供配电课程设计报告3.doc
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摘要
本电气设备厂是以10kV变电站的主接线及变压器的选择为主，来进行设计的。
变电所电气主接线的设计是依据变电所最高电压等级以及变电所的性质，最终选择出一种变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
在经济角度上要考虑周全，尽量以最少的投资获得最佳的方案。
按照实际情况及要求，来选择合适的变压器。
短路电流计算，对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时，所流过的短路电流进行了分别计算。
电气设备动、热稳定校验，电气设备的选择条件包括两大部分：
一是电气设备所需要满足的基本条件，即按正常工作条件选择；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。
最后进行主要电气设备型号及参数的确定，配电装置设计和无功补偿方案设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。
通过本次课程设计，旨在熟悉变电所中供电系统的负荷计算，掌握变电所中二次回路的基本原理，在此基础上对供电系统中的变电所二次接线进行了设计和保护，最后根据具体环境条件对电气设备进行校验，使本次设计的内容更加完善。
关键词：
变电站；短路电流；热稳定；动稳定性；无功补偿；二次接线
目录
摘要 1
1、前言 3
1.1供配电设计的要求及原则 3
1.2供配电的设计内容 4
2、负荷计算及无功功率补偿 4
2.1负荷计算的目的和方法 4
2.2全厂计算负荷的确定 5
2.3功率补偿 6
3、电气主接线设计及变压器选择 9
3.1主接线的设计原则 9
3.2主接线方案的选择及设计 9
3.3车间变电所变压器选择 10
3.4车间变电所的所址和型式 11
4、短路电流计算 11
4.1短路电流的目的和方法 11
4.2用标么值法计算短路电流 12
5、电气设备的选择与校验 17
5.1高压设备器件的校验 17
5.2主要设备的选择校验 17
5.3导线与电缆的选择与校验 19
5.4HXGN-12ZF高压开关柜 20
5.5低压设备的选择与校验 21
5.6GCL/K型低压开关柜 21
6、电力变压器继电保护整定计算 23
7、防雷与接地 24
8、小结 25
参考文献 26
附录一10kV变电所变压器一次侧电气主接线方案 27
附录二10kV变电所变压器二次侧电气主接线方案 28
1、前言
1.1供配电设计的要求及原则
工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
（4）经济供电系统投资要少，运行费用要低，并尽可能地减少有色金属的消耗量。
供配电设计应根据上级批文的内容，依据建设单位的具体设计要求和工艺设计所提出的具体条件进行，并遵循以下原则：
（1）遵守规程、执行政策。
必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
如国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kV及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定。
（2）安全可靠、先进合理。
应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
（3）近期为主、考虑发展。
应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。
（4）全局出发、统筹兼顾。
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
供配电设计是整个用户设计中的重要组成部分。
用户供电设计的质量直接影响到用户的生产及发展。
作为从事供配电工作的人员，有必要了解和掌握供配电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。
1.2供配电的设计内容
供配电设计的内容一般包括变配电所、供配电线路、防雷与接地、电气二次回路及自动控制等项目。
变配电所的设计内容包括：
变配电所的负荷计算及无功功率的补偿计算；变配电所所址的选择；变压器台数和容量、型式的确定；变配电所主接线方案的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电保护的整定计算；防雷保护与接地装置设计以及变配电所的电气照明设计等。
供配电线路设计包括供电电源线路设计和室内外高低压配电线路设计。
具体设计内容为线路路径及线路结构形式的确定，导线截面选择，架空线路杆位确定及电杆与绝缘子、金具的选择等。
防雷与接地设计是依据当地的雷电日数等基础资料，确定防雷等级和采取的防雷措施，确定允许接地电阻值和接地装置的形式等。
电气二次回路及自动控制设计是根据工艺设计提出的要求，确定电气设备的控制、保护、测量、信号和自动装置的形式，以及各二次设备的选择校验等。
2、负荷计算及无功功率补偿
2.1负荷计算的目的和方法
计算负荷是供配电设计计算的基本依据，负荷计算主要目的是合理选电气设备和导线电缆。
