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1、石家庄铁道大学课程设计题目：新华机械厂降压变电所电气设计系别:电气工程系专业：自动化班级：电 0802-2 学生姓名：赵朋亮指导教师：冯涛完成日期：2011.12 月1.设计任务1.1 设计要求：要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案（参考教材第七章），最后按要求写出设计说明书，绘制变电所系统图，功率因数补偿到 09。1.2 设计依据：1.2.1 工厂总平面图：1.2.2 工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，
2、年最大负荷利用小时为4600 小时，日最大负荷持续时间为 6 小时，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。工厂负荷统计资料全厂负荷情况如 1.1 工厂负荷统计资料表所示：厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kw需要系数功率因数1铸造车间动力4290.40752铁铆车间动力3700.3073金工 1 车间动力3750.40755金工 2 车间动力4100.4076工具车间动力3200.3077氧气车间动力2000.3088热处理车间动力3150.4089装配车间动力2850.30710机修车间动力2720.307511锅炉房动力1500.30712仓库动力340.4071
3、3生活用电照明15007101.2.3 气象资料本厂所在地区的年最高气温为41 度，年平均气温为23 度，年最低气温为8 度，年最热月平均最高气温为33 度，年最热月平均气温为26 度，年雷暴日为20。本厂所在地区平均海拔500 米，底层以砂粘土为主。第一章负荷计算和无功功率补偿1.1、全厂负荷计算表及方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功功率：P30=PeKd无功功率:Q30=P30tg 视在功率:S3O=P30/cos 计算电流:I30=S30/3Un 机械厂负荷计算表视在功率S30 设备容量（Pe）需要系数Kd 功率因数c
4、os&无功功率Q30 有功功率P30 铸造车间228.80 429 0.4 0.75 151.34 171.6 铁铆车间158.57 370 0.3 0.7 113.24 111 金工 1 车间200.00 375 0.4 0.75 132.29 150 金工 2 车间234.29 410 0.4 0.7 167.31 164 工具车间137.14 320 0.3 0.7 97.94 96 氧气车间75.00 200 0.3 0.8 45.00 60 热处理车间157.50 315 0.4 0.8 94.50 126 装配车间122.14 285 0.3 0.7 87.23 85.5 机修车间
5、108.80 272 0.3 0.75 71.96 81.6 锅炉房64.29 150 0.3 0.7 45.91 45 仓库19.43 34 0.4 0.7 13.87 13.6 生活用电105.00 150 0.7 1 0.00 105 总计1610.96 3310.00 1020.60 1209.3 1.2、无功功率补偿由题设条件知，功率因数补偿到0 9由上表可知，该厂 380V侧最大负荷时的功率因数是0.75，而供电部门要求该厂10kv 进线侧最大负荷时因数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V侧最大负荷时因数应稍大于0.90，暂取 0.92 来计算
6、380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tan 1-tan 2)=1209.3tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)kvar=551kvar选 PGJ1型低压自动补偿屏（如图2.1 所示），并联电容器为 BW0.4-14-3 型，采 用 其 方 案1（主屏）1 台 与 方 案 3（辅 屏）4 台 相组 合，总 共 容量84kvar*5=420kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和 10KV侧的负荷计算如下表所示：项目cos计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380v 侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380v 侧无功
7、 补 偿 容量-420380v 侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主 变 压 器功率损耗0.015S30=130.06S30=5210kv 侧负荷计算0.92825.2359.690052第二章变电所位置和形式的选择2.1 变电所位置的选择，：我们的工厂是 10kv 以下，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。可得负荷中心的坐标：把各车间的坐标带入（3-1）（3-2），得到 x=5.38，y=5.38.由计算结果可知，工厂的负荷中心在6 号厂房的西北角。考虑到周围环境和进出线方便，决定在6号厂房的西侧仅靠厂房建造工厂变电所，器型为附
8、设式。第三章变电所主要变压器的台数与容量、类型的选择3.1 根据工厂的负荷情况和电源情况，工厂变电所的主变压器选择的方案：a)装设一台变压器型号为 S9型，而容量根据式30SSTN，TNS为主变压器容量，30S为总的计算负荷。选TNS=2000 KVA30S=1610.96 KVA，即 选一台S9-2000/10 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。2.类型：我们这里选 S9-2000/10 主变压器的联结组为Yyn0。-第四章、变电所主接线方案的选择主接线方案：4.1 装设一台主变压器的主接线方案如图4-1第五章短路电流的计算二、欧姆法计
