某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计1.docx

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某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计1

某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计

摘要

本论文主要依照工厂供电设计必须遵循的一般原则、基本内容和设计流程，对某电机修造厂变电所进行了设计说明，本文按照设计要求，在查阅大量参考资料、手册后，对负荷计算及无功功率补偿计算，变配电所所址和型式的选择，变电所主变压器台数、容量及类型的选择，变配电所主结线方案的设计，短路电流的计算，变配电所一次设备的选择，变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定，变配电所防雷保护与接地装置的设计等进行了详细的设计说明。

并附有相应的图表、公式和计算结果。

这次设计的变配电所完全满足设计要求。

本设计通过对计算负荷，选出变压器；通过计算三相短路电流，选出其他保护器件；通过三相短路电流，选择过电流保护设备；然后选择二次回路的设备，对一次侧设备进行控制、检测；最后注意安全、接地和防雷的设置。

关键字：

有功功率，电力变压器，三相短路电流，过电流，接地

第一章绪论

1.1课题背景、目的及意义

1.1.1课题的背景

本课题是根据刘介才主编的《工厂供电设计指导》上两个题目为原型，根据指导老师的要求设计。

变电所是电力系统中的一个重要环节,它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。

在35KV—10KV配电变电所设计研究方面，最近几十年发展更是迅猛。

尤其是对变电站综合自动化的研究，已经进行了多年,并取得了令人瞩目的进展。

变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。

例如美国、德国、法国、意大利等国家,在他们所属的某些电力公司里,大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。

在我国，现在变电所的基本也是向着变电站综合自动化这个方向发展的，但是根据我国的国情，现在大多数变电站还是没有完全实现保护和控制综合自动化。

传统的变电站的设计发展到现在已经十分的成熟了。

根据供电的设计内容和流程，可以十分的方便的按照步骤设计。

1.1.2课题的目的及意义

本题目主要目的是设计某电机修造厂的变电所总降压配电设计。

与原来的课程设计比较，本题不仅设计量大了许多，而且在更个方面的要求也有所加强。

虽然变电所的设计在现在已经不是高新的技术，但是作为自动化专业的学生，本题目还是很全面的包含了一大部分专业课程学习的内容，而且各个方面都有所深入。

尤其是继电保护的问题，有了更加深入的学习。

虽然本题没有对变电站综合自动化有所研究，但是对日后向这个方面的学习和发展打下了坚实的基础。

通过这次设计不仅进一步加强专业知识的学习，拓宽知识面，提高理论知识水平。

而且扩宽了就业面，提高就业能力，提高了独立思考和分析问题的能力。

1.2设计的主要内容、设计图样

1.2.1设计的主要包括

（1）设计的基本依据和资料。

（2）区域变电所和车间变电所负荷计算。

（3）无功功率补偿计算及补偿电容器选择。

（4）短路电流的计算和动稳定度，热稳定度的计算机。

（5）变压器容量及台数的选择。

（6）变电所进出线的选择。

（7）变电所的电缆，电线，高压开关柜，低压配电电屏，动力配电箱，电流互感器，避雷器，母线等主要设备的选择。

（8）区域变电所进线侧线路的继电保护，（采用定时限过电流保护）。

主变压器的差动保护，瓦斯继电器保护，工厂变电所进线侧单相接地保护。

（9）防雷装置与保护接地装置的设计。

（10）、域变电所的主接线图、工厂变电所主接线图、各种保护装置接线原理图。

（11）画出工厂变电所的平面图。

1.2.2设计图样

（1）变电所主结线电路图

电机修造厂总降压变电所主结线电路图

（3）各种保护装置接线原理图

变电所进线侧线路的继电保护原理电路图，（采用定时限过电流保护）。

主变压器的差动保护原理电路图，瓦斯继电器保护原理电路图，工厂变电所进线侧单相接地保护原理电路图

（4）变电所平、剖面图

电机修造厂总降压变电所平、剖面图

第二章设计依据

2.1电机修造厂

（1）电机修造厂总平面图（图2-1）

图2-1某电机修造厂总平面布置图

（2）工厂生产任务、规模及产品规格

本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。

年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万KW；制造电机总容量为6万KW，制造单机最大容量为5520KW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。

