电力工程某厂降压变电所电气部分设计.doc
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1、 中北大学信息商务学院课 程 设 计 任 务 书 学年第 学期 系: 专 业:电气工程 学 生 姓 名: 学 号: 课程设计题目:某厂降压变电所电气部分设计起 迄 日 期: 月 日- 月 日课程设计地点:电气工程及其自动化 指 导 教 师: 系主任: 下达任务书日期: 1设计目的:通过本课程设计,巩固和加深在电力系统基础和电力系统分析课程中所学的理论知识,基本掌握变电所电气部分设计的一般方法,提高电气设计的设计能力,为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。2设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的发展
2、,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求、确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确定防雷和接地装置,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。设计依据:1、工厂总平面布置图 参考文献1的图11-4。2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时数为4500h,日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外,其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相,额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相,额定电压为220V。本厂的负荷统计资料见附表所示。3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协
3、议规定,本厂可由附近一条10KV的干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LJ-120,导线为等边三角形排列,线距1.5m ,干线首端距离本厂约1km。干线首端所装设的高压短路器断流容量为 400MVA,此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s,为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。4、气象资料:本厂所在地年最高温度38,年平均气温为16,年最低温度为-10,年最热月平均最高温度32,年最热月地下0.8M处平均温度25,常年主导风向为南风,覆冰厚度是3CM,年雷暴日数35天。5、地质水文资料:
4、平均海拔1200M,地层以沙粘土为主,地下水位3-5M。6、电费制度供电贴费800元/KVA。每月电费按两部电费制:基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA,动力电费为0.2元/KW.H,照明电费为0.5元/KW.H。工厂最大负荷时功率因数不得小于 0.90 。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等:提交课程设计说明书一份。4主要参考文献:1.刘介才工厂供电设计指导北京:机械工业出版社5设计成果形式及要求: 提交课程设计说明书一份。6工作计划及进度:月 日- 月 日:负荷计算,与无功补偿。月 日- 月 日:确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数
5、与容量、类型。月 日-月 日:选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线。月 日- 月 日:确定防雷和接地装置。月 日:课程设计说明书写作。月日:答辩即成绩考核。系主任审查意见: 签字: 年 月 日附表:工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数1铸造车间动力3900.40.70照明80.91.02锻压车间动力2700.30.65照明70.91.03金工车间动力3000.30.60照明80.81.04工具车间动力2500.350.65照明100.71.05电镀车间动力2700.60.80照明70.91.06热处理车间动力1800.40.80照明100.71.07装
6、配车间动力1700.30.70照明80.81.08机修车间动力1600.20.65照明50.81.09锅炉房动力800.80.75照明20.71.010仓库动力150.40.85照明20.91.0生活区照明3500.80.9目 录1引言 11.1 设计任务及要求11.2 实用价值及意义11.3 工厂供电设计的基本内容12 负荷计算及无功功率补偿42.1 负荷计算 42.2 无功功率补偿43 变电所位置和型式的选择44 变电所主变压器的选择和主接线方案的选择64.1 变电所主变压器的选择64.2 变压器主接线方案的选择6 4.3 两种主接线方案的技术经济比较 8 5 短路电流的计算85.1 绘制
7、计算电路8 5.2 确定短路计算基准值95.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值95.4 10KV侧三相短路电流和短路容量 95.5 380KV侧三相短路电流和短路容量 106 变电所一次设备的选择校验 116.1 10kV侧一次设备的选择校验 116.2 380V侧一次设备的选择校验 116.3 高低压母线的选择 117 变电所进出线以及邻近单位联络线的选择117.1 10kV高压进线和引入电缆的选择127.2 380V低压出线的选择137.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验21 8 电气主接线图218.1 二次回路方案选择228.2 继电保护的整定239 变压所的防雷保护239.1 防
8、雷装置意义239.2 直击雷的防治259.3 雷电侵入波保护259.4 变电所公共接地装置的设计2510 心得体会26参考文献28附录291 引言1.1 设计任务及要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求、确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。1.2 实用价值及意义在国民经济高速发展的今天,电能的应用越来越广泛,生产、科学、研究、日常生活都对电能的供
9、应提出更高的要求,因此确保良好的供电质量十分重要。本设计书注重理论联系实际,理论知识力求全面、深入浅出和通俗易懂,实践技能注重实用性,可操作性和有针对性,同时注重介绍和反映现代供配电技术的新技术。本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识,重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行与管理,并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接线方案及高低设备与进出线。本设计包括:负荷计算及无功功率补偿、变电所位置和形式选择、短路电流
10、计算、变电所电气主接线图等。1.3 工厂供电设计的基本内容工厂供电设计主要内容包括工厂变配电所设计、工厂高压配电线路设计、车间低压配电线路设计及电气照明设计等。其基本内容如下:(1)负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算,是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗,从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。(2)工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择 参考电源进线方向,综合考虑设置总降压变电所的有关因素,结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要,确定变压器的台数和容量。(3)工厂总降压变电所主结线设计 根据变电所配电回路数,负荷要求
