某钢厂3510kV总降压变电所.docx

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某钢厂3510kV总降压变电所

等级:

湖南工程学院

课程设计

课程名称

课题名称

专业　　　　

班级　　　　

学号　　　　

姓名　　　　

指导教师　　　　　　　　　　　

2014年12月8日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称供电工程　

课题　某钢厂35/10kV总降压变电所

设计

专业班级电气工程及其自动化班

学生姓名

学号

指导老师李玲、金国彬、夏利霞

审批林友杰　

任务书下达日期2014年12月8日

任务完成日期2014年12月19日

设计内容与设计要求

一、设计内容

1、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1号，2号车间、5号车间属二级负荷外，其余属三级负荷。

各车间380V负荷

序号

车间或用电单位名称

设备容量（KW）

Kx

Cos

Tan

计算负荷

变压器台数及容量

备注

K∑

P30

（KW）

Q30

（KVar）

S30

（KVA）

（1）№1变电所

1

铸钢车间

1800

0.4

0.65

1.17

0.9

（2）№2变电所

1

铸铁车间

1200

0.4

0.7

1.02

2

沙库

100

0.7

0.6

1.33

3

小计

0.9

（3）№3变电所

1

铆焊车间

1200

0.3

0.45

1.98

2

1＃水泵房

30

0.75

0.8

0.75

3

小计

0.9

（4）№4变电所

1

空压站

400

0.85

0.75

0.88

2

机修车间

150

0.25

0.65

1.17

3

锻造车间

220

0.35

0.55

1.52

4

木型车间

180

0.35

0.6

1.33

5

制材厂

30

0.28

0.6

1.33

6

综合楼

20

0.9

1

1

7

小计

（5）№5变电所

1

锅炉房

300

0.75

0.8

0.75

2

2＃水泵房

30

0.75

0.8

0.75

3

仓库（1、2）

80

0.3

0.65

1.17

4

污水提升站

16

0.65

0.8

0.75

5

小计

3、供电电源情况

本厂由附近地区变电站取得工作电源,双回干线，干线首端距离本厂约10Km。

干线首端所装设高压断路器，配备有三段电流保护，定时限过电流保整定的动作时间为1.5S。

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；参考文献；评分表；附件（图纸等）。

进度安排

第一周星期一：

布置任务、讲课、熟悉设计软件的使用

第一周星期二～第二周星期二：

设计和计算，撰写设计说明书；

第二周星期三～星期五：

计算机绘图。

参考文献

1．刘介才.《供配电设计手册》

2．教材《供电工程》　翁双安　

第一章设计要求及概述1

1.1设计要求1

1.2概述1

第二章负荷计算与无功功率补偿2

2.1负荷计算2

2.2无功功率补偿容量和补偿后功率因数5

2.3变压器的功率损耗7

2.4总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷7

第三章主变压器台数、容量和类型的选择11

3.1确定总降压变电所主变压器型式11

3.2总降压变电所主变压器台数和容量的确定11

3.2.1主变压器台数的选择11

3.2.2主变压器容量的选择12

第四章变电所主接线设计15

4.1变电所主接线图15

第五章短路电流计算16

5.1绘制计算电路16

5.2确定基准值17

5.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值17

第六章电气设备选择与校验19

6.135kv侧一次设备的选择与校验19

6.210kv侧一次设备的选择与校验20

第七章进出线的选择21

7.135kv高压进线的选择21

7.235kv高压引入电缆的选择21

7.310kv高压母线的选择22

7.4各车间变压器到10kv母线联络线的选择23

总结25

参考文献26

第一章设计要求及概述1

1.1设计要求1

1.2概述1

第二章负荷计算与无功功率补偿2

2.1负荷计算2

2.2无功功率补偿容量和补偿后功率因数5

2.3变压器的功率损耗7

2.4总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷7

第三章主变压器台数、容量和类型的选择11

3.1确定总降压变电所主变压器型式11

3.2总降压变电所主变压器台数和容量的确定11

3.2.1主变压器台数的选择11

3.2.2主变压器容量的选择12

第四章变电所主接线设计15

4.1变电所主接线图15

第五章短路电流计算16

5.1绘制计算电路16

5.2确定基准值17

5.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值17

第六章电气设备选择与校验19

6.135kv侧一次设备的选择与校验19

6.210kv侧一次设备的选择与校验20

第七章进出线的选择21

7.135kv高压进线的选择21

7.235kv高压引入电缆的选择21

7.310kv高压母线的选择22

7.4各车间变压器到10kv母线联络线的选择23

总结25

参考文献26

第一章设计要求及概述

1.1设计要求

（1）选择变电所主接线方案。

（2）确定变电所主变压器的台数和容量、类型。

（3）选择高低压设备和进出线。

（4）选择整定继电保护装置。

1.2概述

1）负荷计算及无功功率补偿

2）工厂总降压变电所的位置和形式选择，参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，确定变压器的台数和容量。

3）工厂总降压变电所主结线方案设计根据变电所配电回路数，确定变电所高、低接线方式。

4）变电所高、低压侧设备选择

5）继电保护及二次结线设计

6）变电所防雷装置

7）变电所主接线图，变电所平面和剖面图

第二章负荷计算与无功功率补偿

2.1负荷计算

负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种，本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有：

有功功率：

无功功率:

或

视在功率:

或

计算电流:

注:

由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取

，

；总的有功计算负荷为：

。

总的无功计算负荷为：

总的视在计算负荷为：

总的计算电流为：

根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的

，然后列出表格。

No.2变电所：

1.铸铁车间：

查图表得Pe=1200KW，Kd=0.4，cosφ=0.65，tanφ=1.02

P30.1=1200×0.4=720KW

Q30.1=720×1.02=489.6KVar

S30.1=720÷0.65=685.7KVA

2.沙库：

查图表得:

