光明机械厂降压变电所的电气设计.docx

1、光明机械厂降压变电所的电气设计光明机械厂降压变电所的电气设计2009级光明机械厂降压变电所的电气设计姓 名学 号院、系、部班 号完成时间0光明机械厂降压变电所的电气设计摘要根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，确定所防雷接地装置和照明设计。关键词：变电所类型主结线方案 二次回路防雷 照明设计1光明机械厂降压变电所的电气设计目录第1章设计任务-11.1设计要求-11.2设计依据-1第2章负荷计算和无功功率补偿-

2、32.1负荷计算-32.2无功功率补偿-5第3章变电所主变压器及主接线方案的选择-73.1变电所主变压器的选择-73.2变电所主接线方案的选择-73.2.1选择主接线变压器台数的原则-73.3主接线方案的技术经济比较-10第4章短路电流的计算-114.2确定短路计算基准值-114.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值-114.4k-1点（10.5kV侧）的相关计算-124.5k-2点（0.4kV侧）的相关计算-12第5章变电所一次设备的选择校验-145.110kV侧一次设备的选择校验-145.2380V侧一次设备的选择校验-155.3高低压母线的选择-16第6章变压所进出线与邻近单位联络线的选择

3、-176.110kV高压进线和引入电缆的选择-176.2380低压出线的选择-176.3作为备用电源的高压联络线的选择校验-19第7章变电所二次回路方案的选择-217.1变电所二次回路方案的选择-21第8章降压变电所防雷与接地装置的设计-228.1变电所的防雷保护-228.2变电所公共接地装置的设计-22第9章设计总结-242光明机械厂降压变电所的电气设计参考文献-253光明机械厂降压变电所的电气设计第1章设计任务1.1设计要求要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型

4、，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，确定所防雷接地装置和照明设计，最后按要求写出设计说明书，绘制变电所系统图，功率因数补偿到0.9。平面图见附录表。1.2设计依据1.2.1工厂负荷情况本厂车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600小时，日最大负荷持续时间为8小时，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。工厂负荷统计资料如表1-1所示。1.2.2供电电源情况按照工厂与供电协议，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为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8k

5、m。断路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为2S，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由2公里处邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线总长度为30km。1.2.3气象资料本厂所在地区的年最高气温为40度，年平均气温为23度，年最低气温为-13度，年最热月平均最高气温为33度，年最热月平均气温为28度，年最热月地下0.8m处平均温度为25。年雷暴日为60。1.2.4地质水文资料本厂所在地区平均海拔700米，底层以砂粘土为主，地下水位为30米。0厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW

6、需要系数功率因数1铸造车间动力3000307照明608102锻压车间动力35003065照明807107金工车间动力40002065照明1008106工具车间动力3600306照明709104电镀车间动力2500508照明508103热处理车间动力1500608照明508109装配车间动力1800307照明6081010机修车间动力16002065照明408108锅炉车间动力500708照明108105仓库动力200408照明10810生活区照明3500709光明机械厂降压变电所的电气设计1光明机械厂降压变电所的电气设计第2章负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的

7、计算公式(1)有功计算负荷（单位为KW）P30=KdPe，Kd为系数(2)无功计算负荷（单位为kvar）Q30=P30tan(3)视在计算负荷（单位为kvA）S30=P30cos(4)计算电流（单位为A）I30=S303UN,UN为用电设备的额定电压（单位为KV）2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式（1）有功计算负荷（单位为KW）P30=KpP30i式中P30i是所有设备组有功计算负荷P30之和，Kp是有功负荷同时系数，可取0.850.95（2）无功计算负荷（单位为kvar）Q30=KqQ30i，Q30i是所有设备无功Q30之和；Kq是无功负荷同时系数，可取0.90.97（3）视在计算负荷

8、（单位为kvA）S30=P30+Q30（4）计算电流（单位为A）I30=S303UN2光明机械厂降压变电所的电气设计经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2-1所示（额定电压取380V）表2-1 各厂房和生活区的负荷计算表设备需要计算负荷编号名称类别容量Pe/kW系数KdcosP30/KWQ30/kvarS30/kVAI30/A1 铸造车间2 锻压车间7 金工车间6 工具车间4 电镀车间91.8照明6081004.80小计30694.891.8132200.61.11235照明8071005.60小计358110.61231652511.193.55照明100810080小计41088

