兴盛冶金机修厂供配电系统设计供电技术课程设计.docx
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兴盛冶金机修厂供配电系统设计供电技术课程设计
第1章设计任务
设计要求
按照已知的设计依据，合理设计光明冶金机修厂供配电系统，肯定该厂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、高低压设备和进出线，肯定防雷接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制该厂的主接线图，要求该厂功率因数不低于。
设计依据
1.2.1本厂负荷情形
本厂负荷属于二级负荷，厂内车间为三班制，最大负荷利用小时数为6000h。
本厂负荷统计情形如下表1-1所示：
表1-1各车间负荷情形表
车间名称
设备容量（kW）
铆焊车间
700
铸铁车间
300
1号水泵房
190
机修车间
600
锻造车间
320
2号水泵房
460
制材场
60
综合楼
30
3号水泵房
300
铸钢车间
320
仓库
220
4号水泵房
290
1.2.2电源情形
本厂供电电源来自本厂东南方向8千米外的220/35kV地域变电站，以35kV双回路架空线引入本厂，一路为主电源，另一路为备用电源，两个电源不能并联运行。
1.2.3设计资料
（1）气象及地质资料：
年最高平均气温为35℃；年平均温度为24℃，年最高气温为39℃，年最低气温为-5℃，年雷暴雨日数为31天，厂区土壤为砂质粘土，，地下水位为～。
（2）电力系统参数：
35kV侧系统最大运行方式时，其短路容量为320MV·A；
35kV侧系统最小运行方式时，其短路容量为160MV·A。
第2章负荷计算和变压器的选择
概述
通过负荷的统计计算求出的、用以发烧条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。
计算负荷是供电设计的大体依据，计算负荷是供电设计的大体依据，计算负荷肯定的是不是合理，直接影响到电气设备和导线电缆的选择是不是经济合理。
若是计算负荷肯定过大，将使电气设备和导线电缆处于过负荷状态下运行，不止增加了电能损耗，更危险的是产生过热，致使绝缘过早老化乃至烧毁，引发火灾！
由此可见，正确的肯定计算负荷意义重大。
负荷的计算
本设计采用需要系数法肯定。
主要计算公式有：
有功功率:
，其中
无功功率:
其中
视在功率:
计算电流:
各负荷计算结果如表2-1所示：
表2-1各负荷计算结果
车间
名称
设备
容量/kW
/kW
/kvar
铆焊车间
700
210
铸铁车间
300
105
1号水
泵房
190
机修车间
600
510
锻造车间
320
96
2号水
泵房
460
115
制材场
60
45
综合楼
30
3号水
泵房
300
195
铸钢车间
320
192
仓库
220
187
4号水
泵房
290
各车间变电所的负荷分派
假设该工厂的地理位置和厂区环境条件知足35kv架空线路深切负荷中心的“安全走廊”要求，所以采用35kv线路直接引入负荷中心的车间变电所，再通过车间变电所的变压器直接降为低压用电设备所需的电压。
按照工厂各车间的散布情形及负荷散布肯定成立两个车间变电所。
各自供电范围如下：
车间变电所1：
铆焊车间、铸铁车间、1号水泵房、铸钢车间、仓库、4号水泵房；
车间变电所2：
机修车间、锻造车间、2号水泵房、制材场、综合楼、3号水泵房。
取，按照以上数据能够求得各车间的。
对于车间变电所1：
对于车间变电所2：
车间变电所低压侧无功功率补偿
工厂中由于有大量的电动机、电焊机及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。
如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提供其自然功率因数的情形下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿。
要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于，而由上面的计算可知车间变电所1低压侧功率因数为，车间变电所2低压侧功率因数为。
因此需要进行无功补偿，低压侧补偿后的功率因数应略高于，这里取功率因数为。
无功功率补偿容量：
由此可得，
综合考虑到这里采用并联电容器进行高压集中补偿，BGMJ0.4-10-3型的电容器，其额定电容为198uF。
因此，对于车间变电所1，其电容个数为：
，由于电容是单相的，所以应为3的倍数，取66正好；车间变电所2，其电容个数为：
，取75为宜。
无功补偿后，车间变电所1低压侧补偿后无功功率：
车间变电所2低压侧补偿后无功功率：
低压侧补偿后车间变电所1视在功率：
低压侧补偿后车间变电所2视在功率：
在负荷计算中各变压器损耗可按以下公式简化计算：
有功功率损耗：
对于车间变电所1计算可得：
，
对于车间变电所2计算可得：
，
变电所高压侧计算负荷为：
经计算可得对于车间变电所1：
车间变电所2：
车间变电所1补偿后的功率因数为；车间变电所2补偿后的功率因数为。
各车间变电所的变压器选择
因为该厂均为2级负荷，所以每一个车间变电所应选择两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对负荷继续供电，保证工厂不断电。
