课程设计报告(共19页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上供电系统设计说明书姓名: 闻勇学号: 班级: 电气优0902目录专心-专注-专业第一章 原始资料1.1全厂用电设备情况1） 负载大小用电设备总安装容量：6630KW计算负荷（10KV侧）有功：4522KW 无功：1405KVar各车间负荷统计表见表1 表1、全厂各车间负荷统计表序号车间名称负荷类型计算负荷（KW）（KVar）（KVA）1空气压缩车间I7801808002熔制成型（模具）车间I5601505803熔制成型（熔制）车间I5901706144后加工（磨抛）车间I6502206865后加工（封接）车间I5601505806配料车间I3601003747锅炉房I

2、4201104348厂区其他负荷（一）IIIII4001684349厂区其他负荷（二）IIIII440200483共计47601448同时系数0.950.97全场计算负荷452214054735.242） 负荷类型本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过两分钟将造成产品报废；停电时间超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；全厂停电将造成严重经济损失，故主要车间及辅助设施均为I类负荷。3） 本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。4） 全厂负荷分布，见厂区平面布置图。（图1）图1 厂区平面布置示意图 图2 电力系统与本厂连接示意图5） 电

3、源情况(1) 工作电源本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110KV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ131500KVA/110KV三卷变压器，其短路电压，。详见电力系统与本厂联接图（图2）。供电电压等级，由用户选用35KV或10KV的一种电压供电。最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。(2) 备用电源拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。(3) 功率因数供电部门对本厂功率因数要求值为：当以35KV 供电时，当以10

4、KV 供电时，(4) 电价供电局实行两部电价。基本电价：按变压器安装容量每1千伏安每月4元计费。电度电价：35KV 元/kwh 10KV 元/kwh(5) 线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。1.2设计内容1负荷计算2供电方式及主接线设计3短路计算及设备选择4高压配电系统设计5保护及接地防雷系统设计1.3设计成果1设计说明书，包括全部设计内容2电气主接线图（三号图纸）3继电保护配置图（三号图纸）4总降压变电所平面布置图（三号图纸）第二章 负荷计算以及变压器、补偿装置的选择2.1 供电方案论证 由于本地区仅能提供35kV或10kV中的一种电压，所以将两种电压的优缺点扼要分析如

5、下：（一）35KV与10KV供电特点方案一：采用35kV电压供电的特点1供电电压较高，线路的功率损耗及电能损耗小，年运行费用低；2电压损失小，调压问题容易解决；3对cos的要求较低，可以减少提高功率因数补偿设备的投资；4需建设总降压变电所，工厂供电设备便于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积；5根据运行统计数据，35kV架空线路的故障比10kV架空线路的故障低一半，因而供电的可靠性高；6有利于工厂的进一步扩展方案二：采用10kV电压供电的特点1不需要投资建设工厂总降压变电所，并少占土地面积；2工厂内不装设主变压器，可简化接线，便于运行操作；3减轻维护工作量，减少管理人员；4供电

6、电压较35kV低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也会增大5要求cos的值高，要增加补偿设备的投资6线路的故障比35kV的高，即供电可靠性不如35kV。（二）经济技术指标的比较方案一：正常运行时以35kV单回路架空线供电，由邻厂10kV电缆线路作为备用电源。根据全厂计算负荷情况，S30=4735.24kVA：只有少数的负荷为二三级负荷，大多数为一级负荷。参考，故拟厂内总降压变电所装设一台容量为5000 kVA的变压器，型号为SJL1-5000/35型，电压为35/10kV，查产品样本，其有关技术参数为：P0=6.75kW, Pk=36.7KW,UK%=7,I0%=0.9。变压器的

7、功率损耗为:有功功率损耗为：PTP0+P（）2=6.75+36.7(4735.24/5000)2=39.67kW无功功率损耗为：QTQ0+QN（）2= SN+(）2=5000(0.9+7(4735.24/5000)2)/100=360 kVar35kV线路功率等于全厂计算负荷与变压器功率损耗之和。 P30=P30+PT=(39.6+4522) kW =4561.6 kW Q30=Q30+QT=(1405+360) kVar =1995.6kVar=4891.16kVA cos1.= P30/ S30 =4561.6/4891.16=0.93cos=0.9I30= S30/UN=4891.16/