9、算短路电流1.绘制计算电路及计算2.确定短路计算基准值设基准容量 Sd=100MVA，基准电压 Ud=Uc=1.05UN。UC为短路计算电压，即高压侧 Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv，则3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值3.1 电力系统3.2 架空线路查表得 LGJ-150的线路电抗，而线路长 3km，故（0.36*）*100M/（10.5K*10.5K）=0.975 （5-4）3.3 电力变压器式中，Sn为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2 所示4.k-1 点的相关计算4.1 总电抗标幺值0.2+0.975=1.175 （5-6）4.2 三相短路电流周期分量有效值
10、5.5KA/1.175=4.68KA (5-7)4.3 其它短路电流4.68KA (5-8)2.55*4.68KA=11.93KA (5-9)1.51*4.68KA=7.07KA (5-10)4.4 三相短路容量100MVA/1.175=85.11MVA (5-11)5.k-2 点的相关计算5.1 总电抗标幺值0.2+0.975+4.5=5.675 (5-12)5.2 三相短路电流周期分量有效值144KA/5.675=25.37KA （5-13）5.3 其它短路电流25.37KA （5-14）1.84*25.37=46.68KA （5-15）1.09*25.37=27.65KA （5-16）5
11、.4 三相短路容量100M/5.675=17.62MVA （5-17）以上短路计算结果综合图表5-1 所示K-1 4.68 4.68 4.68 11.93 7.07 85.11 K-2 25.37 25.37 25.37 46.68 27.65 17.62 第六章变电所一次设备的选择与校验6.2高低压电气设备的选择一、高压侧一次设备的选择与校验6.2.1 按工作电压选择6.2.2 设备的额定电流 IN不应小于所在的电路计算电流I30，既 INI306.2.3 按断流能力选择6.2.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a）动稳定度校验选择校验项目电压电流断路能力动态定度热稳定度位置地点
12、条件参数Un In Ik（3）(3)shI数据10KV 57.7A 4.68KA 5.0KA41.6 一次设备型号规格额定参数Un1 Un2 Ioc imax It*It*t 高压少油断路器10kV 630KA 16KA 40KA 16*16*2=512 高压隔离开关10KV 200A 25.5 10*10*5=500 二、低压侧一次设备的选择同样，做出 380V侧一次设备的选择校验，如图 6-2 所示，所选数据均满足要求。三、高低压母线的选择查表得到 10kv 母线选 LMY-3（40*4mm），即母线尺寸为40mm*4mm,380V 母线选 LMY-3（120*10）+80*6，即母线尺寸
13、为 120mm*10mm，而中性母线尺寸为 80mm*6mm。第七章、变电所进出线与临近单位联络线的选择一变电所高、低压线路的选择根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。（一）高压线路导线的选择架空进线后接了一段交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV-350做引入线（直埋），高压主接线如附图三所示。高 压 侧 计 算 电 流3057.70IA所 选 电 缆 的 允 许 载 流 量：3012557.70alIAIA满足发热条件。
14、（二）低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统；从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用VV22型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：1)相线截面的选择以满足发热条件即，30alII；2)中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足00.5AA；3)保护线（PE线）的截面选择一、235Amm时，0.5PEAA；二、216Amm时，PEAA三、221635mmAmm时，216PEAmm4)保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。
15、结合计算负荷，可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为：铸造车间：VV22-1KV-3 120+170 两根并联；2072414347.72alIAAt铁铆车间：VV22-1KV-3 240+1120 310241alIAA锅炉房：VV22-1KV-3 120+170 20778alIAA金工 1 车间：VV22-1KV-3240+1120 310304alIAA金工 2 车间：VV22-1KV-3120+170 两根并联414356alIAA工具车间：VV22-1KV-3 150+195 237208alIAA氧气车间：VV22-1KV-3 150+195 237114alIAA热处理车间
16、：VV22-1KV-3240+1120 310240alIAA装配车间：VV22-1KV-3 150+195 237185alIAA机修车间：VV22-1KV-3 150+195 237165alIAA仓库：VV22-1KV-325+116 8730alIAA生活用电：VV22-1KV-3 150+195 237160alIAA7.1 10kv高压进线和引入电缆的选择7.1.1 10kv高压进线的选择校验采用 LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kv 公用干线。a）按发热条件选择由 I30=Int=57.7A 及室外环境温度 33，查表得，初选LGJ-35，其 35时的 IL-149AI30，
