某10KV机械厂降压变电所设计.docx
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某10KV机械厂降压变电所设计
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称：
供电工程
题目：
某机械厂10/0.4kV降压变电所设计
专业班级：
电气工程及其自动化
学生姓名：
**学号：
%%%%%%%%%%%%
指导老师：
###
任务书下达日期：
2012年2月27日
设计完成日期：
2012年6月1日
设计内容与设计要求
一、设计内容
（一）原始数据
1、工厂总平面图
2、工厂负荷情况
负荷统计资料见表，本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时4600h，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二级负荷外，其余属三级负荷。
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
360
0.3
0.70
照明
6
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
照明
8
0.7
1.0
3
金工车间
动力
400
0.3
0.05
照明
10
0.8
0.8
4
工具车间
动力
300
0.3
1.0
照明
7
0.9
0.5
5
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
照明
1
0.8
1.0
6
热处理车间
动力
150
0.3
0.5
照明
5
0.8
1.0
7
装配车间
动力
160
0.3
0.7
照明
6
0.8
1.0
8
机修车间
动力
160
0.2
0.65
照明
4
0.8
1.0
9
电镀车间
动力
255
0.5
0.8
照明
5
0.8
1.0
10
仓库
动力
20
0.4
0.8
照明
1
0.8
1.0
生活区
照明
350
0.7
0.9
3、供电电源情况
本厂由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源,干线的型号为LGJ－150，导线为等边三角形排列，线距为2m、干线首端距离本厂约5Km。
干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保整定的动作时间为1.7S，为满足工厂二负荷的要求，可采用高压联络由邻近的单位取得备用电源，已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长为80KM，电缆线路总长度为25KM。
4、气象资料
本厂所在地区的年最高气温为+40℃，年平均气温+20℃，，最低温度－5℃，年底最热月地下0.8m处平均温度为20℃，当地主导风各为东北风，年雷暴日数为50。
5、地质水文资料
本厂所在地区平均海拔27.4m，地层以砂粘土为主，地下水位为1m。
（二）设计内容
1．负荷计算与无功功率补偿
2．主变压器选择
3．电气主接线设计
4．短路电流计算
5．电气设备的选择与校验（包括保护动作值的整定计算）
6．进出线的选择
二、设计要求
1．在规定时间内完成以上设计内容；
2．用计算机画出电气主接线图；
3．编写设计说明书（计算书），设备选择要列出表格。
主要设计条件
计算机与博超电气电力设计软件。
说明书格式
正文内容：
一、设计要求及概述
二、负荷计算与无功补偿
三、主变压器选择
四、电气主接线设计
五、短路电流计算
六、电气设备选择与校验
七、进出线的选择
八、结语
参考文献
装订格式：
全部采用16K打印纸或课程设计专用纸，竖装。
装订顺序：
课程设计报告书封面；任务书；说明书目录；正文；附件（图纸等）。
参考文献
1．刘介才.《供配电设计手册》
2．周泽存.高电压技术.中国电力出版社.2007.
3．弋东方.电力工程电气设计手册
（一）.中国电力出版社.1996.
4．刘宝林.电气设备选择·设计应用手册（上册）.中国水利水电出版社.1998.
5.刘宝林.电气设备选择·设计应用手册（下册）.中国水利水电出版社.1998.
