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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 一、设计目的 熟识电力设计的相关规程、规定,树立牢靠供电的观点,明白电力系统,电网设计的 基本方法和基本内容,熟识相关电力运算的内容,巩固已学习的课程内容,学习撰写工程设计说明书,对变电所区域设计有初步的熟识；二、设计要求1）通过对相应文献的收集、分析以及总结,给出相应工程分析,需求猜测说明；2）通过课题设计,把握电力系统设计的方法和设计步骤；3）学习按要求编写课程设计报告书,能正确阐述设计方法和运算结果；4）同学应抱着严谨仔细的态度积极投入到课程设计过程中,仔细查阅相应文献以及实 现,给出个人分析、设计以及实现；三、设计任务一）设计主体内容
2、1）负荷运算及无功功率补偿 2）变电站位置及形式的挑选；3）变电所主变压器台数,容量及主接线方案的挑选；4）短路电流运算；5）变电所一次设备的挑选及校验；6）变电所高低压线路的挑选；7）变电所二次回路方案及继电爱护的整定；二）设计任务 1设计说明书,包括全部运算过程,主要设备及材料表；2变电所主接线图；四、设计时间支配查找相关资料 1 天）、总降压变电站设计 3 天）、车间变电所设计 2 天）、厂区配电系统设计 1 天）、撰写设计报告 2 天）和答辩 1 天）；五、主要参考文献1 电力工程基础 2 工厂供电 3 继电爱护 . 4 电力系统分析 5 电气工程设计手册等资料指导老师签字：年月日一负
3、荷情形某厂变电所担负三个车间、一个办公楼和一个食堂的供电任务,负荷均为 380/220V 负荷；各部门电气设备、负荷情形如下：一）一号车间 一号车间接有下表所列用电设备编用 电 设 备数量铭牌上额定功率需要系数功 率 因 数备注号名称20 合计 45KW 0.140.16 0.51 1 冷 加 工 机床1 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 吊车组1 10.5KW 0.12 0.5 FC=25% 3 电焊机1 22KV A 0.5 0.6 FC=60% 4 电焊机2 8.95KV A 0.5 0.6 F
4、C=100% 二）二号车间 二号车间接有下表所列用电设备编用 电 设 备 名数量铭 牌 上 额 定 功需要系数功 率 因 数备注号称2 率0.8 1 FC=25% 1 电加热设备4KW 2 吊车组1 10.5KW 0.2 0.5 电焊机3 1 22KV A 0.5 0.6 FC=60% 4 电焊机1 4.5KVA 0.5 0.6 FC=100% 三）三号车间 三号车间接有下表所列用电设备编用电设备名称铭牌上额定功需要系数功率因数备注号装在车间起重机率0.15 0.5 1 7.5KW 2 各类装备用电器7.5KW 0.8 0.8 照明3 2.5KW 0.8 0.8 四）办公楼办公楼接有下表所列用
5、电设备负荷编用电设备名称铭 牌 上 额 定需要系数功率因数备注号照明功率0.8 0.8 1 20KW 2 空调及通风设备75KW 0.8 0.8 3 电梯10KW 0.6 0.7 五）食堂 食堂接有下表所列用电设备负荷编用电设备名称铭牌上额定功需 要 系 数功率因数备注号风 机 、 空 调 机 、 照率0.8 0.8 1 8.8KW 明2 食品加工机械3.0KW 0.7 0.8 3 电 饭 锅 、 电 烤 箱 、9.0KW 0.8 1.0 电炒锅4 电冰箱1.5KW 0.7 0.7 2 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页精选学习资料 - - - - -
6、- - - - 二、供用电协议1）从电力系统的某66/10KV 变电站,用10KV 架空线路向工厂馈电；该变电站在工厂南侧 1km；2）系统变电站馈电线的定时限过电流爱护的整定时间 定时间不得大于 1.5s；,工厂总配变电所爱护整3）在工厂总配电所的 10KV 进线侧进行电能计量；工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9；4）系统变电站 10KV 母线出口断路器的断流容量为 200MVA ；其配电系统图如图 2；5）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为 18 元/kV A,电费为 0.5 元/kW h；此外,电力用户需按新装变压器容量运算,一次性地向供电部门交纳供电贴费： 610k