17、满足发热条件。b）校验机械强度查表得，最小允许截面积 AMIN=25mm2而 LGJ-35 满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要检验电压损耗。7.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用 JL22-10000 型交联聚乙烯的铝芯电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由30I=TNI1=57.7A 及土壤环境 25，查表得，初选缆线芯截面为 252mm的交联电缆，其alI=149A30I,满足发热条件。b)校验热路稳定按式CtIAAima)3(min，A为母线截面积，单位为2mm；minA为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为2mm；C为材料热稳定系数；)3(I为母线通过的三相
18、短路稳态电流，单位为A；imat短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中)3(I=4.68KA，imat=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为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2)3(min227775.01960mmCtIAima30I，满足发热条件。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1202mm的铝芯电缆的0R=0.31km/（按缆芯工作温度 75计），0X=0.07km/，又 1 号厂房的30P=94kW,30Q=91.8 kvar，
19、故线路电压损耗为VkVkkWUqXpRUN78.2338.0)1.007.0(var8.91)288.031.0(94)(%3.6%10038078.23%U%alU=5%。c）断路热稳定度校验2)3(min2247675.019700mmCtIAima不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为2402mm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选择，下同7.2.3 热处理车间馈电给 3号厂房的线路采用 VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.4 仓库馈电给 5 号厂房的线路，由于仓库就在
20、变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型 5 根穿硬塑料管埋地敷设。7.2.5 工具车间馈电给 6号厂房的线路采用 VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.6 金工车间馈电给 7号厂房的线路采用 VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.7 锅炉房馈电给 8号厂房的线路采用 VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.8 装配车间馈电给 9号厂房的线路采用 VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.9
21、机修车间馈电给 10 号厂房的线路采用VLV22-10000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设(方法同上，略)。7.2.10 生活区第八章、变电所二次回路方案的选择8.1 变电所二次回路的选择 a）高压断路器的操作机构控制与信号回路：断路器采用手动操作机构，其控制与信号回路如工厂供电设计指导图6-12 所示。b）变电所的电能计量回路：变电所高压侧装设专用计量柜，装设三项有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。c）变电所的测量和绝缘检查回路：变电所高压侧装有电压互感器。其中电压互感器 3 个 JDZJ-10 型
22、，组成 Y0/Y0/开口 Y0/Y0/的接线，用以实现电压测量和绝缘检查，其接线图见工厂供电设计指导图6-8.作为备用电源的高压联络线上，装有三项有功电度表和三项无功电度表、电流表，接线图见工厂供电设计指导图 6-9。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压线路照明上装上三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级应符合要求。第九章变电所系统图Y0Y0220/380VS9-1000GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-100010/0.4kV联络线（备用电源）
23、GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW 口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96结束语此次毕业设计要感谢系里的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有机会实践锻炼，更要感谢指导老师的细心指导，没有你们的指导靠自己不可能那么顺利完成。对待这次毕业设计我也是非常认真，积极努力与同学老师进行商讨，并不断从中找到自己的不足，努力发现问题并及时解决问题。通过这次毕业设计，我深深懂得了要不断把所学知识学以致用，还需通过自身不断努力，不断提高自己的分析问题、解决问题的能力，同时也提高了我的专业技能，拓展了我的专业知识面，使我更加体会到要想完成一件事必须认真、踏实、勤于思考、和谨慎稳重。