2022年某机械厂降压变电所的电气设计方案5.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 题目：机械厂降压变电所的电气设计系别：电气工程系- 1 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 设计任务1.1 设计要求要求依据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情形,并适当考虑到工厂生产的进展,依据安全牢靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置和型式,确定变电所主变压器的台数、容量与类型,挑选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,挑选整定继电爱护,确定防雷和接地装置；最终按要求写出设计说明书,绘出设计图纸；1.2 设计依

2、据1.2.1 工厂总平面图图 1.1 工厂平面图1.2.2 工厂负荷情形4600h,日最大负荷连续时间为6h；本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷；本厂的负荷统计资料如表 1.1 所示；1.2.3 供电电源情形依据工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由邻近一条 10kV 的公用电源干线取得工作电源；该干线的走向参看工厂总平面图；该干线的导线牌号为 LGJ-150,导线为等边三角形排列,线距为 2m；干线首端距离本厂约 8km；干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500MVA；此断路器配备有定时限过流爱护和电流速断爱

3、护,定时限过流爱护整定的动作时间为 1.7s ；为满意工厂二级负荷要求,可采纳高压联络线由邻近的单位取得备用电源；已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80km,电缆线路总长度为 25km；1.2.4 气象资料- 2 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本厂所在地区的年最高气温为38,年平均气温为23,年最低气温为 -9 ,年最热月平均最高气温为33,年最热月平均气温为26,年最热月地下0.8M 处平均气温功率因数 07 10 065 10 065 10 06 10 08 10 08 10 07

4、 10 065 10 08 10 08 10 09 为 25；当地主导风向为东北风,年雷暴日数为20；1.2.5 地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位为2m；表 1.1 工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量 /kW 需要系数1 铸造车间动力300 03 照明5 08 2 锻压车间动力350 03 照明8 07 7 金工车间动力400 02 照明10 08 6 工具车间动力360 03 照明7 09 4 电镀车间动力250 05 照明5 08 3 热处理车间动力150 06 照明5 08 9 装配车间动力180 03 照明6 08 10 机修车间动力1

5、60 02 照明4 08 8 锅炉车间动力50 07 照明1 08 5 仓库动力20 04 照明1 08 生活区照明350 07 1.2.6 电费制度本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费；每月基本电费按主变压器容量为 18 元 /kVA,动力电费为 0.9 元/Kw.h ,照明电费为 0.5 元/Kw.h ；工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9 ,此外,电力用户需按新装变压器容量运算,一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA为 800/kVA；- 3 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习

6、资料 - - - - - - - - - 其次章 负荷运算和无功功率补偿2.1 负荷运算2.1.1 单组用电设备运算负荷的运算公式 a有功运算负荷 无功运算负荷 视在运算负荷 运算电流 单位为 A）=, 为用电设备的额定电压 有功运算负荷 无功运算负荷 视在运算负荷 运算电流 单位为 A）经过运算,得到各厂房和生活区的负荷运算表,如表2.1 所示=810.8tanarccos0.75 - tanarccos0.92 = 369.66 kvar - 5 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参照图 2,选

7、PGJ1型低压自动补偿评屏,并联电容器为BW0.4-14-3 型,采纳其方案1主屏） 1 台与方案 3辅屏） 4 台相结合,总共容量为 84kvar 5=420kvar；补偿前后,变压器低压侧的有功运算负荷基本不变,而无功运算负荷=727.6-420） kvar=307.6 kvar,视在功率=0.935；=867.2 kVA,运算电流=1317.6 A, 功率因数提高为 cos=在无功补偿前,该变电所主变压器 T 的容量为应选为 1250kVA,才能满意负荷用电的需要；而实行无功补偿后,主变压器 T 的容量选为 1000kVA 的就足够了；同时由于运算电流的削减,使补偿点在供电系统中各元件上

