红光机械厂降压变电所的电气设计毕业设计.docx
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红光机械厂降压变电所的电气设计毕业设计
红光机械厂降压变电所的电气设计
第1章设计任务
1.1设计要求
要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并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,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,最后按要求写出设计说明书,绘制变电所系统图,功率因数补偿到0.9。
1.2设计依据
1.工厂负荷情况:
本厂车间为两班制,年最大负荷利用小时为4600小时,日最大负荷持续时间为6小时,该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。
2、供电电源情况
按照工厂与供电协议,本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的走向参看工厂总平面图。
该干线的导线牌号为LGJ-150,导线为等边三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8km。
断路器断流容量为500MVA,此断路器配备有定时限过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1.7S,为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压联络线由2公里处邻近单位取得备用电源。
已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km,电缆线总长度为25km。
3、气象资料
本厂所在地区的年最高气温为38度,年平均气温为23度,年最低气温为-8度,年最热月平均最高气温为33度,年最热月平均气温为26度,年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。
年雷暴日为20。
4、地质水文资料
本厂所在地区平均海拔500米,底层以砂粘土为主,地下水位为20米。
5、电费制度
本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。
每月基本电费按主变压器容量计为18元/kw.h,照明电费为0.50元/kw.h。
6、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
生活区
照明
350
0.7
0.9
1.3设计任务
1、设计说明书
包括:
1)摘要
2)目录
3)正文(设计过程及内容)
4)附录——参考文献
2、设计图样
本设计只做出变电所主接线图1张即可
第2章负荷计算和无功功率补偿
2.1负荷计算
在负荷计算时,采用需要系数法对各个车间进行计算,并将照明和动力部分分开计算,照明部分最后和宿舍区照明一起计算。
由公式:
,得:
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,
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;
另外,所有车间的照明负荷:
取全厂的同时系数为:
,,则全厂的计算负荷为:
;
2.2无功功率补偿
无功功率的人工补偿装置:
主要有同步补偿机和并联电容器两种。
由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点,因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。
由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为:
这时低压侧的功率因数为:
为使高压侧的功率因数0.90,则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90,
取:
。
要使低压侧的功率因数由0.82提高到0.95,则低压侧需装设的并联电容器容量为:
取:
=370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:
满足要求。
第3章变压器的选择及主接线方案的确定
3.1变电所主变压器台数和容量
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:
a)装设一台变压器型号为S9型,而容量根据式,为主变压器容量,为总的计算负荷。
选=1250kVA>=1068.49kVA,即选一台S9-1250/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
b)装设两台变压器型号为S9型,而每台变压器容量根据式(3-1)、(3-2)选择,即
(3-1)
(3-2)
代入数据可得:
=(0.6~0.7)×1068.49=(641.09~747.94)。
因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组均为Dyn0,如表3-1所示。
表3-1两台变压器的型号
变压器
型号
额定
容量
/
额定
电压
/kV
联结组型号
损耗/kW
空载
电流
%
短路
阻抗
%
高压
低压
空载
负载
S9-630/10
630
10.5
0.4
Dyn11
1.3
5.8
3.0
5
(附:
参考尺寸(mm):
长:
1760宽:
1025高:
1655重量(kg):
3410)
3.2主接线方案的技术经济比较
装设一台主变压器的方案
技术指标:
供电安全性,满足要求。
供电可靠性,基本满足要求。
供电质量,由于一台主变,电压损耗较大。
灵活方便性,只有一台主变,灵活性稍差。
扩建适应性,稍差一些。
经济指标:
电力变压器的综合投资额,查得S9-1000/10的单价为15万元,而变压器综合投资约为其单价的2倍,因此综合投资约为2*15=30万元。
高压开关柜(含计量柜)的综合投资额,查得GG-1A(F)型柜可按每台4.2万元计,其综合投资可按设备的1.5倍计,因此高压开关柜的综合投资约为4.2*1.5*4=25.2万元。
电力变压器和高压开关柜的年运行费,主变压器的折旧费=30万元*0.05=1.5万元;高压开关柜的折旧费=25.2万元*0.06=1.5万元;变配电的维修管理费=(30+25.2)万元*0.06=3.3万元。
因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=(1.5+1.5+3.3)=6.3万元。
供电贴费,主变容量每KVA为800元,供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元
装设两台主变压器的方案
技术指标:
供电安全性,满足要求。
供电可靠性,满足要求。
供电质量,由于两台主变并列,电压损耗较小。
灵活方便性,由于有两台主变,灵活性较好。
扩建适应性,更好一些。
经济指标:
电力变压器的综合投资额,查得S9-630/10的单价为10.5万元,因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万元,比一台主变方案多投资12万元。
高压开关柜(含计量柜)的综合投资额,本方案采用6台GG-1A(F)柜,其综合投资约为6*1.5*4.2=37.8万元,比一台主变方案多投资12.6万元。
电力变压器和高压开关柜的年运行费,主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元;高压开关柜的折旧费=37.8万元*0.06=2.3万元;变配电的维修管理费=(42+37.8)万元*0.06=4.8万元。
因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=(2.1+2.3+4.8)=9.2万元,比一台主变方案多投资2.9万元。
供电贴费,供电贴费=2*630KVA*0.08万元=100.8万元,比一台主变多交20.8万元。
从上文可以看出,按技术指标,装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案,但按经济指标,则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案,因此决定采用装设一台主变压器主接线方案,主接线图见附录。
10kv
选一个变压器方案图
10kv
选两个变压器方案图
第4章短路电流的计算
4.1绘制计算电路
图4-1短路计算电路
4.2确定短路计算基准值
设基准容量=100MVA,基准电压==1.05,为短路计算电压,即高压侧=10.5kV,低压侧=0.4kV,则
4.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值
1.电力系统
已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA,故=100MVA/500MVA=0.2
2.架空线路
查表得LGJ-150的线路电抗,而线路长8km,故
3.电力变压器
查表得变压器的短路电压百分值=4.5,故
=3.6
式中,为变压器的额定容量
因此绘制短路计算等效电路如图4-2所示。
图4-2短路计算等效电路
4.4k-1点(10.5kV侧)的相关计算
1.总电抗标幺值
=0.2+2.6=2.8
2.三相短路电流周期分量有效值
3.其他短路电流
4.三相短路容量
4.5k-2点(0.4kV侧)的相关计算
1.总电抗标幺值
=0.2+2.6+4.5=6.4
2.三相短路电流周期分量有效值
3.其他短路电流
4.三相短路容量
如图表4-1所示。
表4-1短路计算结果
短路计算点
三相短路电流
三相短路容量/MVA
k-1
1.96
1.96
1.96
5.0
2.96
35.7
k-2
22.5
22.5
22.5
41.4
24.5
15.6
第5章变电所一次设备的选择校验
5.110kV侧一次设备的选择校验
1.按工作电压选则
设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压,即,高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压,即。
=10kV,=11.5kV,高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV,穿墙套管额定电压=11.5kV,熔断器额定电压=12kV。
2.按工作电流选择
设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流,即
3.按断流能力选择
设备的额定开断电流或断流容量,对分断短路电流的设备来说,不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量,即
或
对于分断负荷设备电流的设备来说,则为,为最大负荷电流。
4.隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验
a)动稳定校验条件或
、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值,、
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