西南科技大學(xué)自動化專業(yè)方向設(shè)計報告設(shè)計名稱:某電機修造廠變電所設(shè)計姓名:學(xué)號:班級:指導(dǎo)教師:西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制方向設(shè)計任務(wù)書學(xué)生班級:學(xué)生姓名:學(xué)號:設(shè)計名稱:某電機修造廠變電所設(shè)計2某電機修造廠變電所設(shè)計摘要本設(shè)計是機械廠機加工車間的配電系統(tǒng)及車間變電所供電系統(tǒng)。本文首先進行了負(fù)荷計算,根據(jù)功率因數(shù)的要求在低壓母線側(cè)進行無功補償,進而確定對主變器容量、臺數(shù),從經(jīng)濟和可靠性出發(fā)確定主接線方案。其次,通過短路電流計算出最大運行方式和最小運行方式下的短路電流,確定導(dǎo)線型號及各種電氣設(shè)備。最后根據(jù)本廠對繼電保護要求,確定相關(guān)的保護方案和二次回路方案。本設(shè)計采用需用系數(shù)法進行負(fù)荷計算,無功功率補償采用低壓側(cè)電容并聯(lián)補償方法,這種方法能補償?shù)蛪簜?cè)以前的無功功率、經(jīng)濟效益比較好。根據(jù)機械加工車間用電特點和需求,主接線方案采用了高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的主接線方案。根據(jù)干式變壓器與油浸變壓器在經(jīng)濟和安裝條件對比,選擇兩臺SC9-500/10系列干式變壓器。在仔細(xì)研究各負(fù)荷的實際數(shù)據(jù),并嚴(yán)格按照國家規(guī)定,依照以上設(shè)計步驟設(shè)計本供電系統(tǒng)設(shè)計方案,以到達提高生產(chǎn)效益的目的。關(guān)鍵詞:配電系統(tǒng);負(fù)荷計算;主接線;變電所;短路計算AbstractThisdesignisthefactorymachiningworkshopofdistributionsystemandworkshopsubstationpowersupplysystem.Thispaperconductedaloadcalculation,accordingtotherequirementsofpowerfactorinthelow-pressuresideofthebusreactivepowercompensation,andtodeterminethecapacityofthetransformerdevice,thenumberofunits,startingfromtheeconomicandreliabilitytodeterminethemainterminalprogram.Secondly,calculatethemaximumshortcircuitcurrentoperationmodeandminimumoperatingmodeoftheshortcircuitcurrenttodeterminethewiretypeandvarietyofelectricalequipment.Finally,accordingtothefactoryonprotectionrequirements,identifyrelevantprogramsandsecondarycircuitprotectionprogram.Thisdesignusestheneedcoefficientmethodfortheloadcalculation,reactivepowercompensationcapacitorinparallelwithlow-pressuresideofthecompensationmethod,thismethodcancompensateforlow-voltagesideofthepreviousreactivepower,economicefficiencyisbetter.Accordingtomachineshopcharacteristicsandneedsofelectricity,themainconnectionschemesusingnon-bushighside,lowsideofthesingle-bussectionoftheMainWiring.Accordingtodry-typetransformersandoilimmersedtransformersandinstallationconditionsintheeconomycomparedtoselecttwoSC9-500/10seriesofdry-typetransformers.Onlythencarefullystudiesthefactorytheactualdata,strictlystipulatedaccordingtothecountry,andonlythenmaydesignaneconomyreliablepowersupplysystemthroughtheabovedesignprocedure,thusarrivestheenhancementproductionbenefitthegoal.Keywords:LowVoltageDistributionSystem;LoadCalculation;MainConnection;Substation;Shortcircuitcalculation目錄一、設(shè)計依據(jù)1工廠平面布置圖12工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格13工廠各車間負(fù)荷情況及車間變電所的容量14供電協(xié)議5工廠負(fù)荷性質(zhì)6工廠自然條件2設(shè)計任務(wù)及要求21負(fù)荷計算22.3無功補償容量計算63變電所主接線方案設(shè)計及變壓器選擇103.1變電所主變壓器臺數(shù)與容量選擇10一、設(shè)計依據(jù)1.工廠總平面布置圖圖1工廠平面圖2.工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格:本廠承擔(dān)某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機7500臺,總?cè)萘繛?5萬KW:制造電機總?cè)萘繛?萬KW,制造單機最大容量為5520KW:修理變壓器500臺:生產(chǎn)電氣設(shè)備條件60萬件。本廠為某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。3.工廠各車間負(fù)荷情況及車間變電所的容量見下表4.