红光机械厂.docx

1、红光机械厂第 1 章 设计任务 11.1设计要求 11.2设计依据 11.3设计任务 2第 2 章 负荷计算和无功功率补偿 . 32.1负荷计算 32.2无功功率补偿 5第 3 章 变压器的选择及主接线方案的确定 . 73.1变电所主变压器台数和容量 73.2主接线方案的技术经济比较 . 8第 4 章 短路电流的计算 114.1绘制计算电路 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 . 145.110

2、kV 侧一次设备的选择校验 145.2380V 侧一次设备的选择校验 165.3高低压母线的选择 . 17第 6 章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 . 186.110kV 高压进线和引入电缆的选择 186.1.110kV 高压进线的选择校验 186.1.2由高压配电室至主变压器的一段引入电缆的选择校验 186.2380 低压出线的选择 186.3作为备用电源的高压联络线的选择校验 . 21第 7 章 降压变电所防雷与接地装置的设计 . 237.1 变电所的防雷保护 237.1.1 防直击雷保护 237.1.2雷电侵入波的防护 23第 8 章 二次回路方案的选择 . 24第 9 章 设计总

3、结 26参考文献 27附录 红光机械厂降压变电所主接线图 . 28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，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， 确定变电所防雷接地装置， 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 。1.2设计依据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6 小时，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负

4、荷外，其余均属三级负荷。2、供电电源情况按照工厂与供电协议，本厂可由附近一条 10K V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8km 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 1.7S， 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25km3、 气象资料本厂所在地区的年最高气温为 38 度，年平均气温为 23 度，年最低

5、气温为 - 8 度，年最热月平均最高气温为 33度，年最热月平均气温为 26 度，年最热月地下 0.8m 处平均温度为25 E。年雷暴日为20。4、 地质水文资料本厂所在地区平均海拔 500米，底层以砂粘土为主，地下水位为 20米。5、 电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜， 按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为 18元/kw.h ,照明电费为 0.50 元/kw.h。6、 工厂负荷统计资料工厂编号厂房名称负荷类别设备容量/kw需要系数功率因数|1铸造车间动力3000.30.7 照明60.812锻压车间动力3500.30.65照明80.7

6、17金工车间动力4000.20.65 J照明100.816工具车间动力3600.30.6照明70.91 4电镀车间动力2500.50.8照明50.813热处理车 间动力1500.60.8照明50.81 n9装配车间动力1800.30.7照明60.8110机修车间动力1600.20.65 1照明40.818锅炉房动力500.70.8照明10.815仓库动力200.40.8 1照明10.81生活区照明3500.70.91.3设计任务1、 设计说明书 包括：1）摘要2）目录3）正文（设计过程及内容）4）附录 参考文献2、 设计图样本设计只做出变电所主接线图1张即可第2章 负荷计算和无功功率补偿2.1

7、负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算， 并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。由公式：Q30 P30 tan ， S30 P30 Q30 得：1.铸造车间：动力部分2.锻压车间：动力部分,3.金工车间：动力部分,4.工具车间：动力部分,P30(41) 360 0.3kw 108kwQ 30(41) 1081.33k var 143.64k varS30(41)1082 143.642 179.71kVA I 30(41)179.71A 276.48A1.732 0.38照明部分，P30(42) 7 0.9kw 0.36kwQ30(42) 05.电镀车间

8、：动力部分,P30(51) 250 0.5kw 125kw Q30)125 0.74k var 92.5k varS30(51) 1252 92.52 125.36kV A1 30(51)125.36A1.732 0.38192.86A照明部分，巴0（52） 5 0.8kw 4kw ；Q30(52) 06.热处理车间：动力部分,卩30(61)150 0.6kw 90kw Q 30( 61)90 0.74kvar 66.6kvarSs0(61) .902 66.62 111.95kV AI 111.95 A1 30(61) A()1.732 0.38172.23A照明部分，P30(62) 5 0

9、.8kw 4kwQ30(62) 07.装配车间：动力部分,P30(71) 180 0.3kw 48kw Qs。)481.02 k var 48.96k varS30(71) 、482 48.962 68.56kV A1 30(71)68.56A1.732 0.38105.48A照明部分，巳。（72） 6 0.8kw4.8kwQ30(72)8.机修车间：动力部分,P30(81) 160 0.2kw 32kwQ 30(81) 321.16k var37.12k varS30(81) 、322 37.122 49kV4930(81)A 75.38A1.732 0.38照明部分，P30(82) 4 0

10、.8kw3.2kwQ30(82) 09.锅炉房：动力部分,P30(91) 50 0.7kw 35kwQ30(91) 35 0.74k var25.9k varS30(91) 352 25.92 45.53kV A I45.5330(91)1.732A 70.05A0.38照明部分，P30(92) 1 0.8kw 0.8kw ；Q30(92)10.仓库：动力部分P30(仙)20 0.4kw 8kwQ30(仙)8 0.48k var 3.84k varS30(仙) 82 3.842 8.8kvA1 30(101)13.5A1.732 0.38照明部分，息（102）1kw 0.8 0.8kw； Q3

