某工厂降压变电所的电气设计

某工厂降压变电所的电气 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 前言 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件，并适当考虑生产的发展，按照国家相关 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线,最后按要求写出设计说明书,并绘出设计图样。 具体过程和步骤:根据工厂总平面图,工厂负荷情况,供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量, 主接线方案选择,最后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。 目录 1前言 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 3任务书 3 一、设计题目： 3 二、设计要求： 3 三、设计依据： 4第一章 负荷计算和无功功率补偿 9第二章 变压器台数容量和类型的选择 10第三章 变电所主接线方案设计 10 第一节 变压器一次侧主接线 10 第二节 变压器二次侧主接线 12第四章 短路电流计算 14第五章 变电所一次设备及进出线的选择与校验 14 第一节 变压器的选择与校验 15 第二节 低压两侧隔离开关的选择与校验 15 第三节 高压断路器的选择与检验 16第六章 选择整定继电保护装置 17第七章 防雷保护和接地装置的设计 19结束语 20参考文献 任务书 一、设计题目：某工厂降压变电所的电气设计。 二、设计要求： 1、选择变电所主接线方案 2、确定变电所主变压器的台数和设备容量、类型 3、选择高低压设备和进出线 4、选择相应的保护装置 三、设计依据： 1 工厂负荷情况 本厂大多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数3500h，日最大负荷持续时间为6h，低压动力负荷为三相，额定电压为380V；电气照明为单相，额定电压为220V。 序号 厂房名称 负荷类别 设备容量/KW 需用系数 功率因数 1 锻压车间 动力 350 0.3 0.65 照明 8 0.7 1.0 2 工具车间 动力 360 0.3 0.6 照明 7 0.9 1.0 3 锅炉房 动力 50 0.7 0.8 照明 1 0.8 1.0 4 金工车间 动力 400 0.2 0.65 照明 10 0.8 1.0 5 装配车间 动力 180 0.3 0.7 照明 6 0.8 1.0 6 仓库 动力 20 0.4 0.8 照明 1 0.8 1.0 7 热处理车间 动力 150 0.5 0.8 照明 6 0.7 1.0 8 铆焊车间 动力 100 0.6 0.8 照明 5 0.7 1.0 9 烘房 动力 50 0.8 0.8 照明 2 0.7 1.0 10 生活区照明 照明 200 0.8 0.9 注：生活区距供电所200m，生活区的照明负荷中含有家用电器。 2、供电电源情况 本厂从附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源，干线导线 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距1m，干线首端（电力系统的馈电变电站）距离本厂8km。干线首段断路器容量为400MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过电流保护动作时间为1.7S。为满足工厂二级负荷要求，采用长度为20 Km架空线路取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长为80Km，电缆线路总长度为25Km。 变电所最大负荷时功率因数不低于0.9。 3、气象资料 年最高气温38℃，年最低气温-8℃。 年平均气温23℃，年最热月平均气温33℃。 年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。 年雷暴日数为20日。 第一章 负荷计算和无功功率补偿 (1) 负荷计算 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。具体步骤如下： 1. 锻压车间：动力部分 ， ； ； 照明部分， ； 2. 工具车间：动力部分， ； EMBED Equation.DSMT4 照明部分， ； 3. 锅炉房：动力部分， ； 照明部分， ； 4. 金工车间：动力部分， ； EMBED Equation.DSMT4 照明部分， ； 5. 装配车间车间：动力部分， ； 照明部分， ； 6. 仓库：动力部分， ； 照明部分， ； 7. 热处理车间：动力部分， ； 照明部分， ； 8. 铆焊车间：动力部分， ； 照明部分， ； 9. 烘房：动力部分， ； 照明部分， ； 10. 生活区照明：照明 ； 取全厂的同时系数为： ， ，则全厂的计算负荷为： EMBED Equation.DSMT4 ； (2) 无功功率补偿 由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为： ， 这时低压侧的功率因数为： ,可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.76.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.91。