某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计工厂供电课程设计.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工厂供电课程设计
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一定依照的一般原则、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,本文依照设计要求,在查阅大批参照资料、手册后,对负荷计算及无功功率赔偿计算,变配电所所址和型式的选择,变电所主变压器台数、容量及种类的选择,变配电所主结线方案的设计,短路电流的计算,变配电所一次设施的选择,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尽的设计说明。
并附有相应的图表、公式和计算结果。
此次设计的变配电所完整知足设计要求。
本设计经过对计算负荷,选出变压器;经过计算三相短路电流,选出其余保护器件;经过三相短路电流,选择过电流保护设施;而后选择二次回路的设施,对一次侧设施进行控制、检测;最后注意安全、接地和防雷的设置。
重点字:
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
课题背景、目的及意义.1
课题的背景1
课题的目的及意义1
设计的主要内容、设计图样.2
设计的主要包含2
设计图样2
第二章设计依照3
2.1电机修造厂3
第三章设计说明5
3.1负荷计算及功率赔偿5
负荷计算的内容和目的.5
负荷计算的方法.5
各用电车间负荷状况及各车间变电所容量。
.6
全厂负荷计算。
7
功率赔偿7
3.2变电所、配电所地点和型式的选择8
电机修造厂总变电所地点和型式的选择8
3.3电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择9
变压器容量及台数的选择。
9
变配电所主结线的选择原则.10
主结线方案选择10
3.3.4配电所的主接线选择13
3.5短路电流的计算15
绘制计算电路15
求k-1,k-2点的三相短路电流和短路容量16
求k1点的三相短路电流和短路容量.错误!
不决义书签。
3.6变电所一次设施的选择校验18
3.6.135kV侧一次设施的选择校验.18
3.6.210kV侧一次设施的选择校验.19
变电所高压母线的选择20
3.7变电所出入线选择。
21
3.7.135kV高压进线的选择校验.21
3.7.210kV高压出线的选择.21
作为备用电源的高压线的选择校验。
.24
高压断路器的操动机构控制与信号回路.错误!
不决义书签。
变电所的电能计量回路.错误!
不决义书签。
变电所的丈量和绝缘督查回路.......................................
变电所的保护装置.错误!
不决义书签。
3.9变电所的防雷保护与接地装置的设计25
变电所的防雷保护25
变电所公共接地装置的设计25
第四章结论28
第一章绪论
课题背景、目的及意义
课题的背景
本课题是依据刘介才主编的《工厂供电设计指导》上两个题目为原型,依据指导老
师的要求设计。
变电所是电力系统中的一个重要环节,它的运转状况直接影响到电力系统的靠谱、经济运转。
在35KV—10KV配电变电所设计研究方面,近来几十年发展更是迅猛。
特别是对变电站综合自动化的研究,已经
进行了多年,并获得了令人瞩目的进展。
变电站综合自动化当前在外国
已获得了较广泛的应用。
比如美国、德国、法国、意大利等国家,在他们所属的某些电力公司里,大多半的变电站都实现了综合自动化及无
人值班方式。
在我国,此刻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,可是依据我国的国情,此刻大多半变电站仍是没有完整实现保护和控制综合自动化。
传统的变电站的设计发展到此刻已经十分的成熟了。
依据供电的设计内容和流程,能够十分的方便的依照步骤设计。
课题的目的及意义
此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。
与本来的课程设计比较,此题不单设计量大了很多,并且在更个方面的要求也有所
增强。
固然变电所的设计在此刻已经不是高新的技术,可是作为自动化专业的学生,本
题目仍是很全面的包含了一大多半专业课程学习的内容,并且各个方面都有所深入。
尤
其是继电保护的问题,有了更为深入的学习。
固然此题没有对变电站综合自动化有所研究,可是对往后向这个方面的学习和发展
打下了坚固的基础。
经过此次设计不单进一步增强专业知识的学习,拓宽知识面,提升
理论知识水平。
并且扩宽了就业面,提升就业能力,提升了独立思虑和剖析问题的能力。
