力
180
0.3
0.7
照明
6
0.8
1
10
机修车间
动力
160
0.2
0.65
照明
4
0.8
1
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
照明
1
0.8
1
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
照明
1
0.8
1
11生活区
照明
350
0.7
0.9
由表1-1中的工厂负荷统计资料分别计算出各自的计算负荷和工厂总的计算负荷:
(1)铸造车间
动力部分:
照明部分:
(2)锻压车间
动力部分:
照明部分:
(3)金工车间
动力部分:
照明部分:
(4)工具车间
动力部分:
照明部分:
(5)电镀车间
动力部分:
照明部分:
(6)热处理车间
动力部分:
照明部分:
(7)装配车间
动力部分:
照明部分:
(8)机修车间
动力部分:
照明部分:
(9)锅炉房
动力部分:
照明部分:
(10)仓库
动力部分:
照明部分:
(11)生活区
照明部分:
取全厂的同时系数为:
,则全厂的计算负荷为:
工厂总的计算负荷表见附录表A。
1.2无功功率补偿
由以上所求可得变压器低压侧的功率因数:
因为供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。
考虑到主变压器的无功损耗大于有功损耗,因此380V侧最大负荷功率因数应稍大于0.90,这里取。
则低压侧需装设的并联电容器容量为:
取
则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为:
计算电流:
变压器的功率损耗为:
变电所高压侧的计算负荷为:
补偿后的功率因数为:
这一功率因数满足(大于0.90)要求。
无功功率补偿后工厂380V侧和10V侧的计算负荷如表1-2。
表1-2无功功率补偿后工厂的计算负荷
项目
计算负荷
380V侧补偿前负荷
0.75
812.20
727.60
1090.00
1656.00
380V侧无功补偿容量
400.00
380V侧补偿后负荷
0.93
812.20
327.60
875.78
1330.6
主变压器功率损耗
8.76
43.79
10KV侧负荷总计
0.91
820.96
371.39
901.05
47.42
第2章变电所主变压器和主接线方案的选择
2.1变电所形式和位置的选择
考虑到本厂负荷较为分散,故变电所采用单独设立的方式。
变电所设立位置尽可能靠近负荷中心,工厂的总平面图如图2-1所示
图2-1工厂总平面图
2.2变电所主变压器的选择
根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器可有下列两种方案:
2.2.1只装一台主变压器
主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要,即,所以此变电所选,即选一台S9—1000/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷的备用电源,由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
2.2.2装设两台主变压器
应满足:
=(132+160+44.4)=336.4
因此选两台S9—630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的高压联络线承担。
主变压器的联结组别均采用Dyn11型。
2.2.3两种方案的技术经济比较
表2-1两种主结线方案的技术经济比较
比较项目
装设一台主变的方案
装设两台主变的方案
技术
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大
两台并联,电压损耗略小
灵活方便性
只一台主变,灵活性稍差
灵活性较好
扩建适应性
稍差一些
更好一些
经济
投资金额
投资低
投资高
从上表2-2可以看出,按技术指标,装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案,但按经济指标,则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。
(说明:
如果工厂负荷近期可有较大增长的话,则宜采用装设两台主变的方案)
2.3变电所主接线方案的选择
电气主接线的基本要求:
可靠性,灵活性,经济性和先进性。
本设计母线选择方案有两种。
方案Ⅰ:
高、低压侧均采用单母线接线。
优点:
接线简单清晰,设备少、投资低,操作方便,便于扩展,也便于采用成套配电装置。
另外,隔离开关仅仅用于检修,不作为操作电器,不易发生误操作。
缺点:
可靠性不高,不够灵活。
主接线图如图2-2。
方案Ⅱ:
高压侧采用单母线分段接线。
优点:
用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同母线段引出两个回路,用两个电路供电;当一段母线故障时,分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点:
当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电;当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越;扩建时需向两个方向均衡扩建。
主接线图如图2-3。
以上两种方案均能满足主接线要求,采用方案二相对来说需要的断路器数量多,接线复杂,它们的经济性能较差;采用方案一既满足负荷供电要求又较经济,故本次设计选用方案Ⅰ。
图2-2单母线主接线图
图2-3单母线分段主接线图
第3章变电所短路电流的计算
本厂的供电系统简图如图3-1所示。
采用两路电源供线,一路为距本厂8km的馈电变电站经LGJ-150架空线(系统按∞电源计),该干线首段所装高压断路器的断流容量为;一路为邻厂高压联络线。
下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。
图3-1短路计算电路
3.1确定基准值
取,,
所以:
3.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值
(1)电力系统的电抗标么值:
(2)架空线路的电抗标么值:
查手册得,因此:
(3)电力变压器的电抗标么值:
由所选的变压器的技术参数得,因此:
可绘得短路等效电路图如图3-2所示:
图3-2短路等效电路图
3.3k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量
(1)总电抗标么值:
(2)三相短路电流周期分量有效值:
(3)其他三相短路电流:
(4)三相短路容量:
3.4k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量
(1)总电抗标么值:
(2)三相短路电流周期分量有效值:
(3)其他三相短路电流:
(4)三相短路容量:
第4章变电所一次设备的选择和校验
4.1变电所高压一次设备的选择
高压断路器不仅能够通断正常负荷电流,而且能接通和承受一定时间的短路电流,并能在保护装置作用下自动跳闸切除短路故障。
真空断路器具有体积小、动作快、寿命长、安全可靠和便于维修等优点,所以初步选择真空断路器。
由于工厂的电源进线为10kv,所以额定电压为10kv。
因为变电所采用单独设立方案,故采用户内式。
由第1章负荷计算可知,所以综合考虑,选择型号为ZN4-10/1250的高压断路器。
高压隔离开关可以隔离高压电源,以保证其他设备和线路的安全检修,由第1章计算结果可知,故采用型号为GN-10/50的高压隔离开关。
由所以高压侧母线载流量要大于47.42A,查资料可知,高压侧母线型号:
LMY-3(404mm)的允许载流量为480A,满足要求。
4.2变电所高压一次设备的校验
根据《高压一次设备的选择校验项目和条件》,在据电压、电流、断流能力选择设备的基础上,对所选的高压侧设备进行必需的动稳定校验和热稳定度校验。
(1)高压断路器的动稳定度校验
校验条件:
或
由以上短路电流计算得:
;
查找所选设备的数据资料比较得:
高压断路器ZN4-10/1250的,满足要求。
(2)母线的动稳定校验
校验条件:
LMY母线材料的最大允许应力。
母线的短路电流;三相短路时所受的最大电动力
母线的弯曲力矩:
母线的截面系数:
母线在三相短路时的计算应力:
可得:
满足动稳定性要求。
(1)高压断路器热稳定性校验
校验条件:
查阅资料可知高压断路器:
,将数据代入上式,经计算高压电路器满足热稳定性要求。
(2)高压母线的热稳定性校验
校验条件:
A=,查资料可知铝母线的C
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