XX机械厂降压变电所的电气设计1doc.docx
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XX机械厂降压变电所的电气设计1doc
XX机械厂降压变电所的电气设计
1负荷计算和无功功率补偿
1.1负荷计算
机械厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量Pe/kw
需要系数Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kw
S30/kva
I30/A
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
1.02
90
91.8
——
——
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
——
——
小计
306
—
94.8
91.8
132
201
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
1.17
105
123
——
——
照明
8
0.7
1.0
0
5.6
0
——
——
小计
358
—
110.6
123
165
251
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
——
——
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
——
——
小计
155
—
94
67.5
——
——
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
0.75
125
93.8
——
——
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
——
——
小计
255
—
129
93.8
160
244
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
0.75
8
6
——
——
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
——
——
小计
21
—
8.8
6
10.7
16.2
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
1.33
108
144
——
——
照明
7
0.9
1.0
0
6.3
0
——
——
367
—
114.3
144
184
280
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
1.17
80
93.6
——
——
照明
10
0.8
1.0
0
8
0
——
——
小计
—
88
93.6
128
194
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
0.75
35
26.3
——
——
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
——
——
小计
51
—
—
35.8
26.3
44.4
67
9
装配车间
动力
180
0.3
0.7
1.02
54
55.1
80.6
122
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
37.4
——
——
小计
186
—
58.8
0
——
——
10
机修车间
动力
180
0.2
0.65
1.17
32
37.4
——
——
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
——
——
小计
164
—
35.2
37.4
51.4
78
11
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272
413
总计（380V侧）
动力
2220
1015.3
856.1
——
——
照明
403
计入Kep=0.8
Keq=0.85
0.75
812.2
727.6
1090
1656
1.2无功功率补偿
由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数是0.75，而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时因数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：
Qc=P30（tanφ1-tanφ2）=812.2[tan（arccos0.75）-tan（arccos0.92）]kvar=370kvar
选PGJ1型低压自动补偿屏（如图2.1所示），并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量84kvar*5=420kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表所示：
项目
cosφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kvar
S30/kva
I30/A
380v侧补偿前负荷
0.75
812.2
727.6
1090
1656
380v侧无功补偿容量
-420
380v侧补偿后负荷
0.935
812.2
307.6
868.5
1320
主变压器功率损耗
0.015S30=13
0.06S30=52
10kv侧负荷计算
0.92
825.2
359.6
900
52
2变电所位置和形式的选择
2.1变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定
1）接近负荷中心；
2）进出线方便；
3）接近电源侧；
4）设备运输方便；
5）不应设在有剧烈振动或高温的场所；
6）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。
7）不应设在地势低洼和可能积水的场所。
2.2变电所的形式（类型）
（1）车间附设变电所
（2）车间内变电所
（3）露天（或半露天）变电所
（4）独立变电所
（5）杆上变电台
（6）地下变电所
（7）楼上变电所
我们的工厂是10kv以下，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。
在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，p1、p2、p3……p10分别代表厂房1、2、3……10号的功率，设定p1、p2……p10并设定p11为生活区的中心负荷，如图3-1所示。
而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：
把各车间的坐标带入（3-1）（3-2），得到x=5.38，y=5.38.由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房的西北角。