是大型钢铁联合企业重要组成部分。

（3）工厂各车间负荷计算表

表2-1工厂各车间负荷计算表

序号

车间名称

设备容量（千瓦）

计算负荷

变压器台数及容量

车间变电所代号

P30

（千瓦）

Q30

（千乏）

S30

（千伏安）

1

电机修造车间

2505

609

500

788

1×1000

No1车变

2

加工车间

886

163

258

305

1×400

No2车变

3

新制车间

634

222

336

403

1×500

No3车变

4

原料车间

514

310

183

360

1×400

No4车变

5

备件车间

562

199

158

254

1×315

No5车变

6

锻造车间

105

36

58

68

1×100

No6车变

7

锅炉房

269

197

172

262

1×315

No7车变

8

空压站

322

181

159

241

1×315

No8车变

9

汽车库

543

30

27

40

1×80

No9车变

10

大线圈车间

335

187

118

221

1×250

No10车变

11

半成品试验站

365

287

464

1×500

No11车变

12

成品试验站

2290

640

480

800

1×1000

No12车变

13

加压站

256

163

139

214

1×250

14

设备处仓库（转供负荷）

338

288

444

1×500

15

成品试验站内大型集中负荷

3600

2880

2300

3686

主要为高压整流装置，要求专线供电。

（4）供用电协议

①当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选定：

ⅰ从某220/60kV区域变电所提供电源，此站距厂南侧4.5公里。

ⅱ为满足二级负荷的需求，从某60/10.5kV变电所，提供10kV备用电源，此所距厂南侧4公里。

②电力系统短路数据，如表2-2所示。

其供电系统图，如图2-2所示。

表2-2区域变电站60kV母线短路数据

系统运行方式

系统短路数据

系统运行方式

系统短路数据

系统最大运行方式

＝1338MVA

系统最小运行方式

＝310MVA

图2-2供电系统图

③供电部门对工厂提出的技术要求：

ⅰ区域变电所60kV馈电线的过电流保护整定时间

＝1.8s，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。

ⅱ在企业总降压变电所60kV侧进行电能计量。

ⅲ该厂的总平均功率因数值应在0.9以上。

（5）工厂负荷性质

本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大有功负荷利用小时数为2200h。

锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。

又由于该厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。

因此，要求供电具有一定的可靠性。

（6）本厂自然条件

①气象资料最热月平均最高温度35摄氏度，土壤中0.7-1米深处一年中最热月平均温度为20摄氏度，土壤冻结深度为1.10米，夏季主导风向为南风，最高气温+40度，最低-40度，导线复冰时气温-5度，最大风速时气温-5度，最大风速25米/秒，导线复冰时风速10米/秒，最高最低气温时风速0米/秒，复冰厚度10毫米，年雷暴日数31.5日。

②地质水文资料该厂区地层以砂粘土为主，地质条件较好，地下水位2.8-5.3m，地耐压力为15吨/平方米。

第三章设计说明

3.1负荷计算及功率补偿

3.1.1负荷计算的内容和目的

（1）计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量求取确定的、预期不变的最大假想负荷。

也就是通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。

在配电设计中，通常采用半小时的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

（2）计算负荷是用户供电系统结构设计、供电线路截面选择、变压器数量和容量选择、电气设备额定参数选择等的依据，合理地确定用户各级用电系统的计算负荷非常重要。

3.1.2负荷计算的方法

有功计算负荷为

（3-1）

式中，

为设备容量。

无功计算负荷为

（3-2）

式中，

为对应于用电设备组

的正切值。

视在计算负荷为

（3-3）

总的计算电流为

（3-4）

式中，

为额定电压380V。

3.1.3各用电车间负荷情况及各车间变电所容量。

表3-1

序号

车间名称

设备容量（千瓦）

计算负荷

变压器台数及容量

车间变电所代号

P30

（千瓦）

Q30

（千乏）

S30

（千伏安）

1

电机修造车间

2505

609

500

788

1×1000

No1车变

2

加工车间

886

163

258

305

1×400

No2车变

3

新制车间

634

222

336

403

1×500

No3车变

4

原料车间

514

310

183

360

1×400

No4车变

5

备件车间

562

199

158

254

1×315

No5车变

6

锻造车间

105

36

58

68

1×100

No6车变

7

锅炉房

269

197

172

262

1×315

No7车变

8

空压站

322

181

159

241

1×315

No8车变

9

汽车库

543

30

27

40

1×80

No9车变

10

大线圈车间

335

187

118

221

1×250

No10车变

11

半成品试验站

365

287

464

1×500

No11车变

12

成品试验站

2290

640

480

800

1×1000

No12车变

13

加压站

256

163

139

214

1×250

14

设备处仓库（转供负荷）

338

288

444

1×500

15

成品试验站内大型集中负荷

3600

2880

2300

3686

主要为高压整流装置，要求专线供电。

3.1.4全厂负荷计算。

取K∑p=0.92;K∑q=0.95

根据上表可算出：

∑P30i=6520kW;∑Q30i=5463kvar

则P30=K∑P∑P30i=0.92×6520kW=5999kW

Q30=K∑q∑Q30i=0.95×5463kvar=5190kvar

≈7932KV·A

I30=S30/√3UN≈94.5A

COSф=P30/S30=5999/7932≈0.75

3.1.5功率补偿

由于本设计中上级要求COSφ≥0.9,而由上面计算可知COSф=0.75<0.9，因此需要进行无功补偿。

综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。

可选用BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89µF

Qc=5999×（tanarccos0.75－ta