9、93.5128.4195.1144照明7091006.30小计367114.314418428093.8照明50810040小计25512993.81602443热处理车间67.5照明50810040小计1559467.5115.7175.89 装配车间55.1照明6081004.80小计18658.855.180.61221机修动力160020651.173237.40车间照明4081003.203编号名称类别设备容量Pe/kW需要系数Kdcostan计算负荷P30/KWQ30/kvarS30/kVAI30/A5仓库动力2004080.7586照明1081000.80小计218.8610.7

10、16.211生活区照明3500.70.90.48245117.6272413总计动力22201014.3855.5照明403计入Kp=0.9,Kq=0.950.75912.9812.71222.218578 锅炉车间光明机械厂降压变电所的电气设计小计16435.237.451.47826.3照明1081000.80小计5135.826.344.4672.2无功功率补偿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，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数

11、只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：QC=P30(tan1-tan2)=912.9tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)=416.2kvar取QC=420,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Q30=（812.7-420）kvar=392.7kvar，视在功率S30= P30+Q30=994kVA，计算电流I30=S303UN=1510A,功率因数提高为cos=P30S

12、30=0.918。4项目cos计算负荷P30/KWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.75912.9812.71222.21857380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.92912.9392.79941510主变压器功率损耗0.015S30=14.90.06S30=59.610KV侧负荷计算0.92927.8452.3102359光明机械厂降压变电所的电气设计在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA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

13、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2-2所示。5光明机械厂降压变电所的电气设计第3章变电所主变压器及主接线方案的选择3.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为S9型，而容量根据式SNTS30，SNT为主变压器容量，S30为总的计算负荷。选SNT=1000kVAS30=994kVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器 型号为S9

14、型，而每台变压器容量根据式（3-1）、（3-2）选择，即SNT(0.60.7)994kVA=（596696）kVASNTS30(II)=(132+160+44.4)kVA=336.4kVA（3-1）（3-2）因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yzn11。3.2变电所主接线方案的选择3.2.1选择主接线变压器台数的原则（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑两台变压器。以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器对一、二级负荷

15、继续供电，对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设其他变电所相联线作为备用电源，或另有自备电源（2）对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的而宜于采用经济运行方式的变电所，6光明机械厂降压变电所的电气设计也可考虑两台变压器（3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中地地方且容量相当大的变电所，随为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：3.2.2装设一台主变压器的主接线方案如图3-1所示7光明机械厂降压变电所的电气设计图3

16、-1装设一台主变压器的主接线方案3.2.3装设两台主变压器的主接线方案如图3-2所示8比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指电力变压器的综合投资额查得S9-1000/10的单价为15.1万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*15.1=30.2万元查得S9-630/10的单价为10.5万元，因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万元，比一台主变

17、方案多投资11.8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得GG-1A(F)型柜可按每台4万元计，其综合投资可按设备的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24万元本方案采用6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为6*1.5*4=36万元，比一台主变方案多投资12万元光明机械厂降压变电所的电气设计图3-2装设两台主变压器的主接线方案3.3主接线方案的技术经济比较9光明机械厂降压变电所的电气设计电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2万元*0.05=1.51万元；高压开关柜的折旧费=24万元*0.06=1.44万元；变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.0

18、6=3.25万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（1.51+1.44+3.25）=6.2万元主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元；高压开关柜的折旧费=36万元*0.06=2.16万元；变配电的维修管理费=（42+36）万元*0.06=4.68万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（2.1+2.16+4.68）=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。4.1绘制计算电路(1)第4章短路电流的计算K-1(3)K-2500MVA(2)系统LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV图4-1短路计算电路4.2确定短路计算基准值设基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uc=1.05UN，Uc为短路计算电压，即高压侧Ud1=10.5kV，低压侧Ud2=0.4kV，则10光明机械厂降压变电所的电气设计Id1=Id2=Sd3Ud1Sd3Ud2=100MVA310.5kV100MVA3