供電協(xié)議1當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源,供設(shè)計部門選定:①從某220/35kv區(qū)域變電站提供電源,此站距廠南側(cè)4.5km。②從某35/10kv變電所,提供10kv備用電源,此所距廠南側(cè)4km。2電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù),如下表所示。其供電系統(tǒng)圖,如下圖所示。圖3供電系統(tǒng)圖3供電部門對工廠提出的技術(shù)要求:1、區(qū)域變電站35kv饋電線的過電流保護整定時間=1.8s,要求工廠總降壓變電所的過電流保護整定時間不大于1.3s。2、在工廠35kv電源tOP側(cè)進行電能計量。3、工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)不低于0.9。4供電貼費為700元/kvA。每月電費按兩部電費制:基本電費為18元/kVA,動力電費為0.4元/kW.h,照明電費為0.5元/kW.h。5.工廠負(fù)荷性質(zhì)本廠大部分車間為一班制,少數(shù)車間為兩班或三班制,年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)為2300h。鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽,停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠(yuǎn),消防用水需廠方自備。因此,鍋爐房供電要求具有較高的可靠性。6.工廠自然條件氣象資料1最熱月的平均溫度為30℃。2地中最熱月的平均溫度為20℃。3土壤凍結(jié)深度為1.10m。4車間環(huán)境,屬正常干燥環(huán)境。二、設(shè)計任務(wù)與要求1、進行負(fù)荷計算及無功補償;1負(fù)荷計算的方法:有功計算負(fù)荷為edPKP30(eP為設(shè)備容量無功計算負(fù)荷為?tan3030PQ=(?tan為對應(yīng)于用電設(shè)備組?cos的正切值視在計算負(fù)荷為23023030QPS+=總的計算電流為NUSI33030=(NU為額定電壓380V2全廠負(fù)荷計算:取Kp∑=0.92;Kq∑=0.95根據(jù)上表可算出:∑P30i=6520kW;∑Q30i=5463kvar則P30=K∑P∑P30i=0.92×6520kW=5999kWQ30=K∑q∑Q30i=0.95×5463kvar=5190kvar23023030QPS+=≈7932KV·AN≈94.5Acosφ=P30/S30=5999/7932≈0.753功率補償:由于本設(shè)計中上級要求COSφ≥0.9,而由上面計算可知cosφ=0.75<0.9,因此需要進行無功補償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償?？蛇x用BWF6.3-100-1W型的電容器,其額定電容為2.89μFCQ=5999×(tanarccos0.75-tanarcos0.92Kvar=2735Kvar取CQ=2800Kvar,因此,電容器的個數(shù)為:n=CQ/cq=2800/100=28而由于電容器是單相的,其個數(shù)應(yīng)為3的倍數(shù),所以應(yīng)取30個,而cQ=3000Kvar。無功補償后,變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷為:30S'KV·A變壓器的功率損耗為:△PT=0.01530S'=0.0156485?=97.3Kw△QT=0.0630S'=0.066485?=389.1Kvar變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷為:30P'=5999+97.3=6096.1Kw30Q'=(5463-3000+389.1=2852.1Kvar30S'無功率補償后,工廠的功率因數(shù)為:cosφ=30P'/30S'=6096.1/6730.5=0.906cosφ=30P'/30S'=0.906≥0.9因此,符合本設(shè)計的要求。2、確定變電所的所址和型式;1變電所位置以及型式的選取原則(1變電所和配電所的位置選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定:靠近工廠的負(fù)荷中心;接近電源側(cè);進出線方便;運輸設(shè)備方便;不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所;不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所,如無法遠(yuǎn)離,不應(yīng)設(shè)在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè);不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所;不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的區(qū)域內(nèi);不宜設(shè)在有火災(zāi)危險區(qū)域的正上方或正下方;(2變電所和配電所型式選擇①60/10.5kV變電所分屋內(nèi)式和屋外式,屋內(nèi)式運行維護方便,占地面積少。60kV變電所宜用屋內(nèi)式。②配電所一般為獨立式建筑物,也可與所帶10kV變電所一起附設(shè)于負(fù)荷較大的廠房或建筑物。2電機修造廠總變電所位置和型式的選擇由前面的負(fù)荷計算可以看出,由于成品試驗站內(nèi)有大型集中負(fù)荷,所以電機修造廠的負(fù)荷中心在成品試驗站和電機修造車間之間,又考慮到變電所的位置要南北向,北邊開高窗,南邊開低門。所以我選擇的電機修造廠的變電所的位置(圖5總降壓變電所視圖,其型式為屋內(nèi)式。3、確定變電所主變壓器型式、容量和數(shù)量;由于該廠的負(fù)荷屬于二級負(fù)荷,對電源的供電可靠性要求較高,宜采用兩臺變壓器,以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時,另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電,故選兩臺變壓器。裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所,每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時滿足以下兩個條件:①任一臺單獨運行時,SNT≥(0.6-0.730S'②任一臺單獨運行時,SNT≥30S'(Ⅰ+Ⅱ//一二級負(fù)荷容量因為該廠都是一二級負(fù)荷所以按條件②由于30S'=6730.5KV·A,SNT≥(0.6-0.7×6730.5=(4038.3-4711.3KV·A≥SNT≥30S'(Ⅰ+Ⅱ4、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計1變配電所主結(jié)線的選擇原則1.