课程设计-某冶金机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计.doc
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课程设计
某冶金机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计
摘要
现代化工厂的设计是一门综合性技术，而工厂供电系统是其中重要设计内容之一，本文所探讨的就是某冶金机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计问题。
在文章里，我们认真对工厂所提供的原始资料进行了分析。
首先进行电力负荷的运算，根据功率因数的要求在低压母线侧进行无功补偿，进而对主变和各车间变压器进行选择。
同时对架空线进行了选择和校验。
在文章里，我们对35KV和6KV母线处发生短路时的短路电流进行了计算，得到了最大运行方式和最小运行方式下的短路电流。
根据本厂对继电保护的要求，进行了继电保护装置的整定计算。
关键词：
电力负荷，变压器，短路电流，继电保护
目录
1.设计任务及原始资料
1.1设计任务
1.2原始资料
1.3电力负荷计算
2.变电所高压电气设备选型
2.1主变压器的选择
2.2架空线路的选择
2.3补偿电容器的选择
2.4各车间变电所的选择
3.短路电流的计算.
3.1三相短路电流的计算目的
3.2短路电流的计算公式
3.3各母线短路电流的计算
4.主变压器继电保护
4.1保护要求
4.2整定计算
5.变电所设计说明
设计体会及以后的改进意见
参考文献
1．设计任务及原始资料
1.1设计任务
完成某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计
1.2原始资料
1.生产任务及车间组成
本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻造、铆焊、毛坯件为主体，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2千5百吨。
本厂车间组成：
（1）铸钢车间；
（2）铸铁车间；（3）锻造车间；（4）铆焊车间；（5）木型间
木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场；（9）空压站；（10）锅炉房；（11）综合楼；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水提升站等
2.供用电协议
（1）工厂电源从电业部门某220/35千伏变压所，用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8公里。
（2）供电系统短路技术数据
区域变电所35KV母线短路数据如下：
工厂与电业部门所签订的共用电协议主要内容如下：
系统运行方式
短路容量
说明
最大运行方式
兆伏安
35KV
最小运行方式
兆伏安
35KV
（3）电业部门对本厂提出的技术要求
①区域变电所35千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂“总降不应大于1.5秒”
②在总降变电所35千伏侧进行计量；
③本厂的功率因数值应在0.9以上。
供电系统
3.本厂负荷的性质
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。
4.厂的自然条件
（1）气象条件
①最热月平均最高温度为30℃；
②土壤中0.7~1米深处一年中最热月平均温度为20℃；
③年雷暴日为31天；
④土壤冻结深度为1.10米；
⑤夏季主导风向为南风。
（2）地质及水文条件
根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，底层以砂质粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.8~5.3米。
地耐压力为20吨/平方米。
1.3电力负荷计算
表1-1全厂各车间负荷计算表
各车间380伏负荷
序
号
车间或电
单位名称
设备
容量
（千瓦）
计算负荷
变压器台
数及容量
备注
P
（千瓦）
Q
（千乏）
S
（千伏安）
（1）
No1变电所
2X1250
1
铸钢车间
2000
0.4
0.65
1.17
720
842.4
1107.7
0.9
（2）
No2变电所
2X500
1
铸铁车间
1000
0.4
0.7
1.02
400
408
571.4
2
砂库
110
0.7
0.6
1.33
77
102.4
128.3
3
小计
429.3
459.36
629.73
0.9
（3）
No3变电所
2X800
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
342.9
655.7
739.9
0.9
（4）
No4变电所
1X1000
1
空压站
390
0.85
0.75
0.88
331.5
291.7
442
2
机修车间
150
0.25
0.65
1.17
37.5
43.9
57.7
3
锻造车间
220
0.3
0.55
1.52
66
100.3
120
4
术型车间
185.85
0.35
0.6
1.33
65.05
86.5