11、0（102）11生活区照明 P30(111) 350kw 0.7 245kw ；Q30(111)取全厂的同时系数为：K p 0.95，Kq 0.97，则全厂的计算负荷为:另外，所有车间的照明负荷： P30 76.5kw11P30 p30(i 1) P30 0.95 (966 76.5 245) 990.38kwi 111Q30 0.97 Q30(in 0.97 7254.96 703.21kvari 1S30 990.382 703.2121214 641214.64kv A ； I 30 A 1868.68A1.732 .382.2 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

12、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。由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为： S30 1214.64kv A这时低压侧的功率因数为:990.38COS (2)1214.640.82为使高压侧的功率因数 0.90,则低压侧补偿后的功率因数应高于 0.90,取：cos 0.95 。要使低压侧的功率因数由0.82提高到0.95,则低压侧需装设的并联电容器容量为:Qc 990.38 (tanarccos0.82 tan arccos0.95)k var 366.44 k var取:Qc =370k

13、 var则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：S30 990.382 (703.21 370)2 1044.93kv A变压器的功率损耗为:PT O.O15S30(2)0.015 1044.93kv.A 15.67kwQt 0.06S 30(2) 0.06 1044.93kv.A 62.70k var变电所高压侧的计算负荷为：P 30(1) 990.38kw 15.67kw 1006.05kwQ 30(1) (703.21 370)kw 62.70kw 359.91k var第3章 变压器的选择及主接线方案的确定3.1变电所主变压器台数和容量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

14、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Snt S30，Snt为主变压器容量，S30为总的计算负荷。选 Snt =1250 kVA S30 =1068.49 kVA，即选一台 S9-1250/10 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型，而每台变压器容量根据式（3-1 ）、（3-2）选择，即(3-1)(3-2)Snt （0.6 0.7） S30SN T S30（1 11）代入数据可得：Snt= （0.60.7）X 1068.49= （641.09747.94 kV A。

15、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 Dyn0,如表3-1所示表3-1 两台变压器的型号变压器型号额定容量/kV A额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流1。短路阻抗Uk%高压低压空载负 载S9-630/1063010.50.4Dyn111.35.83.05（附：参考尺寸（mm）:长：1760宽：1025高：1655 重量（kg）: 3410）3.2主接线方案的技术经济比较装设一台主变压器的方案技术指标：供电安全性 , 满足要求。供电可靠性 ,基本满足要求。供电质量 ,由于一台 主变，电压损耗

16、较大。灵活方便性 , 只有一台主变，灵活性稍差。扩建适应性 , 稍差一 些。经济指标：电力变压器的综合投资额， 查得 S9-1000/10 的单价为 15 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=30 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4.2万元计，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 4.2*1.5*4=25.2 万元。电力变压器和 高压开关柜的年运行费，主变压器的折旧费 =30万元*0.05=1.5 万元；高压开关柜的 折旧费=25.2 万元*0.06=1.5 万元；变配电的维修管理费

17、 =(30+25.2)万元*0.06=3.3 万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费 =(1.5+1.5+3.3 ) =6.3 万元。供电贴费，主变容量每 KVA为800元，供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元 装设两台主变压器的方案 技术指标：供电安全性，满足要求。供电可靠性，满足要求。供电质量，由于两台主 变并列，电压损耗较小。灵活方便性，由于有两台主变，灵活性较好。扩建适应性， 更好一些。经济指标：电力变压器的综合投资额，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，比一台主变方案多投资 1 2万元

18、。高压开 关柜(含计量柜)的综合投资额，本方案采用 6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为6*1.5*4.2=37.8 万元，比一台主变方案多投资 12.6 万元。电力变压器和高压开关柜 的年运行费，主变的折旧费 =42 万元*0.05=2.1 万元；高压开关柜的折旧费 =37.8 万 元*0.06=2.3 万元；变配电的维修管理费 = (42+37.8)万元*0.06=4.8 万元。因此主 变和高压开关柜的折旧和维修管理费 =(2.1+2.3+4.8 ) =9.2 万元，比一台主变方案 多投资 2.9 万元。供电贴费，供电贴费 =2*630KVA*0.08 万元=100.8 万元，比一台主

19、变多交 20.8 万元。从上文可以看出，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压器主接线方案，主接线图见附录。10kvX OFSfr-1250 1(VJ 4U220/380VTVT7VVTVV P 寸选一个变压器方案图ota-iotoo ass10kvFS4-1QRM2- CLOJ-10S8-10 BOOF54-105a-i0/ 0S4QS17 CF12w苗年申.源lOkv FSM310QSI4.VV EF3Dv vV vL nsqlQSloV V 220/38

