191.A某厂降压变电所电气部分设计.doc
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1、某厂降压变电所电气部分设计目 录1.引言12. 负荷计算和无功功率计算及补偿22.1 负荷计算和无功功率计算32.2 无功功率补偿32.3 年耗电量的估算33 变电所位置和形式的选择44变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择54.1 变电所主变压器台数及容量的选择。64.2 变电所主接线方案的选择。64.3两种主结线方案的技术经济比较75短路电流的计算85.1 绘制短路计算电路85.2 确定基准值95.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值95.4计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量105.5计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量106变电所一次设
2、备的选择与校验116.1 10kv侧一次设备的选择与校验126.2 10kv侧一次设备的选择与校验126.3 高低压母线的选择137 变电所高、低压线路的选择137.1 高压线路导线的选择147.2 低压线路导线的选择147.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验218 防雷和接地装置的确定228.1 变压所的防雷保护228.2 变电所公共接地装置的设计229. 心得体会24附表一26附图一27附图二28参考文献271. 引言课程设计是教学过程中的一个重要环节,通过课程设计可以巩固本课程理论知识,掌握供配电设计的基本方法,通过解决各种实际问题,培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力,同时对电
3、力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解,在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练,为今后的工作奠定基础。设计可分为九部分:负荷计算和无功功率计算及补偿;变电所位置和形式的选择;变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择;短路电流的计算;变电所一次设备的选择与校验;变电所高、低压线路的选择;变电所二次回路方案选择及继电保护的整定;防雷和接地装置的确定;心得和体会;附参考文献。另外有设计图纸4张(以附图的形式给出),分别是:附图一厂区供电线缆规划图;附图二变电所高压电气主接线图;附图三变电所低压电气主接线图; 附图四变电所电气主接线图。由于设计者知识掌握的深度和广度有限,本设计尚有不完善的地方
4、,敬请老师、同学批评指正!2. 负荷计算和无功功率计算及补偿2.1 负荷计算和无功功率计算在负荷计算时,采用需要系数法对各个车间进行计算,并将照明和动力部分分开计算,照明部分最后和宿舍区照明一起计算。单组用电设备计算负荷的计算式: 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流运用公式对各车间进行负荷计算,结果如附表一所示。2.2 无功功率补偿由附表1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因素为0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.90 。考虑到主变压器无功损耗大于有功损耗 ,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90,故暂取0.92来计算。则,380V
5、侧的无功补偿容量为:参照“PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案”,选取PGJ1型低压无功功率自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用方案2(主屏)1台与方案4(辅屏)3台相组合,总共容量:112*4=448。因此,无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2.1所示。表 2.1 无功补偿后工厂的计算负荷项 目计 算 负 荷P/kWQ/KvarS/kVAI/A380V侧补偿前负荷0.75947.16838.441264.951921.95380V侧无功补偿容量-448.0380V侧补偿后负荷0.92947.16390.441024.481556.58主变压器功率损耗13
6、.37614710kV侧负荷总计0.90960.53451.911061.5261.282.3 年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到:年有功电能消耗量: 年无功电能耗电量: 结合本厂的情况,年最大负荷利用小时数为4800h,取年平均有功负荷系数,年平均无功负荷系数。由此可得本厂:年有功耗电量: ;年无功耗电量:。3 变电所位置和形式的选择由于本厂有二级重要负荷,考虑到对供电可靠性的要求,采用两路进线,一路经10kV公共市电架空进线(中间有电缆接入变电所);一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在
7、工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y轴,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)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+=Pi.因此仿照力学中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标: (式 3.1) (式 3.2)坐标位置如下表:12345678910生活区X2.22.54.56.77.17.47.810.61111.80.8Y3.46.88.02.54.46.28.17.54.48.18.9P120.8116.598.6132.199.876.771.036.840.27.1252.8经过计算,可得
8、出变电所位置:x=6.92,y=6.24;结合变配电所所址选择的原则可知,变压器应在5号厂房西北角,6号厂房的东南角。具体位置见附图一。4变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择4.1 变电所主变压器台数及容量的选择。根据工厂的负荷性质和电源情工厂变电所的主变压器有以下两种方案可供选择:(1) 装设一台主变压器。型号采用S9型,容量依据:,选,即选一台S9-1250/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。(2) 装设两台主变压器。型号也采用S9型,容量依据:和选择。即:,且故,选用两台S9-800/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷
9、所需的备用电源,由与邻近单位相联的高压联络线来承担。 主变压器的联结组均采用Yyn0。4.2 变电所主接线方案的选择。方案:高、低压侧均采用单母线分段。优点:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同母线段引出两个回路,用两个电路供电;当一段母线故障时,分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点:当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电;当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越;扩建时需向两个方向均衡扩建。方案:单母线分段带旁路。优点:具有单母线分段全部优点,在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点:常用于大型电厂和变电中枢,投资高。方案:高压采用单
10、母线、低压单母线分段。优点:任一主变压器检修或发生故障时,通过切换操作,即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点:在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时,整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求,采用三方案时虽经济性最佳,但是其可靠性相比其他两方案差;采用方案二需要的断路器数量多,接线复杂,它们的经济性能较差;采用方案一既满足负荷供电要求又较经济,故本次设计选用方案。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4.1所示;(2)装设两台主变压器的主接线方案,如图4.2所示 图4.1 装设一台主变压器的主结线方案 图4.2 装设两台主变压
11、器的主结线方案4.3两种主结线方案的技术经济比较表4.3 两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变,电压损耗较大由于两台主变并列,电压损耗小灵活方便性只一台主变,灵活性稍差由于有两台主变,灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资由手册查得S91250单价为12.40万元,而由手册查得变压器综合投资约为其单价的2倍,因此其综合投资为212.40万元=24.80万元由手册查得S9800单价为9.11万元,因此两台综合投资为49.11万元=36.44万元,比一台变压器多
12、投资11.64万元高压开关柜(含计量柜)的综合投资额查手册得 GGA(F)型柜按每台3.5万元计,查手册得其综合投资按设备价1.5倍计,因此其综合投资约为41.53.5=21万元本方案采用6台GGA(F)柜,其综合投资额约为61.53.5=31.5万元,比一台主变的方案多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照手册计算,主变和高压开关柜的折算和维修管理费每年为4.893万元(其余略)主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元,比一台主变的方案多耗2.174万元供电贴费按800元/KVA计,贴费为10000.08=80万元贴费为26300.08万元=100.8万元,比一
13、台主变的方案多交20.8万元变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时,宜装设两台及以上变压器:有大量一级或二级负荷;季节性负荷变化较大;集中负荷较大。结合本厂的情况,考虑到二级重要负荷的供电安全可靠,故选择两台主变压器。5短路电流的计算5.1 绘制短路计算电路 本厂的供电系统简图如图5.1所示。采用两路电源供线,一路为距本厂10km的馈电变电站经LJ-150架空线(系统按电源计),该干线首段所装高压断路器的断流容量为;一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。图5.1 供电系统简图5.
14、2 确定基准值取,高压侧,低压侧,所以: ,5.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值:(忽略架空线至变电所的电缆电抗)(1) 电力系统的电抗标么值: (2) 架空线路的电抗标么值:查手册得LJ-150的,因此: (3) 电力变压器的电抗标么值:查表得变压器S9-800/10的,因此: 故可以绘得短路电流简化图,如下图5.2所示: 图 5.2 短路电流简化图5.4计算”k-1点”(10KV侧)的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量:(1) 总电抗标么值:(2) 三相短路电流周期分量有效值: 1) 其他三相短路电流: 2) 三相短路容量:5.5 计算“k-2点”(380V侧)短路电路总
15、电抗标么值及三相短路电流和短路容量:(1) 总电抗标么值:(2) 三相短路电流周期分量有效值:(3) 其他三相短路电流: (4) 三相短路容量:综合以上短路计算结果如表5.1所示。表5.1 短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-11.6321.6321.6324.1622.64329.67k-223.3423.3423.3442.9425.4416.216 变电所一次设备的选择与校验6.1 10kv侧一次设备的选择与校验。如表6.1表6.1 10kV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装置地点条件参数UNIN数据10kv57.71.63
16、2kA4.132kA一次设备的型号与规格额定参数高压少油断路器SN-10I/63010KV630A16KA40KA高压隔离开关10kv200A25.5kA高压熔断器RN2-1010kv0.5A50KA电压互感器JDJ-1010/0.1k电压互感器JDZJ-10电流互感器LQJ-1010kv100/5A31.881避雷器FSA-1010kv户外隔离开关GW-12/40012kv400A25kA5006.2 10kv侧一次设备的选择与校验。如表6.2表6.2 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装置地点条件参数数据380V总1556.5823.34KA42.94
17、KA381.32一次设备型号规格额定参数低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA低压断路器DZ20-630380V630A30A低压断路器DZ20-200380V200A25KA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A6.3 高低压母线的选择 经查资料可得,10KV母线选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.7 变电所高、低压线路的选
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- 191. 降压 变电所 电气 部分 设计
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