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1、精选优质文档-倾情为你奉上某锻造厂供配电系统设计学生姓名： 学 号：专业班级： 指导教师： 完成时间：2015.12目录附录二：低压一次设备的选择校验项目附录三：系统总接线图附录四：继电保护图专心-专注-专业第一章 概述1.1设计对象简介变电所由主接线，主，高、装置，和控制系统，所用电和，远动和通信系统，必要的装置和主控制室等组成 。其中 ，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、一个半接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最
2、重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装23台主变压器；330 千伏及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入5 10年的预期选择。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求 。变电所继电保护分系统保护（包括和母线保护）和元件保护（包括变压器、及装置保护）两类。1.2原始资料介绍1.厂区平面布置图配电计点名称设备容量/kW需要系数Kd一车间、锻工车间14190.330.4二车间22230.30.68三车间17550.520.3工具,机修车间12890.380.26空气站、煤气站、锅炉房12660.670.2仓库5500.30
3、.72.负荷负荷类型及负荷量见上表，负荷电压等级为380V。除空气站，煤气站部分设备为二级负荷，其余均为三级负荷。3.工厂为二班制，全年工厂工作小时数为4500小时，最大负荷利用小时数：Tmax=4000小时。年耗电量约为2015万kWh（有效生产时间为10个月）。4.电源：工厂东北方向6公里处有新建地区降压变电所，110/35/10kV，25MVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35kV或10kV中的一种电压，以一回架空线向工厂供电。35kV侧系统的最大三相短路容量为1000MVA，最小三相短路容量为500MVA。10kV侧系统的最大三相短路容量为800MVA，最小三相短路容量为400MV
4、A。备用电源：此外，由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。5.功率因数：要求cos0.85。6.电价计算：供电部门实行两部电价制。（1）基本电价：按变压器安装容量每1kVA，6元/月计费；（2）电度电价：供电电压为35kV时，=0.5元/（kWh）；供电电压为10kV时，=0.55元（kWh）。附加投资：线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/kW计算。7.工厂的自然条件：本厂所在地区年最高气温为38，年平均温度为23，年最低气温为-8 ，年最热月最高气温为33，
5、年最热月平均气温为36，年最热月地下0.8m处平均温度为35 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。本厂所在地区平均海拔高度为500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。1.3 设计原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410kv及以下设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1） 遵守规程、执行政策。 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理。 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率
6、高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展。 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.4 设计任务1总降压变电站设计（1）负荷计算。（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压
7、开关等设备，经过概略分析比较，留下23个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。（6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。（7） 防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地
8、网设计。2.车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。3.厂区380V配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。第二章 负荷计算2.1负荷计算的意义负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建
9、设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。2.2负荷计算各车间的计算负荷：一车间、锻工车间：设备容量Pe=1419 kW，Kd=0.33，tan=0.4P30(2)=KdPe=0.331419=468.27kWQ302=P302tan=468.270.4=187.308 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=468.272+187.3082=504.34 kVA二车间：设备容量Pe=2223 kW， Kd=0.3
