课程设计某工厂降压变电所电气设计.doc
《课程设计某工厂降压变电所电气设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计某工厂降压变电所电气设计.doc（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
长春工程学院
课程名称：
任课教师：
题目：
学号:
姓名:
年级：
专业：
电气工程及其自动化
目录
第1章设计任务书 1
1.1 设计题目 1
1.2设计要求 1
1.3设计资料 1
1.4设计任务书 3
第2章设计计算书 4
2.1各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法） 4
2.1.1纺炼车间（数据为乙组） 4
2.1.2其余车间负荷计算 5
2.2各车间变电所的设计选择 6
2.2.1各车间变电所位置及全厂供电平面草图 6
2.2.2各车间变压器台数及容量选择 7
2.2.3厂内10kV线路截面的选择 10
2.3工厂总降压变电所及接入系统设计 13
2.3.1工厂总降压变电所住变压器台数及容量的选择 13
2.3.235kV供电线路截面选择 14
2.3.335kV线路功率损耗和电压降计算 14
2.4短路电流的计算 15
2.4.1工厂总降压变35kV母线短路电流（短路点1） 16
2.4.210kV母线短路电流（短路点2） 17
2.4.30.4kV车间低压母线短路电流（短路点3） 18
2.5变电所高低压电气设备的选择 19
2.5.2中压10kV侧设备 20
2.5.3低压0.4kV侧设备 20
2.6继电保护的配置 21
2.6.1主变压器保护 22
2.6.235kV进线线路保护 22
2.6.310kV线路保护 22
心得体会 22
参考文献 23
附录 24
第1章设计任务书
1.1设计题目
1.2
某工厂降压变电所电气设计
1.2设计要求
根据本厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定工厂变电所的位置与型式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。
1.3设计资料
设计工程项目情况如下。
1.工厂总平面图见图1。
图1某工厂总平面图（1cm=200m）
2.工厂负荷数据：
本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时。
本厂负荷统计资料见表1。
表1某工厂负荷情况表
序号
车间
设备名称
位置
安装容量
（kW）
Kd
tanΦ
1
纺炼车间
纺丝机
B
150
0.8
0.78
筒绞机
40
0.75
0.75
烘干机
80
0.75
1.02
脱水机
15
0.6
0.8
通风机
220
0.7
0.75
淋洗机
5
0.75
0.78
变频机
800
0.8
0.7
传送机
38
0.8
0.7
2
原液车间
照明
A
1040
0.75
0.7
3
酸站
照明
E
260
0.65
0.7
4
锅炉房
照明
F
320
0.75
0.75
5
排毒车间
照明
C
160
0.7
0.6
6
其他车间
照明
D
240
0.7
0.75
3.供电电源情况：
按与供电局协议，本厂可由东南方19公里处的城北变电所110/38.5/11kV,50MVA变压器供电，供电电压可任选。
另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引人10kV线路做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的30%重要负荷，平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。
4.电源的短路容量（城北变电所）：
35kV母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。
5.供电局要求的功率因数：
当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosΦ≥0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧osΦ≥0.95。
6.电费制度：
按两部制电费计算。
变压器安装容量每1kVA为15元/月，动力电费为0.3元/kWh，照明电费为0.55元/kWh。
7.气象资料：
本厂地区最高温度为38℃，最热月平均最高气温29℃，最热月地下0.8m处平均温度为22℃，年主导风向为东风，年雷暴雨日数为20天。