8、35=80.68A由于T=5600H5000H根据国家建设总局规定=0.9A/mm2，所以：（1）经济条件：A=I30/Jn=89.64mm235 mm2,(又因为（2）=35 mm2，所以取35 mm2满足机械强度。查有关手册或产品样本，选择钢芯铝铰线 LGJ-35 ，（3）允许电流为170A I30=80.68A满足满足发热条件。)该导线单位长度电阻 R0=0.85/km ,单位长度电抗 X0 = 0.36/km。查有关设计手册，经过计算，35kV供电的投资费用Z1见表，年运行费用F1见表 表1 35kV的投资费用项 目说 明单价（万元）数 量费用（万元）变压器SJL1-5000/35型6

9、万/台16电价费用变压器容量收费4元/kVA5000kVA2附加投资1000元/kW123kW12.3共计20.3 表2 35kV供电的年运行费用F1项目说明费用（万 元）线路电能损耗费FL=16.57变压器电能损耗费0.95共计17.52总投资=(20.3+17.52)万=37.82万。方案二：采用10kV电压供电，厂内不设总降压变电所，即不装设变压器，故无变压器损耗问题。此时，10kV架空线路计算电流 I30=S30/UN=4735.24/10=261.08A而 cos2= P30/ S30=4522/4735.24=0.955cos=0.95 由于=0.9A/mm2，A=261.08/0

10、.9=290.09mm2,同方案一选取原理，取截面为70 mm2，Iy=325A261.08A,选择LGJ-70， 钢芯铝铰线，R0=0.46/km， X0=0.365/km。 表3 10kV供电的投资费用项 目说 明单 位数 量费用（万元）附加投资1000元/kWh470.3W47.03合 资47.03表4 10kV供电的年运行费用项 目 说 明 费用（万元）线路电能损耗费FL= 11.3 共 计 11.3总投资=（47.03+11.3）万=58.33万。在上述各表中，变压器全年空载工作时间为8760小时；最大负荷利用小时Tmax=5600小时；最大负荷损耗小时可由Tmax=5600和cos

11、=0.9查有关手册(机械工业出版社P24)关系曲线，得出=4000小时；为电度电价35kV时，=0.05元/（kWh）；10kV时，=0.06元/（kWh）。 由上述分析计算可知，方案一较方案二的投资费用及年运行费用均少。而且方案二以10kV电压供电，电压损失达到了极为严重的程度，无法满足一级负荷长期正常运行的要求。因此，选用方案一，即采用35kV电压供电，建设厂内总降压变电所，无论从经济上还是从技术上来看，都是合理的。同时，可知备用电源可以选10KV电压供电。2.2 车间变电所位置和变压器数量容量车间变电所的位置，变压器的数量和容量，可根据厂区平面图提供的车间分布情况及车间负荷的中心位置，负

12、荷性质，负荷大小等，结合其他各项原则，与工艺，土建有关方面协商确定。本厂拟设6个车间变电所，每个变电所装设一台变压器，其位置如下图所示，变压器容量见下表变电所名称位置类型功率因数计算负荷变压器台数及容量（kVA）变压器型号（KW）（KVar）（KVA）空气压缩车间0.9757801808008001SL7-800/10熔制成型（模具）车间0.9665601505806301SL7-630/10熔制成型（熔制）车间0.9615901706146301SL7-630/10后加工（磨抛）车间0.9486502206868001SL7-800/10后加工（封接）车间0，9665601505806301

13、SL7-630/10配料车间0.9633601003744001SL7-400/10锅炉房0.9674201104345001SL7-500/10厂区其它负荷（一）0.9224001684345001SL7-500/10厂区其它负荷（二）0.9114402004835001SL7-500/10第三章 短路电流的计算为了选择高压电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电站的35KV侧、10KV侧母线以及厂区高压配电线路末端(即车间变电站高压侧)的短路电流，但因工厂厂区不大，总降压变电站到总降压最远车间的距离不过数百米，因此10KV母线与10KV线路末端处的短路电流差别极小，故只计算主变压器高、低

14、电压侧母线两点短路电流。短路电流按正常运行方式计算，计算电路如图1所示。 图1 短路电流的计算电路根据计算电路，作出的最大运行方式计算短路电流的等值电路如图2所示图2 短路电流的计算电路作出的最小运行方式计算短路电流的等值电路如图3所示图3 短路电流的计算电路3.1 求各元件电抗,用标幺值计算设基准容量Sd=1000MVA 基准电压Ud1=37KV Ud2=10.5KV =15.6KA 系统电抗X=已知地区变电站110KV母线的短路容量：S=1918MVA可得: X=标幺值=实际值/基准值：X= =Sk* 又因为X=，得：=0.52地区变电站三绕组变压器的高压中压绕组之间的电抗标幺值：=35K

