XX机械厂降压变电所的电气设计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateXX机械厂降压变电所的电气设计济南铁道职业技术学院XX机械厂降压变电所的电气设计1 负荷计算和无功功率补偿1.1 负荷计算 机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量Pe/kw需要系数Kdcostan计算负荷P30/kwQ30/kwS30/kvaI30/A1铸造车间动力3000.30.71.029091.8照明60.81.004.80小计30694.891.81322012锻压车间动力3500.30.651.17105123照明80.71.005.60小计358110.61231652513热处理车间动力1500.60.80.759067.5照明50.81.0040小计1559467.54电镀车间动力2500.50.80.7512593.8照明50.81.0040小计25512993.81602445仓库动力200.40.80.7586照明10.81.000.80小计218.8610.716.26工具车间动力3600.30.61.33108144照明70.91.006.30367114.31441842807金工车间动力4000.20.651.178093.6照明100.81.0080小计8893.61281948锅炉房动力500.70.80.753526.3照明10.81.000.80小计5135.826.344.4679装配车间动力1800.30.71.025455.180.6122照明60.81.004.837.4小计18658.8010机修车间动力1800.20.651.173237.4照明40.81.003.20小计16435.237.451.47811生活区照明3500.70.90.48245117.6272413总计（380V侧）动力22201015.3856.1照明403计入Kep=0.8Keq=0.850.75812.2727.6109016561.2 无功功率补偿 由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数是0.75，而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时因数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量： Qc=P30(tan1-tan2)=812.2tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)kvar=370kvar 选PGJ1型低压自动补偿屏（如图2.1所示），并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量84kvar*5=420kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表所示：项目cos计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380v侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380v侧无功补偿容量-420380v侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主变压器功率损耗0.015S30=130.06S30=5210kv侧负荷计算0.92825.2359.6900522 变电所位置和形式的选择2.1 变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定 1) 接近负荷中心； 2) 进出线方便； 3) 接近电源侧； 4) 设备运输方便； 5) 不应设在有剧烈振动或高温的场所； 6) 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。 7) 不应设在地势低洼和可能积水的场所。2.2 变电所的形式（类型）（1） 车间附设变电所（2） 车间内变电所（3） 露天（或半露天）变电所（4） 独立变电所（5） 杆上变电台（6） 地下变电所（7） 楼上变电所我们的工厂是10kv以下，变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，p1、p2、p3p10分别代表厂房1、2、310号的功率，设定p1、p2p10并设定p11为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：把各车间的坐标带入（3-1） （3-2），得到x=5.38，y=5.38.由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房的西北角。考虑到周围环境和进出线方便，决定在6号厂房的西侧仅靠厂房建造工厂变电所，器型为附设式。3 变电所主变压器及主接线方案的选择3.1 根据工厂的负荷情况和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案3.2 类型 我们这里选S9-630/10或S9-1000/10（下一章具体介绍选哪一台比较好） 主变压器的联结组为Yyn0。根据上面考虑的两种主变压器方案可设计出下列两种主接线方案：3.3 装设一台主变压器的主接线方案 3.4 装设两台主变压器的主接线方案 3.5 主接线方案的技术经济比较从上表可以看出，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优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 短路电流的计算4.1 绘制计算电路及计算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，Ud2=0.4kv，则4.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值4.3.1 电力系统4.3.2 架空线路4.3.3 电力变压器式中，Sn为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示4.4 k-1点的相关计算4.4.1 总电抗标幺值4.4.2 三相短路电流周期分量有效值4.4.3 其它短路电流4.4.4 三相短路容量5 k-2点的相关计算5.1 总电抗标幺值5.2 三相短路电流周期分量有效值5.3 其它短路电流5.4 三相短路容量以上短路计算结果综合图表5-1所示6 变电所一次设备的选择与校验6.1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则主要有以下几条：(1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备。 1)根据设备所在位置(户内或户外)、使用环境和工作条件，选择电气设备型号。 2)按工作电压选择电气设备的额定电压。 3)按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。电气设备的额定电流IN应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax(或计算电 流Ij)，即 INImax 或INIj(71)(2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定。 为保证电气设备在短路故障时不至损坏，按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定：电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下，电气设备不至损坏。热稳定：电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。(3)开关电器断流能力校验。断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务，所以开关电器还必须校验断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量.6.2 高低压电气设备的选择6.2.1高压侧一次设备的选择与校验a按工作电压选择设备的额定电流IN不应小于所在的电路计算电流I30，既IN>I30b按断流能力选择6.2.2隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a动稳定度校验6.2.2低压侧一次设备的选择与校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如图6-2所示，所选数据均满足要求。6.2.3高低压母线的选择 查表得到10kv母线选LMY-3（40*4mm），即母线尺寸为40mm*4mm,380V母线选LMY-3（120*10）+80*6，即母线尺寸为120mm*10mm，而中性母线尺寸为80mm*6mm。