1
设计的主要内容、设计图样
设计的主要包含
(1)设计的基本依照和资料。
(2)地区变电所和车间变电所负荷计算。
(3)无功功率赔偿计算及赔偿电容器选择。
(4)短路电流的计算和动稳固度,热稳固度的计算。
(5)变压器容量及台数的选择。
(6)变电所出入线的选择。
(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,母线等主要设施的选择。
(8)防雷装置与保护接地装置的设计。
(9)、域变电所的主接线图、工厂变电所主接线图、各样保护装置接线原理图。
(10)画出工厂变电所的平面图。
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)各样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,(采纳准时限过电流保护)。
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
2
第二章设计依照
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部署图
(2)工厂生产任务、规模及产品规格
本厂肩负某大型钢铁结合公司各隶属厂的电机、变压器维修和制造任务。
年生产规
模为维修电机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;维修变压器500台;生产电气备件为60万件。
是大型钢铁结合公司重
要构成部分。
(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
设施容量
计算负荷
变压器台
车间变电
车间名称
30
30
30
号
(千瓦)
P
Q
S
数及容量
所代号
(千乏)
(千伏安)
(千瓦)
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
3
6
铸造车间
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
设施处库房(转
338
288
444
1×500
供负荷)
15
成品试验站内大
3600
2880
2300
3686
主要为高压整流装置,
型集中负荷
要求专线供电。
(4)供用电协议
①当地供电部门可供给两个供电电源,供设计部门选定:
ⅰ
从某220/60kV地区变
电所供给电源,此站距厂南侧
4.5公里。
ⅱ为知足二级负荷的需求,从某
变电所,供给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地区变电站60kV母线短路数据
系统运转方式系统短路数据系统运转方式系统短路数据
系统最大运转方式Sk(3.m)ax=1338MVA系统最小运转方式Sk(3.min)=310MVA
kVkV
km
图2-2供电系统图
③供电部门对工厂提出的技术要求:
ⅰ地区变电所60kV馈电线的过电流保护整定
时间t=1.8s,要求工厂总降压变电所的过电流保护整准时间不大于1.3s。
ⅱ在公司
总降压变电所60kV侧进行电能计量。
ⅲ该厂的总均匀功率因数值应在0.9以上。
(5)工厂负荷性质
本厂大多半车间为一班制,少量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。
又因为该厂距离市里较远,消
4
防用水需厂方自备。
所以,要求供电拥有必定的靠谱性。
(6)本厂自然条件
①气象资料最热月均匀最高温度35摄氏度,土壤中0.7-1米深处一年中最热月均匀温度为20摄氏度,土壤冻结深度为1.10米,夏天主导风向为南风,最高气温+40度,最低-40度,导线复冰时气温-5度,最狂风速时气温-5度,最狂风速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黏土为主,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负荷计算及功率赔偿
负荷计算的内容和目的
(1)计算负荷是依据已知的工厂的用电设施安装容量求取确立的、预期不变的最大假
想负荷。
也就是经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,往常采纳半小时的最大均匀负荷作为按发热条件选择电器或导
体的依照。
(2)计算负荷是用户供电系统构造设计、供电线路截面选择、变压器数目和容量选择、电气设施额定参数选择等的依照,合理地确立用户各级用电系统的计算负荷特别重要。
负荷计算的方法
有功计算负荷为
P30KdPe
(3-1)
式中,Pe为设施容量。
无功计算负荷为
5
Q30P30tan
(3-2)
式中,tan为对应于用电设施组cos的正切值。
