阳光机械厂降压变电所电气设计--学位论文.doc
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1、毕业设计说明书(论文)作 者: xxxx 学 号: xxxxxxxxxxxxxxxxx 院(系): xxxxxxxxxxxxxxxxx 专 业: xxxxxxxxxxxxxxx 题 目:阳光机械厂降压变电所电气设计 指导者: 评阅者: 2016 年 6 月 吉 林摘 要关 键 词: 负荷计算,短路电流计算,主变压器,防雷和接地III 目 录第1章 概 述11.1原始资料分析11.1.1设计依据11.1.2变电所在系统中的作用21.1.3环境分析21.2工厂供电设计的基本内容3第2章 负荷计算和无功功率补偿42.1负荷计算42.2无功功率计算与补偿52.2.1无功补偿方式62.2.2无功补偿容量
2、6第3章 变电所的设计方案73.1变电所位置选择73.1.1选择工厂变电所的所址73.1.2负荷中心的确定方法73.2变电所型式和布置83.3变电所主变压器选择93.4变压器主接线方案的选择113.5两种主接线方案的技术经济比较12第4章 变电所短路电流的计算144.1绘制计算电路144.2确定短路计算基准值154.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值154.4短路计算16第5章 变电所一次设备的选择校验185.1 概述185.2电气设备选择的一般原则185.3 10kV 侧一次设备的选择校验215.4 380V 侧一次设备的选择校验21第6章 变电所进出线与临近单位联络线的选择236.1 导线
3、和电缆截面选择原则236.2 10kV 高压进线和引入电缆的选择236.3 380V 低压出线的选择246.4作为备用电源的高压联络线的选择校验33第7章 变电所二次回路方案的选择367.1 高压断路器的操动机构控制与信号回路367.2 变电所的电能计量回路367.3 变电所的测量和绝缘监察回路377.3.1 变电所高压侧测量和绝缘监察回路377.3.2 变电所低压侧测量和绝缘监察回路387. 4 变电所的保护设备387.4.1 对继电保护装置的基本要求387.4.2 主变压器的继电保护装置397.4.3 作为备用电源的高压联络线的极点保护装置417.4.4变电所低压侧的保护装置42第8章 防
4、雷保护和接地装置的设计438.1电所的防雷设计438.1.1直击雷防护断路器438.1.2雷电侵入波的防护448.1.3变电所的进线防护448.1.4变压器的防护448.2变电所公共接地装置的设计458.2.1接地与接地装置458.2.2设计接地装置45附 录48参考文献56致 谢57第1章 概 述1.1原始资料分析1.1.1设计依据 1、阳光机械厂降压变电所的电气设计任务书2、变电所设计的技术规程3、工厂供电设计指导4、电力工程电气设备手册上5、电力工程电气设备手册下6、变电所所址选择与总布置 为了十全十美的为工厂的工业生产和为社会服务,更好的保证工厂生产和生活用电的供应电能,并能有效的避免
5、能量损耗和节约资源。以通过对收集了大量的信息并且对许多得原始数据周密的分析和计算,本着对工厂负责的态度以及严格的要求,对阳光机械厂降压变电所进行严谨的设计。做出10kV 变电所及变电系统电气部分的选择和设计,使其达到以下基本要求:安全:在保证人身安全和设备安全的前提下,保证电能的供应、分配和使用;可靠:应满足电能用户对供电可靠性的要求;优质:供电的质量要符合用户对供电的的要求,即电压和频率等质量应符合;经济:变电所的建设尽量减少金属的使用量以及注意节约电能,使得总体投资要少,运行费用降低很多。此外,在供电工作中,既要对当前的利益有所照顾局部的,又要有全局观点,能顾全大局,适应发展,应合理地处理
6、局部和全局、当前和长远等关系1。工厂供电设计的好坏决定了工厂的现行的生产和成本以及未来的发展预期。学习和使用工厂供电设计的有关资料材料,是我们所有的厂供电工作的人员以便适应设计工作的需要必须具备专业的技能,也是为未来更好的学习打下坚实的基础。1.1.2 变电所在系统中的作用在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点。变电站的主要作用是进行高底压的变换,一些变电站是将发电站发出的电升压,这样一方面便于远距离输电,第二是为了降低输电时电线上的损耗;还有一些变电站是将高压电降压,经过降压后的电才可接入用户2。本变电站是阳光机械厂的厂用变电所,属于电力系统中的终端变电站。由于终端变电站的位置位于配电线路