Pe=100KW，Kd=0.7，cosφ=0.6，tanφ=1.33

P30.1=100×0.7=70KW

Q30.1=70×1.33=93.1KVar

S30.1=70÷0.6=116.7KVA

总的计算负荷：

取K∑P=0.9K∑Q=0.95

P30=K∑P×∑P30.i=495KW

Q30=K∑Q×∑Q30.i=553.6KVar

S30=√（Q302+P302）=742.6KVA

IC=S30÷（0.38KV×√3）=1128.3A

用同样的方法可求其他变电所负责的车间的计算负荷如下：

№1变电所：

P30=K∑P×∑P30.i=720KW

Q30=K∑Q×∑Q30.i=842.4KVar

S30=√（Q302+P302）=1107.7KVA

IC=S30÷（0.38KV×√3）=1683.0A

№3变电所：

P30=K∑P×∑P30.i=344.3KW

Q30=K∑Q×∑Q30.i=693.2KVar

S30=√（Q302+P302）=773.9KVA

IC=S30÷（0.38KV×√3）=1175.9A

№4变电所：

P30=K∑P×∑P30.i=489.5KW

Q30=K∑Q×∑Q30.i=527.3KVar

S30=√（Q302+P302）=719.5KVA

IC=S30÷（0.38KV×√3）=1093.2A

№5变电所：

P30=K∑P×∑P30.i=253.7KW

Q30=K∑Q×∑Q30.i=210.5KVar

S30=√（Q302+P302）=329.7KVA

IC=S30÷（0.38KV×√3）=500.9A

表格1-1全厂总计算负荷表

车间用电单位

设备容量（KW）

Kx

cosφ

tanφ

计算负荷

P30（KW）

Q30（KVar）

S30（KVA）

IC

№1变电所

铸钢车间

1800

0.4

0.65

1.17

720

842.4

1107.7

1683.0

№2变电所

铸铁车间

1200

0.4

0.7

1.02

480

489.6

685.7

沙库

100

0.7

0.6

1.33

70

93.1

116.7

小计

1300

495.0

553.6

742.6

1128.3

№3变电所

铆焊车间

1200

0.3

0.45

1.98

360

712.8

800

1＃水泵房

30

0.75

0.8

0.75

22.5

16.9

28.1

小计

1230

344.3

693.2

773.9

1175.9

№4变电所

空压站

400

0.85

0.75

0.88

340

299.2

453.4

机修车间

150

0.25

0.65

1.17

37.5

43.9

57.7

锻造车间

220

0.35

0.55

1.52

77

117

140

木型车间

180

0.35

0.6

1.33

63

83.8

105

制材厂

30

0.28

0.6

1.33

8.4

11.2

14

综合楼

20

0.9

1

1

18

0

18

小计

1000

489.5

527.3

719.5

1093.2

№5变电所

锅炉房

300

0.75

0.8

0.75

225

168.8

281.3

2水房

30

0.75

0.8

0.75

22.5

16.9

28.1

仓库（1、2）

80

0.3

0.65

1.17

24

28.1

36.9

污水提升站

16

0.65

0.8

0.75

10.4

7.8

13

小计

426

253.7

210.5

329.7

500.9

2.2无功功率补偿容量和补偿后功率因数

本设计要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，为了达到经济性效果，每个车间的功率因数尽可能达到0.9，可以选定要达到的功率因数是0.92选用低压分散补偿。

单独就地补偿是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。

该补偿方式能补偿安装部位以前的所有设备，因此补偿范围最大，效果最好。

但投资较大，而且如果被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率较低。

同时存在小容量电容器的单位价格、电容器受到机械震动及其他环境条件影响较远，不便于实现其他补偿的场合。