工程上常用两种方法来进行计算，有需要系数发和二项式法。
需要系数法简单方便，计算结果基本符合实际。
用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法。
二项式法的应用局限性较大，但在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法，合理，且计算也较为方便。
结合本次课程设计各车间给出的数据及实际情况，下面将采用需要系数法来进行计算负荷的计算。
2.2全厂计算负荷的确定
根据任务书给出的需要系数及设备容量，下面将以金工车间为例，来进行计算负荷的计算。
有功计算负荷
无功计算负荷
视在计算负荷
计算电流
由于其它车间及办公楼的计算负荷的计算方法与上述方法相同，故不在此重复列式计算，其计算结果如下表所示：
表2-1各车间电力计算负荷结果表
编号
车间名称
cosφ
tanφ
计算负荷
Pc/kW
Qc/kvar
Sc/kv·A
Ic/A
1
金工车间
0.65
1.17
225.75
264.13
347.31
527.68
2
卧式装配车间
0.65
1.17
243
284.31
373.85
568.01
3
锯条车间
0.7
1.02
178
181.56
254.29
386.35
4
钣金车间
0.65
1.17
148.75
174.04
228.85
347.70
5
喷漆车间
0.75
0.88
96.75
85.14
129
196.00
6
装配车间
0.7
1.02
342
348.84
488.57
742.31
办公楼
0.9
0.48
165
79.20
183.33
278.54
=0.95=0.97
0.76
0.86
481.65
415.20
635.91
966.17
2.3无功功率补偿
根据设计要求要求拟设建立6个车间变电所,设计拟采用低压集中补偿。
2.3.1各车间变电所无功功率补偿
根据任务书要求，工厂在最大负荷时的功率因数不得低于0.90，而根据无功补偿前各变电所的功率因数，远未达到要求，故需要进行无功补偿。
以1号车间变电所为例，为使高压侧的功率因素不低于0.9,这里低压侧补偿后的功率因素取0.92。
无功补偿容量：
根据无功补偿柜的规格要求，初选BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器,每组容量=20kvar则需安装的电容组数为
实际补偿值为10×20=200kvar
补偿后，总的无功计算负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
功率因素：
因0.96>0.92，故补偿后的功率因素满足要求。
根据相同的计算，可以得到下表：
表2-2无功补偿后车间变电所的计算负荷（变压器低压侧）
编号
车间变电所名称
有功功率Pc（kw）
视在功率
Sc（kV·A）
无功功率
Qc（kvar）
计算电流
Ic（A）
功率因数
1
金工车间
225.75
234.68
64.13
356.56
0.96
2
卧式装配车间
243
257.21
84.31
390.79
0.94
3
锯条车间
178
188.34
61.56
286.15
0.95
4
钣金车间
148.75
158.26
54.04
240.45
0.94
5
喷漆车间
96.75
99.96
25.14
151.87
0.97
6
装配车间
481.65
512.52
175.2
778.69
0.94
可知各个车间变压器容量分别为250kV·A,315kV·A,200kV·A,160kV·A
160kV·A,630kV·A
2.3.2选择电容器组数及每组容量
表2-3车间变电所电容安装
编号
车间变电所名称
安装电容器组数（组）
1
金工车间
10
2
卧式装配车间
10
3
锯条车间
6
4
钣金车间
6
5
喷漆车间
3
6
装配车间
12
2.3.3车间变电所高压侧计算负荷
又考虑到变压器的功率损耗为：
简化公式有：
即变电所NO.1：
变电所高压侧计算负荷为：
补偿后的功率因数为：
=0.95
各个车间的补偿结果如下表
表2-4无功补偿后车间变电所的计算负荷（变压器高压侧）
编号
车间变电所名称
（kw）
（kvar）
有功功率Pc（kw）
视在功率
Sc（kV·A）
无功功率
Qc（kvar）
计算电流
Ic（A）
功率因数
1
金工车间
2.50
12.50
228.25
240.77
76.63
365.81
0.95
2
卧式装配车间
3.15
15.75
246.15
265.71
100.06
403.70
0.93
3
锯条车间
2
10
180
193.70
71.56
294.30
0.93
4
钣金车间
1.6
8
150.35
162.65
62.04
247.12
0.92
5
喷漆车间
1.6
8
98.35
103.78
33.14
157.68
0.95
6
装配车间
6.3
31.5
487.95
529.92
206.7
805.14
0.92
变电所10kv出线总计算负荷：
（取=0.95；=0.97）
总的有功计算负荷:
总的无功计算负荷：
总的视在计算荷：
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