考虑到年平均温度为24℃，又因为变压器在车间变电所的室内，因此户外电力变压器的实际容量：
对于二级负荷，各变电所变压器的容量，按照各变电所变压器容量可选择各变电所的变压器如表2-2。
表2-2车间变压器的技术参数
车间变电所
变压器
型号
额定
容量
额定电压/KV
连接
组别
损耗/W
空载电流（%）
阻抗电压（%）
一次
二次
空载
负载
1
S9-1600/10
1600
10
Dyn11
2400
14000
6
2
S9-1250/10
1250
10
Dyn11
2000
11000
5
总降压变电所低压侧无功补偿
按照以上数据可得：
车间变电所1高压侧：
，
车间变电所2高压侧：
，
现在可得，总降压变电所低压侧：
，
取，代入数据得：
，
由于要求高压侧功率因数不小于，因此应在低压侧进行无功功率的补偿，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于有功功率损耗，所以需要低压侧补偿多一些，取。
要使变压器低压侧功率因数由提高到，低压侧许装设并联电容器容量：
考虑到这里采用并联电容器进行高压集中补偿，BGMJ0.4-10-3型的电容器，其额定电容为198uF。
因此，对于总降压变电所，其电容个数为：
，由于电容是单相的，所以应为3的倍数，取12正好。
补偿后总降压变电所低压侧实在计算负荷为：
变压器的功率损耗为：
，
变压器高压侧的计算负荷：
，，
补偿后工厂的功率因数为：
知足要求。
在此基础上,考虑到本地环境温度，选择总降压变电所的型号如表2-3
表2-3总降压变电所变压器
变压器
型号
额定
容量
额定电压/KV
连接组别
损耗/W
空载
电流
（%）
阻抗
电压
（%）
高压
低压
空载
负载
S9-2500/35
2500
35
Yd11
3100
2100
第3章短路计算
概述
发生短路时，因短路回路的总阻抗超级小，故短路电流可能达到专门大的值。
欠打的短路电流所产生的热和点动力效应会使电器设备蒙受破坏，短路点的电弧可能烧毁电器设备，短路点周围的电压显著降低，使供电受到严峻的影响或中断。
若在发电厂周围发生短路，将引发严峻后果。
因此为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围，在供电系统的设计和运行中，必需进行短路电流计算。
短路电流的计算方式有欧姆法和标幺值法两种。
本设计采用标幺值法。
短路计算
由已知可得35kV侧系统最大运行方式时，其短路容量为320MV·A，而在这种情形下短路电流及冲击电流最大，所以这种情形是必需考虑的一种情形。
按照，取可得：
按照以上计算结果，初步选择断路器型号为SN10-35I。
初步选择架空进线为LGJ型线，由，可得，该变电所高压侧，导线截面。
从而求得，选择最接近的标准截面。
按照本地年平均温度为24℃，可得以下温度校正系数：
现在。
知足发烧条件。
在最大负荷时仍采用变压器单独运行，现在可得该电路图如图3-1：
图3-1等效电路图
用标幺值法进行三相短路计算，选型基准值为，，，。
图3-2等值电路
（1）计算k-1点的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值
②三相短路电流周期分量有效值
③其它短路电流为次暂态短路电流，为稳态短路电流，为短路冲击电流，为短路冲击电流的有效值。
④三相短路容量
（2）计算k-2点的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值
②三相短路电流周期分量有效值
③其它短路电流为次暂态短路电流，为稳态短路电流，为短路冲击电流，为短路冲击电流的有效值。
④三相短路容量
（3）计算k-3点的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值
②三相短路电流周期分量有效值
③其它短路电流为次暂态短路电流，为稳态短路电流，为短路冲击电流，为短路冲击电流的有效值
④三相短路容量
（4）计算k-4点的短路电路总阻抗及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值
②三相短路电流周期分量有效值
③其它短路电流为次暂态短路电流，为稳态短路电流，为短路冲击电流，为短路冲击电流的有效值。
④三相短路容量
以上短路计算结果表3-1所示。
表3-1短路计算结果
短路
计算点
三相短路电流（KA）
三相短路
容量/MVA
k-1
k-2
k-3
K-4
第4章一次设备的选择与校验
35kV侧一次设备的选择校验
35kV侧设备的选择校验表如表4-1
表4-135kV侧设备的选择校验表
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
结论
参数
数据
35kV
额定参数
高压隔离开关GW2-35G/60
35kV
60A
20kA
42kA
合格
高压少油断路器SW2-35/1000
35kV
1000A
45kA
合格
高压熔断器RW1-35/500
35kV
500A
-
-
-
合格
10kV侧一次设备的选择校验
10kV侧设备的选择校验表如表4-2
表4-210kV侧设备的选择校验表
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
结论
参数
数据
10kV
额定参数
高压少油断路器SN10-10Ⅰ/630
10kV
630A
16kA
20kA
合格
高压隔离开关GN6
升级会员 