10、，tan=0.68P30(2)=KdPe=0.32223=666.9kWQ302=P302tan=666.90.68=453.492 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=666.92+453.4922=806.48 kVA三车间：设备容量Pe=1755 kW，Kd=0.52， tan=0.3P30(2)=KdPe=0.521755=912.6kWQ302=P302tan=912.60.3=273.78 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=912.62+273.782=952.78 kVA空气站、煤气站、锅炉房：设备容量Pe=1289 kW， Kd=0.38， tan
11、=0.26P30(2)=KdPe=0.381289=489.82kWQ302=P302tan=489.820.26=127.35 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=489.822+127.352=506.10 kVA工具,机修车间：设备容量Pe=1266 kW， Kd=0.67， tan=0.2P30(2)=KdPe=0.671266=848.22kWQ302=P302tan=848.220.2=169.64 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=848.222+169.642=865.02 kVA仓库:设备容量Pe=550 kW，Kd=0.3， tan=0.7P3
12、0(2)=KdPe=0.3550=165kWQ302=P302tan=1650.7=115.5 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=1652+115.52=201.41 kVA负荷计算表格汇总：表1 工厂负荷汇总表序号配电计点名称负荷类型计算负荷P30(2)/kWQ302/kvarS302/kVA1一车间、锻工车间III468.27187.308504.342二车间III666.9453.492806.483三车间III912.6273.78952.784工具,机修车间III489.82127.35506.105空气站、煤气站、锅炉房II848.22169.644865.026仓
13、库III165115.5201.41总计3550.811327.083838.14=0.95，=0.973373.271287.263610.542.3功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求，则需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约电能又提高电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。变压器（10KV/380V）的功率损耗： PT0.01S30=0.0
14、13610.54=36.1kWQT0.05S30=0.053610.54=180.5kW该变压器对应的高压侧功率P301=36.1+3373.27=3409.37kWQ301=180.5+1287.26=1467.76kvarS301=1467.762+3409.372=3711.89 kVAcos=P301S301=3409.89=0.92变压器（电压变比为35KV/10KV）的无功和有功损耗PT0.01S30=0.013711.89=37.11kWQT0.05S30=0.053711.89=185.6kW则可得该主变压器对应的高压侧功率P30(1)=37.11+3409.37=3446.4
15、8kWQ301=185.6+1467.76=1653.76kvarS301=3446.482+1653.762=3822.7 kVAcos=P301S301=3446.7=0.90235kV侧功率因数：0.9020.8510kV侧功率因数：0.920.85即功率因数符合要求,无需进行功率补偿。第三章 供电方案及主变压器选择3.1供电方案的选择该厂供电电源可由35KV高压线和10KV高压线提供，可作出两种供电电源。设计方案：1.电源及备用电源均由10KV高压线提供2.电源由35KV高压线提供10KV高压线作为备用电源。因供电系统的基本要求是安全、可靠、经济、优质。所以在设计过程要对两种方案综合考
16、虑，在安全可靠的基础上选择最经济的方案。方案1：工作电源和备用电源均采用10KV高压线供电。两路电源进线均采用断路器控制。 方案的优缺点分析： 优点：工厂内不设主变压器，可以简化接线，降低了投资及运行费用。工厂内不设降压变电所可以减少土地占有面积，减少工作人员及运行维护工作量。缺点：供电电压低，线路的功率损耗和电压损耗大，要求的功率因数大，需要补偿的无功补偿容量大，补偿装置的费用会增加。工厂内设总配电所，供电的稳定性不如35KV。方案2：供电电源采用35KV供电电源供电，装设一台主变压器。用架空线引入降压变电所，10KV作为备用电源。10KV经过降压变后接在10KV的一段配电母线上，10KV接
17、在另一段配电母线上。 方案的优缺点分析： 优点：本方案的经济技术指标介于方案一和方案二之间，由于原始资料要求正常供电时只用一路供电，出现故障时方用备用电源，备用电源供电时间较少。因此该方案既能满足供电的安全可靠性又可降低投资及维护费用。3.2变电所主变压器型号 变电所主变压器型式的选择：1、油浸式:一般正常环境的变电所；2、干式:用于防火要求较高或环境潮湿，多尘的场所；3、密闭式:用于具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘、纤维会严重影响变压器安全运行场所；4、防雷式:用于多雷区及土壤电阻率较高的山区；5、有载调压式:用于电力系统供电电压偏低或电压波动严重且用电设备对电压质量又要求较高的
18、场所。由于本设计的变电所为独立式、封闭建筑，故采用油浸式变压器。总降压变电站的方案选用4000KVA的油浸式变压器一台，型号为S11-4000/35，电压为35KV/10KV。有关技术指标见下表：型号额定容量（KVA）额定电压损耗/kW空载电流（%）阻抗电压（%）一次二次空载负载S11-4000/35400035KV10KV3.6227.360.5673.3 技术指标计算方案一不设主变压器，变压器损耗按0计算。P30=3373.27kW，Q30=1287.26kvar，S30=3610.54kVAI30=S30/3U=208.34A10kV架空线路选择，选择LGJ-70钢芯铝绞线，几何均径确定