7、V 为 800 元 /kVA ；10KV母线 Sk3 200 MVA架空线路工厂总配2s变电所L=1km0.4 /km区域变电站图 1 配电系统图三工厂负荷性质生产车间大部分为一班制,少部分车间为两班制,年最大有功负荷利用小时数为4500h,工厂属三级负荷；四工厂自然条件1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为 38 oC,年平均气温为 23 oC,年最低气温为8 oC,年最热月平均最高气温为 33 oC,年最热月平均气温为 26 oC,年最热月地下0.8m 处平均温度为 25 oC；当地主导风向为东北风,年雷暴日数为 20；2）地质水文资料：本厂地区海拔 60m,底层以砂粘土为主,地下水位为
8、 2m；3 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 某厂降压变电所的电气设计摘 要本论文主要依照工厂供电设计必需遵循的一般原就、基本内容和设计流程,对某厂变电所进行了设计说明,本文依据设计要求,在查阅大量参考资料、手册后,对负荷运算及无功功率补偿运算,变配电所所址和型式的挑选,变电所主变压器台数、容量及类型的挑选,变配电所主结线方案的设计,短路电流的运算,变配电所一次设备的挑选,变配电所二次回路方案的挑选及继电爱护装置的挑选与整定,变配电所防雷爱护与接地装置的设计等进行了具体的设计说明；并附有相应的图表、公式和
9、运算结果；这次设计的变配电所完全满足设计要求；本设计通过对运算负荷,选出变压器；通过运算三相短路电流,选出其他爱护器件；通过三相短路电流,挑选过电流爱护设备；然后挑选二次回路的设备,对一次侧设备进行掌握、检测；关键词： 有功功率,电力变压器,三相短路电流,过电流目 录第一章负荷运算和无功补偿 7 1.1 负荷运算的目的和方法 7 1.2 全厂负荷运算的过程 7 1.3 无功功率补偿 10 其次章变电所的挑选及主变压器的挑选 11 2.1 变电所的位置及变压器容量挑选 11 2.2 总降压变电所和车间变电所位置挑选 13 2.3 总降压变电所电气主接线设计 14 2.4 短路电流运算 15 第三
10、章高低压电气一次设备的挑选 18 3.1 10KV 侧一次设备的挑选校验 18 3.2 0.38KV 低压电器设备挑选 19 I / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.3 高低压母线的挑选 20 3.4 10.5KV 高压出线的挑选 21 第四章电力变压器继电爱护设计 23 4.1 电力变压器继电爱护配置 23 4.2 电力变压器继电爱护设计 23 第五章变电所二次回路方案的挑选与继电爱护的整定 25 5.1 变电所的电能计量回路 25 5.2 变电所的测量和绝缘监察回路 25 5.3 变电所的爱护装置
11、25 总结 28 参考文献 29 II / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 负荷运算和无功补偿1.1负荷运算的目的和方法 一、 负荷运算的内容和目的 1）求运算负荷,是挑选确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；2）求运算电流,是挑选缆线和开关设备的依据；3）求有功运算负荷和无功运算负荷,是确定静电电容器容量的依据；二、 负荷运算的方法 1）需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出运算 负荷；用于设备数量多,容量差别不大的工程运算,特别适用于配、变电所和 干线的负荷运算；2）二项式系数法应
12、用局限性较小大,主要适用于设备台数较少且容 量差别较悬殊的的场合；3）利用系数法采纳利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷,再考 虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数,得出运算负 荷；适用于各种范畴的负荷运算,但运算过程稍繁；1.2全厂负荷运算的过程 本设计各车间运算负荷采纳需要系数法确定；主要运算公式有：有功运算负荷 kW）：无功运算负荷 kvar）：视在运算负荷 kVA）：运算电流 192.25 同时系数131.46 120.25 178.16 =0.95 功率因素 ）0.738 从表中可知：有功运算负荷无功运算负荷视在运算负荷=0.95,192.25再乘以同时系数=0.
