某机械厂总降压变电所的电气设计

苏州市职业大学毕业设计（论文）说明书设计（论文）题目设计（论文）题目 某机械厂总降压变电所的电气设计某机械厂总降压变电所的电气设计 学 院 电子信息工程系 专业班级 10 电气自动化 3 班 姓 名 xxxxxxxx 学 号 xxxxxxxxxx 指导教师 xxxxxxx 2013 年 5 月 3 日目录目录摘摘 要要.1第一章第一章 负荷计算和无功功率补偿负荷计算和无功功率补偿.21.1 负荷计算.21.2 无功功率补偿.21.3 补偿后的计算负荷和功率因数.3第二章第二章 主变压器容量、型号和台数的选择主变压器容量、型号和台数的选择.42.1 主变台数的选择.42.2 主变容量的选择.42.3 主变压器参数的选择.4第三章第三章 变电所主接线方案的设计变电所主接线方案的设计.6第四章第四章 短路电流计算短路电流计算.84.1 绘制计算电路.84.2 确定基准值.84.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值.8第五章第五章 变电所一次设备的选择和校验变电所一次设备的选择和校验.105.1 高压断路器的选择.105.2 隔离开关的选择.105.3 高压熔断器的选择.115.4 互感器的选择.115.5 380V 侧一次设备的选择校验.135.6 高低压母线的选择.13第六章第六章 继电保护选择和整定计算继电保护选择和整定计算.156.1 变电所继电保护装置.156.2 装设速断电流保护.15第七章第七章 降压变电所防雷和接地装置的设计降压变电所防雷和接地装置的设计.167.1 变压所的防雷保护.16结结 论论.17致致 谢谢.18参考文献参考文献.19摘摘 要要众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能易于由其他形式的能量装换而来，也易于装换为其他形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。为保障工业生产安全进行，保证电能合理分配、输送，灵活改变运行方式。特进行本次设计。本设计主要阐述了对机械厂总降压变电所的电气设计方案。在设计中进行了对工厂负荷的统计计算；变电所位置与型式的选择；变电所主变压器及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所进出线与邻近单位联络线的选择；降压变电所防雷与接地装置的设计等。本机械厂降压变电所电气设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。关键词：工厂供电，变电所，无功功率补偿，变压器，短路电流计算，一次设工厂供电，变电所，无功功率补偿，变压器，短路电流计算，一次设备，避雷器备，避雷器第一章第一章 负荷计算和无功功率补偿负荷计算和无功功率补偿1.1 负荷计算负荷计算有功计算负荷的计算公式 P30KdPe 无功计算负荷的计算公式 Q30P30tan视在计算负荷的计算公式 S30P30/cos计算电流的计算公式 I30S30/UN3表 1.1 某厂负荷计算表1.2 无功功率补偿无功功率补偿由表 1.1 可知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.77，而供电部门要求该厂 10KV 进线侧最大负荷时功率因数不应低于 0.92。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0.92，暂取 0.94 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量：Qc=Pjs* (tg1 - tg2)=351.6=tan(arccos0.73)tan(arccos0.94)434.5 KVAR.故选 PGJ1 型低压自动补偿屏，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） 5 相组合，总共容量6504kvar84kvar5=420kvar1.3 补偿后的计算负荷和功率因数补偿后的计算负荷和功率因数从上述得，补偿后厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如表 1.2 所示表 1.2 无功补偿后工厂的计算负荷 计算负荷项目cosP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V 侧补偿前负荷0.73351.6312.1482.1587380V 无功补偿容量-252380V 侧补偿后负荷0.98351.660.1556.7542主变压器功率损耗11.847.1高压侧计算容量0.96363.4107.2378.8575第二章第二章 主变压器容量、型号和台数的选择主变压器容量、型号和台数的选择2.1 主变台数的选择主变台数的选择（1）满足用电负荷对可靠性的要求；二级负荷：选择两台主变压器；负荷较大时，也可多于两台；二、三级负荷：可选一台变压器，但低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源；三级负荷：选择一台主变压器；负荷较大时，也可选择两台；（2）季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，技术经济合理时，可选择两台变压器；2.2 主变容量的选择主变容量的选择（1）单台变压器： 30SSTN（2）两台变压器：2.3 主变压器参数的选择主变压器参数的选择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虑有下列两种可供选择的方案：(1)装设一台变压器 型号为 S9 型，而容量根据式，为主变30SSTNTNS压器容量，为总的计算负荷。