新华机械厂降压变电所电气设计

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1、铁道大学课程设计题目：新华机械厂降压变电所电气设计系别: 电气工程系专业：自动化班级：电 0802-2学生：朋亮指导教师：涛完成日期： 2011.12 月1. 设计任务1.1设计要求:要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑工厂生产的 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，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案（参考教材第七章），最后按要求写出设计说明书，绘制变电所系统图，功率因 数补偿到0. 9。1.2设计依据：工厂总平面图: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为4600

2、小时，日最大负荷持续时间为6小时，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外， 其余均属三级负荷。 工厂负荷统计资料全厂负荷情况如1.1工厂负荷统计资料表所示:厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kw需要系数功率因数1铸造车间动力4290.40. 752铁铆车间动力3700.30. 73金工1车间动力3750.40. 755金工2车间动力4100.40. 76工具车间动力3200.30. 77氧气车间动力2000.30. 88热处理车间动力3150.40 . 89装配车间动力2850.30 . 710机修车间动力2720.30 . 7511锅炉房动力1500.30 . 712仓库动力340.4

3、0. 713生活用电照明1500. 71 . 0123气象资料本厂所在地区的年最高气温为41度，年平均气温为 23度，年最低气温为一8度，年最热月平均最高气温为33度，年最热月平均气温为 26度，年雷暴日为20。本厂所在地区平均海拔 500米，底层以砂粘土为主。第一章负荷计算和无功功率补偿1.1、全厂负荷计算表及方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功功率：P 30= Pe Kd无功功率：Q 30 = P30 tg 视在功率：S 3O = P 30/COS 计算电流：I 30 = S 30/ V3Un机械厂负荷计算表视在功率S30

4、设备容量(Pe)需要系数Kd功率因数COS&无功功率Q30有功功率P30铸造车间228.804290.40.75151.34171.6铁铆车间158.573700.30.7113.24111金工1车间200.003750.40.75132.29150金工2车间234.294100.40.7167.31164工具车间137.143200.30.797.9496氧气车间75.002000.30.845.0060热处理车间157.503150.40.894.50126装配车间122.142850.30.787.2385.5机修车间108.802720.30.7571.9681.6锅炉房64.2915

5、00.30.745.9145仓库19.43340.40.713.8713.6生活用电105.001500.710.00105总计1610.963310.001020.601209.31.2、无功功率补偿由题设条件知，功率因数补偿到0. 9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=P(tan 1-tan 2)=1209.3tan(arccos0.75)-tan(arcc

6、os0.92)kvar=551kvar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cos 计算负荷Ro/kw/kvar&/kva130/A380v侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380v侧无功补偿容量-420380v侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主变压器 功率损耗0.015S30=130.06S30=5210kv侧负荷计算0.92825

7、.2359.690052第二章变电所位置和形式的选择2.1变电所位置的选择，：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。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，器型为附设式第三章 变电所主要变压器的台数与容量、类型的选择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选择的方案:a）装设一台变压器型号为S9型，而容量根据式Snt S30，Snt为主变

8、压器容量，S30为总的计 算负荷。选Snt =2000 KVAS30 =1610.96 KVA，即 选一台 S9-2000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由 邻近单位相联的高压联络线来承担。2.类型：我们这里选S9-2000/10主变压器的联结组为Yyn0。第四章、变电所主接线方案的选择主接线方案：4-1第五章 短路电流的计算二、欧姆法计算短路电流1.绘制计算电路及计算2. 确定短路计算基准值设基准容量Sd=100MVA基准电压Ud=Uc=1.05U。U=为短路计算电压，即高 压侧 Ud=10.5kv， Uc2=0.4kv，贝U3. 计算短路电路中各元件的电抗标幺

9、值3.1电力系统3.2架空线路查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长3km故(0.36*)*100M/( 10.5K*10.5K)=0.975( 5-4) 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.k-1点的相关计算4.1总电抗标幺值0.2+0.975=1.1754.2三相短路电流周期分量有效值5.5KA/1.175=4.68KA(5-7)4.3其它短路电流4.68KA(5-8)2.55*4.68KA=11.93KA(5-6)1.51*4.68KA=7.07KA(5-9)(5-10)(5-11)（5-13）（5-14）（5-15）（5-16）（5-

10、17）4.4三相短路容量100MVA/1.175=85.11MVA5.k-2点的相关计算5.1总电抗标幺值0.2+0.975+4.5=5.675(5-12) 5.2三相短路电流周期分量有效值144KA/5.675=25.37KA5.3其它短路电流25.37KA1.84*25.37=46.68KA1.09*25.37=27.65KA5.4三相短路容量100M/5.675=17.62MVA以上短路计算结果综合图表5-1所示S5-1撕榊杲三相酬诚5K-14.684.684.6811.937.0785.11K-225.3725.3725.3746.6827.6517.62第六章变电所一次设备的选择与校