13、97 此时功率因素 0.9,所以要进行无功功率补偿；3 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.3 无功功率补偿由于本设计中 cos=0.7380.90,满意要求；补偿后的负荷如下表 1-2 所示：表 1-2 补偿后的运算负荷全厂负荷有功功率 Pc/kw 无功功率 Qc/kvar 视在运算负荷 Sc/kVA 补偿前131.46 120.25 192.25 无功补偿-64 142.99 补偿后131.46 56.25 补偿后功率因数 ）0.92 4 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页
14、,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 变电所的挑选及主变压器的挑选2.1 变电所的位置及变压器容量挑选变电所位置的挑选,应依据以下要求经技术、经济比较确定：一、接近负荷中心；二、进出线便利；三、接近电源侧；四、设备运输便利；五、不应设在有猛烈振动或高温的场所；六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时,不应设在污 染源盛行风向的下风侧；七、不应设在厕所、浴室或其他常常积水场所的正下方,且不宜与上述 场所相贴邻；八、不应设在有爆炸危急环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危 险环境的正上方或正下方,当与有爆炸或火灾危急环境的建筑物毗连时,应 符合现行国家
15、标准爆炸和火灾危急环境电力装置设计规范的规定；九、不应设在地势低洼和可能积水的场所；十、总降压变电所变压器容量挑选 由于工厂厂区范畴不大,高压配电线路上的功率损耗可忽视不计,因此表 2-1 所示车间变压器高压侧的运算负荷可认为就是总降压变电所出线上的运算 负荷；取,就总降压变电所低压母线上的运算负荷为：5 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在挑选变压器方面应留意以下几点：1）应满意用电负荷对供电牢靠性的要求；对供有大量一、二级负荷的变电所,应采纳两台变压器,当一台发生故 障或检修时,另一台可以对负荷连续
16、供电；对只有二级负荷的变电所也可以只 采纳一台变压器,但必需有备用电源；2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而采纳经济运行方式的变电所,也 可考虑用两台变压器；3）除上述两种情形外,一般车间变电所宜采纳一台变压器；但负荷集中 且容量相当大的变电所,虽为三级负荷,也可以采纳两台以上变压器；单母线接线母线是连接电源和引出线的中间环节,起聚集和安排电能的作用,只有一组母线的接线称为单母线 少；2双母线连线. 单母线接线简洁明白,操作便利,便于扩建,投资在单母线连线的基础上,设备备用母线,就成为双母线；它在供电牢靠性 和运行敏捷性方面是最好的一种主接线；可投资大,开关电器多,配电装置复 杂,占地面积大,
17、不适合一般配电所；7 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3桥式接线当配电所只有两回路电源进线和两台主变压器时,采纳桥式接线用的断路 器台数最少,投资低；线路一变压器组单元接线：当单回路单台变压器供电时,宜采纳此进线,全部的电气设备少,配电装置简洁,节省建设投资；2.3 总降压变电所电气主接线设计对于电源进线电压为10KV 及以上的大中型工厂,通常是先经工厂总降压变电所降为 610KV 的高压配电电压,然后经车间变电所,降为一般低压设备 所需的电压；总降压变电所主结线图表示工厂接受和安排电能的路径,由各种
18、 电力设备 1200MVA2,1kmK-13K-20.4kVX0=0.4 系统10.5kV图 2-3 办公楼9 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、求 K1 点的三相短路电流和短路容量运算短路电路中各元件的电抗和总电抗：1）电力系统的运算电抗：2） 架空线路的电抗 ：X=0.41km分子）和3） 经 K1 点短路的等效电路如下列图,图上标出各元件的序号电抗值 运算三相短路电流和短路容量1）三相短路次暂态电流和稳态电流：I=I= I=6.38KA 2）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值i=2.
