机械厂降压变电所的电气设计设计任务书(共17页).pdf

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1、1 机械厂降压(jin y)变电所的电气设计设计任务书（一）设计(shj)题目*机械厂降压(jin y)变电所的电气设计。（二）设计(shj)要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定(qudng)变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。（三）设计依据 1.工厂总平面图 见附录 1。2.工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4000h

2、，日最大负荷持续时间为 6h。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。低压动力设备均为三相，额定电压为 380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如下表所示。厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量/kW 需要系数 功率因数 6 铸造车间 动力 360 0.36 0.65 照明 7.3 0.85 1.0 2 锻压车间 动力 385 0.25 0.62 照明 8.7 0.78 1.0 5 金工车间 动力 371 0.28 0.61 照明 7.6 0.86 1.0 1 工具车间 动力 348 0.32 0.62 照明 8.5 0.88 1.0

3、 4 电镀车间 动力 236 0.58 0.72 照明 6.6 0.87 1.0 3 热处理车间 动力 188 0.6 0.73 照明 7.3 0.88 1.0 9 装配车间 动力 167 0.37 0.65 照明 7.0 0.87 1.0 2 10 机修车间 动力 155 0.26 0.61 照明 1.6 0.9 1.0 8 锅炉房 动力 90 0.8 0.74 照明 1.9 0.9 1.0 7 仓库 动力 19 0.3 0.82 照明 1.3 0.88 1.0 生活区 照明 456 0.72 0.92 注：表中生活区的照明负荷中含家用电器(ji yn din q)。3.供电电源情况 按照工

4、厂(gngchng)与当地供电部门签订的供用电合同规定，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。该干线的导线型号为 LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为 1.5m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约 6km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 300MVA。此断路器配备有定时限过电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1.6s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得(qd)备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总厂度为 70km，电缆线路总长度为15km。4.气象资料 本厂所在地区的年最

5、高气温为 35，年平均气温为 26，年最低气温为-8，年最热月平均最高气温为28，年最热月平均气温为27，年最热月地下0.8m处平均温度为24。当地(dngd)主导风向为东南风，年雷暴日数为15。5.地质水文资料 本场所在地区(dq)平均海拔 600m，地层土质以粘土为主，地下水位为3m。6.电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在本厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制缴纳电费。每月基本电费按主变压器容量记为18 元/kVA，动力电费为0.20 元/kWh，照明（含家电）电费为 0.56 元/kWh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，

6、一次性地向供电部门交纳供电贴费：610kV 为 800 元/kVA。（四）设计任务 1.设计说明书 需包括：1）前言。2）目录。3）负荷计算和无功功率补偿。4）变电所位置和型式的选择。5）变电所主变压器台数、容量与类型的选择。6）变电所主接线方案的设计。3 7）短路电流的计算。8）变电所一次设备的选择(xunz)与校验。9）变电所进出(jnch)线的选择与校验。10)变电所二次回路方案(fng n)的选择及继电保护的整定。11）防雷保护(boh)和接地装置的设计。12）附录(fl)-参考文献。2设计图纸 需包括：1）变电所主接线图一张（A2 图纸）。2）变电所平、剖面图 1 张（A2 图纸）。

7、3）其他，如某些二次回路接线图等。（五）设计时间 自 年 月 日至 年 月 日（周）指导教师 （签名）年 月 日 供配电课程设计说明书（一）计算负荷和无功功率补偿 1.负荷计算 各厂房和生活区的负荷计算如表 1-1 所示。表 1-1 机械厂负荷计算表 编号 名称 类别 设备容量 Pe/kW 需要系数 Kd cos tan 计算负荷 P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 1 工具车间 动力 348 0.32 0.62 1.27 111.4 141.5 照明 8.5 0.88 1.0 0 7.5 0 小计 356.5 118.9 141.5 184.8 280.9 2 锻压车

8、间 动力 385 0.25 0.62 1.27 96.3 122.3 照明 8.7 0.78 1.0 0 6.8 0 小计 393.7 103.1 122.3 160.0 243.1 3 热处理车间 动力 188 0.6 0.73 0.94 112.8 106.0 照明 7.3 0.88 1.0 0 6.4 0 小计 195.3 119.2 106.0 159.5 242.4 4 4 电镀车间 动力 236 0.58 0.72 0.96 136.9 131.4 照明 6.6 0.87 1.0 0 5.7 0 小计 242.6 142.6 131.4 193.9 294.7 5 金工车间 动力