8.地质水文资料：
本厂地区海拔60m，地层以砂黏土为主，地下水位为2m。
1.4设计任务书
1.设计计算说明书
设计计算的内容，可在下列建议的标题及其顺序，逐项计算并加以说明。
在各一级标题之下，根据内容层次再拟定小标题，组成一个合理的文本框架，例如：
一、各车间计算负荷和无功补偿
二、各车间变电所的设计选择
三、工厂总降压变电所必接人系统设计
四、短路电流计算
五、变电所高低压电气设备的选择
六、继电保护的配置
七、收获和体会
八、参考文献
第2章设计计算书
2.1各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）
2.1.1纺炼车间（数据为乙组）
1.单台机械负荷计算
（1）纺丝机
已知：
。
故：
（2）筒绞机
已知：
。
故：
（3）烘干机
已知：
。
故：
（4）脱水机
已知：
。
故：
（5）通风机
已知：
。
故：
（6）淋洗机
已知：
。
故：
（7）变频机
已知：
。
故：
（8）传送机
已知：
。
故：
纺练车间单台机械负荷计算统计见表2-1
表2-1纺炼车间负荷统计列表
序号
车间设备名称
安装容量/kW
Kd
tanφ
cosφ
计算负荷
P/kW
Q/kvar
S/kVA
1
纺炼车间
纺丝机
150
0.8
0.78
0.79
120
93.6
152.19
筒绞机
40
0.75
0.75
0.8
30
22.5
37.5
烘干机
80
0.75
1.02
0.7
60
61.2
85.7
脱水机
15
0.6
0.8
0.79
9
7.2
11.39
通风机
220
0.7
0.75
0.8
154
115.5
192.5
淋洗机
5
0.75
0.78
0.79
3.75
2.925
4.75
变频机
800
0.8
0.7
0.82
640
448
781.22
传送机
38
0.8
0.7
0.82
30.4
21.28
37.07
小计
1348
1047.15
772.205
1301.09
2．车间计算负荷统计（计及同时系数）
取同时系数：
2.1.2其余车间负荷计算
1.原液车间
已知：
。
故：
2.酸站照明
已知：
。
故：
3.锅炉房照明
已知：
。
故：
4.排毒车间
已知：
。
故：
5.其他车间
已知：
。
故：
各车间计算负荷统计见表2-2
表2-2各车间计算负荷统计列表
序号
车间设备名称
安装容量（甲）（kW）
1
纺炼车间
1348
942.435
733.59
1194.29
2
原液车间
1040
780
507
930.30
3
酸站
260
169
109.85
201.56
4
锅炉房
320
240
180
300
5
排毒车间
160
112
78.4
136.71
6
其他车间
240
168
117.6
205.07
2.2各车间变电所的设计选择
2.2.1各车间变电所位置及全厂供电平面草图
根据地理位置及个车间计算负荷大小，决定设立3个变电所，各自供电范围如下。
变压所Ⅰ：
纺炼车间、锅炉房。
变压所Ⅱ：
原液车间、办公及生活区。
变压所Ⅲ：
排毒车间、其他车间、酸站。
图2-1全厂供电平面图（1cm=0.2km）
2.2.2各车间变压器台数及容量选择
1.变压所Ⅰ变压器台数及容量选择
（1）变压所Ⅰ的供电负荷统计：
同时系数取
（2）变压所Ⅰ的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）
无功补偿试取：
补偿以后：
（3）变压所Ⅰ的变压器选择。
为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：
选择变压器型号为SC系列，额定容量为1000kVA，两台。
查表得出变压器的各项参数：
（4）计算每台变压器的功率损耗（n=1）
也可用化简经验公式：
2．变压所Ⅱ变压器台数及容量选择
（1）变压所Ⅱ的供电负荷统计：
（2）变压所Ⅱ的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）
无功补偿：
补偿以后：
（3）变压所Ⅱ的变压器选择。
为保证供电的可靠性，选用一台变压器。
选择变压器型号为SC系列，额定容量为1000kVA（附带供电给办公室及生活区）。
查表得出变压器的各项参数：
（4）计算变压器的功率损耗
也可用化简经验公式：
3.变压所Ⅲ变压器台数及容量选择
（1）变压所Ⅲ的供电负荷统计：
同时系数取
（2）变压所Ⅲ的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）
无功补偿：
补偿以后：
（3）变压所Ⅲ的变压器选择。