8、的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效益非常可观；因此无功补偿后工厂380V 侧和 10kV 侧的负荷运算如表3 所示；图 2.1 PGJ1 型低压无功功率自动补偿屏的接线方案工程表 2.2 无功补偿后工厂的运算负荷/kV A /A cos运算负荷/KW /kvar 380V 侧补偿前负荷0.75 810.8 727.6 1089 1655 380V 侧无功补偿容量0.935 -420 867.2 1317.6 380V 侧补偿后负荷810.8 307.6 主变压器功率损耗0.935 0.015=13 0.06=52 898.9 52 10KV 侧负荷运算823.8 359.6 第三章变电

9、所位置与型式的挑选变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心,工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定；- 6 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在工厂平面图的下边和左侧,分别作始终角坐标的轴和轴,然后测出各车间建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置,、分别代表厂房 1、2、3.10 号的功率,设定 2.5, 5.6）、3.6, 3.6）、5.7, 1.5）、4, 6.6）、6.2, 6.6）、6.2,5.2）、6.2,3.5）、8.8,6.6）、8.8,5.2）、8.8,3.5）,并设,其中 P= + + + =；因此

10、仿照力学中运算中心的力矩方程,可得负荷中心的坐标： 3-1） 3-2）把各车间的坐标代入 1-1）、2-2）,得到 =5.38,=5.38 ；由运算结果可知,工厂的负荷中心在 6 号厂房 装设一台变压器型号为S9 型,而容量依据式,为主变压器容为总的运算负荷；选=1000 KVA=898.9 KVA,即选一台 S9-1000/10 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；b装设两台变压器型号为S9 型,而每台变压器容量依据式4-1）、 4-2）选择,即 898.9 KVA=539.34629.23 ）KVA KVA=343.7 KVA -FS

11、4-GW 口 -GG-1AJ-GG-1AF-GG-1AF-Y0 Y0 联 络备用电源）S9-10/0.4k220/380高 压 柜GG 1AJGGGG 1AFGG 1AF1AF-主联络 -113、11GG-1AJ-01GG-1AF-07GG-1AF-54GG-1AF-96YY0S9-630联络线0 S9-63010/0.4kVGG-1AF-1131AF-111AJ-011AF-961AF-54-07联络主主备用）变变图 4-2 装设两台主变压器的主接线方案4.3 主接线方案的技术经济比较技比较工程表 4-1 主接线方案的技术经济比较装设一台主变的方案装设两台主变的方案供电安全性满意要求满意要求

12、术供电牢靠性基本满意要求满意要求指供电质量由于一台主变,电压损耗较由于两台主变并列,电压损耗较标大小- 9 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 敏捷便利性只有一台主变,敏捷性稍差由于有两台主变,敏捷性较好经扩建适应性稍差一些更好一些电力变压器的查得 S9-1000/10 的单价为查得 S9-630/10 的单价为 10.515.1 万元,而变压器综合投万元,因此两台变压器的综合投资约为其单价的 2 倍,因此综合投资额资约为 4*10.5=42 万元,比一台综合投资约为 2*15.1=30.2主变方案多投

13、资 11.8 万元万元高压开关柜 型柜可按每台本方案采纳 6 台 GG-1AF柜,4 万元计,其综合投资可按设其综合投资约为 6*1.5*4=36 万含计量柜）的备的 1.5 倍计,因此高压开元,比一台主变方案多投资12综合投资额关柜的综合投资约为万元4*1.5*4=24 万元电力变压器和主变的折旧费 =30.2 万元主变的折旧费 =42 万元济*0.05=2.1万元；高压开关柜的指*0.05=1.51 万元；高压开关折旧费 =36 万元*0.06=2.16 万标柜的折旧费 =24 万元元；变配电的修理治理费*0.06=1.44 万元；变配电的=42+36）万元 *0.06=4.68万高压开关