9、371 0.28 0.61 1.30 103.9 135.1 照明 7.6 0.86 1.0 0 6.5 0 小计 378.6 110.4 135.1 174.5 265.2 6 铸造车间 动力 360 0.36 0.65 1.17 129.6 151.6 照明 7.3 0.85 1.0 0 6.2 0 小计 367.3 135.8 151.6 203.5 309.3 7 仓库 动力 19 0.3 0.82 0.70 5.7 4.0 照明 1.3 0.88 1.0 0 1.1 0 小计 20.3 6.8 4.0 7.9 12.0 8 锅炉房 动力 90 0.8 0.74 0.91 72.0 6

10、5.5 照明 1.9 0.9 1.0 0 1.7 0 小计 91.9 73.7 65.5 98.6 149.8 9 装配车间 动力 167 0.37 0.65 1.17 61.8 72.3 照明 7.0 0.87 1.0 0 6.1 0 小计 174.0 67.9 72.3 99.2 150.7 10 机修车间 动力 155 0.26 0.61 1.30 40.3 52.4 照明 1.6 0.9 1.0 0 1.4 0 小计 156.6 41.7 52.4 67.0 101.8 11 生活区 照明 456 0.72 0.92 0.43 328.3 141.2 357.4 543.1 总计（38

11、0V侧）动力 2319 1248.4 1123.3 照明 513.8 计入 Kp=0.8，Kq=0.85 0.72 998.7 954.8 1381.7 2099.9 2无功功率(w n n l)补偿 由上表知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有0.72。而供电部门要求(yoqi)该厂 10kV 进线侧最大负荷时功率因数不应低于 0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 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）=998.7tan(arccos0.72)-tan(arcco

12、s0.92)kvar=529.3kvar 根据上述数据选 PGJI 型低压自动补偿屏，并联电容器为 BWO.4-14-3 型，采用其方案 2（主屏）1 台与方案 3（辅屏）4 台相组合，总共容量(rngling)112kvar5=560kvar。因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10kV 侧的负荷计算如表 1-2 所示。表 1-2 无功补偿(bchng)后工厂的计算负荷 项目 cos 计算负荷 P30/kW Q30/kvar S30/kVA I30/A 380V 侧补偿前负荷 0.72 998.7 954.8 1381.7 2099.9 5 380V 侧无功补偿容量 -560 380V 侧补

13、偿后负荷 0.93 998.7 394.8 1073.9 1632.1 主变压器功率损耗 0.015 S30=16.1 0.06 S30=64.4 10kV 侧负荷总计 0.91 1014.8 459.4 1113.9 64.4 （二）变电所位置和型式(xn sh)的选择 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。在工厂平面的下边和左侧，分别作一直角坐标的x 轴和 y 轴，然后(rnhu)测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如 P1（x1，y1）、P2（x2，y2）、P3（x3，y3）、。而工厂的负荷(fh)中心假设在 P（x，y），其中 P=P1+P2+P3

14、+=Pi。因此仿照力学中计算重心的力矩方程(fngchng)，可得负荷中心的坐标：6 最后(zuhu)求得变电所位置如图 1-3 所示，在 2 号厂房的东面，考虑进出线方便，决定在2 号厂房的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。图 1-3 变电所位置(wi zhi)（三）变电所主变压器及主接线(ji xin)方案的选择 1.变电所主变压器的选择(xunz)（1）装设一台主变压器 型号(xngho)采用 S9 型，选SN。T=1250kVAS30=1113.9kVA，即选一台 S9-1250/10 型低损耗配电变压器。至于工厂(gngchng)二级负荷所需的备用电源，考虑由与临近单位相联

15、的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器 型号亦采用 S9 型，每台变压器容量选择：SN。T（0.60.7）1113.9=（668780）kVA，SN。TS30（）=（203.5+193.9+98.6）kVA=496kVA。因此选两台 S9-800/10 型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由临近单位的高压联络线来承担。考虑到各方面因素，最终选择两台主变压器，容量都为 800kVA。2.接线方案 7 电气主接线图见附录 2。（四）短路电路的计算 1.绘制计算电路 图 1-4 短路计算电路 2.确定短路计算基准值 设Sd=100MVA,Ud=Uc=1.05UN,即高压侧Ud1=10

