昌盛冶金机修厂供配电专业系统设计.doc

级供电技术课程设计 昌盛冶金机修厂供配电系统设计 姓 名学 号 院、系、部电气工程系班 号 方1010-1完成时间 7月2日目 录第1章设计任务1 1.1设计要求1 1.2 设计依据1 1.2.1工厂负荷情况1 1.2.2供电电源情况1 1.2.3其它设计资料2第2章 负荷计算和无功功率赔偿2 2.1 负荷计算公式2 2.1.1每个车间计算负荷计算公式2 2.1.2各支路计算负荷计算公式2 2.1.3低压母线计算负荷计算公式2 2.2 厂负荷实际计算3 2.3 无功功率赔偿4第3章 变电所主变压器及主接线方案选择5 3.1变压器台数确实定5 3.1.1主变压器台数选择标准5 3.1.2选择一台或两台变压器优缺点6 3.2变压器选择6 3.3主接线方案6第4章短路计算8 4.1短路计算目标8 4.2短路计算方法8 4.3求各元件电抗标幺值8第5章变电所一次设备选择校验10 5.1 35kV高压断路器选择10 5.2隔离开关选择10第6章 工厂电力线路选择和校验11 6.135kV高压进线选择11 6.210kV高压进线选择12第7章降压变电所防雷12 7.1雷防护12 7.2变电所公共接地装置设计13 7.3接地装置设计13第8章设计总结13参考文件14附录15第1章设计任务1.1设计要求依据已知设计依据，合理设计昌盛冶金机修厂供配电系统，确定该厂变电所主变压器台数和容量、类型，选择变电所主接线方案、高低压设备和进出线，确定防雷接地装置，最终按要求写出设计说明书，绘制该厂主接线图，要求该厂功率因数不低于0.9。1.2 设计依据 1.2.1工厂负荷情况本厂属于二、三级负荷，厂内车间为三班制，最大负荷利用小时数为6000h。本厂负荷统计情况以下表所表示：序号车间名称设备容量 (kW)1铆焊车间7000.300.55铸铁车间3000.350.71号水泵房1900.750.652机修车间6000.850.65铸造车间3200.30.652号水泵房4600.250.603制材场600.750.7综合楼300.750.63号水泵房3000.650.654铸钢车间3200.600.90仓库2200.850.84号水泵房2900.850.65表1-1 各车间负荷情况表 1.2.2供电电源情况本厂供电电源来自本厂东南方向8KM外220/35kV地域变电站，以35kV双回路架空线引入本厂，一路为主电源，另一路为备用电源，两个电源不能并联运行。 1.2.3其它设计资料(1)气象及地质资料年最高平均气温为35；年平均温度为24，年最高气温为39，年最低气温为-5，年雷暴雨日数为31天，厂区土壤为砂质粘土，=100/，地下水位为2.85.3米。 (2)电力系统参数35kV侧系统最大运行方法时，其短路容量为320MVA；35kV侧系统最小运行方法时，其短路容量为160MVA。第2章 负荷计算和无功功率赔偿2.1 负荷计算公式 2.1.1每个车间计算负荷计算公式有功计算负荷： ，为系数 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： ，为用电设备额定电压 2.1.2各支路计算负荷计算公式有功计算负荷：,可取0.850.95。无功计算负荷： ，可取0.90.97。视在计算负荷：计算电流： 2.1.3低压母线计算负荷计算公式有功计算负荷：,可取0.850.95。无功计算负荷：，可取0.90.97视在计算负荷：计算电流：2.2 厂负荷实际计算本设计共将负荷分为两条支路，其中支路一直接接六个车间，支路二又分为两条支路，一条支路接车间，另一支路经过10KV/0.4KV变压器接低压用电车间。表2-1 支路一负荷计算表车间名称设备 容量kW需要系数Kd功率因数计算负荷/kW/kvar/kVA/A铆焊车间7000.300.551.52210319.20382.08580.53机修车间6000.850.651.17510596.70784.951193.65铸造车间3200.300.651.1796112.32147.76224.50铸钢车间3200.600.900.4819292.16212.97323.59制材场600.750.701.0245.0045.9064.2897.66表2-2 支路二负荷计算表车间名称设备容量kW需要系数Kd功率因数计算负荷/kW/kvar/kVA/A一号水泵房1900.750.651.17142.50166.73219.33333.24二号水泵房4600.250.601.33115152.95191.36290.75三号水泵房3000650.651.17195.00228.15300.13456.01四号水泵房2900850.651.17246.5288.41379.39576.45仓库2200.850.800.75187140.25233.75355.16综合楼300.750.601.3322.5029.9337.4456.89铸铁车间3000.350.701.02105107.1 149.98227.88表2-3各支路变压器低压母线总负荷计算表支路名称计算负荷/kW/kvar/kVA/A支路一0.950.970.661.141000.351131.291510.2487.19支路二0.950.970.621.27932.471172.621498.1886.50低压支路0.950.970.641.20863.081034.431347.201944.522.3 无功功率赔偿工厂中因为有大量异步电动机、电焊机、电弧炉等感性负荷，还有感性电力变压器，从而使功率因数降低。