108.4
5
制材场
20
0.28
0.6
1.33
5.6
7.45
9.33
6
综合楼
20
0.9
1
0
18
0
18
7
小计
523.65
529.85
744.95
（5）
No5变电所
1X400
1
锅炉房
300
0.75
0.8
0.75
225
168.75
281.25
2
2水泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.75
26.25
3
仓库（1，2）
88.12
0.3
0.65
1.17
26.436
30.93
40.67
4
污水提升站
14
0.65
0.8
0.75
9.1
6.825
11.375
5
小计
281.536
222.255
358.692
各车间6000V负荷计算
序
号
车间或电
单位名称
设备
容量
（千瓦）
计算负荷
说明
P
（千瓦）
Q
（千乏）
S
（千伏安）
1
电弧炉
2X1250
0.9
0.87
0.57
2250
1282.5
2586.2
2
工频炉
2X300
0.8
0.9
0.48
480
230.4
533.33
3
变压机
2X250
0.85
0.85
0.62
425
263.5
500
4
小计
3155
1776.4
3620.7
说明：
No1,No2,No3车间变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器。
2.变电所高压电气设备选型
2.1主变压器的选择：
主变压器的选择主要根据负荷计算表。
因为要求全厂的功率因数在0.9以上，所以要进行无功补偿，从而计算出补偿后变电所的视在功率。
本厂的负荷性质属于二级负荷，可靠性要求较高，所以主变压器应选择两台，其中一台备用。
当一台故障时，另一台可以马上投入运行以保证此冶金机械修造厂全厂的供电需求。
2.1.1无功补偿计算
总有功功率∑P=5452.386kw
总无功功率∑Q=4485.965kvar
总视在功率∑S=7060.623KV·A
全厂功率因数=5452.386/7060.623=0.772<0.9
所以要进行无功补偿
kvar
取2400kvar
低压侧补偿后无功功率：
kvar
低压侧补偿后视在功率：
KV·A
变压器损耗：
kvar
高压侧有功功率：
kw
高压侧无功功率：
kvar
高压侧视在功率：
KV·A
补偿后的功率因数：
>0.9
2.1.2主变压器的选择
主变压器选择要求，故选择型号为SC8-6300/35的变压器两台。
一台工作，一台备用。
表2-1主变型号及参数
型号
（W）
总质量
电压组合
（kV）
联结组标号
标准
节能
W
%
%
kg
高压
低压
SC8-6300/35
11500
9660
37000
8
0.7
16900
35
6.3
Y,d11
2.2架空线路的选择
2.2.1根据经济电流密度选择导线截面积
因为工业电源从电业部门某220/35千伏变电所用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个做工作电源，一个做备用电源，两个电源不并列运行。
架空线最大工作电流：
A
因为本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时。
属于二级负荷，所以选取经济电流密度：
导线的经济截面积：
选LGT-120型铝导线。
2.2.2长时允许电流校验导线截面积
LGT-120型铝导线，长期允许工作电流，最高允许温度为900C。
其中
长时允许电流：
线路承受的最大负荷电流就为符合要求。
2.2.3电压损失校验
双回路供电，每条导线上的最大负荷电流：
线路电压损耗百分比：
=1.574%<5%
符合要求
2.2.4功率因数校验
35KV最小允许截面积为10,满足负荷要求。
35KV架空线的损耗：
35kv架空线电路电源入口处的功率因数
满足要求
2.3补偿电容的选择
为了提高功率因数，安装并联电容器，用于无功补偿。
补偿无功后可以提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设备的使用效率。
本设计中本厂的功率因数值应在0.9以上，必须6KV母线上并联电力电容器，使变电所35KV处的功率因数得到提高到0.9，需要补偿的总电力电容器容量为2400kvar,所以选24台BWF-6.3-100-1w的电容器。
表2-2电容器参数
型号
额定电压
额定容量
标算电容C
BWF-6.3-100-1w
6.3KV
100Kvar
2.89uF
注：
B——并联电容器，W－浸渍剂为烷基苯，F－聚丙烯薄膜和电容器纸复合介质
2.4各车间变电所的选择
表2-3各变电所变压器选择型号
车间
型号
电压组合
（kV）
损耗
（kW）
阻抗电压（%）
联接租
标号
总质量
（kg）
轨距
（mm）
高压
高压
空载
负载
NO.1
S9-1250
6
0.4
1.950
12.000
4.5
Y,yn0
3477
820
NO.2
S9-500
6
0.4
0.960
5.100
4.5
Y,yn0
1625
660
NO.3
S9-800
6
0.4
1.400
7.500
4.5
Y,yn0
2920
820
NO.4
S9-1000
6
0.4
1.700
10.300
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