16、.5kV,低压侧Ud2=0.4kV,则 3.计算(j sun)短路电路中各主要元件的电抗标幺值（1）电力系统(din l x tn)的电抗标幺值 查表得Soc=300MVA，因此(ync)（2）架空(jikng)线路的电抗标幺值 查表得X0=0.36/km，而线长 6km，故 （3）电力(dinl)变压器的电抗标幺值 查表得Uk%=4.5，因此 绘短路等效电路图如图 1-5 所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。8 图 1-5 标幺制法的短路等效电路图 4.计算 k-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值 （2）三相短路电流周期分量有效值 （

17、3）其他三相短路电流 （4）三相短路(dunl)容量 5.计算 k-2 点的短路(dunl)电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量（1）总电抗(dinkng)标幺值 （2）三相短路电流周期(zhuq)分量有效值 （3）其他三相短路(dunl)电流 9 （4）三相短路容量 以上计算结果综合如表 1-6。表 1-6 短路计算结果 短路计算点 三相短路电流/kA 三相短路容量/MVA Ik(3)I(3)I(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-1 2.40 2.40 2.40 6.12 3.62 43.67 k-2 28.18 28.18 28.18 51.85 30.72 19.57 （五）

18、变电所一次设备的选择校验 1.10kV 侧一次设备的选择(xunz)校验 如表 1-7 所示。表 1-7 10kV 侧一次设备(shbi)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 其他 装置地点条件 参数 UN IN Ik(3)Ish(3)I(3)2tima 数据 10kV 57.7A 2.40kA 6.12kA 2.4021.8=10.4 一次设备额定参数 UNe INe Ioc imax It2t 高压少油断路器 SN10-10I/630 10kV 630A 16kA 40kA 1622=512 高压隔离开关GN68-10/200 10kV 200A 25.5kA

19、 1025=500 10 型号规格 高压熔断器RN2-10 10kV 0.5A 50kA 电压互感器JDJ-10 10/0.1kV 电压互感器JDZJ-10/31.0kV 二次负荷0.6 电流互感器LJQ-10 10kV 100/5A 2250.1kA=31.8kA(900.1)21=81 避雷器 FS4-10 10kV 户外隔离开关GW4-12/400 12kV 400A 25kA 1025=500 表 1-7 所选的设备(shbi)均满足要求。2.380V 侧一次设备(shbi)的选择校验 如表 1-8 所示。表 1-8 380V 侧一次设备的选择(xunz)校验 选择校验项目 电压 电流

20、 断流能力 动稳定度 热稳定度 其他 装置地点条件 参数 UN I30 Ik(3)Ish(3)I(3)2tima 数据 380V 总 1632.1A 28.18kA 51.85kA 28.1820.6=476.5 一次设备型号规格 额定参数 UNe INe Ioc imax It2t 低压断路器DW15-2500 380V 2000A 60kA 低压断路器DZ20-630 380V 630A 30kA 低压断路器DZ20-200 380V 200A 25kA 11 低压刀开关HD13-2000/30 380V 2000A 电流互感器LMZJ1-0.5 500V 2000/5A 电流互感器LMZ

21、1-0.5 500V 100/5A 160/5A 表 1-8 所选的一次设备(shbi)均满足要求。3.高低压母线(mxin)的选择 查表得，10kV 母线(mxin)选 LMY-3(404)，即母线尺寸为 40mm4mm；380V 母线选 LMY-3(1008)+606，即相母线尺寸为 100mm8mm，而中性线母线尺寸为 60mm6mm。（六）变电所进出(jnch)线及与临近单位联络线的选择 1.10kv高压进线和引入电缆的选择（1）10kv高压进线的选择校验 采用 LJ 型铝绞线架空敷设，接往 10kv 公用干线。1）按发热(f r)条件选择 由及室外(sh wi)环境温度 28，查表初