在充足发挥设备潜力、改善设备运行性能、提升自然功率因数情况下，尚达不到要求厂功率因数，则需要考虑增设无功功率赔偿装置。在供配电系统中普遍采取在感性负载两端并联适宜电容器，本设计即采取并联电容、就地赔偿方法来进行无功赔偿。（1） 支路一主变压器低压侧功率因数为： 为使高压侧功率因数大于0.90，则低压侧赔偿后功率因数应取0.92，低压侧赔偿电容器赔偿容量为： =(-)=1000.35tan(arccos0.66)-tan(arccos0.92)= 712.53 kvar取=800 kvar，则赔偿后主变电所低压侧视在计算负荷为：变压器功率损耗为：赔偿后变电所高压侧计算负荷为：赔偿后功率因数为0.93，所以满足要求。（2） 支路二主变压器低压侧功率因数为： 为使高压侧功率因数大于0.90，则低压侧赔偿后功率因数应取0.92，低压侧赔偿电容器赔偿容量为： =(-)=1000.35tan(arccos0.62)-tan(arccos0.92)= 783.27 kvar取=800 kvar，则赔偿后主变电所低压侧视在计算负荷为：变压器功率损耗为：赔偿后变电所高压侧计算负荷为：赔偿后功率因数为0.91，所以满足要求。表2-4 总降压变电所赔偿前后负荷对比表支路序号/kW/kvar/kVA/A赔偿容量/ 1前0.661000.351131.291510.2487.19800后0.931010.89387.981082.7962.522前0.62932.471172.621498.1886.50800后0.91942,51422,831033.0159.64第3章 变电所主变压器及主接线方案选择3.1变压器台数确实定 3.1.1主变压器台数选择标准(1)应满足用电负荷对供电可靠性要求。对供有大量一、二级负荷变电所，应采取两台变压器。 (2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采取经济运行方法变电所，也可考虑采取两台变压器。(3)在考虑变电所变压器台数时，应考虑负荷发展，留有一定余地。 3.1.2选择一台或两台变压器优缺点 (1)选择两台变压器变电所，当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。当负荷大时候，两台变压器又能够配合利用。不过两台变压器投资比较大，运行损耗也较大，增大了运行成本。(2)选择一台变压器变电所，当变压器发生故障或检修时，那么将出现全场停电严重情况，假如一级负荷碰到了停电那么损失是无法估算，所以一台变压器供电可靠性比较差，不过一台变压器投资小，运行损耗小，降低了运行成本。总而言之，选择两台变压器即使它有部分缺点，但优点远远大于它缺点。变电所通常为了生产、生活、用电等需要，全部会选择两台变压器，另外选一台车间变压器。3.2变压器选择装有两台变压器变电所，任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷大约60%70%需要。任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷需要。由以上计算可得，本厂支路一负荷容量为1510.24，支路二负荷容量为1498.18，低压支路负荷容量为1347.20。考虑到未来负荷增加，故选择两台主变压器容量均别为型号为S92-/35，低压支路选择容量为1600型号为S9-1600/10。3.3主接线方案对工厂变配电所主接线有安全、可靠、优质、经济特点。在此，主变压器采取内桥式接线，10KV侧低压母线采取单母线分段接线，其中一侧母线若出现故障时，可使用另一侧母线进行供电，确保了供电可靠性，同时表现了主接线灵活性。 联接变压器虽在低压侧接用单相不平衡负荷时，要求低压中性线电流不超出低压绕组额定电流25%，所以严重限制了其接用单相负荷容量，影响了变压器设备能力发挥。不过因为联接变压器一次绕组绝缘强度要求比联接变压器稍低，从而制造成本降低，故可采取合理分配单相用电负荷方法，使三相符合尽可能平衡，三台变压器均为方法接线。主接线图以下所表示：图3-1系统主接线图第4章短路计算4.1短路计算目标短路是电力系统中最常见和最严重一个故障。所谓短路，是指电力系统正常情况以外一切相和相之间或相和地之间发生通路情况。引发短路关键原因是电气设备载流部分绝缘损坏。短路后，短路电流会达成很大数值，从而产生热效应和力效应，所以短路带来后果往往是破坏性。所以要进行短路计算。4.2短路计算方法常见短路电流计算方法有欧姆法和标幺制法。欧姆法，又称有名单位制法，因其短路计算中阻抗全部采取有名单位“欧姆”而得名。