19、55I=2.556.38=16.269KA I=1.51I=1.556.38=9.634KA 3）三相短路容量2、求 K2 点的三相短路电流和短路容量运算短路电路中各元件的电抗和总电抗1）电力系统的电抗：2）架空线路的电抗： X =0.4 1km 10 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3）电力变压器的电抗电力电压器型号： S98010 查附表得知： U %=4 就： X = =50 经 K-2 点短路的等效电路如下列图：图 2-5 K-2 点短路等效电路运算电路总阻抗：= X+ X+ X =0.5+0
20、.363+50=50.863 2运算三相短路电流和短路容量1）三相短路次暂态电流和稳态电流I=I= I=2.84KA 2）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值i=2.55I=2.552.84=7.23KA I=1.51I=1.552.84=4.4KA 3）三相短路容量： S=数据统计见下表 2-6 所示：表 2-6 短路电流运算短 路 计变 电 所三相短路电流 /KA 三相短路容量号码/MV AS算点）11 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - IIIiIK-1 1 6.38 6.38 6.38 1
21、6.27 9.63 116 K-2 2 2.84 2.84 2.84 7.23 4.4 1.966 12 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 高低压电气一次设备的挑选3.1 10KV侧一次设备的挑选校验表 2-7 10KV 侧一次设备的挑选校验挑选校验工程电压电流断流能动稳固度热稳固度其它力装置地点条件参数10KV 57.7A 1.96KA 5.0KA 7.3 数据额定参数次高压少油短路器10KV 630A 16KA 40KA 1622=5SN-101/630 200A 16KA 25.5KA 1
22、2 高压隔离开关 GN-10KV 1025=50.5A 00 10/200 高压熔断器 RN2-10KV 一10 50KA 电压互感器 JDJ-10 10/0.设1KV 电压互感器 JDZJ-备型10 100/31.8KA 81 号电流互感器 LQJ-10KV 规10 5A 格户外高压隔离开15KV200A关 GW4-15G/200 3.2 0.38KV低压电器设备挑选低压侧的电器挑选只是本车间的的出线柜里的电气设备即可；13 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1）低压断路器挑选：其次车间的运算电流为
23、冲击电流 40KA；低压断路器,其能承担瞬时所以挑选 DW15 型断路器额定电流为 1000A ,脱扣电流为 600A 及 DW151000 过流脱扣为 600A；以母联柜的断路器运算为例,其他列表如下 2-8 所示：表 2-8 母联柜的断路器DW15-1000 型号10 台数DW15-1500 2 2）刀开关的挑选：挑选 HD13600 型的刀开关额定电流为 杆式的为 50KA；600A 运行稳固峰值电流 KA）杠以母联柜的刀开关运算为例,其他列表如下 2-9 所示：型号 台数HDB-1500 2 HDB-600 2 HDB-400 4 HDB-200 2 HDB-100 3 3）电压侧的电
24、流互感器挑选：二次侧绕组用于测量,二次侧回路用BV-500-12.5的铜芯塑料导线,Ic=428A 所以 LMZJ1-0.5-600/5 型的电流互感器变比为 动稳固校验：动稳固满意要求；热稳固校验：满意热稳固要求14 / 27 600A/5A ,t=1s 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4）低压熔断器挑选：其次车间的容量为22.76 KVA 因此挑选 RT0-1000 型号的熔断器；-03 型高压开关柜,运算从略；采纳 LGJ型钢芯铝绞线架空铺设1）按经济电流密度挑选导线截面线路的运算电流为由资料可查的经济电
25、流密度,因此导线的经济截面为,选用与接近的标准截面,即选LGJ-16型钢芯铝绞线；2）校验发热条件 : 查电力工程基础附录表A-8 知, LGJ-16 型钢芯铝绞线的答应载流量室外 25 度）,因此发热条件满意要求；15 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3）校验机械强度查电力工程基础表3-2知 10KV钢芯铝绞线的最小答应截面为,因此所选用的 LGJ-25型钢芯铝绞线 . LGJ-16 型钢芯铝绞线不满意机械强度要求；因此改选3.4 10.5KV高压出线的挑选1） 馈电给厂房的线路采纳 接埋地敷设；