14、柜的修理治理费 =30.2+24）万元元；因此主变和高压开关柜的折年运行费*0.06=3.25 万元；因此主变旧和修理治理费和高压开关柜的折旧和修理=2.1+2.16+4.68 ）=8.94 万治理费 =K-13K-2500MVA2S9-10000.4kVLGJ-150,8km系统10.5kV图 5-1 短路运算电路5.2 确定短路运算基准值设基准容量=100MVA,基准电压=1.05,为短路运算电压,即高压侧=10.5kV,低压侧=0.4kV,就 5-1） 5-2）5.3 运算短路电路中个元件的电抗标幺值5.3.1 电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA,故5-3）=100M

15、VA/500MVA=0.2 5.3.2 架空线路查表得 LGJ-150 的线路电抗5.3.3 电力变压器,而线路长 8km,故 5-4）查表得变压器的短路电压百分值=4.5,故 5-5）=4.5 式中,为变压器的额定容量k-2因此绘制短路运算等效电路如图5-2 所示；k-1图 5-2 短路运算等效电路- 11 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.4 k-1 点10.5kV 侧）的相关运算5.4.1 总电抗标幺值=0.2+2.6=2.8 5-6）5.4.2 三相短路电流周期重量有效值 5-7）5.4

16、.3 其他短路电流5-8）5-9）5-10）5.4.4 三相短路容量5.5 k-2点0.4kV 侧）的相关运算 5-11）5.5.1 总电抗标幺值=0.2+2.6+4.5=7.3 5-12）5.5.2 三相短路电流周期重量有效值 5-13）5.5.3 其他短路电流5-14）5-15）5-16）5.5.4 三相短路容量 动稳固校验条件 或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值,、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 b热稳固校验条件对于上面的分析,如表6-1 所示,由它可知所选一次设备均满意要求；表 6-1 10 kV 一次侧设备的挑选校验挑选校验工程电压电流断流能动态定度热稳固度其力

17、它参数装置地点条数据10kV 57.7A 1.96kA 5.0kA 件额定参数一高压少油断路器10kV 630kA 16kA 40 kA - 二次SN10-10I/630 设备高压隔离开关10kV 200A - 25.5 kA 次型负-10/200 号荷规高压熔断器RN2-10kV 0.5A 50 kA - 0.6 格10 - 13 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电压互感器JDJ-10/0.1kV - - - - 10 电压互感器10kV - - - - JDZJ-10 电流互感器LQJ-100

18、/5A - =31.8 kA =8110 避雷针 FS4-10 10kV - - - - 户外隔离开关12kV 400A - 25kA GW4-12/400 6.2 380V 侧一次设备的挑选校验同样,做出 380V侧一次设备的挑选校验,如表6-2 所示,所选数据均满意要求；表 6-2 380V 一次侧设备的挑选校验挑选校验工程电压电流断流动态热稳固度其它才能定度装置地点参数380V 总 1317.6A19.7kA 36.2kA - - 条件数据- 额定参数- 380V 1500A 40kA - 低压断路器- 一 次 设DW15-1500/3D 低压断路器 DW20-630380V 630A

19、30Ka - - - 380V 200A 25 kA - - - 备 型低压断路器 DW20-200,即母线尺寸为 40mm 4mm；380V 母线选 LMY-3. 按发热条件挑选 由 = =57.7A 及室外环境温度 33 ,查表得,初选 LGJ-35, 其 35 C时的 =149A ,满意发热条件；b. 校验机械强度 查表得,最小答应截面积 =25,而 LGJ-35 满意要求,应选它；- 14 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于此线路很短,故不需要校验电压损耗；7.1.2 由高压配电室至主变

20、的一段引入电缆的挑选校验采纳 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设；a按发热条件挑选 由 = =57.7A 及土壤环境 25 ,查表得,初选缆线芯截面为 25 的交联电缆,其 =149A ,满意发热条件；b校验热路稳固 按式,A 为母线截面积,单位为；为满足热路稳固条件的最大截面积,单位为；C 为材料热稳固系数；为母线通过的三相短路稳态电流,单位为 A ；短路发热假想时间,单位为 s；本电缆线中 =1960,=0.5+0.2+0.05=0.75s,终端变电所爱护动作时间为 0.5s,断路器断路时间为 0.2s,C=77,把这些数据代入公式中得 A=25；因此 JL22