标幺制法，又称相对单位制法，因其短路计算中相关物理量采取标幺值即相对单位而得名。因为各元件均采取相对值，和短路计算点电压无关，所以电抗标幺值无需进行电压换算，这是标幺制法优于欧姆法之处，所以下面采取标幺制法进行短路电流计算。4.3求各元件电抗标幺值选择基准值则 (1)电力系统电抗当初，当初， (2)架空线路WL电抗标幺值(3)主变压器电抗标幺值=工厂供电主接线短路计算点简图以下图所表示;4-1短路计算点简图图4-1 短路计算简图表4-1短路电流计算汇总表短路计算点运行方法 三相短路电流/kA短路容量/MVA最大2.892.892.897.374.36185.19最小1.811.811.814.532.73116.28最大2.992.992.997.624.5154.35最小2.552.552.556.503.8346.30第5章变电所一次设备选择校验5.1 35kV高压断路器选择为了确保电力线路稳定运行，高压设备选择很关键，其中高压断路器选择应该从额定电压，额定电流，热稳定性，动稳定性短路电流等方面来校验，要求：、高压断路器选择校验如表5-1：表5-135kV高压断路器选择校验序号装设地点电气条件SW2-35/1000型断路器项目数据项目数据结论135kV35kV合格234.88A1000A合格32.89kA16.5kA合格47.37kA45kA合格510.861089合格10kV侧，选SN10-10II型号断路器，经校验满足要求。5.2隔离开关选择（1）隔离开关选择和校验：（2） =34.88A =600A（3）稳定校验=7.37kA ，kA，满足。（4）稳定校验 = 满足隔离开关选择校验如表5-2：表5-235kV隔离开关选择校验序号装设地点电气条件GW2-35G型隔离开关项目数据项目数据结论135kV35kV合格234.88A600A合格37.37kA42kA合格410.86kA合格10KV侧，选GN-8-10/600型号隔离开关，经校验满足要求。第6章 工厂电力线路选择和校验6.135kV高压进线选择因为主变压器为电压为35kv，年最大负荷利用小时数为6000h，所以架空线截面面积按经济电流密度选择，按发烧条件和机械强度校验。(1) 选择经济截面最大负荷利用小时数，查表得，所以可选标准截面，即LGJ-35型钢芯铝线。(2)校验发烧条件当地年最高平均气温为35，查表LGJ-35许可载流量。当地最高温度为39，所以温度校正系数为因为，所以选线满足条件。(3)校验机械强度查表得，35KV钢芯铝绞线最小截面积，所以所选LGJ-35型钢芯铝绞线满足机械强度要求。(4)校验电压损耗利用A=35查表得LGJ型钢芯铝绞线，电抗（线几何均距按2m计，水平排列），所以线路电压损耗为:线路电压损耗百分值为所以所选LGJ-35型钢芯铝线满足许可电压损耗要求。6.210kV高压进线选择(1) 支路一按发烧条件选择截面积计算电流：查得环境温度为35时明敷BLX-500型截面积为16许可载流量。，所以满足发烧条件。所以选择截面积为16BLX型橡皮绝缘导线穿硬塑料管导线。(2) 支路一按发烧条件选择截面积计算电流而查得环境温度为35摄氏度时明敷BLX-500型截面积为16许可载流量，所以满足发烧条件。所以选择截面积为16BLX型橡皮绝缘导线穿硬塑料管导线。第7章降压变电所防雷7.1雷防护在峡谷地域变配电所，能够利用避雷线来防护直击雷。而且，在35kv及以上变配电所架空进线上，架设1-2km避雷线，能够消除一段进线上雷击闪络，避免其引发雷电侵入波对变配电所电气装置危害。避雷器能够有效预防雷电侵入波对变配电所电气装置尤其是主变压器危害。而且，在变配电所高压侧均应装设阀式避雷器，其接地端和电缆头相连后接地。 7.2变电所公共接地装置设计35kV变电所公共接地装置接地电阻查表得： ，为系统额定电压，L为同一电压含有电联络架空线路。A所以， 7.3接地装置设计依据,所以初选4根直径50mm，长2.5m钢管作接地体。以n=4和查表得。考虑到接地体均匀对称部署，选6根直径50mm、长2.5m钢管作接地体，用扁钢相连，环形部署。第8章心得体会经过这次小学期学习、实践和讨论，我从理论上了解了工厂供电整体概念，也了解了理论和实践之间巨大差异。我做题目是昌盛冶金机修厂供配电系统设计，刚拿到题目标时候认为很简单，就是期末考试各部分组合，不过在实际设计中，多种繁琐问题接踵而来。负荷计算，各个部分关键元件参数计算和确定，主接线线图整体布局全部需要经过再三思索才能确定。设计中出现公式错误、计算误差、设备校验等问题全部是在和同学一番讨论以后才更正过来。即使在此次小学期中碰到了很多棘手问题，不过从大一到大三，小学期已经磨练出我对汇报、对设计耐心，无数次讨论和返工，让我对自己设计愈加重视。经过这么数次锻炼，显著感觉到自己完成速度在加紧，真心感觉受益匪。参考文件1 刘介才. 工厂供电M . 北京: 机械工业出版社, .2 刘介才. 工厂供电实用手册M . 北京: 中国电力出版社, .3 陈怡. 电力系统分析M . 北京: 中国电力出版社, .附录昌盛冶金机修厂供配电系统设计主接线图