20、0V选两个变压器方案图EV/Fl i-lt-1, S x a第4章短路电流的计算4.1绘制计算电路(1)K-1 (3) K-2*系统500MVA LGJ-150,8km10.5kV S9-1250 0.4kV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Sd 100MVA3Ud1 3 10.5kV4.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值1.电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量 Soc =500MVA故X1 =100MVA/500MVA=0.22.架空线

21、路查表得LGJ-150的线路电抗X。0.36 /km，而线路长8km,故3.电力变压器查表得变压器的短路电压百分值Uk% =4.5，故v Uk%SdX3100Sn4.5100100MVA=3.61250kVA式中，Sn为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图4-2所示。12 3k-1 k-20.22.6 3.6 FT ii if图4-2 短路计算等效电路4.4k-1点（10.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值x(k 1) Xi X2=o.2+2.6=2.82.三相短路电流周期分量有效值*I d15.5kA 一一1 QRLrAI k1 *1.96 k AX (k 1)2.83.其他短路电

22、流I (3) I (3) Jk3) 1.96kAjsh2.551(3)2.55 1.96kA5.0kAI (3)I sh1.511(3)1.51 1.96kA2.96kA4.三相短路容量(3)Sd100MVA 一 Sk 1QC n/A*35.7 MVAX (k 1)2.81.总电抗标幺值2三相短路电流周期分量有效值I * 1 d2I k 2 *X (k 2)144kA 22.5kA6.43.其他短路电流I(3) i (3)I (3)1 k 122.5kAi1 sh1.841 1.8419.7kA41.4kA1sh1.091.0919.7kA24.5kA4.三相短路容量S(3)Sk 2XSd10

23、0MVA15.6MVA*(k 2)6.4如图表4-1所示。表4-1 短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAI (3) 丨kI (3)Ii (3) ishI (3)I shS：3)k-11.961.961.965.02.9635.7k-222.522.522.541.424.515.6第 5 章 变电所一次设备的选择校验5.110kV 侧一次设备的选择校验1.按工作电压选则设备的额定电压UNe 一般不应小于所在系统的额定电压 Un，即UNe Un，高压 设备的额定电压UNe应不小于其所在系统的最高电压Umax，即Un Umax。UN=10kV, Umax=11.5k V，高压开关

24、设备、互感器及支柱绝缘额定电压 UNe=12kV，穿墙套管额定电压UNe=11.5kV,熔断器额定电压UNe=12kV。2.按工作电流选择设备的额定电流.e不应小于所在电路的计算电流丨30，即iNe丨303.按断流能力选择设备的额定开断电流I。或断流容量Soc，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值 Ik(3) 或短路容量 Sk(3) ，即|OL max为最大负荷电流Ioc Ik3)或s03)sk3) 对于分断负荷设备电流的设备来说，则为 Ioc IOLmax，4.隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a) 动稳定校验条件imax iSh)或 I max I 黑ima

25、x、I max分别为开关的极限通过电流峰值和有效值,iS3)、IS3)分别为开关所处 的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 I t I气ma对于上面的分析，如表 5-1 所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表5-1 10 kV 一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流 能力动稳定度热稳定度苴丿、它装置地点条 件参数UnI N I k(3)1 shI(3)2 t-1 Lima数据10Kv72.2A(I (1N T)1.96kA5.0kA1.962 X 1.9=7.30一 次设备型号规格额定参数U N eI N eI oci maxIt2 t高压少油断路器SN10-10I/63

26、0QF010Kv630kA16kA40 kA162 4 1024高压少油断路器SN10-10I/630QF/QF10Kv630kA16kA40 kA162 4 1024户外隔离开关GW4-12/40012Kv400A-25.5 kA102 5 500次 负 荷0.6户内隔离开关GN8-10/60010KV400A-20KA102 5 500高压熔断器RN2-1010kV0.5A50 kA-电压互感器JSZJ-1010kV-电压互感器JSJW-1010KV-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-225 2 0.1kA=31.8 kA(90 0.1)2 1=815.2380V侧一次设备的选择

27、校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-2所示，所选数据均满足要求。表5-2 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流 能力动稳 定度热稳定度苴丿、它装置地点 条件参数Un1 N1 (3)1 k1 (3)I sh|(3)2 t.i Sma-数据380V总1607.58A22.5kA41.4kA22.52 0.75 380-型号规格额定参数UNe1 N e1 oci maxIt2 t-低压断路器QF1DW15-200380V200A20kA200A-低压断路器QF2DW15-400380V300A25kA400A-低压断路器QF3DW15-200380V200A20kA200A-低压断路器QF4DW15-400380V300A25kA400A-低压断路器QF5DW15-200380V200A20kA200A-低压断路器QF6DW15