7、末端,离负荷比较近,它的高压侧为10110KV引入线,经降压变压器降压向直接向用户供电。1.1.3环境分析1、地理位置位于某较大城市近郊,地质和地形条件较好,出线走廊不受限制。2、自然条件本厂所在地区地势(平坦),平均海拔(500)m,地层以砂粘土为主,交通方便,地下水位为2 m。年最高气温(38),年最低气温(-8),年平均气温为23。最热月平均最高气温(26),年最热地下0.8m出平均温度25。最大风速小于20m/s,地震烈度小于6级。周围环境轻微污染,主导风向东北风。年雷暴日为20。1.2 工厂供电设计的基本内容本文结合设计的题目,依据相关设计手册及国家电力工程设计的技术规程、规定和准则
8、,对10kV变电站进行电气一次部分的设计。 1、认真严格的进行分析原始资料,进行厂用主变压器和站用变压器的选择,同时要对无功补偿容量确定;5、设计出电气设备的平面布置方案和配电装置的布置方案;6、充分参考本地区气象地质材料,研究设计防雷装置经验,设计出变电所用的防雷装置;7、设计符合标准的继电保护装置并对继电保护装置进行整定;8、绘制出我们设计的阳光机械厂降压变电所一次部分电气主接线图、平面布置图。第2章 负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算对于阳光机械厂的用电的计算负荷,我们常用需要系数法用于负荷的确定。世界各个国家也普遍运用需要系数法用于确定计算负荷。主要计算公式有:有功计算负载:无功计算
9、负载:视在计算负载:计算电流:负荷计算各厂房和生活区的负荷计算结果如表 2-1所示表2-1阳光机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量需要系数计 算 负 荷1铸造车间动力2800.30.71.028485.7照明60.81.004.80小计28688.885.7123.41882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1559467.51161764电镀车间动力2500.50.80.7512593.8照明50.81.0040小计255129
10、93.81602445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70.91.006.30小计367114.31441842807金工车间动力3500.20.651.177081.9照明100.81.0080小计3607881.9113.11728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1800.30.71.025455.1照明60.81.004.80小计18658.855.180.612210机修车间动
11、力1600.20.651.173237.4照明40.81.003.20小计164 35.237.451.47811生活区照明3400.70.900.48238114.2264401总计(380V侧)动力2150991.3834.9照明393计入=0.8=0.850.75 793709.71064.21616.92.2无功补偿与计算我们国家的供电营业规则中规定:“电力用户所在当地供电企业有相关规定的电网用电高峰时,其负荷的功率因数应满足下列的规定:电力用户为100kVA以及以上电压供电的用户,其功率因数应满足不应低于0.90以上的,对于其他的电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业等用户的功
12、率因数不应低于0.85以下3”。由于阳光机械厂的负载性质,工厂的功率因数cos应大于我们取应大于0.9。而由上面计算可知cos=0.740.9,低于0.9,因此必须进行无功补偿。2.2.1无功补偿方式对于人工补偿装置主要分有同步补偿机和并联电容器两种用来补偿无功功率的。其中具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点的是并联电容器,因此在电力系统中并联电容器补偿无功功率应用最为广泛4。2.2.2无功补偿容量= =313.1kvar,经过计算我们选用PGJ1型低压自动补偿屏,采用的电容器为BW0.4-14-3型,采用的方案1(主屏)1台与方案3(辅屏)4台相组合,总共容量8
13、4kvar5=420kvar最后经过无功补偿后的阳光机械厂的低压侧侧和高压侧的负荷计算如表2.2所示。表2.2 无功补偿后工厂的计算的负荷项 目计算负荷380V侧补偿前负荷0.75793709.71064.21616.9380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.939793289.7844.31282.7主变压器功率损耗12.750.710kV侧负荷总计0.921805.7340.4874.750.5第3章 变电所的设计方案3.1变电所位置选择 3.1.1选择工厂变电所的所址 1、应在负荷中心附近;2、方便进出线铺设;3、运输条件方便于变压器等大型电气设备搬运;4、选择各种污染源上