为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：
选择变压器型号为SC系列，额定容量为400kVA，两台。
查表得出变压器的各项参数：
（4）计算每台变压器的功率损耗
也可用化简经验公式：
2.2.3厂内10kV线路截面的选择
1.供电给变电所Ⅰ的10kV线路
为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：
变压器高压测的容量：
先按经济电流密度选择导线经济截面：
由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。
所以可得经济截面：
1
可选导线型号为LGJ-35，其允许屋外载流流量为。
相应参数为
再按发热条件检验：
已知，温度修正系数为：
由式上可知，所选导线符号长期发热条件。
由于变电所Ⅰ紧邻35/11kV主变压器，10kV线路很短，其功率损耗可忽略不计。
线路首段功率：
2.供电给变电所Ⅱ的10kV线路
为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：
变压器高压侧的容量：
先按经济电流密度选择导线经济截面：
由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。
所以可得经济截面：
可选导线型号为LGJ-25，其允许屋外载流流量为。
相应参数为
再按发热条件检验：
已知，温度修正系数为：
由式上可知，所选导线符号长期发热条件。
根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为l=0.32km。
10kV线路功率损耗：
线路首端功率：
3.供电给变电所Ⅲ的10kV线路
为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：
变压器高压侧的容量：
先按经济电流密度选择导线经济截面：
由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。
所以可得经济截面：
可选导线型号为LGJ-25，其允许载流流量为。
相应参数为,线路长度为：
l=0.64km
10kV线路功率损耗：
线路首端功率：
线路电压降计算（仅计算最长的厂内10kV线路电压降）。
合格（其余线路更合格了）
4.10kV联络线（与相邻其他工厂）的选择
已知全厂总负荷：
10kV联络线容量满足全厂总负荷30%：
因运用时间很少，可按长期发热条件选择和校验。
选导线LGJ-25，其允许载流量为：
2.3工厂总降压变电所及接入系统设计
2.3.1工厂总降压变电所住变压器台数及容量的选择
总降压变10kv侧无功补偿：
补偿后的无功功率：
补偿后的功率因数：
满足要求。
则
为了保证用电的可靠性，选择两台主变压器（每台可供总负荷的70%）：
所以选择变压器的型号为S9-1600/35，两台。
则参数为：
空载损耗；负载损耗；阻抗电压；空载电流。
2.3.235kV供电线路截面选择
为保证供电的可靠性，选用两回35kV供电线路。
2.3.335kV线路功率损耗和电压降计算
1.35kV线路功率损耗计算
已知LGJ-35参数：
35kV线路的功率损耗：
线路首段功率：
2.35kV线路电压降计算：
2.4短路电流的计算
按无限大容量电源供电系统计算短路电流。
短路计算电路图见图2-2。
图2-2
2.4.1工厂总降压变35kV母线短路电流（短路点1）
1.确定标幺值基准：
2.计算各主要元件的电标幺值：
系统电抗
35kV线路电抗（LGJ—35）
3.求三相短路电流和短路容量：
（1）总电抗标幺值：
（2）三相短路电流周期分量有效值：
（3）其他三相短路电流值：
（4）三相短路容量：
2.4.210kV母线短路电流（短路点2）
1.确定标幺值基准：
2.计算各主要元件的电标幺值：
（1）系统电抗
（2）35kV线路电抗（LGJ—35）
（3）35/11kV电力变压器电抗（）
3.求三相短路电流和短路容量：
（1）总电抗标幺值：
（2）三相短路电流周期分量有效值：
（3）其他三相短路电流值：
（4）三相短路容量：
2.4.30.4kV车间低压母线短路电流（短路点3）
1.确定标幺值基准：
2.计算各主要元件的电标幺值：
（1）系统电抗
（2）35kV线路电抗（LGJ—35）
（3）35/11kV电力变压器电抗（）
（4）10kV厂内架空线路电抗（给变电所Ⅰ供电）：
因这段10kV架空线路很短，
（5）10/0.4kV电力变压器（1000kVA变压器）
3.求三相短路电流和短路容量：
（1）总电抗标幺值：
（2）三相短路电流周期分量有效值：
