供電課程設(shè)計--某鑄造廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　工廠供配電課程設(shè)計</b></p><p><b>　　班級：自動化 </b></p><p><b>　　工廠供配電課程設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計題目：某鑄造廠總降壓變電所及廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　原始

2、資料</b></p><p>　　1 廠區(qū)平面布置示意如圖1所示</p><p>　　圖1 某鑄造廠廠區(qū)平面布置圖</p><p><b>　　2全廠用電設(shè)備情況</b></p><p><b>　　負荷大小</b></p><p>　　全廠用電設(shè)備總安裝容量：

3、6630kW </p><p>　　10kV側(cè)計算負荷總?cè)萘浚?有功功率4522kW；無功功率1405kvar </p><p>　　各車間負荷（單位為kW、kvar、kVA）統(tǒng)計如表1所示。</p><p>　　表1 某鑄造廠各車間負荷統(tǒng)計</p><p>　?。?） 負荷對供電質(zhì)量要求</p><p>　

4、　1~6車間為長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過2分鐘將造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設(shè)備將受到損壞，故這6個車間定為Ⅰ級負荷。</p><p>　　該廠為三班工作制，全年時數(shù)為8760小時，最大負荷利用小時數(shù)為5600小時。</p><p><b>　　3外部電源情況</b></p><p>　　電力系統(tǒng)與該廠連接如圖2所示。

5、</p><p>　　圖2 電力系統(tǒng)與某鑄造廠連接示意圖</p><p><b>　　(1) 工作電源</b></p><p>　　距該廠5km有一座A變電站，其主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　主變?nèi)萘繛?×31.5MVA；型號為SFSLZ1－31500kVA／110kV三相三繞組變壓器；</p

6、><p>　　短路電壓：U高－中＝10.5%; U高－低＝17%； U低－中＝6% ；</p><p>　　110kV母線三相短路容量：1918MVA；</p><p>　　供電電壓等級：可由用戶選用35kV或10kV電壓供電；</p><p>　　最大運行方式：按A變電站兩臺變壓器并列運行考慮；</p><p>　

7、　最小運行方式：按A變電站兩臺變壓器分列運行考慮；</p><p>　　35kV線路：初選 LGJ－35，r0=0.85Ω/km, x0=0.35Ω/km。</p><p><b>　?。?）備用電源</b></p><p>　　擬由B變電站提供一回10kV架空線作為備電源。系統(tǒng)要求僅在工作電源停止供電</p><p>

8、　　時，才允許使用備用電源供電。</p><p><b>　?。?）功率因數(shù)要求</b></p><p>　　供電部門對該廠功率因數(shù)要求為：</p><p>　　用35kV供電時，全廠總功率因數(shù)不低于0.90;</p><p>　　用10kV供電時，全廠總功率因數(shù)不低于0.95。</p><p>

9、<b>　?。?）電價</b></p><p><b>　　實行兩部電價：</b></p><p>　　基本電價：工廠總降壓變電所變壓器總?cè)萘?#215;10元／kVA·月；</p><p>　　電能電價：按同學們工作所在地工業(yè)電價計算。</p><p>　　（5）線路功率損耗在發(fā)電廠引起

10、的附加投資按1000元／kW計算。</p><p>　?。?）進行工廠總降壓變電所35kV、10kV母線三相短路電流計算時，沖擊系數(shù)Kch均取</p><p><b>　　1.8。</b></p><p>　　第一章 負荷計算及功率補償算</p><p><b>　　一、負荷計算的方法</b>&l

11、t;/p><p>　　負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。</p><p>　　本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。</p><p><b>　　主要計算公式有：</b></p><p>　　有功功率：P30=PeKd</p><p>　　無功功率：Q30=P30"tgφ</p

12、><p>　　視在功率：S30=P30/Cosφ</p><p>　　計算電流：I30=S30/(√3UN）</p><p>　　三、各用電車間負荷及全廠負荷計算：</p><p><b>　　(1)?負荷大小</b></p><p>　　全廠用電設(shè)備總安裝容量：6603kW</p>&

13、lt;p>　　10KV側(cè)計算負荷總?cè)萘浚河泄β剩?522kW；無功功率：1045kvar</p><p>　　各車間負荷統(tǒng)計如表1所示。</p><p>　　COSф=P30/S30=4522/4735=0.95</p><p>　　(2)負荷對供電質(zhì)量要求</p><p>　　1—6車間為長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。停電時間超過2