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.91，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量： 无功功率补偿公式 式中 ——补偿前的自然平均功率因数对应的正切值 ——补偿后的功率因数对应的正切值 所以无功功率补偿容量为： 电力计算负荷表： 厂房 编号 用电单位名称 负荷 性质 有功功率 （ ） 无功功率 （ ） 视在功率 （ ） 计算电流 （ ） 1 锻压车间 动力 105 115.5 399 606.23 照明 5.6 2 工具车间 动力 108 143.64 179.71 273.05 照明 9.3 3 锅炉 房 动力 35 26.25 43.75 66.47 照明 0.8 4 金工车间 动力 80 88 118.93 380.69 照明 8 5 装配车间 动力 54 55.08 77.13 117.19 照明 48 6 仓 库 动力 8 6 10 15.19 照明 0.8 7 热处理车间 动力 75 56.25 93.75 142.44 照明 4.2 8 铆焊车间 动力 60 45 75 113.95 照明 3.5 9 烘房 动力 40 30 50 75.97 照明 1.4 10 宿舍区 照明 160 76.8 有功计算负荷 ( ) 无功计算负荷 （ ） 视在计算负荷 （ ） 总计 725.23 623.24 956.24 同时系数 =0.95 0.95 0.97 功率因素（ ） 0.76 补偿后的负荷如下表 全厂负荷 有功功率 /kw 无功功率 /kvar 视在计算负 /kVA 补偿前 725.23 623.24 956.24 无功补偿 -311.12 补偿后 725.23 312.12 789.54 补偿后功率因数（ ） 0.918 第二章 变压器台数容量和类型的选择 1、 考虑到变压器在车间建筑内，故选用低损耗的SCB10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无载调压方式，分接头 ，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温度控制仪自动控制，带IP20防护外壳。 2、 由于工厂总负荷容量较大，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电，故选两台变压器。 3、 变压器容量是根据无功补偿后的计算负荷确定的。补偿后的总计算负荷为 ，每台变压器的容量 ，每台变压器的容量为800 。 第三章 变电所主接线方案设计 第一节 变压器一次侧主接线 在前面选择变压器时选择2台主变压器，且本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源；为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。所以采用一用一备的运行方式，故变压器高压侧采用单母线接线，而低压侧采用单母线分段接线。 该方案根据当地供电部门的要求，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关后。变电所采用直流操作电源，为监视工作电源和备用电源的电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源提供所有负荷。备用电源的投入方式可采用手动投入，也可采用自动投入。进线柜和出线柜均采用电缆进线和电缆出线。 第二节 变压器二次侧主接线 低压出线柜采用GCS低压抽出式开关柜。采用2列低压柜，低压柜最前端为变压器，变压器与低压柜之间通过矩形铜母线联接。在2个变压器低压母线之间设置联络柜。2个低压母线之间采用封闭式母线连接。在联络柜之后2个低压母线上分别设置无功补偿柜。无功补偿均采用低压侧集中补偿的方法，该方案考虑到以后发展，方便扩充出线柜。 具体为：2个变压器的出线柜都采用GCS-01E方案，无功补偿柜采用2组GCS-34A主柜结合2组GCS-35C辅柜来进行无功补偿。 装设两台主变压器的主接线方案如下图： SHAPE \* MERGEFORMAT 第四章 短路电流计算 利用标幺值法计算 由设计要求中可知：工厂使用干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等三角形排列，线距为1m；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400MV·A。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。查表得 =0.358 , =0.221 （1）确定基准值 取 而 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统（ ） X1*= =100/400=0.25 2）架空线路（ = 0.35Ω/km） 3）电力变压器(前述选择变压器容量800KVA) （3）在k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1)电源至短路点的总电抗标幺值 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 短路计算点 总电抗 标幺值 三相短路电流/KA 三相短路容量Sk/MV.A K-1点 2.79 1.97 1.97 1.97 5.01 1.51 35.84 （4）在k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1)电源至短路点的总电抗标幺值 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 短路计算点 总电抗 标幺值 三相短路电流/KA 三相短路容量Sk/MV.A K-2点 15.29 9.44 9.44 9.44 17.37 10.29 6.54 第五章 变电所一次设备及进出线的选择与校验 第一节 变压器的选择与校验 由于工厂总负荷容量较大，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电，故选两台变压器。变压器容量是根据无功补偿后的计算负荷确定的。补偿后的总计算负荷为 ，每台变压器的容量 ，每台变压器的容量为800 。 第二节 低压两侧隔离开关的选择与校验 隔离开关的选择要遵循以下原则： 1 隔离开关的额定电压等于和大于工作电压； 2 隔离开关的额定电流大于回路工作电流； 3 隔离开关的动、热稳定大于回路短路时产生的动、热稳定电流值； 4 检验时电压380V,电流1500A。 第三节 高压断路器的选择与检验 一：高压断路器的选择 为保证高压电器在正常运行、检修、短路和过电压情况下的安全，高压电器应按下列条件选择： 　　① 按正常工作条件包括电压、电流、频率、机械荷载等选择 　　② 按短路条件包括短时耐受电流、峰值耐受电流、关合和开断电流等选择； 　　③ 按环境条件包括温度、湿度、海拔、地震等选择； 　　④ 按承受过电压能力包括绝缘水平等选择； 　　⑤ 按各类高压电器的不同特点包括开关的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负荷及准确等级等选择。 