选=1000 KVA=878.5 KVA，即选一台30STNS30SS9-1000/10 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。(2)装设两台变压器 型号为 S9 型，而每台变压器容量根据式（2-1） 、（2-2）选择，即878.5 KVA=（527.1614.95）KVA （2-)7 . 06 . 0(TNS1）(0.6 0.7)NcSS()NcSS=(134.28+149.2+65.99) KVA=349.47 KVA （2-)(30 SSTN2）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 Yyn0 。第三章第三章 变电所主接线方案的设计变电所主接线方案的设计 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案，如图 3.1 所示 （2）装设两台主变压器的主接线方案，如图 3.2 所示 图 3.1 装设一台主变压器的主结线方案 图 3.2 装设两台主变压器的主结线方案第四章第四章 短路电流计算短路电流计算4.1 绘制计算电路绘制计算电路 图 4.1 短路计算电路4.2 确定基准值确定基准值设，即高压侧，低压侧100dSMVA1.05dcNUUU110.5dUkV，20.4dUkV则 111005.533 10.5dddSMVAIkAUkV 22100144330.4dddSMVAIkAUkV4.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值计算短路电路中各元件的电抗标幺值1）电力系统 已知，故MVAsOC2005 . 0200/100*1MVAMVAX（2）架空线路 查表 8-36，得 LJ-120 的，而线路长 7km，故kmX/35. 002 . 2)5 .10(100)735. 0(2*2MVAMVAX（3）电力变压器 查表 2-8，得，故zU %=4.51 . 76301001005 . 4*3kVAMVAX因此绘短路计算等效电路如图 4.2 所示。图 4.2 等效电路第五章第五章 变电所一次设备的选择和校验变电所一次设备的选择和校验5.1 高压断路器的选择高压断路器的选择选择独立变电所，根据变压器一次侧额定定六来选择断路器的个顶电流，15 (5-163034.6433 10.5NNNSIAU1)故选择户内少油断路器查表 A-4 选择 SN10-10I/630，表 5.1 高压断路器选择校验表SN10-10I/630装设地点电气条件序号项目数据选择要求项目数据结论1NU10kV.W NU10kV合格2NI630AcI34.64A合格3ocI16kA(3)kI1.65kA合格4maxi40kA(3)shi4.21kA合格52tIt222052000kA s2imaIt221.65(1.70.1)4.90kA s合格5.2 隔离开关的选择隔离开关的选择 高压隔离开关主要用于电器隔离而不能分断正常负荷电流和短路电流，因此只需选择额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。表 5.2 高压隔离开关选择校验表-10/20068GN装设地点电气条件序号项目数据选择要求项目数据结论1NU10kV.W NU10kV合格2NI200AcI34.64A合格3maxi25.5kA(3)shi4.21kA合格42tIt222052000kA s2imaIt221.65(1.70.1)4.90kA s合格5.3 高压熔断器的选择高压熔断器的选择断路器没有触头，而且分断短路电流后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定，仅需校验断流能力。表 5.3 高压熔断器选择校验表RN1-10装设地点电气条件序号项目数据选择要求项目数据结论1NU10kV.W NU10kV合格2.N FUI50AcI34.64A合格3.N FEI40A.N FUI合格4ocI12kA(3)shi4.21kA合格52tIt222052000kA s2imaIt221.65(1.70.1)4.90kA s合格5.4 互感器的选择互感器的选择1.电流互感器的选择已知电流互感器采用两项式接线，如下图所示，其中 0.5 级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率 3VA。电流互感器二次回路采用 BV50012.5mm 的铜芯塑料线，互感器距仪表的单相长度为 2m.变压器二次侧额定电压 10KV，额定电流 34.64A，查表 A-7，选变比为 100/5A的 LQJ10 型电流互感器，t=1s，0.5 级二次绕组的225esK90tK 。20.4nZ图 5.1 电流互感器和测量仪器的接线图(1)准确度校验 (5-2)2222250.410NNNSIZVA (5-3)2222()5.6510iNWLXCNSSIRRVASVA满足准确度要求。(2)动稳定校验 (5-4)12225 1.414 0.131.82esNKIkA满足动稳定性要求。(3)热稳定校验 (5-5)222(3)2221()(90 0.1)1811.65(1.70.1)4.90tNimaK IkA sItkA s 满足热稳定性要求。所以选择 LQJ-10 100/5A 型电流互感器满足要求。