机械厂35KV总降压变电所.doc

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机械厂35KV总降压变电所

及高压配电系统设计

院（系、部）：

信息工程学院

姓名：

学号：

班级：

专业：

电气工程及其自动化

指导教师：

北京

目录

第一章前言...........................................3

第二章设计任务书..............................................3

第三章设计说明书..............................................5

3.1负荷计算........................................................5

3.2功率因数补偿计算...............................................6

3.3变压器的选择.....................................................7

3.4总配电所接线方案的确定..........................................8

3.5短路计算....................................................

第三章设备的选择与校验供.................................

附录一配电系统主接线图

附录二设备清单

参考文献 19

21

第一章前言

1.1课程设计目的

专业课程设计是学生学完专业基础课后综合应用所学知识、结合工程实际问题的一次重要教学实践，培养学生理论联系实际、技术结合经济、综合考虑问题进行设计的能力。

1.2意义

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。

工厂厂区供电设计是整个工厂建设设计中的重要组成部分。

供电设计质量,会直接影响到日后工厂的生产与发展。

尤其对那些工业生产自动化程度很高的大型现代化工厂,如果能有一个高质量的供电系统,那么,就有利于企业的快速发展。

稳定可靠的供电系统,有助于工厂增加产品产量,提高产品质量,降低生产成本,增加企业经济效益。

如果供电系统设计质量不高,将会给企业,给国家造成不可估量的损失[1]

第二章专业课程设计任务书

一、课程设计目的

专业课程设计是学生学完专业基础课后综合应用所学知识、结合工程实际问题的一次重要教学实践，培养学生理论联系实际、技术结合经济、综合考虑问题进行设计的能力。

二、课程设计题目

机械厂35KV总降压变电所及高压配电系统设计

三、设计基本条件与要求

依据厂区平面布置图、各车间基本负荷数据资料、区域变电所与本厂供电协议资料及当地气象水文资料，设计本厂总降压变电所及高压配电系统。

1、供电电源及供用用电协议：

a.可选用供电电源两个，一个是从距离厂南侧8公里处的220/35KV区域变电所供电，令一个是从厂西侧5公里处220/35KV某变电所引入。

35KV母线短路数据：

系统最大运行方式时区域变电所短路容量为600兆伏安，某变电所250兆伏安；最小运行方式时，区域变电所短路容量为280兆伏安，某变电所150兆伏安,年最大负荷利用小时数为5000h.

b.域变电所35KV配出线路定时限过流保护装置的整定时间为1.5秒，工厂总降应不大于1.0秒；

c.在总降压变电所35KV侧计量；

d.本厂功率因数值应该在0.9以上。

2、设计对象概况

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。

厂区车间分布情况：

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

车间负荷情况

序号

车间或用电

设备组名称

额定容量（KW）

需要系数Kx

功率因数COSφ

1

机加工车间

2500

0.8

0.82

2

装配车间

2200

0.85

0.75

3

配料车间

1705

0.25

0.62

4

热处理车间

1450

0.15

0.56

5

锻工车间

1800

0.25

0.6

6

高压站

1700

0.5

0.7

7

高压水泵房

1600

0.45

0.75

8

冷加工车间

1200

0.2

0.5

9

模具车间

450

0.8

0.78

10

所用电

900

0.6

0.85

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0.8-1.2米深处一年最热月平均温度为10°C；

（5）土壤冻结深度为0.7米。

车地质及水文条件：

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2.6-5米不等；

（2）地耐压力为25吨/平方米；

（3）地下水位普遍为1.9米。

三、课程设计具体内容

1.负荷的计算、短路电流的计算；

2．总体供配电系统方案的确定；

3．母线、导线及开关设备的选择及校验；

4．功率因数补偿方案的确定；

四、课程设计提交验收的材料

1.设计说明书

2.供配电系统主结线图

3.设备清单

第三章设计说明书

第一节负荷计算及功率因数补偿计算

3.1负荷计算

3.1.1负荷计算的意义

工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量，但是这种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷——称为计算负荷，从而根据计算负荷按照允许发热条件选择供电系统的导线截面，确定变压器容量，制订提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等，是一件较为复杂的事。

3.1.2负荷计算的方法

常用负荷计算的方法：

（1）需要系数法

（2）二项式系数法（3）形状系数法。

在此次设计中，设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以考虑采用需要

系数法。

负荷计算的主要公式有：

（1）有功计算负荷（单位为KW）

（2）无功计算负荷（单位为KVar）

（3）视在计算负荷（单位为KVA）

（4）计算电流（单位为A）

Un为车间或工厂的用电设备配电电压（单位为KV）

表2-1车间负荷计算

序号

车间名称

负荷容量（KW）

需要系数（Kx）

功率因数

tan∮

计算负荷

P30

Q30

S30

I30

1

电机修理车间

2500

0.8

082

0.698

2000

1396

2439

3706

2

装配车间

2200

0.85

0.75

0.88

1870

1649

2493

3788

3

配料车间

1705

0.25

0.62

1.26

426.25

540

688

1045

4

热处理车间

1450

0.15

0.56

1.48

217.5

322

388

590

5

锻工车间

1800

0.25

0.6

1.33

450

600

750

1140

6

高压站

1700

0.5

0.7

1

850

867

1214

1845

7

高压水泵房

1600

0.45

0.75

0.88

720

635

960

1459

8

冷加工车间

1200

0.2

0.5

1.73

240

415

480

729

9

模具车间

450

0.8

0.78

0.8

360

288

462

702

10

所用电

900

0.6

0.85

0.62

540

335

635

965

K∑p=0.9K∑q=0.95

0.73

6906

6695

9619

3.2功率因数补偿计算

3.2.1功率因数对供电系统的影响

在工厂供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大，即供电系统的功率因数降低将会引起：

（1）系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了投资费用；

（2）由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设备及供电线路的有功功率损耗相应地增大；（3）由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，就使的供电系统中的电压损失增加，使得调压困难；（4）对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大激磁电流，从而使转子绕组的温升超过允许范围，为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预定的效果[4]。

3.2.2功率因数的补偿

供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数都要提出一定的要求，本设计要求用户的功率因数cosΦ≥0.9，需要对功率因数进行人工补偿。

由上表可知，可知该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.73而要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.90。

考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，赞取0.92来计算380V侧所需的无功功率补偿容量：

==

=3524kavr

采用PGJ1型补偿屏，并联电容器为BWF10.5-120-1W型采用其方案一（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量120*6kvar*5=3600kvar。

因此无功补偿后工厂380V侧和35KV侧的负荷计算如下表所示：

项目

COSφ

计算负荷

/KW

/Kvar

/kvA

/kA

380V侧补偿前负荷

0.73

6906

6695

9619

14.61

380V侧无功补偿容量

-3600

380V侧补偿后负荷

0.929

6906

3095

7568

11280

主变压器功率损耗

=111

=443

10kv侧负荷计算

0.92

7017

3168

7568

429

3.3变压器的选择

3.3.1主变压器台数的选择

由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，且集中负荷较大，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。

3.3.2变电所主变压器容量的选择

无功补偿器的容量及型号

功率因数的计算

COSφ=P/S=6906/9619=0.72;tgφ=0.96。

计算无功补偿容量

根据功率因数考核基准值0.9的要求，应将本站功率因数补偿至0.9。

所以补偿后的功率因数换算为正切值tgφc=0.484。

所以补偿电容值为

QC=α（tgφ-tgφC）P=0.7×（0.96-0.484）×6906=2301kvar

选用的补偿电容型号及台数：

TBB10.5-2250/25两套

装有两台主变压器的变电所每台容量不应小