二：高压断路器的检验 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 UN I30 Ik ish I 数据 10KV 53.7(I1N·T) 1.62KA 4.13KA 3.4 额定参数 UN IN IOC imax Itt 高压真空断路器SN10-10I/630 10KV 630A 8KA 20KA 128 高压隔离开关GN​8-10/200 10KV 200A - 25.5KA 500 第六章 选择整定继电保护装置 （一）继电保护的整定 继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。 由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。 此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。 （1)变压器继电保护 变电所内装有两台800 的变压器。低压母线侧三相短路电流为 ，高压侧继电保护用电流互感器的变比为200/5A，继电器采用GL-25/10型，接成两相两继电器方式。 过电流保护动作时限的整定 由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为 。 （2）10KV侧继电保护 在此选用GL-25/10型继电器。变压器一次侧过电流保护的10倍动作时限整定为0.5s；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端的三相短路电流为 。 第七章 防雷保护和接地装置的设计 （一）防雷装置确定 雷电引起的大气过电压会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。下面分情况对防雷装置进行选择。 （二）直击雷的防治 根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护装置。在进线段的1km长度内进行直击雷保护。防直击雷的常用设备为避雷针。所选用的避雷器：接闪器采用直径 的圆钢；引下线采用直径 的圆钢；接地体采用三根2.5m长的 的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。 (三）雷电侵入波保护 由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。对变电所来说，雷电侵入波保护利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段；为了其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。 （四）接地装置确定 接地装置为接地线和接地体的组合，结合本厂实际条件选择接地装置：交流电器设备可采用自然接地体，如建筑物的钢筋和金属管道。本厂的大接地体采用扁钢，经校验，截面选择为 ，厚度为 。铜接地线截面选择：低压电器设备地面上的外露部分截面选择为 （绝缘铜线）；电缆的接地芯截面选择为 。 所用的接地电阻选择：查表得接地电阻应满足R 5 ，Re 120V/IE 根据经验公式： 其中： 为同一电压的具有电联系的架空线线路总长度； 为同一电压的具有电联系的电缆线路总长度。 则： =4.67 所以，变电所的接地电阻应选为5 。 结束语 在课程设计这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，当然设计过程中也遇到了许许多多的困难，但老师的讲解，同学的讨论，通过上网和去图书馆查看相关的资料和书籍，让自己头脑模糊的概念逐渐清晰，使自己逐步设计下来，每一次设计出来的结果都是我学习的收获，当最后设计结束时，我真是感到莫大的欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的结果。 在课程设计中，总体上来说是获益匪浅。通过本次设计，所学理论知识很好的运用到了实际的工程当中，在具体的设计过程中，将所学知识很好的系统了一遍，体会到了学以致用的乐趣，事自己的实际工程能力得到了很大的提高。 最后，感谢在设计过程中老师的讲解，也感谢同学们的帮忙，在你们的帮助下我才设计设计出最终结果。 参考文献 [1] 刘介才.工厂供电，北京：机械工业出版社，2009. [2] 刘介才.工厂供电设计指导，北京：机械工业出版社，1998 [3] 翁双安.供电工程，北京：机械工业出版社，2004 [4] 刘宝林. 电气设备选择· 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 安装·设计应用手册，中国水利水电出版社，1998 Y0 Y0 220/380V S9-800 GG-1A(F) GG-1A(F)-07 10/0.4kV S9-800 10/0.4kV 联络线 （备用电源） GG-1A(F)-54 GG-1A(F)-113、11 GW口-10 10kV FS4-10 GG-1A(J)-01 GG- 1A(F) -113 GG- 1A(F) -11 GG- 1A(J) -01 GG- 1A(F) -96 GG- 1A(F) -07 GG- 1A(F) -54 主 变 主 变 联络 （备用） 高压柜列 -96 1 _1234567953.unknown _1234567985.unknown _1234568001.unknown _1234568017.unknown _1234568025.unknown _1234568033.unknown _1234568037.unknown _1234568041.unknown _1234568043.unknown _1234568045.unknown _1234568046.unknown _1234568047.unknown _1234568044.unknown _1234568042.unknown _1234568039.unknown _1234568040.unknown _1234568038.unknown _1234568035.unknown _1234568036.unknown _1234568034.unknown _1234568029.unknown _1234568031.unknown _1234568032.unknown _1234568030.unknown _1234568027.unknown _1234568028.unknown _1234568026.unknown _1234568021.unknown _1234568023.unknown _1234568024.unknown _1234568022.unknown _1234568019.unknown _1234568020.unknown _1234568018.unknown _1234568009.unknown _1234568013.unknown _1234568015.unknown _1234568016.unknown _1234568014.unknown _1234568011.unknown _1234568012.unknown _1234568010.unknown _1234568005.unknown _1234568007.unknown _1234568008.unknown _1234568006.unknown _1234568003.unknown _1234568004.unknown _1234568002.unknown _1234567993.unknown _1234567997.unknown _1234567999.unknown _1234568000.unknown _1234567998.unknown _1234567995.unknown _1234567996.unknown _1234567994.unknown _1234567989.unknown _1234567991.unknown _1234567992.unknown _1234567990.unknown _1234567987.unknown _1234567988.unknown _1234567986.unknown _1234567969.unknown _1234567977.unknown _1234567981.unknown _1234567983.unknown _1234567984.unknown _1234567982.unknown _1234567979.unknown _1234567980.unknown _1234567978.unknown _1234567973.unknown _1234567975.unknown _1234567976.unknown _1234567974.unknown _1234567971.unknown _1234567972.unknown _1234567970.unknown _1234567961.unknown _1234567965.unknown _1234567967.unknown _1234567968.unknown _1234567966.unknown _1234567963.unknown _1234567964.unknown _1234567962.unknown _1234567957.unknown _1234567959.unknown _1234567960.unknown _1234567958.unknown _1234567955.unknown _1234567956.unknown _1234567954.unknown _1234567921.unknown _1234567937.unknown _1234567945.unknown _1234567949.unknown _1234567951.unknown _1234567952.unknown _1234567950.unknown _1234567947.unknown _1234567948.unknown _1234567946.unknown _1234567941.unknown _1234567943.unknown _1234567944.unknown _1234567942.unknown _1234567939.unknown _1234567940.unknown _1234567938.unknown _1234567929.unknown _1234567933.unknown _1234567935.unknown _1234567936.unknown _1234567934.unknown _1234567931.unknown _1234567932.unknown _1234567930.unknown _1234567925.unknown _1234567927.unknown _1234567928.unknown _1234567926.unknown _1234567923.unknown _1234567924.unknown _1234567922.unknown _1234567905.unknown _1234567913.unknown _1234567917.unknown _1234567919.unknown _1234567920.unknown _1234567918.unknown _1234567915.unknown _1234567916.unknown _1234567914.unknown _1234567909.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567910.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567897.unknown _1234567901.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567902.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567898.unknown _1234567893.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567894.unknown _1234567891.unknown _1234567892.unknown _1234567890.unknown