2.电压互感器的选择电压互感器的一次侧和二次侧均有熔断器保护，素以不需要动态稳定和热稳定。电压互感器的选择如下：按安装地点环境及工作要求选择电压互感器型号；电压花干起的额定电压应不低于装设点线路额定电压；按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。故选用 JDZJ-10 型电压互感器，额定电压/kV。/31031 . 031 . 05.5 380V 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 如表 5.4 所示。表 5.4 380V 侧一次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 度其 他参数NU30I(3)KI(3)shi(3)2imaIt装置地点条件数据3801192.223.042.3370.3额定参数eNUeNIImaxitIt2低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kV低压断路器DZ20-630380V630A30kA低压断路器DZ20-200380V200A25kA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A一次设备型号规格电流互感器LMZ1-0.5500V100/5160/5表 5.1 所选一次设备均满足要求。5.6 高低压母线的选择高低压母线的选择 参照表 528，10kV 母线选 LMY-3（） ，即母线尺寸为；40 440mm4mm380V 母线选 LMY-3,即母线尺寸为，而中性线母(120 10)80 612010mmmm线尺寸为。806mmmm第六章第六章 继电保护选择和整定计算继电保护选择和整定计算6.1 变电所继电保护装置变电所继电保护装置 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，应动作于高压侧断路器。2.装设反时限过电流保护采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。6.2 装设速断电流保护装设速断电流保护 利用 GL15 的速断装置。1.速断电流的整定利用式，其中，maxkTiwrelqbIKKKKIkAIIkk7 .19)3(2max，因此速断保护电流为=1.4relK=1wK=100/5=20iK=10/0.4=25TKAAIqb5519700252014 . 1速断电流倍数整定为(注意不为整数,但必须在/=55A/10A=5.5qbqbopKII=qbK28 之间)2.电流速断保护灵敏度系数的检验利用式，其中，1minqbkpIISkAIIIKKk7 . 196. 1866. 0866. 0)3(2)2(2min，因此其保护灵敏度系数为AAKKIIwiopop11001/2055/11.5S=1700A/1100A=1.55第七章第七章 降压变电所防雷和接地装置的设计降压变电所防雷和接地装置的设计7.1 变压所的防雷保护变压所的防雷保护1.直击雷防护 在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。避雷针采用直径 20mm 的镀银圆钢，避雷带采用的镀锌扁25mm4mm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 型阀式避雷器。其引下线采用25mm的镀锌扁钢，下面与公共接地网焊接相联，上面与避雷器接地端螺栓连接。4mm(2）在 10kV 高压配电室内装设的 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雷电波。结结 论论本论文根据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，确定变电所主变压器的台数与容量、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 和选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。为了直观的表现出某工厂的供电需求，并绘制出了许多的表格，比如某厂负荷计算表、高压断路器选择校验表等。致致 谢谢本次课设应该感谢学校的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样良好的机会实践,加深对所学理论知识的理解,掌握工程设计的方法。通过这次课程设计,我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力,不断提高自己分析问题,解决问题的能力!本设计的完成是在我们的指导老师叶国平老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！参考文献参考文献【1】 工厂供电第四版 主编 苏文成 机械工业出版社【2】 电力工程综合设计指导书 主编 卢帆兴 肖清 周宇恒 【3】 实用供配电技术手册 中国水利水电出版社【4】 电气工程专业毕业设计指南供配电分册 中国水利水电出版社【5】 电气工程专业毕业设计指南继电保护分册中国水利水电出版社【6】 电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中国水利水电出版社【7】 实用电工电子技术手册实用电工电子技术手册编委会编 机械工业出版社【8】 电力工程电气设计手册水利电力部西北电力设计院编