14、分鐘將造成產(chǎn)品報廢，停電時間超過半小時，主要設(shè)備將受到損壞，故6個車間為一級負荷。</p><p>　　該廠為三班工作制，全年時數(shù)為8760小時，最大負荷利用小時數(shù)為5600。</p><p><b>　　四、功率補償</b></p><p>　　由于本設(shè)計供電部門要求COSφ≥0.95,而由上面計算可知COSф=0.95。因此不需要進行無功補

15、償。</p><p>　　第二章 變壓器的選擇</p><p>　　由于該廠的負荷屬于一、二級負荷，對電源的供電可靠性要求高，應(yīng)采用兩路電源供電，以便當其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應(yīng)不至于同時受到損壞。選擇工作電源來自A變電站35kW的母線，備用電源來自B變電站10kV母線的供電方案。</p><p>　　一、由于該廠的負荷屬于一、二級負荷，對電源的供電可靠

16、性要求高，應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。</p><p>　　二、變電所主變壓器容量的選擇</p><p>　　裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時滿足以下兩個條件：</p><p>　?、?任一臺單獨運行時，SN.T≥（0.6—0.7）S30</p><

17、p>　?、?任一臺單獨運行時，SN.T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)</p><p>　　由于S30=4735?KV"A，因為該廠都是上二級負荷所以按條件2?選變壓器。</p><p>　?、?SN.T≥（0.6-0.7）×4735=（2841～3314.5）kV"A</p><p>　　SN.T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)=4735?kV"

18、A</p><p>　　因此，初步選定容量為4800KV"A的變壓器二臺，經(jīng)網(wǎng)上搜查只有容量為5000KV"A的變壓器與初選定的最接近而且符合條件，所以選擇容量為5000KV"A的變壓器二臺。變壓器參數(shù)如表2。</p><p><b>　　表2：變壓器參數(shù)</b></p><p><b>　　型號額定容量

19、</b></p><p>　　kVA電壓組合空載損耗w負載損耗</p><p><b>　　W</b></p><p>　　75℃空載電流%短路阻抗%聯(lián)結(jié)標號重量t軌距</p><p><b>　　(e)</b></p><p><b>　　mm<

20、/b></p><p>　　高壓kV高壓分接范圍%低壓kv器身油總量</p><p>　　SZ9500035±3×2.510.55800360000.607.0Yd115.592.11310.501070</p><p>　　第三章 主接線方案的選擇</p><p>　　一、變配電所主接線的選擇原則</p&g

21、t;<p>　　1.當滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。</p><p>　　2.當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。</p><p>　　3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組接線。</p><p>　　4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采

22、用變壓器分列運行。</p><p>　　5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。</p><p>　　6.6～10KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。</p><p>　　7.采用6～10?KV熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。</

23、p><p>　　8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。</p><p>　　9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。</p><p>　　10.當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路

24、器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。</p><p><b>　　二、主接線方案選擇</b></p><p>　　對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。</p><p>　　總降壓變電所主接線圖表示工廠

25、接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。</p><p>　　主接線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　1、一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所,這種主接線，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，

26、而處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11，投入QF10（其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。</p><p>　　2、一

27、次側(cè)采用外橋式接線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所，這種主接線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器QF11?和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式接線。這種主接線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內(nèi)橋式接線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11，投入QF10（其兩側(cè)QS先合），使兩路電源進線又恢復(fù)并列運行。這種外橋

28、式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行接線時，也宜于采用這種接線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進線斷路器QF11?、QF12?，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。</p><p>　　3、一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所,這種主接線圖兼有上述兩種橋式接線的運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負荷，適用于一、

29、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所</p><p>　　4、一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所,采用雙母線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設(shè)計的電機修造廠是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較短（2.5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展。采用一

30、、二側(cè)單母線分段的總降壓變電所主接線（即全橋式接線）。</p><p>　　工廠離變電所5km，線路較長，并且備用電源是在工作電源出現(xiàn)故障的情況下才使用，所以變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換。通過對上面4個方案的比較，和根據(jù)工廠的實際情況我們選擇方案1，即一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所?？偨祲鹤冸娝麟娐穲D見圖1。</p><p>　　第四章 短路計算</p