15、V供电线路的电抗标幺值：LGJ-35型钢芯铝绞线几何距离1时的电抗为0.359/Km2总降压变电站的主变压器电抗标幺值： =3.2 K1点三相短路电流计算:系统最大运行方式,等值电路如图2系统最小运行方式,等值电路如图3表5 K1点三相短路电流计算结果项目 (KA)(KA) (KA)(KA(MVA)计算公式系统最大运行方式4.4774.47711.42287系统最小运行方式3.0263.0267.7161943.3 K2点三相短路电流计算:=+ 54.986KA 系统最大运行方式,等值电路如图2系统最小运行方式,等值电路如图3表6 K2点三相短路电流计算结果项目(KA)(KA)(KA)(KA)

16、(MVA)计算公式系统最大运行方式3.1343.1347.99257系统最小运行方式2.8592.8597.2952第四章 电气设备的选择工厂总降压变电站的各种高压电气设备，主要指610千伏以上的断路器，隔离开关，负荷开关，熔断器，互感器，电抗器，母线，电缆支持绝缘子及穿墙套管等。这些电气各自的功能和特点不同，要求的运行条件和装设环境也各不同，但也具有共同遵守的原则1。电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择，并且按断路情况进行稳定检验。对于供电系统高压电气设备的选择，除了根据正常运行条件下的额度电压、额度电流等选择条件外，还应该按短路电流所产生的电动力效应及热效应进行校验。“按正常运行

17、条件选择，按短路条件进行校验”，这是高压电气设备选择的一般原则。4.1 在选择供电系统的高压电气设备时，应进行的选择及校验项目见表7。表7 选择电气设备时应校验的项目校验项目设备名称电压/KV电流/A遮断容量/MVA短路电流校验动稳定热稳定断路器负荷开关隔离开关熔断器电流互感器电压互感器支柱绝缘子套管绝缘子母线电缆限流电抗器注：表中“”表示选择及校验项目（参考：刘介才工厂供电P121）高压电气的热稳定性校验： 断路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算： 电流互感器的力稳定计算： 母线及电缆的热稳定性校验：母线的力稳定计算： 由于跨距在两个以上，所以选择： 4.2 35KV侧设备选择，设备

18、名称及型号见表8表8 35KV侧电气设备设备名称计算数据高压断路器SW2-35/1000隔离开关GW2-35G/600电压互感器JDJJ-35电流互感器LCW-35避雷器FZ-35U = 35KV35KV35KV35KV35KV35KVI = 82.48A1000A600A150/5Ik（3）= 4.477KA16.5KA14KASk = 287MVA1000MVA=11.42KA45KA42KA=21.2KA26It2t =16.5241424(650.15)214.3 10KV侧设备，设备名称及型号见表9表9 10KV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）设备名称数据高压断路器隔离开关电

19、流互感器备注SN10-10/600GN6-10T/400LA-10/300采用GG-10高压开关柜U = 10KV10KV10KV10KVI =274.9A600A400A300/5AIk（3）=3.134KA17.3 KA14KA44.1KA52KA=57KA It2t=17.3241425(750.3)214.4 10kV馈电线路设备选择以空气压缩车间的馈电线为例，10kV馈电线路设备如下,该设备组装在11台GG-1A（F）型高压开关柜中，其编号，排列顺序及用途见图所示。设备名称及型号计算数据高压断路器SN10-10/600隔离开关GN6-10T/400电流互感器LDC-10/0.5电力电

20、缆ZLQ20-10-325U=10kV10kV10kV10kV10kV600kA400kA300/5A80A=3.314kA17.3kA14kAmin =21A=25=57MVA=7.992kA44.1kA40kA=57KA=4.732kA(750.3)214.5 10KV母线选择1）变压器低压侧引出线选择主变压器低压侧引出线按经济电流密度选择工作电流：Ica=274.9A母线计算截面：A=305.44 mm2 选用标准截面506的铝母线允许电流740A大于工作电流274.9A，满足要求热稳定校验： Amin=21650 mm2 ,满足要求动稳定校验：母线平放: W =0.167bh2=0.1

21、670.652=2.5 cm2f = =9.30-2 kg/cm母线最大允许跨度（已知=700kg/cm2）：进线的绝缘子间距离取2米即可。绝缘子采用ZNA-10MM破坏负荷375公斤，满足要求。2）10KV母线选择按发热条件选用404铝母线允许电流395A大于计算电流。按上述计算的热稳定最小截面为65.98小于440满足要求。动稳定校验母线平放： =0.167bh2=0.1670.442=1.07cm2根据前面计算：f=9.2810-2 kg/cm 求得： GG-10高压开关柜一般宽距1m,进线柜最宽为1.5m，以此上述检验满足动稳定要求。由于采用标准高压开关柜，故不必选择母线支持绝缘子。3