22、选 LJ-16，其 30时的,满足发热(f r)要求。2）校验机械强度(qingd)查表知，最小允许截面，因此按发热条件选择(xunz)的 LJ-16不满足机械强度要求，故改选 LJ-35。由于此线路很短，不需校验电压损耗。（2）由高压配电室至主变压器的一段引入电缆的选择校验 采用 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择 由AIITN7.57.130及土壤温度 24，查表后，初选缆芯截面 35mm2的交联电缆，其满足发热要求。12 2）校验短路热稳定 按下列公式计算满足短路热稳定的最小截面 （式中 C 值由表查知，按终端变电所保护动作时间 0.5s，

23、加断路器断路时间 0.2s，再加0.05s 计，故tima=0.75s。）由式可知所选线不符合要求，故改选缆芯截面为 95 mm2。因此选择电缆型号为 YJL22-10000-3 35。2，380v 低压出线的选择（1）馈电给 1 号厂房的线路 采用 VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。1）选择低压断路器及其过流脱扣器规格 查表知，DW16-630 型低压断路器的过流脱扣器额定电流,故初步选择 DW16-630 型低压断路器，其。设瞬时(shn sh)脱扣电流整定为 4 倍，即而,满足(mnz)的要求，因此.满足脱扣电流(dinli)躲过尖峰电流的要求。校验断流能力：在查表

24、知，所选择的 DW16-630 型断路器满足要求。2）选择(xunz)导线截面 查表知，当的 VLV铝芯电缆(dinln)直接埋地敷设且土壤温度在 24时其，故按发热条件可以选mmA2240。校验机械强度：由前面的计算可知，最小截面为，故满足机械强度要求。3）校验导线与低压断路器保护的配合 13 由于瞬时过流脱扣器整定为AIOP12603154)0(，而,满足的要求。则选择 VLV22-1000-3185+1100 的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。因此馈电给其他厂房的线路的选择也可按 1号厂房去选择.（2）馈电给生活区的线路 采用 BX-1000型的铜芯橡皮绝缘线架空敷设。1）按发热条件选择 由及

25、室外环境温度为 28，查表可知初选 BX-1000-1240，其 28时的,满足发热要条件 2）检验机械强度 查表可知，最小允许的截面积，因此 BX-1000-1185 满足机械强度要求。3）校验电压损耗 由图所示的工厂平面向量图量得变电所至生活区负荷中心距离约为200m，而由表 8-36知查的其阻抗值与 BX-1000-1240 近似等值的 TJ-240 的阻抗，（按线间几何均距 0.8m计），又生活区的,，因此 不满足允许电压损耗要求。为确保(qubo)生活用电的电压质量，决定采用四回 BX-1000-1120的三相架空线路(xinl)对生活区供电。PEN线均采用 BX-1000-170

26、橡胶(xingjio)绝缘线。(3)作为备用电源的高压(goy)联络线的选择实验 采用 YJL22-10000型交联聚乙烯结缘的铝芯电缆，直接埋地敷设(fsh)，与相距 2km的邻近单位变配电所的 10kv母线相联。1）按发热条件选择 14 工厂二级负荷容量共 496kVA，而最热月土壤平均温度为 24，因此查表 8-44，初选缆芯截面为 25的交联聚乙烯结缘电缆，其,满足发热条件。2）校验电压损耗 由表 8-42 可查得缆芯为 25mm2的铝芯电缆的=1.54，而二级负荷的，线路长度按 2km 计，因此 由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。3）短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述

27、引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯 25mm2的交联电缆是满足稳定要求的。由于邻近单位10kV 的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有暂缺。车间名称 装置地点条件 电缆 低压断路器 校验断路器与电缆的配合 I30/A IPK/A IK3/kA A/mm2 Ial/A 型号 是否满足条件 热处理车间 220 660 30 150 242 DW16-630 250/1000/30 891 1089 满足 锻压车间 226 678 30 150 242 DW16-630 250/1000/30 915.3 1089 满足 铸造车间 301 903 30 240 319 DW16-

28、630 315/1260/30 1219 1435.5 满足 电镀车间 240 720 30 150 242 DW16-630 250/1000/30 891 1089 满足 仓库 17 51 30 16 70 DW16-630 100/300/30 68.85 315 满足 锅炉房 133 399 30 50 134 DW16-630 160/640/30 538.7 706.5 满足 金工216 648 30 150 242 DW1250/1000/30 874.8 1089 满足 15 车间 6-630 工具车间 305 915 30 240 319 DW16-630 315/1200/