视在计算负荷为
S30P302Q302(3-3)
总的计算电流为
I30
S30
(3-4)
3UN
式中,UN为额定电压380V。
各用电车间负荷状况及各车间变电所容量。
表3-1
序
设施容量
计算负荷
变压器台
车间变电
车间名称
30
30
30
号
(千瓦)
P
Q
S
数及容量
所代号
(千瓦)
(千乏)
(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
铸造车间
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
设施处库房(转
338
288
444
1×500
供负荷)
15
成品试验站内大
3600
2880
2300
3686
主要为高压整流装置,
型集中负荷
要求专线供电。
6
全厂负荷计算。
取K∑p=0.92;K∑
依据上表可算出:
∑P30i=6520kW;∑Q30i=5463kvar则P30=K∑P∑P30i=0.92×6520kW=5999kWQ30=K∑q∑Q30i=0.95×5463kvar=5190kvar
S30P302Q302≈7932KV·A
I30=S30/√3UN≈
COSф=P30/S30=5999/7932≈
功率赔偿
因为本设计中上司要求COSφ≥0.9,而由上边计算可知COSф=0.75<0.9,所以需要
进行无功赔偿。
综合考虑在这里采纳并联电容器进行高压集中赔偿。
可采纳型的电
容器,其额定电容为2.89μF
Qc=5999×(-)Kvar=2735Kvar取Qc=2800Kvar
所以,其电容器的个数为:
n=Qc/qC=2800/100=28
而因为电容器是单相的,所以应为3的倍数,取28个正好
无功赔偿后,变电所低压侧的计算负荷为:
S30
(2)′=[59992+(5463-2800)2]1/2=6564KVA·
变压器的功率消耗为:
(P18估量PT(0.01-0.02)QT())
△PT=0.015S30′=0.015*6564=98.5Kw
△QT=0.06S30′=0.06*6564=393.8Kvar
变电所高压侧计算负荷为:
P30′=5999+98.5=6098Kw
Q30′=(5463-2800)+393.8=3057Kvar
S30′=(P302+Q302)1/2=6821KV.A
无功率赔偿后,工厂的功率因数为:
cosφ′=P30′/S30′
cosφ′=P30′/S30′=0.9≥
7
所以,切合本设计的要求
变电所、配电所地点和型式的选择
(1)变电所和配电所的地点选择应依据以下要求综合考虑确立:
凑近工厂的负荷中心;凑近电源侧;出入线方便;运输设施方便;不该设在有强烈
振动或高温的场所;不宜设在多尘或有腐化性气体的场所,如没法远离,不该设在污染
源的主导风向的下风侧;不该设在地势低洼和可能积水的场所;不该设在有爆炸危险的
地区内;不宜设在有火灾危险地区的正上方或正下方;
(2)变电所和配电所型式选择
①变电所分屋内式和屋外式,屋内式运转保护方便,占地面积少。
60kV
变电所宜用屋内式。
②配电所一般为独立式建筑物,也可与所带10kV变电所一同附设于负荷较大的厂房
或建筑物。
电机修造厂总变电所地点和型式的选择
由前方的负荷计算能够看出,因为成品试验站内有大型集中负荷,所以电机修造厂
的负荷中心在成品试验站和电机修造车间之间,又考虑到变电所的地点要南北向,北边
开高窗,南边开低门。
所以我选择的电机修造厂的变电所的地点如图3-1所示,其型式
为屋内式。
8
图3-1电机修造厂总降压变电所地点
3.3电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择
变压器容量及台数的选择。
因为该厂的负荷属于二级负荷,对电源的供电靠谱性要求较高,宜采纳两台变压器,以便当一台变压器发生故障后检修时,另一台变压器能对一、二级负荷持续供电,应选两
台变压器。
装设两台主变压器的变电所,每台变压器的容量ST应同时知足以下两个条
件:
①任一台独自运转时,SNT≥(0.6-0.7)S′30
②任一台独自运转时,SNT≥S′30(Ⅰ+Ⅱ)//一二级负荷容量
因为S′30
(1)=7932KV·A,因为该厂都是一二级负荷所以按条件2选变压器。
③SNT≥(0.6-0.7)×7932=(4759.2~5552.4)KV·A≥SNT≥S′30(Ⅰ+Ⅱ)所以选5700KV·A的变压器二台
主变压器的联系组别均采纳Yd11。
9
变配电所主结线的选择原则
1.当知足运转要求时,应尽量少用或不用断路器,以节俭投资。
2.当变电全部两台变压器同时运转时,二次侧应采纳断路器分段的单母线接线。
3.当供电电源只有一回线路,变电所装设单台变压器时,宜采纳线路变压器组结线。
4.为了限制配出线短路电流,拥有多台主变压器同时运转的变电所,应采纳变压器摆列运转。