11、的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数,确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求,即要安全可靠有要灵活经济,安装容易维修方便。(4)厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况,从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置,比较几种可行的高压配电网布置放案,计算出导线截面及电压损失,由不同放案的可靠性,电压损失,基建投资,年运行费用,有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值,择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图,敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。(5)工厂供、配电系统短路电流计算 工厂用电,通常为国家电网的末端负荷,
12、其容量运行小于电网容量,皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数,求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。(6)改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数,通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量,并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率,改善功率因数。(7)变电所高、低压侧设备选择 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值,选择变电所高、低压侧电器设备,如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等
13、设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图,设备材料表和投资概算表达设计成果。(8)继电保护及二次结线设计 为了监视,控制和保证安全可靠运行,变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器,皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表,控制和信号装置,操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统,用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。(9)变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料,设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算,避免产生反击现
14、象的空间距离计算,按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号,并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压,频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。2 负荷计算及无功功率补偿2.1 负荷计算表2-1 负荷计算表厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数costan计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸造车间动力3900.40.701.02 156159.12 222.8338.7照明80.910.00 7.20.0 小计398163.2159.12 227.9346.42锻压车间动力2700.30.651.178194.78124.718
15、9.5照明70.910.00 6.30.0 小计27787.394.78128.9195.83金工车间动力3000.30.601.3 9054104.9159.5照明80.810.00 6.40.0 小计30896.454 110.5167.94工具车间动力2500.350.651.17 87.5102.4134.7204.7照明100.710.00 70.0 小计260114.5102.4 153.6 233.45电镀车间动力2700.60.80.75162121.5202.5204.7照明70.910.00 6.30.0 小计277168.5121.5207.7 315.76热处理车间动力
16、1800.40.80.75 725490136.8照明100.710.00 70.0 小计190795495.7 145.47装配车间动力1700.30.71.02 5152.0 72.8110.71照明80.810.00 6.40.0 小计17857.452.0 76.7116.68机修车间动力1600.20.651.17 3237.449.374.9照明50.810.00 40.0 小计1653637.445.268.89锅炉房动力800.80.750.886456.385.3129.6照明20.710.00 1.40.0 小计8265.456.3 86.3131.110仓库动力150.4
17、0.850.62 63.727.110.7照明20.910.00 1.80.0 小计177.83.72 8.6 13.1生活区照明3500.80.90.35 28098 296.7450.8总计(380V侧)动力24351154.5833.22 照明417计入Kp=0.8 Kq=0.850.81 923.6 708.21163.91768.8 2.2 无功功率补偿由表2.1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.81而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.9,暂取0.92计算
18、380V侧所需无功功率补偿容量:故选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案2(主屏)2台与方案3(辅屏)4台相组合,总共容量。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表2-2所示表2-2 无功补偿后工厂的计算的负荷项目cos计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.81923.6708.21163.91768.8380V侧无功补偿容量-504380V侧补偿后负荷0.94 923.6204.2945.9 1437.5 主变压器功率损耗0.015S30=17.50.06S30=69.810kV侧负荷总计0.92
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- 电力工程 降压 变电所 电气 部分 设计
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