22、）电力电缆选择以一车间变电所T1为例，选择电缆截面。根据负荷提供的一车间(B5)视在计算功率S30（1）=180kVA其10kV的计算电流 查有关样本或设计手册，考虑今后发展留有余地，选用ZLQ20-325型铝芯纸绝缘铝包钢带铠装电力电缆，在UN=10kV，其允许电流值为80A，大于计算电流，合格。因为厂区不大，线路很短，线路末端短路电流与始端电流相差无几，因此以10kV母线上短路时（k-2点）的短路电流校验。min= 1.5 满足要求(2)电流速断保护 采用两相不完全星形接法进行电流速断保护，动作电流躲过系统最大运行方式时变压器二次侧三相短路电流值，速断电流整定如下：取1.3 ，= 1 按公

23、式计算： Iop1.qh=Kco*I（3）Kmax=1.3*3.134=4.07 KA归算到35KV侧：Iop1.qh=4070*（）1162 A灵敏度按系统最小运行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验： Ks=I（2）klmin/ Iop1.qh =2.082 ，满足要求。5.2变压器10kV馈电线路保护及整定由降压变电所送至每一车间变电所的线路需设过电流和速断保护。电流互感器接成不完全星型，继电器选用GL-15型。(1)过电流保护 过电流保护的动作电流整定值按下式计算 取 ，而电流互感器变比和线路最大负荷电流，可根据各馈电线路具体情况而定。根据计算结果选出相近 动作电流值。过电流保护动

24、作时间，因为需要与低压侧的空气断路器相配合，故选为0.5S。灵敏度可按下式进行 1.5式中为380V侧母线发生两相短路的短路电流最小值，且换算到10kV侧的数 过电流保护装置的动作电流整定值。（2）速断保护 速断保护的动作电流应按躲过变压器二次侧380V低压母线三相短路电流的换算值来整定。即 式中由变压器低压侧380V母线三相短路电流值来检验，计算公式为： 1.5至于备用电源进线保护，10kV母线等继电保护整定计算类同第六章 防雷设计6.1 防雷措施1） 架空线路的防雷措施（1）架设避雷线 ：这是防雷的有效措施，但造价高， 35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。（2）装设

25、自动重合闸装置 ：线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。如采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。（3）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 ：对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。2）变配电所的防雷措施（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高

26、压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备，为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。6.2 接地1） 接地与接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地

27、部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。2） 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢（1）确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE 250V/IERE 10式中IE的计算为IE = IC = 60(60354)A/350 = 34.3A，故 RE 350V/34.3A = 10.2综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE10（2）接地装置初步方案现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所23m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用404的扁钢焊接。（

28、3）计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的 = 100m，则单根钢管接地电阻RE(1) 100m/2.5m = 40第七章 结束语及参考文献7.1 心得体会 这次供电技术课程设计结束了，通过查阅有关工厂供电相关的书籍，对工厂的总降压变压电站的设计有了新的认识；在查阅和整理资料的过程之中，确定方案，选择参数以及整定和继电器的保护和校验等相关的基础知识的应用。在运用这些知识的过程之中，巩固了课堂所学到的知识的同时还进一步加深了对书本知识的运用。总的来说我们学到了不少的东西，知道了理论联系的重要性，懂得了设计过程只的具体细节和步骤。在以后我一定会学好专业知识，提自己在这方面的能力。从这次设计中我对电

29、气工程有了一个基本的整体感觉，对生活中的电力供应有了更好的理解。这些必将对我以后的学习和工作有很好的帮助。课程设计不但将理论知识联系实际生产应用，而且在动手画图的同时还培养了我们的细心与耐心。总之，通过对工厂降压变电站的设计，让我独立思考的能力提高很多，得到了实际锻炼，受益匪浅。最后，感谢老师和同学们给予的帮助和建议。7.2 参考文献1 陕西机械学院 苏文茂编 工厂供电-北京：机械工业出版社，1999.9（2007.7重印）2 刘介才编 工厂供电-北京：机械工业出版社3乔东明编 简明电工手册第一版及第二版-北京：机械工业出版社第八章 附录附录1 电气主接线图附录2 继电保护配置图附录3 总降压变电所平面布置图