6.网络资源
第1章负荷计算和无功功率补偿
1.1负荷计算
（1）单组用电设备负荷的计算
①有功计算负荷（单位为KW）②无功计算负荷（单位为kvar）
=，为系数
③视在计算负荷（单位为KVA）
=
④计算电流（单位为A）
=,为用电设备的额定电压（单位为KV）
（2）多组用电设备负荷的计算
①有功计算负荷（单位为KW）
=
式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95
②无功计算负荷（单位为kvar）
=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97
③视在计算负荷（单位为kvA）=
④计算电流（单位为A）=
经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表1-1所示（额定电压取380V）
表1-1机械厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量Pe/kw
需要系数Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kw
S30/kva
I30/A
1
铸造车间
动力
360
0.3
0.7
1.02
108
110.2
——
——
照明
60
0.8
1.0
0
4.8
0
——
——
小计
366
—
112.8
110.2
159.1
242
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
1.17
105
123
——
——
照明
8
0.7
1.0
0
5.6
0
——
——
小计
358
—
110.6
123
165
251
3
金工车间
动力
400
0.3
0.5
1.73
120
207.8
——
——
照明
10
0.8
0.8
0.74
8
6
——
——
小计
410
—
128
213.8
250
379.8
4
工具车间
动力
300
0.3
1.0
0
90
0
——
——
照明
7
0.9
0.5
1.73
6.3
10.9
——
——
小计
255
—
96.3
10.9
96.9
139.8
5
锅炉
房
动力
50
0.7
0.8
0.75
35
26.3
——
——
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
——
——
小计
51
—
35.8
26.3
44.4
67.4
6
热处理车间
动力
150
0.3
0.5
1.73
45
77.9
——
——
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
——
——
小计
155
—
49
77.9
92
139.8
7
装配车间
动力
160
0.3
0.7
1.02
48
49
——
——
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
——
——
小计
166
—
52.8
49
72
109.5
8
机修车间
动力
160
0.2
0.65
1.17
32
37.4
——
——
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
——
——
小计
164
—
—
35.2
37.4
51.4
78.1
9
电镀车间
动力
255
0.5
0.8
0.75
127.5
95.7
——
——
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
——
——
小计
260
—
131.5
95.7
162.6
247.2
10
仓库
动力
20
0.4
0.8
0.75
8
6
——
——
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
——
——
小计
21
—
8.8
6
10.6
16.2
11
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
118.6
272.2
413.6
总计（380V侧）
动力
2205
1005.8
859.7
——
——
照明
457
计入Kep=0.9
Keq=0.97
0.735
905.2
833.9
1230.8
1870
1.2无功功率补偿
无功补偿的主要作用
无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。
无功功率的人工补偿装置：
主要有同步补偿机和并联电抗器两种。
由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。
由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数是0.735，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：
=450kvar
选用两台YC-225Kvar无功补偿装置，总共容量450kvar。
补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷（833.9-450）kvar=383.9kvar，视在功率=983.2KVA，计算电流=1494.3A功率因数提高为==0.921。
在无功补偿前，考虑到变压器的工作效率，该变电所主变压器T的容量为应选为1500kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的总容量选为1250kVA的就足够了。
同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。
因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表1-2所示。
表1-2无功补偿后负荷计算结果
项目
cosφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kvar
S30/kva
I30/A
380v侧补偿前负荷
0.735
905.2
833.9
1230.8
1870
380v侧无功补偿容量
450
380v侧补偿后负荷
0.921
905.2
383.9
983.2
1494.3
1.3变电所主变压器的选择
（1）主变压器的选择原则
根据电源进线方向，结合工厂计算负荷以及扩建和备用的需要，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，确定变压器型号。
一般按5~10年规划负荷选择，重要变电所，一台主变停运，其余变压器在允许过负荷范围内，满足I、II类负荷，一般变电所，一台主变停运，其余变压器满足全部负荷的70%~80%，总降压变电所变压器台数的确定需综合考虑负荷容量、对供电可靠性的要求、发展规划等因素。
变压器台数越多，供电可靠性就越高，但设备投资必然加大。
运行费用也要增加。
因此，在满足可靠性要求的条件下，变压器台数越少越经济。
对三级负荷供电的变电所以及对可取的低压设备电源的一二级负荷供电时，皆选用一台主变压器。
对于有大量一、二级用电负荷、或总用电负荷季节性（或昼夜）变化较大、或集中用电负荷较大的单位，应设置两台及以上电力变压器。
如有大型冲击负荷，如高压电动机、电炉等动力，为减少对照明或其他负荷的影响，应增设独立变压器。
对供电可靠性要求
升级会员 