31、><p>　　一、本設(shè)計采用標幺制法進行短路計算</p><p>　　1、在最大運行方式下：</p><p>　　(１)、取Sd=100MV"A，?UC1=35.5KV，UC2=10.5KV</p><p>　　而Id1=Sd/(√3UC1)=100MV"A/(√3×35.5KV)=1.65KA</p>

32、<p>　　Id2=Sd/(√3UC2)=100MV"A/(√3×10.5KV)=5.50KA</p><p>　　(２)、計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值</p><p>　　1）電力系統(tǒng)（Soc=500MV"A）</p><p>　　X1*=Sd/Soc=100MV"A/500MV"A=0.20&

33、lt;/p><p>　　2）架空線路（XO=0.35Ω/km）</p><p>　　X2*=X0lSd/Uc2=0.35×5×100/35.52=0.14</p><p>　　3）電力變壓器（Uk%=7）</p><p>　　X3*=Uk%Sd/(100SN)=7×100×103/(100×500

34、0)=1.40</p><p>　　繪制等效電路如圖，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點。</p><p>　　(3)、求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　1)總電抗標幺值</b></p><p>　　X*Σ(K-1)=X1*＋X2*=0.20+0.14=

35、0.34</p><p>　　2)三相短路電流周期分量有效值</p><p>　　IK-1(3)=Id1/X*Σ(K-1)=1.65/0.34=4.85</p><p>　　3)其他三相短路電流</p><p>　　I"(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=4.85KA</p><p>　　ish(3)=2.5

36、5×4.85KA=12.37KA</p><p>　　Ish(3)=1.51×4.85=7.32KA</p><p><b>　　4)三相短路容量</b></p><p>　　Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=100MV"A/0.34=294.11MV"A</p><p>　

37、　(4)求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　1)總電抗標幺值</b></p><p>　　X*Σ(K-2)=X1*＋X2*＋X3*//X4*=0.20+0.14+1.40/2=1.04</p><p>　　2)三相短路電流周期分量有效值</p><p>　　IK-2(3)

38、=Id2/2X*Σ(K-2)=5.50KA/1.04=5.29KA</p><p>　　3)其他三相短路電流</p><p>　　I"(3)=I∞(3)=Ik-2(3)=5.29KA</p><p>　　ish(3)=1.84×5.29KA=9.73KA</p><p>　　Ish(3)=1.09×5.29KA=

39、5.77KA</p><p><b>　　4)三相短路容量</b></p><p>　　Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-2)=100MV"A/1.04=96.15MV"A</p><p>　　三、三相短路電流計算結(jié)果：</p><p><b>　　1.最大運行方式</b><

40、;/p><p>　　三相短路電流/kA三相短路容量/MV"A</p><p>　　I"(3)I(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)S(3)</p><p>　　k-14.854.854.8512.377.32294.11</p><p>　　k-25.295.295.299.735.7796.15</p>&

41、lt;p>　　四、兩相短路電流的計算</p><p>　　在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時（短路電路圖如下圖），其短路電流可以下式求得：</p><p>　　Ik(2)=√3Ik(3)/2=0.866I(3)=0.866"4.85=4.20KA</p><p>　　I"(2)=I∞(2)=Ik(2)=4.20KA</p>&l

42、t;p>　　ish(2)=2.55×4.20KA=10.71KA</p><p>　　Ish(2)=1.51×4.20KA=6.34KA</p><p>　　五、兩相短路電流計算結(jié)果：</p><p><b>　　兩相短路電流/kA</b></p><p>　　I”(3)I (3)I∞(3)Is

43、h(3)Ish(3)</p><p>　　4.204.204.2010.716.34</p><p>　　第五章 主要電器設(shè)備選擇與校驗</p><p><b>　　一、導線電纜的選擇</b></p><p><b>　　1、電壓損耗條件</b></p><p><b&

44、gt;　　2、經(jīng)濟電流密度</b></p><p><b>　　3、機械強度</b></p><p>　　二、高、低壓設(shè)備的選擇</p><p>　　高壓設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。</p><p>　　高壓刀開關(guān)柜的

45、選擇應(yīng)滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經(jīng)濟比較優(yōu)選出開關(guān)柜型號及一次結(jié)線方案編號，同時確定其中所有一次設(shè)備的型號規(guī)格。</p><p>　　工廠變電所高壓開關(guān)柜母線宜采用LMY型硬母線</p><p>　　配電所高壓開關(guān)柜的選擇，高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓

46、開關(guān)設(shè)備、保護電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。</p><p>　　高壓開關(guān)柜有固定式和手車式（移可式）兩大類型。由于本設(shè)計是經(jīng)主變壓器后的10kV電源進線，可選擇較為經(jīng)濟的固定式高壓開關(guān)柜。這里選擇GG1A-10D（F）型。</p><p>　　第六章???變壓器的繼電保護</p><p><b>　　一、概述</b></p>

47、<p>　　在本設(shè)計中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護和瓦斯保護。對于由外部相間短路引起的過電流，保護應(yīng)裝于下列各側(cè)：</p><p>　　1）、對于雙線圈變壓器，裝于主電源側(cè)</p><p>　　2）、對三線圈變壓器，一般裝于主電源的保護應(yīng)帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護的斷路器。當以上方式滿足靈敏性要求時，則允許在各側(cè)裝設(shè)保護。</p>

48、<p>　　各側(cè)保護應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。</p><p>　　3）、對于供電給分開運行的母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護外，還應(yīng)在每個供電支路上裝設(shè)保護。</p><p>　　4）、除主電源側(cè)外，其他各側(cè)保護只要求作為相鄰元件的后備保護，而不要求作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護。</p><p>　　5）、保護裝置對各側(cè)母線的各類短路應(yīng)具有足

49、夠的靈敏性。相鄰線路由變壓器作遠后備時，一般要求對線路不對稱短路具有足夠的靈敏性。相鄰線路大量瓦斯時，一般動作于斷開的各側(cè)斷路器。如變壓器高采用遠后備時，不作具體規(guī)定。</p><p>　　6）、對某些稀有的故障類型（例如110KV及其以上電力網(wǎng)的三相短路）允許保護裝置無選擇性動作。</p><p>　　二、變壓器的瓦斯保護</p><p>　　三、變壓器的過電流保

50、護</p><p>　　四、變壓器的電流速斷保護</p><p>　　五、變壓器的過負荷保護</p><p>　　第七章???變電所總體布置</p><p>　　變電所總體布置要求：</p><p>　　1、便于運行維護和檢修</p><p><b>　　2、保證運行安全</b&

51、gt;</p><p><b>　　3、便于進出線</b></p><p>　　4、節(jié)約土地和建筑費用</p><p><b>　　5、適應(yīng)發(fā)展要求</b></p><p>　　第八章 防雷與接地</p><p><b>　　一、防雷</b></

52、p><p><b>　　1.防雷設(shè)備</b></p><p>　　防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器</p><p><b>　　2.防雷措施</b></p><p>　　(1).?架空線路的防雷措施</p><p><b>　　1）架設(shè)避雷線?</b><

53、/p><p>　　2）提高線路本身的絕緣水平?</p><p>　　3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線?</p><p>　　4）裝設(shè)自動重合閘裝置</p><p>　　5）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器?</p><p>　?。?）變配電所的防雷措施</p><p>　　1）裝設(shè)避雷針?2）高壓側(cè)

54、裝設(shè)避雷器?3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器?</p><p><b>　　二、接地</b></p><p><b>　　1.接地與接地裝置</b></p><p><b>　?。?）確定接地電阻</b></p><p>　?。?）接地裝置初步方案</p><p>

55、　?。?）計算單根鋼管接地電阻</p><p>　　（4）確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　我做的是某鑄造廠總降壓變電區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計。通過這次課程設(shè)計，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進行一次設(shè)計所要經(jīng)歷的步驟，像總降壓的設(shè)計，我與其他同學一起進行課題分析、查資料，進行設(shè)計

56、，整理說明書到最后完成整個設(shè)計。作為大學階段一次重要的學習經(jīng)歷我感覺自己受益非淺，同時深深的感覺的自己的學習能力在不斷提高，一個星期的時間就這樣匆匆的過去了，指導老師悉心指導，我們刻苦研究。使我們這次課程設(shè)計取得圓滿成功。</p><p>　　這次設(shè)計使我對工廠供電有了新的認識，對總降壓變電所的設(shè)計由一無所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，儲春華老師對大家的關(guān)心，指導大家有感于心，還有和周楊同學的探