考虑到周围环境和进出线方便，决定在6号厂房的西侧仅靠厂房建造工厂变电所，器型为附设式。
3变电所主变压器及主接线方案的选择
3.1根据工厂的负荷情况和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案
3.2类型
我们这里选S9-630/10或S9-1000/10（下一章具体介绍选哪一台比较好）主变压器的联结组为Yyn0。
根据上面考虑的两种主变压器方案可设计出下列两种主接线方案：
3.3装设一台主变压器的主接线方案
3.4装设两台主变压器的主接线方案
3.5主接线方案的技术经济比较
从上表可以看出，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优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的主接线方案。
4短路电流的计算
4.1绘制计算电路及计算
4.2确定短路计算基准值
设基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uc=1.05UN。
UC为短路计算电压，即高压侧Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv，则
4.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值
4.3.1电力系统
4.3.2架空线路
4.3.3电力变压器
式中，Sn为变压器的额定容量
因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示
4.4k-1点的相关计算
4.4.1总电抗标幺值
4.4.2三相短路电流周期分量有效值
4.4.3其它短路电流
4.4.4三相短路容量
5k-2点的相关计算
5.1总电抗标幺值
5.2三相短路电流周期分量有效值
5.3其它短路电流
5.4三相短路容量
以上短路计算结果综合图表5-1所示
6变电所一次设备的选择与校验
6.1电气设备选择的一般原则
电气设备选择的一般原则主要有以下几条：
（1）按工作环境及正常工作条件选择电气设备。
1）根据设备所在位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备型号。
2）按工作电压选择电气设备的额定电压。
3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。
电气设备的额定电流IN应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax（或计算电
流Ij），即
IN≥Imax
或IN≥Ij（7—1）
（2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定。
为保证电气设备在短路故障时不至损坏，按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。
动稳定：
电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下，电气设备不至损坏。
热稳定：
电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。
（3）开关电器断流能力校验。
断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务，所以开关电器还必须校验断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量.
6.2高低压电气设备的选择
6.2.1高压侧一次设备的选择与校验
a按工作电压选择
设备的额定电流IN不应小于所在的电路计算电流I30，既IN>I30
b按断流能力选择
6.2.2隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验
a动稳定度校验
6.2.2低压侧一次设备的选择与校验
同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如图6-2所示，所选数据均满足要求。
6.2.3高低压母线的选择
查表得到10kv母线选LMY-3（40*4mm），即母线尺寸为40mm*4mm
380V母线选LMY-3（120*10）+80*6，即母线尺寸为120mm*10mm，而中性母线尺寸为80mm*6mm。
7变电所进出线及临近单位联络线的选择
7.110kv高压进线和引入电缆的选择
7.1.110kv高压进线的选择校验
采用LJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kv公用干线。
a）按发热条件选择由I30=Int=57.7A及室外环境温度33℃，查表得，初选LJ-16，其35℃时的Ial=93.5，满足发热条件。
b）校验机械强度查表得，最小允许截面积AMIN=35mm2而LJ-16满足要求，故选它。
由于此线路很短，不需要检验电压损耗。
7.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验
采用JL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。
因此JL22-10000-3*25电缆满足要求。
7.2380V低压出线的选择
7.2.1铸造车间
馈电给1号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
7.2.2锻压车间
馈电给2号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.3热处理车间
馈电给3号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.4电镀车间
馈电给4号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.5仓库
馈电给5号厂房的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型5根穿硬塑料管埋地敷设。
7.2.6工具车间
馈电给6号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.7金工车间
馈电给7号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.8锅炉房
馈电给8号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.9装备车间
馈电给9号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.10机修车间
馈电给10号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设（方法同上，略）。
7.2.11生活区
7.3作为备用电源的高压联络线的选择校验
采用YJL22-10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的临近单位变配电所的10KV母线相连。
