电力系统分析课程设计某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计.docx
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电力系统分析课程设计某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计
电力系统分析课程设计某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计
课程设计报告
题目某冶金机械修造厂总降压
变电所一次系统设计
课程名称电力系统分析课程分析
一、概述2
1.1课程设计目的要求2
1.2设计原则2
1.3设计具体内容2
二、设计课题基础资料3
2.1生产任务及车间组成3
2.2设计依据3
2.3本厂负荷性质4
三、负荷计算及无功功率补偿4
3.1负荷计算4
3.2无功功率补偿5
四、变压器台数和容量的选择6
4.1变电所主变压器台数和容量的选择6
4.2车间变压器台数和容量的选择7
五、一次系统主接线方案设计7
六、架空线路的设计8
6.135kV架空线路的选择8
6.235kV母线的选择8
6.3总降压变电所10kV侧电缆的选择8
6.4总降压变电所10kV侧母线的选择9
七、短路电流计算9
7.1短路计算的目的9
7.2短路电流计算过程9
八、总降压站的电气主接线图及其设备选择与校验11
8.1电气主接线图11
8.2一次设备的选择与校验12
九、心得体会13
参考文献14
一、概述
1.1课程设计目的要求
目的：
通过课程设计进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写的能力，培养理论与实际应用结合的能力，开发独立思考的能力，寻找并解决工程实际问题的能力，为以后的毕业设计与实际工作打下坚实的基础。
要求：
（1）自学供配电系统设计规范，复习电力系统的基本概念和分析方法。
（2）要求初步掌握工程设计的程序和方法，特别是工程中用到的电气制图
标准，常用符号，计算公式和编程技巧。
（3）通过独立设计一个工程技术课题，掌握供配电系统的设计方法，学会查询
资料，了解电力系统中常用的设备及相关参数。
（4）在设计过程中，要多思考，多分析，对设计计算内容和结果进行整理和总
结。
（5）完成《课程设计说明书》及相关的图，可以手写，可以计算机打印。
1.2设计原则
（1）必须遵守国家有关电气的标准规范。
（2）必须严格遵守国家的有关法律、法规、标准。
（3）满足电力系统的基本要求（电能质量、可靠性、经济性、负荷等级）
（4）必须从整个地区的电能分配、规划出发，确定整体设计方案。
1.3设计具体内容
该冶金机械厂总降压变电所及高压配电一次系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况，解决对电能分配的安全可靠，经济合理的问题。
其基本内容有以下几方面：
（1）一次系统主结线方案设计
（2）确定全厂负荷
（3）主变压器容量和台数的选择
（4）选择35kV架空（8km长）输电导线截面积（根据额定电流）计算并说明选择的理由。
（5）画出等值电路简图
（6）画出总降压站的电气主结线图
二、设计课题基础资料
2.1生产任务及车间组成
本厂主要承担冶金系统的配件生产，生产规模为：
铸钢件1万吨，铸铁件3千吨，锻件1千吨，铆焊件2千吨。
本厂车间组成如表1所示。
2.2设计依据
（1）设计总平面布置图
（2）全厂各车间负荷如表2所示，各车间均为380V的负荷，但有一部分为高压设备为6kV的负荷。
（3）供用电协议
工厂与供电部门所签定的供用电协议主要内容如下：
1 工厂从供电部门用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个作为工作电源，一个作为备用电源，两个电源不并列运行。
（即不同时工作），供电部门短路容量为200MVA，该变电所距厂东侧8公里。
2 在本厂的总降压变电所35千伏侧进行计算，本厂的功率因数应大于0.9。
2.3本厂负荷性质
本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。
3、负荷计算及无功功率补偿
3.1负荷计算
确定车间的计算负荷，一般用需要系数法，车间设备的利用系数乘上设备容量即为车间低压用电设备的总设备容量，即车间低压侧的计算负荷（有功功率）。
并可求出相应的计算负荷（无功功率及视在功率）。
计算后填入表1.（确定相应的变压器容量）
有功计算负荷为
（2.1）
这里的Kx称为需要系数（demandcoefficient），Pe为车间用电设备总容量。
无功计算负荷为（2.2）
式中，tan为对应于车间用电设备的正切值。
视在计算负荷为
（2.3）
式中，为车间供电设备的平均功率因素。
根据工厂给出的资料，通过计算整理，得出该工厂各车间的负荷计算表及该工厂6kV高压设备的负荷计算表，结果见表1。
表1全厂各车间负荷表
序号
车间或用电单位名称
设备容量（KW）
利用系数Kx
cosφ
tanφ
P
Q
S（KVA）
变压器台数及容量
备注
No1变电所
1
铸钢车间
2000
0.4
0.65
1.17
800
936
1230.77
1*1250KVA
No2变电所
1
铸铁车间
1000
0.4
0.7
1.02
400
408
571.43
2
砂库
110
0.7
0.6
1.23
77
94.71
128.33
3
小计
2110
477
502.71
699.76