26、按发热条件挑选YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直由及土壤温度25 ,查表,初选缆芯为的交联电缆,其,满意发热条件； 校验电压损耗表查得的铝芯电缆的按缆芯工作温度80计）,又 3 号厂房的,因此按式 2-9）满意 答应电压损耗 5的要求； 短路热稳固校验 运算满意短路热稳固的最小截面16 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于前面所选的缆芯截面小于,不满意短路热稳固度要求,因此改选缆芯的交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆,即YJL22-10000-3 351 25 的四芯电缆 中性线芯按不小于相线
27、芯一半挑选）；第四章电力变压器继电爱护设计4.1电力变压器继电爱护配置电力变压器继电爱护配置的一般原就：1）装设过电流爱护和电流速断爱护爱护装置用于爱护相间短路；2）800KVA 以上油浸式变压器和400KVA 及以上车间内油浸式变压器应装设气体爱护装置用于爱护变压器的内部故障和油面降低；3）单台运行的变压器容量在10000KVA 及以上和并列运行的变压器每台容量在 6300KVA 及以上或电流速断爱护的灵敏度不满意要求时应装设差动保 护装置用于爱护内部故障和引出线相间短路；本次为机械厂设计的变电所的主变压器设置如下的爱护：电流速断爱护,定时限过电流爱护,气体爱护,过负荷爱护,温度爱护；4.2
28、电力变压器继电爱护设计继电爱护配置的原理如下：1电流速断爱护由继电器 KA1、KA2 和信号继电器 KS1 等组成,爱护动作后,由出口中间 继电器 KM 瞬时断开 QF1、QF1,并由连接片 XB4XB5 确定要断开的断路器；2定时限过电流爱护由电流继电器 KA3、KA4 时间继电器 KT1 与信号继电器 KS2 等组成,保 护范畴内故障时, KA3、KA4 启动 KT1,经整定时限作用于跳闸；3气体爱护17 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 气体爱护 瓦斯爱护）由气体继电器 瓦斯继电器） KG、信号继
29、电器 KS3、XB、R2 等组成；轻瓦斯触点KG1 仅作用于信号,重瓦斯触点KG2 就瞬时断开变压器两侧的断路器；变压器换油或试验时,为了防止气体爱护误动作,可将切换片 XB 投至位置 2,作用于信号；气体继电器是靠油气流冲击而动作的,为了使重瓦斯爱护牢靠动作,爱护出口回路挑选具有自保持线圈的中间继电器 KM；4过负荷爱护过负荷爱护由电流继电器KA5 与时间继电器KT2 等组成,爱护延时作用于信号；5温度爱护温度爱护由温度继电器K 与信号继电器 KS4 等组成,爱护作用于信号；第五章变电所二次回路方案的挑选与继电爱护的整定5.1 变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜,装设三相有功电度
30、表和无功电度表,分别计 量全厂消耗的有功电能和无功电能,并据一计量每月工厂的平均的功率因数；计量柜由上级供电部门加封和治理；5.2 变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧有电压互感器避雷器柜,其长电压互感器为 3 个 JDZJ10 型,组成 Y0/Y0/ 开口三角）的结线,用以实现电压侧量和绝缘监察；作为备用电源的高压联络线上,装有三相有功电度表,三相无功电度表和 电流表,高压进线上,也装有电流表；低压侧的动力出线上,均有有功电度表和无功电度表,低压照明线上装有 三相四线有懂电度表；低压并联电容组线路上,装有无功电度表,每一回路都 装有电流表；低压母线装有电压表；外表的预备度等级按规范要求；1
31、8 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.3 变电所的爱护装置1）住变压器的继电爱护装置1）装设瓦斯爱护当变压器油箱内故障产生稍微瓦斯或油面下降时,瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时,应动作于高压侧断路器；2）装设反时限过电流爱护采纳 GL15 型感应式电力继电器,两相两继电器式结线,去分流跳闸的操作方式；过电流爱护动作电流整定；其中,因此动作电流为：,整定为 10A；多电流爱护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终端变电所,孤 其过电流爱护的动作时间可整定为最短的 0.5S 过 电 流 保 护 灵 敏 系 数 的 检 验 ： 利 用 公 式 , 其 中,因此其爱护灵敏系数为：,满意灵敏系数 1.5 的要求；3）装设电流速断爱护利用 GL15 的速断装置,速断电流的整定：其中,因此速断电流为：19 / 27 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 速断电流倍数整定为：, 留意：可不为整数,但必需在2-