當(dāng)滿足運行要求時,應(yīng)盡量少用或不用斷路器,以節(jié)省投資。2.當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運行時,二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3.當(dāng)供電電源只有一回線路,變電所裝設(shè)單臺變壓器時,宜采用線路變壓器組結(jié)線。4.為了限制配出線短路電流,具有多臺主變壓器同時運行的變電所,應(yīng)采用變壓器分列運行。5.接在線路上的避雷器,不宜裝設(shè)隔離開關(guān);但接在母線上的避雷器,可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6.6~10KV固定式配電裝置的出線側(cè),在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中,應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7.采用6~10KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時,應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處,宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器(一般都安裝計量柜。10.當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源,變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時,在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè),宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。2主結(jié)線方案選擇對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠,通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓,然后經(jīng)車間變電所,降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑,由各種電力設(shè)備(變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等及其連接線組成,通常用單線表示。主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置,運行的可靠性和經(jīng)濟性,繼電保護和控制方式都有密切關(guān)系,是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線,二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如下這種主結(jié)線,其一次側(cè)的QF7跨接在兩路電源線之間,猶如一座橋梁,而處在線路斷路器QF5和QF6的內(nèi)側(cè),靠近變壓器,因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性較好,供電可靠性較高,適用于一、二級負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時,則斷開QF5,投入QF7(其兩側(cè)QK先合,即可由WL2恢復(fù)對變壓器T1的供電,這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖(下圖,這種主結(jié)線,其一次側(cè)的高壓斷路器QF7也跨接在兩路電源進線之間,但處在線路斷路器QF5和QF6的外側(cè),靠近電源方向,因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性也較好,供電可靠性同樣較高,適用于一、二級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時,則斷開QF5,投入QF7(其兩側(cè)QK先合,使兩路電源進線又恢復(fù)并列運行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時,也宜于采用這種結(jié)線,使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進線斷路器QF5、QF6,這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。5、進行短路計算;圖6短路點示意圖求k-1,k-2點的三相短路電流和短路容量(1求k-1點的三相短路電流和短路容量(135cUkV=①計算短路電路中各元件的電抗及總電抗ⅰ電力系統(tǒng)的電抗:由MVASoc600=,因此(221XSMVA==≈Ωⅱ架空線路的電抗:由資料得kmX/4.00Ω=,因此ⅲ繪k-1點短路的等效電路,如圖3-7示,圖上標(biāo)出各元件的序號(分子和電抗值(分母,并計算其總電抗為:(1122.041.83.84kXXX∑-=+=Ω+Ω=Ω圖7短路等效電路圖②計算三相短路電流和短路容量ⅰ三相短路電流周期分量有效值(31355.3AkUkVIk-==≈ⅱ其他三相短路電流(3(3(315.3kIIIkA∞-''===(3(32.552.555.3kA=13.4kAshiI''==?(3(31.511.515.3kA=7.9kAshII''==?ⅲ三相短路容量(3(3111(2求k-2點的三相短路電流和短路容量(kVUc112=①計算短路電路中各元件的電抗及總電抗ⅰ電力系統(tǒng)的電抗(2221110.202600cockVUXSMVA'==≈Ωⅱ架空線路的電抗(22'==Ω??≈Ω??????ⅲ繪k-2點短路的等效電路如圖3-8示,并計算其總電抗為:43432143212(//XXXXXXXXXXXk+++=++=-∑-?Ω=Ω+Ω+=Ω圖8短路等效電路圖②計算三相短路電流和短路容量ⅰ三相短路電流周期分量有效值(321116.5AkUkVIk-==≈ⅱ其他三相短路電流(3(3(3216.5kIIIkA∞-''===(3ⅲ三相短路容量(3(322