如图1所示为低压电容器分散补偿的接线。

图1  低压电容器分散补偿的结线

№1变电所:

 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 

COSφ1=P/S=720/1107.7=0.65

QCC=P×（tanarccosφ1-tanarccosφ2）

=720×（1.17-0.43）=532.8kvar

查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为

n=532.8/40=13.32

为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=15个

则实际补偿容量为QCC=40×15=600kvar

补偿后10KV二次侧视在计算负荷为

S’=√[（Q-QCC）2+P2]=759.7KVA

补偿后COSφ2=P/S’=0.95

用同样的方法可求其他变电所负责的车间的无功补偿如下：

№2变电所:

 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 

COSφ1=495/742.6=0.67

QCC=P×（tanarccosφ1-tanarccosφ2）

=495×（1.11-0.43）=336.6kvar

选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为

n=336.6/40=8.42

为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=12个

则实际补偿容量为QCC=40×12=480kvar

补偿后10KV二次侧视在计算负荷为

S’=√[（Q-QCC）2+P2]=500.4KVA

补偿后COSφ2=P/S’=0.98

№3变电所:

 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 

COSφ1=344.6/773.9=0.44

QCC=P×（tanarccosφ1-tanarccosφ2）

=344.6×（2.04-0.43）=554.2kvar

选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为

n=554.2/40=13.86

为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=15个

则实际补偿容量为QCC=40×15=600kvar

补偿后10KV二次侧视在计算负荷为

S’=√[（Q-QCC）2+P2]=356.7KVA

补偿后COSφ2=P/S’=0.96

№4变电所:

 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 

COSφ1=489.5/719.5=0.68

QCC=P×（tanarccosφ1-tanarccosφ2）

=489.5×（1.08-0.43）=318.2kvar

选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为

n=318.2/40=7.95

为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=12个

则实际补偿容量为QCC=40×9=480kvar

补偿后10KV二次侧视在计算负荷为

S’=√[（Q-QCC）2+P2]=491.8KVA

补偿后COSφ2=P/S’=0.99

№5变电所:

 10kV低压母线（380V）进行自动补偿 

COSφ1=253.7/329.7=0.77

QCC=P×（tanarccosφ1-tanarccosφ2）

=2537×（0.82-0.43）=98.9kvar

查表可选用HCBCJ0.4-40-3型电容器，其个数为

n=98.9/40=2.47

为了更加经济运行减小变压器容量，电容器故取n=3个

则实际补偿容量为QCC=40×3=120kvar

补偿后10KV二次侧视在计算负荷为

S’=√[（Q-QCC）2+P2]=269.4KVA

补偿后COSφ2=P/S’=0.94

2.3车间变电所高压侧（10KW）计算负荷的确定

主要公式如下：

PC=P+△Pt

QC=Q+△Qt

SC=√（PC2+QC2）

取△Pt=0.015S，△Qt=0.06S

№1变电所:

△Pt=0.015S=11.4kw，△Qt=0.06S=45.6kvar

PC=720+11.4=731.4kw

QC=242.4+45.6=288.0kvar

SC=786.0kVA

用同样的方法可求其他变电所负责的车间变压器损耗及高压侧负荷如下：

№2变电所:

PC=495.0+7.5=502.5kw

QC=73.6+30.0=103.6kvar

SC=513.1kVA

№3变电所:

PC=344.3+5.4=349.7kw

QC=93.2+21.4=114.6kvar

SC=368.0kVA

№4变电所:

PC=489.5+7.4=496.9kw

QC=47.3+29.5=76.8kvar

SC=502.8kVA

№5变电所:

PC=253.7+4=257.7kw

QC=90.5+16.2=106.7kvar

SC=278.9kVA

10KV高压侧的总的计算负荷：

=2104.4kw

=655.2kvar

=2204.0kva

Cosφ=0.955

2.4总降压变电所一次侧（35kv）计算负荷

35KV低压侧负荷为：

=2104.4kw

=655.2kvar

=2204.0kva

取△Pt=0.015Sc=33.1kw，△Qt=0.06Sc=132.2kvar

PC=2104.4+33.1=2137.5kw

QC=655.2+132.2=787.4kvar

SC=2277.9kVA

Cosφ=0.938

表1-2工厂负荷统计表

计算内容

Pc

Qc

车间1T计算负荷

1T低压侧负荷

720

242.4

759.7

变压器1T损耗

11.4

45.6

1T高压侧负荷

731.4

288.0

786.0

车间2T计算负荷

2T低压侧负荷

495.0

73.6

531.5

变压器2T损耗

7.5

30.0

2T高压侧负荷

349.7

114.6

368.0

车间3T计算负荷

3T低压侧负荷

344.3

93.2

356.7

变压器3T损耗

5.4

21.4

3T高压侧负荷

349.7

114.6

368.0

车间4T计算负荷

4T低压侧负荷

489.5

47.3

517.3

变压器4T损耗

7.4

29.5

4T高压侧负荷

496.9

76.8

502.8

车间5T计算负荷

5T低压侧负荷

253.7

90.5

269.4

变压器5T损耗

4.0

16.2

5T高压侧负荷

257.7

106.7

278.9

10kv侧总计算负荷

2072.3

519.7

2136.4

总降压损耗

35.7

142.7

全厂计算负荷

2104.4

655.2

2204.0

表1-310kv高压母线自动补偿前后计算负荷及功率因数统计

名称

cosØ

计算负荷

P/k（

）

Q/k（

）

S/KVA

1#车间10kv低压侧补偿前负荷

0.65

1107.7

2#车间10kv低压侧补偿前负荷

0.67

802.4

3#车间10kv低压侧补偿前负荷

0.44

828.1

4#车间10kv低压侧补偿前负荷

0.68

788.1

5#车间10kv低压侧补偿前负荷

0.77

359.3

1#车间10kv低压侧无功补偿容量

-600

2#车间10kv低压侧无功补偿容量

-480

3#车间10kv低压侧无功补偿容量

-600

4#车间10kv低压侧无功补偿容量

-480

5#车间10kv低压侧无功补偿容量

-120

1#车间10kv低压侧补偿后负荷

0.93

759.7

2#车间10kv低压侧补偿后负荷

0.98

500.4

3#车间10kv低压侧补偿后负荷

0.95

356.7

4#车间10kv低压侧补偿后负荷

0.98

491.8

5#车间10kv低压侧补偿后负荷

0.92

269.4

主变压器功率损耗

33.1

132.2

35kv侧负荷总和

0.94

2137.5

787.4

2277.9

第三章主变压器台数、容量和类型的选择

变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压以利于电能的合理输送、分配和适用。

变压器按功能分为升压变压器和降压变压器，按相数分为单相和三相变压器，按绕组到底的材料分为同铜绕组和铝绕组变压器；按冷却方式和绕组绝缘分为油浸式和干式两大类，其中那个油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等，而干式变压器又有浇注式、开启式、充气式等；按用途分又可分为普通变压器和特种变压器；按调压方式分为无载调压变压器和有载变压器。

在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。

高损耗变压器已被淘汰，不再采用。

在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10-M、S11、S11-M等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SC