11、验6.2高低压电气设备的选择_、高压侧一次设备的选择与校验按工作电压选择622设备的额定电流IN不应小于所在的电路计算电流丨30,既|N|30按断流能力选择隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a）动稳定度校验对于讪曲怖.财6”1冃泳由它冊I所姑緻昭觎要丸选择校验 项目电压电流断路能力动态定 度热稳定度位 置参数UnInIk（ 3）丨1 sh地 占 八、 条 件数据10KV57.7A4.68KA5.0 KA41.6次 设 备 型 号 规 格额定参数UniUn2locimaxlt*lt*t咼压 少油 断路 器10kV630KA16KA40KA16*16*2=512咼压 隔离 开关10KV20

12、0A25.510*10*5=500二、低压侧一次设备的选择同样，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。三、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第七章、变电所进出线与临近单位联络线的选择变电所高、低压线路的选择根据设计经验：一般10K V及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发 热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路， 因对电压水平要求较高，通常先按

13、允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和 机械强度。（一）高压线路导线的选择架空进线后接了一段交联聚乙烯绝缘电力电缆 YJV-3 50做引入线（直埋）， 高压主接线如附图三所示。I高压侧计算电流13057.70A所选电缆的允许载流量：Ial 125A 13057.70A满足发热条件。（二）低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统; 从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用VV22型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截 面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：1）相线截面的选择以满足发热条件即，I

14、al 130 ；2）中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足A0 0.5A ；3）保护线（PE线）的截面选择2A 35mm 口讦 ape 0.5a一、时，；2一 A 16mm 时 Ape A222三 16mm A 35mm 时 APE 16mm4）保护中性线（PEN的选择，取（N线）与（PE的最大截面。 结合计算负荷，可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为：铸造车间：VV22-1KV-3X 120+1X 70 两根并联；Ial 207 2 414A 347.72At铁铆车间：VV22-1KV-3X 240+1X 120 Ial 310A241A锅炉房：VV22-1KV-3X

15、120+1X 70 Ial 207A78A金工 1 车间：VV22-1KV-3X 240+1X 120Ial 310A 304A金工 2 车间：VV22-1KV-3X 120+1X 70 两根并联 Ial 414A 356A工具车间：VV22-1KV-3X150+1X 95Ial237 A208A氧气车间：VV22-1KV-3X150+1X 95Ial237 A114A热处理车间：VV22-1KV-3X 240+1X 120 Ial 310A 240A 装配车间：VV22-1KV-3X 150+1X 95Ial 237A 185A机修车间：VV22-1KV-3X 150+1X 95山 237

16、A 165A仓库：VV22-1KV-3X 25+1X 16Ial 87A 30A生活用电：VV22-1KV-3X 150+1X 95 Ial 237A 160A7.1 10kv高压进线和引入电缆的选择7.1.1 10kv 高压进线的选择校验采用LGJ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=|nt=57.7A及室外环境温度33C，查表得，初选 LGJ-35,其35C时的|l-149A130，满足发热条件。b) 校验机械强度查表得，最小允许截面积AMiN=25mnW LGJ-35满足要求， 故选它。由于此线路很短，故不需要检验电压损耗。由高压配电室至主变的一段引入

17、电缆的选择校验采用JL22-10000型交联聚乙烯的铝芯电缆之间埋地敷设。a) 按发热条件选择由I30 = I1NT=57.7A及土壤环境25，查表得，初选缆线芯截面为25mm2的交联电缆，其I引=149Al3。，满足发热条件。b) 校验热路稳定按式A Amin I (3) a，为母线截面积，单位为mm；CAmin为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为mm2; C为材料热稳定系数；I 为母线通过的三相短路稳态电流，单位为 A； tma短路发热假想时间，单位为S。 本电缆线中I=4.68KA，tima =0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.

18、2s，C=77，把这些数据代入公式中得(3) Hma寸0.752 cl 2Amin I196022mm l3。，满足发热条件。b）校验电压损耗由图1.1所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为288m,而查表得到120mm2的铝芯电缆的R0 =0.31 /km （按缆芯工 作温度 75 计),X0=0.07 /km，又 1 号厂房的 P30 =94kW, Q3=91.8 kvar，故线路电压损耗为23.78V(pR qX) 94kW (0.31 0.288) 91.8kvar (0.07 0.1)U n0.38kVU% 2378 100%380c）断路热稳定度校验6.3% U al% =5

19、%(3) - tima19700.0.7576224mm2不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为240mm2的电缆，即选VLV22-1000-3 240+1 120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于 相线芯一半选择，下同热处理车间馈电给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）。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。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）726金工车间馈电给

20、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）。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）。728装配车间馈电给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）。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）。生活区第八章、变电所二次回路方案的选择8.1变电所二次回路的选择a）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

21、示。b ）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。c ）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/Yo/开口 YO/YO/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

22、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。第九章 变电所系统图10kVFS4-10hi_GW口-10GG-1A(F)-113、11GG-1A(J)-01高压柜列GG- 1A(F) -113GG- 1A(F) -11GG- 1A(J) -01GG- 1A(F) -96GG- 1A(F) -07GG- 1A(F) -547 主主 联络 变变（备用）结束语此次毕业设计要感系里的安排，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。对待这次毕业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。通过这次毕业设计，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。