5.接在线路上的避雷器,不宜装设隔走开关;但接在母线上的避雷器,可与电压互感器合用一组隔走开关。
6.6~10KV固定式配电装置的出线侧,在架空线路或有反应可能的电缆出线回路中,应
装设线路隔走开关。
7.采纳6~10KV熔断器负荷开关固定式配电装置时,应在电源侧装设隔走开关。
8.由地域电网供电的变配电所电源出线处,宜装设供计花费的专用电压、电流互感器(一般都安装计量柜)。
9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采纳低压断路器或隔走开关。
当有继电保护或自动切换电源要求时,低压侧总开关和母线分段开关均应采纳低压断路器。
10.当低压母线为双电源,变压器低压侧总开关和母线分段开关采纳低压断路器时,在总开关的出线侧及母线分段开关的双侧,宜装设刀开关或隔绝触头。
主结线方案选择
关于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂,往常是先经工厂总降压变电所降
为6—10KV的高压配电电压,而后经车间变电所,降为一般低压设施所需的电压。
总降压变电所主结线图表示工厂接受和分派电能的路径,由各样电力设施(变压器、避雷器、断路器、互感器、隔走开关等)及其连结线构成,往常用单线表示。
主结线对变电所设施选择和部署,运转的靠谱性和经济性,继电保护和控制方式都有亲密关系,是供电设计中的重要环节。
一次侧采纳内桥式结线,二次侧采纳单母线分
段的总降压变电所主电路图以下这类主结线,其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间,如同一座桥梁,而处在线路断路器QF11和QF12的内侧,凑近变压器,所以称为内桥式结线。
这类主结线的运转灵巧性较好,供电靠谱性较高,合用于一、二级负荷工厂。
如
果某路电源比如WL1线路停电检修或发生故障时,则断开QF11,投入QF10(其双侧
10
QS先合),即可由WL2恢复对变压器T1的供电,这类内桥式结线多用于电源线路较长
因此发生故障和停电检修的时机许多、并且变电所的变压器不需要常常切换的总降压变
电所。
一次侧采纳外桥式结线、二次侧采纳单母线分段的总降压变电所主电路图(以下图),
这类主结线,其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间,但处在线路断
路器QF11和QF12的外侧,凑近电源方向,所以称为外桥式结线。
这类主结线的运转灵
活性也较好,供电靠谱性相同较高,合用于一、二级负荷的工厂。
但与内桥式结线合用
的场合有所不一样。
假如某台变压器比如T1停电检修或发生故障时,则断开QF11,投入
QF10(其双侧QS先合),使两路电源进线又恢复并列运转。
这类外桥式合用于电源线
路较短而变电所负荷改动较大、合用经济运转需常常切换的总降压变电所。
当一次电源
电网采纳环行结线时,也宜于采纳这类结线,使环行电网的穿越功率不经过进线断路器
QF11、QF12,这对改良线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有益。
因为需要装设两台主变压器,所以可设计以下两种主结线方案:
(1)一条电源进线的主结线方案如图3-2示(10kV侧主结线从略)
(2)两条电源进线的主结线方案如图3-3示(10kV侧主结线)
图3-2机修造厂总降压变电所一条电源进线的主结线方案
11
图3-3电机修造厂总降压变电所两条电源进线的主结线方案
(3)两种主结线方案的技术经济比较(表3-2)
表3-2两种主结线方案的比较
比较项目
一条电源进线的主结线方案(图
两条电源进线的主结线方案(图
3-2)
3-3)
供电安全性
知足要求
知足要求
技
供电靠谱性
基本知足要求
知足要求
术
供电质量
两台主变并列,电压消耗小
两台主变并列,电压消耗小
指
灵巧方便性
因为只有一条电源进线,灵巧性
因为只有两条电源进线,灵巧性
标
稍差
较好
扩建适应性
稍差一些
更好一些
经
电力变压器
由资料查得SL7-6300/60单价为
由资料查得SL7-6300/60单价为
济
30.35万元,而又查得变压器综
30.35万元,而又查得变压器综
的综合投资
指
合投资约为其单价的2倍,所以
合投资约为其单价的2倍,所以
额
标
其综合投资为2×30.35万元=
其综合投资为2×30.35万元=
12
60.7万元
60.7万元
高压开关柜
查资料得JYN1-60型柜按每台10
本方案采纳14台JYN1-60型柜,
(含计量柜)
万元计,其综合投资按设施价
其综合投资额约为14×
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- 电机 修造厂 降压 变电 所及 高压 配电 系统 设计 工厂 供电 课程设计