14、风侧;5、.选择地下水位较低的场所,防止电缆沟积水;6、屋外配电装置与其他建筑之间保持足够的防火间距;7、留有扩建和发展的余地;3.1.2负荷中心的确定方法利用负荷功率矩法确定负荷中心:在阳光机械工厂平面图的下边和左侧,作出直角坐标系的 x轴和 y轴,分别测出机械厂的给个车间(建筑)和宿舍区负荷点的坐标位置,并将测得的结果绘制成表如下所示:设工厂变电所在 P (x,y)。将所测结果按比例K换算各个车间及生活区负荷点的坐标位置表3.1所示。表3.1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴12345678910生活区X()2.32.32.34.74.74.74.79.28.427.210.45Y()5
15、.53.82.17.235.53.82.155.14.12.57.8 (3.1) (3.2)通过上述的公式并计算,我们得出x=6.82, y=5.47。由计算结果可知,我们可以确定工厂的负荷中心应该在在6号厂房的东北角。充分考虑到周围环境和进出线方便等条件。决定在 5号厂房的西侧仅靠厂房建造工厂变电所,器型为附设式。3.2变电所型式和布置1、变电所的形式根据工厂规模的大小及用电负荷情况和分布等,整个工厂可设一个或几个变电所,大多数工厂一般只设一个变电所。工厂变电所常常采用独立式变电所,单独设在工厂某个地区。工厂降压变电所 35kV及以上高压配电装置应采用屋外式配电装置。工厂降压变电所 610k
16、V配电装置一般采用 屋内配电装置,无出线电抗器可采用单层布置,有出线电抗器可采用二层布置或三层布置5。2、变电所的布置 变电所的建设还应满足以下条件:变电所应保持室内干燥、严防雨水进入。变电所应考虑通风良好,使电气设备正常工作。变电所的高度应大于4m,应设置便于大型设备进出的大门和人员出入的门,且门应向外开。变电所的容量较大时,应单设值班室、设备维修室、设备库房等。3.3变电所主变压器选择 (2) 设两台变压器采用S9型变压器,每台的容量按下列公式选择:而且因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的高压联络线来承担。由于该厂的负荷含二级负荷,且二级负荷
17、容量较大,对电源的供电可靠性要求高,在经济条件允许的条件下应采用两台变压器,以便当一台变压器发生故障后检修时,另一台变压器能对一、二级负荷继续供电,故选两台变压器。主变压器的联结组别均采用Yyn0。高压开关柜选用GG-1A(F)型。3.4变压器主接线方案的选择1、变电所中汇集、分配电能的电路称为变电所电气主接线。变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接构成我们的电气一次主接线。是电力系统总体设计的重要组成部份。是整个变电所电气部分的主干。应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质来确定变电所主接线形式,并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和
18、节约投资等要求6。2、在选择电气主接线时的设计依据(1)变电所所在电力系统中的地位和作用;(2)变电所的分期和最终建设规模;(3)负荷大小和重要性;(4)系统备用容量大小。3、主接线设计的基本要求:(1) 安全性:安全包括设备安全和人身安全。(2)根据系统和用户的要求,保证供电的可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。因事故或因检修,导致的停电机会越少、停电影响范围越小、停电时间越短、停电后恢复供电越快,供电可靠性就越高。主接线的可靠性也必须与变电所在系统中的地位和作用;接入电力系统的方式以及所供负荷性质相适应。即主接线的可靠性是相对的。(3)保证运行的灵活性、方便性。运行方式多,能适应各
19、种工作情况(故障或检修)的转换。可以方便的投入、切除或停运机组、变压器或开关设备,而能满足供电要求。不应有多余设备,布置对称,操作时步骤少,避免误操作。 (4)在满足上述前提下,保证经济性。降低投资:节约设备;选用合理的设备;简化控制和保护。节约占地面积:合理选择主变。降低运行费用:避免两级变压;减少电能损失6-5。按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案:1)装设一台主变压器的方案 如图(3-1)所示(低压侧主接线从略)。2)装设两台主变压器的方案 如图(3-2)所示(低压侧主接线从略)3.5两种主接线方案的技术经济比较表 3-1两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装
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