7 变电所进出线及临近单位联络线的选择7.1 10kv高压进线和引入电缆的选择7.1.1 10kv高压进线的选择校验 采用LJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kv公用干线。a） 按发热条件选择 由I30=Int=57.7A及室外环境温度33，查表得，初选LJ-16，其35时的Ial=93.5，满足发热条件。b） 校验机械强度 查表得，最小允许截面积AMIN=35mm2而LJ-16满足要求，故选它。由于此线路很短，不需要检验电压损耗。7.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用JL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。 因此JL22-10000-3*25电缆满足要求。7.2 380V低压出线的选择7.2.1 铸造车间 馈电给1号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 7.2.2 锻压车间馈电给2号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.3 热处理车间馈电给3号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.4 电镀车间馈电给4号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.5 仓库馈电给5号厂房的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型5根穿硬塑料管埋地敷设。7.2.6 工具车间馈电给6号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.7 金工车间馈电给7号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.8 锅炉房馈电给8号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.9 装备车间馈电给9号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.10 机修车间馈电给10号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.11 生活区7.3作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的临近单位变配电所的10KV母线相连。7.3.1 按发热条件选择7.3.2 校验电压损耗 由此可见满足要求电压损耗5%的要求。7.3.3 短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25mm的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位10kv的短路数据不知，因此该连路线的短路热稳定校验计算无法进行只有暂缺。 以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表7-1所示。8 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定8.1 高压断路器的操作机构控制与信号回路:断路器采用手动操作机构，其控制与信号回路如工厂供电设计指导图6-12所示。8.2 变电所的电能计量回路:变电所高压侧装设专用计量柜，装设三项有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。8.3变电所的测量和绝缘检查回路:变电所高压侧装有电压互感器。其中电压互感器3个JDZJ-10型，组成Y0/Y0/开口Y0/Y0/的接线，用以实现电压测量和绝缘检查，其接线图见工厂供电设计指导图6-8.作为备用电源的高压联络线上，装有三项有功电度表和三项无功电度表、电流表，接线图见工厂供电设计指导图6-9。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压线路照明上装上三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级应符合要求。8.4 变电所保护装置8.4.1 主变压器的继电保护装置1）装设瓦斯保护： 当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应付动作于高压侧断路器。2)装设反时限过电流保护： 采用型感应式过电流继电器，两项两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。8.4.2 动作电流整定因此过电流保护动作电流整定为10A。8.4.3 过电流保护动作时间的整定 因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间可整定为最短的0.5s。 8.4.4 过电流保护灵敏度系数的校验8.5 装设电流速断保护8.5.1 速断电流的整定：8.5.2电流速断保护灵敏度的校验8.5.3 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置1) 装设反时限过电流保护(1)过电流保护工作电流的整定 按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。(2)过电流保护灵敏度系数 因无临近变单位电所10kv母线经联络线到本场变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有略。8.6 装设电流速断保护 亦利用GL15的速断装置。但因无临近单位变电所联络线到本场的变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有略。8.6.1 变电所低压侧的保护装置1) 低压总开关采用DW15-1500/3型低压断路器，三项均装设过流脱扣器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路，脱扣器动作电流的整定可参看参考文献和其他有关手册。2） 低压侧所有出线上均采用DZ20型低压断路器控制，瞬间脱扣器可实现对线路的短路故障的保护，此限于篇幅，整定略。9 变电所防雷保护与接地装置的设计9.1 变电所的防雷保护9.1.1 直击雷防护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。避雷针采用直径20mm的镀锌圆钢，避雷带采用25mm*4mm的镀锌扁钢。9.1.2雷电侵入波的防护1）在10kv电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。引下线采用25mm*4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。2）在10kv高压配电室内装设有GG-1A-54型开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器保护，防雷电波的危害。3）在380V低压架空线的出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护低压架空线侵入的电雷波。9.2 变电所公共接地装置的设计9.2.1 接地电阻的要求按工厂供电设计指导表9-6.此边点的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：其中因此公共接地电阻RE<4欧。9.2.2 接地装置的设计 采用2.5m，直径50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶距地面0.6米，管间用40mm*4m的镀锌扁钢焊接而成。变电所的变压器室有两条接地干线，高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接而成，接地干线均采用25mm*4mm的镀锌扁钢。变电所接地装置平面布置图如图9-1所示，接地电阻的验算：9.3元件明细表 ： 元件明细表名称型号作用数量隔离开关GN8-10/200隔离高压电源8断路器SN10-10/630切除短路故障3避雷器FS4-10保护设备的绝缘2变压器S9-630/10改变电压1电流互感器LQJ-10测量比较大的电流3电压互感器JDZJ-10测量比较大的电压2熔断器RN2-10短路保护210kv侧高压进线LGJ-35380v侧低压出线VLV22-10000 结束语此次课程设计要感谢系里的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有机会实践锻炼，更要感谢指导老师的细心指导，没有你们的指导靠自己不可能那么顺利完成。对待这次课程设计我也是非常认真，积极努力与同学老师进行商讨，并不断从中找到自己的不足，努力发现问题并及时解决问题。 通过这次课程设计，我深深懂得了要不断把所学知识学以致用，还需通过自身不断努力，不断提高自己的分析问题、解决问题的能力，同时也提高了我的专业技能，拓展了我的专业知识面，使我更加体会到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考、和谨慎稳重。-