1*1000KVA
No3变电所
1
铆焊车间
1200
0.3
0.45
1.98
360
712.8
800
2
1#水泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.75
26.25
3
小计
1228
381
728.55
826.25
1*1000KVA
No4变电所
1
空压站
390
0.85
0.75
0.88
331.5
291.72
442
2
机修车间
150
0.25
0.65
1.17
37.5
43.875
57.69
3
锻造车间
220
0.3
0.55
1.52
66
100.32
120
4
木型车间
185.85
0.35
0.6
1.33
65.05
86.51
108.41
5
制材场
20
0.28
0.6
1.33
5.6
7.448
9.33
6
综合楼
20
0.9
1
1
18
18
18
7
小计
985.85
523.65
547.873
755.43
1*1000KVA
No5变电所
1
锅炉房
1200
0.75
0.8
0.75
900
675
1125
2
2#水泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.75
26.25
3
仓库1、2
88.12
0.65
0.65
1.17
57.278
67.015
88.12
4
污水提升站
14
0.8
0.8
0.75
11.2
8.4
14
5
小计
1330.12
—
—
—
989.478
766.165
1253.37
1*1600KVA
各车间6KV变压负载
1
电弧炉
2500
0.9
0.87
0.57
2250
128.25
2586.21
2
工频炉
600
0.8
0.9
0.48
480
230.4
533.33
3
空压机
500
0.85
0.85
0.52
425
500
221
4
小计
3600
3155
858.65
3340.54
全厂合计（KΣp=0.9）
（KΣq=0.95）
11253.97
0.506
0.81
0.724
5693.515
4122.9506
7029.5686
3.2无功功率补偿
通过该厂的负荷计算表可知该厂的功率因素=0.81，不能达到供电部门的要求。
在《供电营业规则》中规定：
“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因素应达到下列规定：
100kVA及以上高压供电的用户功率因素为0.90以上。
”并规定，凡功率因素未达到上述规定的，应增添无功补偿装置。
无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。
由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此本设计选用并联电容进行无功补偿。
按规定，变电所高压侧的功率因素cos≥0.9.。
考虑到变压器本身的无功功率损耗ΔQT远大于其有功功率损耗ΔPT，一般ΔQT=（4~5）ΔPT，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因素应略高于0.90，这里取cos＇=0.92。
要使低压侧功率因素由0.81提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为
取QC=2000kvar
根据以上计算，本设计从常用并联电容器中选出型号为BWF10.5-120-1的并联电容器17台进行该工厂的无功功率补偿。
4、变压器台数和容量的选择
4.1变电所主变压器台数和容量的选择
无功功率补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为
变压器的功率损耗为
ΔPT≈0.015=0.015×6076.43kVA=91.146kW
ΔQT≈0.06=0.06×6076.43kVA=364.586kvar
变电所高压侧的计算负荷为
=5693.515kW+91.146kW=5784.661kW
=（4122.9506—2000）kvar+364.586kvar=2487.537kvar
补偿后工厂的功率因素为
这一功率因素满足供电部门规定的要求。
根据工厂提供的数据，本工厂负荷为二级负荷，且工厂视在计算负荷为6296.836kVA故本工厂总降压变电所应选择两台主变压器。
由于本工厂选用两台主变压器，故每台主变压器的容量SN·T不应小于总的计算负荷S30的60%~70%。
但由于本工厂的负荷均为二级负荷，故该工厂的总降压变电所选用两台容量为10000kVA型号为S9-10000/35的变压器，其主要技术数据如下：
表3.1S9-5000/35变压器技术参数
变压器型号
额定容量/kVA
额定电压/kV
损耗/kW
阻抗电压（%）
空载电流（%）
联结组别
总体质量/t
备注
高压
低压
空载
负载
S9-10000/35
10000
35±5%
10.5
10.0
48.3
7.5
0.55
Ynd11
16.480
4.2车间变压器台数和容量的选择
表3.2车间变电所变压器型号
车间变电所代号
变压器台数及容量/kVA
变压器型号
No.1
1×1250
S9-1250/35
No.2
1×1000
S9-1000/10
No.3
1×1000
S9-1000/10
No.4
1×1000
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