7.3.1按发热条件选择
7.3.2校验电压损耗
由此可见满足要求电压损耗5%的要求。
7.3.3短路热稳定校验
按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25mm的交联电缆是满足热稳定要求的。
而临近单位10kv的短路数据不知，因此该连路线的短路热稳定校验计算无法进行只有暂缺。
以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表7-1所示。
8变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
8.1高压断路器的操作机构控制与信号回路:
断路器采用手动操作机构，其控制与信号回路如《工厂供电设计指导》图6-12所示。
8.2变电所的电能计量回路:
变电所高压侧装设专用计量柜，装设三项有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。
计量柜由上级供电部门加封和管理。
8.3变电所的测量和绝缘检查回路:
变电所高压侧装有电压互感器。
其中电压互感器3个JDZJ-10型，组成Y0/Y0/开口Y0/Y0/的接线，用以实现电压测量和绝缘检查，其接线图见《工厂供电设计指导》图6-8.作为备用电源的高压联络线上，装有三项有功电度表和三项无功电度表、电流表，接线图见《工厂供电设计指导》图6-9。
高压进线上，也装上电流表。
低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压线路照明上装上三相四线有功电度表。
低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。
每一回路均装设电流表。
低压母线装有电压表，仪表的准确度等级应符合要求。
8.4变电所保护装置
8.4.1主变压器的继电保护装置
1）装设瓦斯保护：
当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应付动作于高压侧断路器。
2）装设反时限过电流保护：
采用型感应式过电流继电器，两项两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。
8.4.2动作电流整定
因此过电流保护动作电流整定为10A。
8.4.3过电流保护动作时间的整定
因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间可整定为最短的0.5s。
8.4.4过电流保护灵敏度系数的校验
8.5装设电流速断保护
8.5.1速断电流的整定：
8.5.2电流速断保护灵敏度的校验
8.5.3作为备用电源的高压联络线的继电保护装置
1）装设反时限过电流保护
（1）过电流保护工作电流的整定
按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。
（2）过电流保护灵敏度系数
因无临近变单位电所10kv母线经联络线到本场变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有略。
8.6装设电流速断保护
亦利用GL15的速断装置。
但因无临近单位变电所联络线到本场的变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有略。
8.6.1变电所低压侧的保护装置
1）低压总开关采用DW15-1500/3型低压断路器，三项均装设过流脱扣器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路，脱扣器动作电流的整定可参看参考文献和其他有关手册。
2）低压侧所有出线上均采用DZ20型低压断路器控制，瞬间脱扣器可实现对线路的短路故障的保护，此限于篇幅，整定略。
9变电所防雷保护与接地装置的设计
9.1变电所的防雷保护
9.1.1直击雷防护
在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。
避雷针采用直径20mm的镀锌圆钢，避雷带采用25mm*4mm的镀锌扁钢。
9.1.2雷电侵入波的防护
1）在10kv电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。
引下线采用25mm*4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。
2）在10kv高压配电室内装设有GG-1A-54型开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主变压器。
主变压器主要靠此避雷器保护，防雷电波的危害。
3）在380V低压架空线的出线杆上，装设保护间隙，，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护低压架空线侵入的电雷波。
9.2变电所公共接地装置的设计
9.2.1接地电阻的要求
按《工厂供电设计指导》表9-6.此边点的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：
其中
因此公共接地电阻RE<4欧。
9.2.2接地装置的设计
采用2.5m，直径50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶距地面0.6米，管间用40mm*4m的镀锌扁钢焊接而成。
变电所的变压器室有两条接地干线，高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接而成，接地干线均采用25mm*4mm的镀锌扁钢。
变电所接地装置平面布置图如图9-1所示，接地电阻的验算：
9.3元件明细表：
元件明细表
名称
型号
作用
数量
隔离开关
GN8-10/200
隔离高压电源
8
断路器
SN10-10Ⅰ/630
切除短路故障
3
避雷器
FS4-10
保护设备的绝缘
2
变压器
S9-630/10
改变电压
1
电流互感器
LQJ-10
测量比较大的电流
3
电压互感器
JDZJ-10
测量比较大的电压
2
熔断器
RN2-10
短路保护
2
10kv侧高压进线
LGJ-35
——
——
380v侧低压出线
VLV22-10000
——
——
结束语
此次课程设计要感谢系里的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有机会实践锻炼，更要感谢指导老师的细心指导，没有你们的指导靠自己不可能那么顺利完成。
对待这次课程设计我也是非常认真，积极努力与同学老师进行商讨，并不断从中找到自己的不足，努力发现问题并及时解决问题。
通过这次课程设计，我深深懂得了要不断把所学知识学以致用，还需通过自身不断努力，不断提高自己的分析问题、解决问题的能力，同时也提高了我的专业技能，拓展了我的专业知识面，使我更加体会到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考、和谨慎稳重。
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