19、为1.5米。查表得R0=0.46/km，X0=0.365/km。电压损失：U=(R0Pjs+X0Qjs)LU=(0.463373.27+0.3651287.26)610=1221.93V1.2kVU105%=0.5KV 电压损失不合格。且1.2kV=2.4倍规定损耗，差值过大，又是主电源进线，不满足要求，因此，此方案不可行。10kV电缆线未给长度，电压损失按合格计算。方案二选择S11-4000/35型变压器，查资料知S11-4000/35变压器的技术参数为：空载损耗为P0=3.62kW；短路损耗为Pk=27.36kW；阻抗电压Uk%=7；空载电流I0%=0.56。变压器的有功功率损耗：Pb=n
20、P0+Pk（S30/SNT）2/n=27.18kW其中S30=3711.89kVA，SNT=4000kVA，n=变压器台数1变压器的无功功率损耗：Qb=nI0%100SNT+1nUk%100SNTS30SNT2=465.12kvar35kV线路功率：Pjs=P30+Pb=3436.55kWQjs=Q30+Qb=1932.88kvarSjs=3942.83kVAIjs=Sjs/3U=65.03A35kV线路选取LGJ-50型钢芯铝线，线路导线为水平等距排列，相邻线距设为1.6m，则线间几何均距确定aav=1.261.6m2m。查书（189页）得R0=0.68/km，X0=0.39/km。电压损失
21、：U=(R0Pjs+X0Qjs)LU=(0.683409.37+0.391467.76)635=495.56V0.5KVUI30=63.06A，满足发热条件。2）校验机械强度：查附录表14（书381页）得35kv架空钢芯铝线的最小截面Amin=35mm2A=50mm2，满足机械强度的要求。3） 检验电压损失：该线路导线为水平等距排列，相邻线距设为1.6m，则线间几何均距确定aav=1.261.6m2m。查书（189页）得R0=0.68/km，X0=0.39/km。U=(R0P301+X0Q30(1)LU=(0.683409.37+0.391467.76)635=495.56V0.5KVU355
22、%=1.75KV ，电压损失合格。所以，架空线路的导线选择LGJ-50型钢芯铝线。5.3 35KV各设备的选择和校验高压一次设备的选择校验项目电气设备名称电压/kv电流/A断流能力/KA或MVA短路电流校验动稳定度热稳定度高压断路器高压隔离开关电流互感器电压互感器I30=S3013UN=3822.7kVA335KV=63.06A5.3.1 35kV断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。在这里由于35KV侧的最高正常工作电流I30=63.06A，选择断路器为户内少油断路器，型号是：SN10-35I，其
23、继电保护时间取1.1s，断路器短路时间取0.1s，则I(3)2tima=6.1421.1+0.1=45.2kA2S查附录表8（p374）知该断路器的热稳定电流为16（4s）/KA,可得It2t=1624=1024kA2S高压断路器SN10-35I的选择校验表序号装设地点的电气条件SN10-35I项目数据项目数据结论1UN35KVUN/UMAX35KV/40.5KV合格2I3063.06AIN1000A合格3IK(3)6.14KAIOC16KA合格4ish(3)15.66KAimax40KA合格5I(3)2tima45.2kA2SIt2t1024kA2S合格由以上数据可知在35KV/10KV变压
24、器的高压侧的断路器选择是合理的。5.3.2 35kV隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备，主要用来断开无负荷电流的电路，隔离电源，在分闸状态时有明显的断开点，以保证其他电气设备的安全检修。在这里由于35KV侧的最高正常工作电流I30=63.06A，选择的隔离开关型号为：GW4-35DW/630A25KA，其主要技术数据校验如表所示：高压隔离开关的选择校验表序号装设地点的电气条件GW4-35DW/630A25KA项目数据项目数据结论1UN35KVUN/UMAX35KV/36.5KV合格2I3063.06AIN630A合格3ish(3)15.657KAimax25KA合格4I(3)2tima45.
25、2kA2SIt2t1024kA2S合格所以高压隔离开关选择GW4-35DW/630A25KA。5.3.3 35kV电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈，铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。在这里由于互感器用于运行监视，选择准确度为1级，根据电压和工作环境，这里选择的型号为：JDJJ-35，其技术参数如下：电压互感器JDJJ-35的选择校验表序号装设地点的电气条件JDJJ-35型单相油浸式电压互感
26、器项目数据项目数据结论1UN35KVUN/UMAX35KV/36.5KV合格所以电压互感器选择JDJJ-35型单相油浸式电压互感器。5.3.4 电流互感器电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来使用 ，二次侧不可开路。由于35KV侧的最高正常工作电流I30=63.06
27、A，初步选定LCW-35-150/5电流互感器。电流互感器LCW-35-150/5的选择校验表序号装设地点的电气条件LCW-35-150/5型电流互感器项目数据项目数据结论1UN35KVUN/UMAX35KV/36.5KV合格2I3063.06AIN150A合格3ish(3)15.657KAimax30KA合格4I(3)2tima45.2It2t112.5合格准确度级的选择：由于互感器要供给计费电能表使用，所以选用0.5级即可满足。所以电流互感器选择LCW-35-150/50-0.5型电流互感器。5.4 10KV各设备的选择和校验I30=S3013UN=3711.89kVA310KV=214.31A5.4.1 10kV断路器选择10KV处的断路器时，由K-2点处的短路容量，初步选择少油户内类型的SN10-10I。由附录表8知该断路器的固有分闸时间为0.06s，该断路器的热稳定电流为16（4s）/KA，取保护动作时间为0.6s。则允许的热稳定度：It2t=1624=1024kA2S。