21、-10000-3 25 电缆满意要求；7.2 380 低压出线的挑选7.2.1 铸造车间馈电给 1 号厂房 ,满意发热条件；b）校验电压损耗 由图 1.1 所示的工厂平面图量得变电所至 1 号厂房距离约为 288m,而查表得到 120 的铝芯电缆的 =0.31 =5%；c）断路热稳固度校验不 满 足 短 热 稳 定 要 求 , 故 改 选 缆 芯 截 面 为 240的 电 缆 , 即 选 VLV22-1000-3240+1120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆,中性线芯按不小于相线芯一半挑选,下同；7.2.2 锻压车间- 15 - / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,

22、共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 馈电给 2 号厂房 锻压车间）的线路,亦采纳VLV22-1000-3240+1120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 方法同上,从略）；7.2.3 热处理车间馈电给 3 号厂房 热处理车间）的线路,亦采纳 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 方法同上,从略）；7.2.4 电镀车间馈电给 4 号厂房 电镀车间）的线路,亦采纳 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 方法同上,从略）；7.2.5 仓库馈电给 5 号厂房 仓库）的线路,由于仓

23、库就在变电所旁边,而且共一建筑物,因此采纳聚氯乙烯绝缘铝芯导线 BLV-1000 型 5 根,满意发热条件；b）校验机械强度查表得,=2.5,因此上面所选的4的导线满意机械强度要求；c 所选穿管线估量长50m,而查表得=0.85,=0.119,又仓库的=8.8kW,=6 kvar ,因此=5% 故满意答应电压损耗的要求；7.2.6 工具车间馈电给 6 号厂房 工具车间）的线路亦采纳 VLV22-1000-3240+1120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设方法同上,从略）；7.2.7 金工车间馈电给 7 号厂房 金工车间）的线路 亦采纳 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯

24、聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 方法同上,从略）；7.2.8 锅炉房馈电给 8 号厂房 锅炉房）的线路 亦采纳 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 方法同上,从略）；7.2.9 装配车间馈电给 9 号厂房 装配车间）的线路亦采纳 VLV22-1000-3240+1120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设方法同上,从略）；7.2.10 机修车间馈电给 10 号厂房 机修车间）的线路亦采纳 VLV22-1000-3240+1120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设方法同上,从略）；7.2.11 生活区馈电给生活区的线路 采纳 BLX-1000

25、型铝芯橡皮绝缘线架空敷设；1）按发热条件挑选 由I 30=413A及室外环境温度 I 30, 满意发热条件；240 满意2）效验机械强度查表可得,最小答应截面积Amin=10mm 2,因此 BLX-1000-1机械强度要求；3）校验电压损耗 查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离 600m 左右,而查表 得 其 阻 抗 值 与 BLX-1000-1 240 近 似 等 值 的 LJ-240 的 阻 抗 =0.14,=0.30 按线间几何均距 0.8m）,又生活区的 =245KW,=117.6kvar,因此 =5% 满意答应电压损耗要求；因此打算采纳四回BLX-1000-1120 的三相架空线路对生活区供电； PEN线均采纳 BLX-1000-175 橡皮绝缘线；重新校验电压损耗,完全合格；7.3 作为备用电源的高压联络线的挑选校验采纳 YJL2210000 型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆,直接埋地敖设,与相距约 2Km的接近单位变配电所的 10KY母线相连；7.3.1 按发热条件挑选工厂二级负荷容量共335.1KVA,25,最热月土壤平均温度为 25；查表工厂供电设计指导8-43,初选缆心截面为的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆,其满意要求；7.3.2 校验电压损耗由表工厂供电设计指导8-41 可查得缆