29、30 1235 1435.5 满足 装配车间 164 492 30 95 189 DW16-630 200/800/30 664.2 850.5 满足 机修车间 112 336 30 50 134 DW16-630 160/480/30 453.6 603 满足 (七)变电所二次回路方案的选择(xunz)与继电保护的整定 1.高压断路器的操作机构控制与信号(xnho)的回路 断路器采用弹簧储能操作(cozu)机构，可实现一次重合闸。2.变电所的电能计量(jling)回路 变电所高压侧装设装用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算工厂每月的平

30、均功率因数。计量柜由有关部门(bmn)加封和管理。3变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器-避雷器柜，其中电压互感器为 3 个 JDZJ-10 型的，组成开口三角的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电能表、三相无功电能表和电流表。高压进线上亦装有电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电能表。低压照明(zhomng)线路上，装有三相四线有功电能表。低压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一个回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度级按规范要求。4.变电所的保护装置(1)主变压器的继电保护(j din bo h)装置

31、 16 1）装设瓦斯保护 当变压器油箱内发生故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作(dngzu)于信号，当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作于跳闸。2）装设反时限过电流保护 采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线(ji xin)，去分流跳闸的操作方式。过电流保护(boh)动作电流整定 由,，所以动作电流为 因此过电流保护动作电流整定为 8A。过电流保护动作时间的整定 由于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。过电流保护灵敏系数的检验 由于，,因此其保护的灵敏系数为 满足规定的灵敏度系数 1.5的要求。3）装设电流速断保护 利用 GL1

32、5 型继电器的电流速断装置来实现。速断电流的整定 由,因此速断电流为,速断电流倍数整定为 电流速断保护灵敏系数的检验 17 由于(yuy),因此其保护的灵敏(ln mn)系数为 按照 GB50062-1992规定，电流保护的最小灵敏系数为 1.5，因此这里装设(zhun sh)的电流速断保护满足要求。但按照JBJ6-1996 和 JGJ/T16-1992 的规定，电流速断保护的最小灵敏系数为 2，则这里的电流速断保护灵敏系数偏低。（2）作为(zuwi)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 亦采用 GL15 感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸(tio zh

33、)的操作方式。过电流保护动作电流的整定 由,而,，1wK，8.0reK，因此动作电流为因此过电流保护动作电流整定为 5A。过电流保护动作的时间整定 按终端保护考虑，动作时间整定为 0.5s。过电流保护灵敏系数 数据不全，暂缺。2）装设电流速断保护 亦采用 GL15 型继电器的电流速断装置，但数据不全，暂缺。（3）变电所低压侧的保护装置 1）低压总开关采用 DW15-2500/3 型的低压断路器，三相均装有过流脱扣器，即可实现对低压侧相间短路和过负荷的保护，又可实现对低压单相接地短路的保护。2）低压侧所有出线上均装设 （八）变电所的防雷保护 18 1.直击雷保护 在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，

34、并引出两根接地线与变电所公共接地线装置相连。避雷针采用直径 20mm 的镀锌圆钢，避雷带采用 25mm4mm 的镀锌扁钢。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 型的阀式避雷器。其引下线才用 25mm4mm的镀锌扁钢，下面与公共接地网焊接相连，上面与避雷器接地端螺栓(lushun)连接。（2）在 10kv 高压配电室内装设(zhun sh)的 GG-1A(F)-54型高压开关柜，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来防护雷电侵入波的危害。（3）在 380v 低压架空出线(ch xin)杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。内容总结 （1）机械厂降压变电所的电气设计设计任务书（一）设计题目*机械厂降压变电所的电气设计（2）机械厂降压变电所的电气设计设计任务书（一）设计题目*机械厂降压变电所的电气设计（3）设计任务 设计说明书 需包括：前言（4）2设计图纸 需包括：19 1）变电所主接线图一张（A2 图纸）（5）设瞬时脱扣电流整定为 4 倍，即而,满足的要求，因此.满足脱扣电流躲过尖峰电流的要求