（3）其他三相短路电流值：
（4）三相短路容量：
三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如表2-4。
表2-4三相短路电流计算列表
短路点计算
三相短路电流（kA）
三相短路容量（MVA）
35kV1点
5.25
5.25
5.25
13.39
7.93
336.7
10kV2点
2.29
2.29
2.29
5.44
3.46
41.72
0.4kV3点
31.06
31.06
31.06
57.15
33.86
21.51
2.5变电所高低压电气设备的选择
根据上述短路电流计算结果，按正常工作条件选择和按短路情况校验，总降压变电所主要高低压电气设备确定如下。
2.5.1高压35kV侧设备
35kV侧设备的选择如表2-5所示。
表2-535kV侧设备的选择
计算数据
高压断路器SW-35/600
隔离开关GW2-35G
电压互感器
电流互感器LB-35
避雷器FZ-35
备注
U=35kV
35kV
35kV
35kV
35kV
35kV
I=18.6
600A
600A
2×20/5
6.6kA
400MVA
17kA
42kA
2.5.2中压10kV侧设备
10kV侧设备如表2-6所示。
表2-610kV侧设备的选择
计算数据
高压断路器SN10-10I
隔离开关GN2-10T/200
电流互感器LA-10
备注
U=10kV
10kV
10kV
10kV
I=34.49A
630A
200A
40/5
16kA
300MVA
40kA
25.5kA
2.5.3低压0.4kV侧设备
低压0.4kV侧设备如表2-7所示。
表2-70.4kV设备的选择
计算数据
高压断路器DZ20Y-1250
隔离开关HD11-1000
电流互感器LM-0.5
备注
U=0.4kV
0.4kV
0.4kV
0.4kV
采用BFC-0.5G-08低压开关
I=839A
1250A
1250A
1000/5
50kA
2.6继电保护的配置
总降压变电所需配置以下继电保护装置：
主变压器保护，35kV进线保护，10kV线路保护；此外还需配置以下装置：
备用电源自动投入装置和绝缘监察装置。
2.6.1主变压器保护
根据规程规定1600kVA变压器应设下列保护：
1.瓦斯保护
防御变压器内部短路和油面降低，轻瓦斯动作于信号、重瓦斯动作于跳闸。
2.电流速断保护
防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳砸。
3.过电流保护
防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护，动作于跳砸。
4.过负荷保护
防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。
2.6.235kV进线线路保护
1.电流速断保护
在电流速断的保护区内，速断保护为主保护，动作于跳砸。
但电流速断保护存在着一定的“死区”，约占线全长的20%。
2.过电流保护
由于电流速断保护存在着约占线路全长的20%的“死区”，因此由过电流保护作为其后备保护，同时防御速断保护区外部的相同短路，保护动作于跳砸。
3.过负载保护
2.6.310kV线路保护
1.过电流保护
防止电路中短路电流过大，保护动作于跳砸。
2.过负载保护
防止配电变压器的对称过载及各用电设备的超负荷运行。
心得体会
课程设计中我学会了很多课本中学不到的东西，因为由于时间的紧缺和许多
课业的繁忙，并没有做到最好，但是，最起码我们没有放弃，它是我们的骄傲！
相信以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。
我们的激情永远不会结束，相反，我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。
只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的成功和快乐！
认真对待每一个实验，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我们在实时测量技术试验上学到的最重要的东西，也是以后都有益于我日后的学习及工作。
参考文献
[1]余建明，同向前，苏文成，《供电技术（第4版）》，北京：
机械工业出版社，2008.1（2008.7重印）。
[2]王士政，芮新花，《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》，中国水利水电出版社，第一版（2007年6月1日）。
附录
附图1工厂变电所设计计算用电气主接线简图
升级会员 