某通用机器厂总降压变电所及高压配电系统设计.

科信学院课程设计说明书（2012/2013学年第一学期）课程名称：《企业供配电系统》设计题目：某通用机器厂总降压变电所及高压配电系统设计专业班级：科信09自动化4班学生姓名：学号：指导教师：王静爽高敬格苗敬利等设计周数：一周设计成绩：2013年1月16日目录一、绪论.........................................错误!未定义书签。1.1课题目的..........................................错误!未定义书签。1.2课题要求及主要任务.........................................错误!未定义书签。1.2.1课题要求......................................错误!未定义书签。1.2.2课题主要任务...................................错误!未定义书签。二、课题内容........................................错误!未定义书签。2.1负荷计算及功率补偿.................................................52.1.1负荷计算的内容和目的............................................22.1.2负荷计算的方法..................................................22.1.3全厂负荷计算。.................................................32.1.4功率补偿.......................................................32.2工厂总降压变电所主变压器的型式、容量和数量的选择.................82.2.1主变压器台数的选择..............................................82.2.2变压器容量及台数的选择。.......................错误!未定义书签。2.2.3变电所、配电所位置和型号的选择..................................92.2.4变配电所主结线的选择原则........................................62.2.5配电所的主接线选择..............................错误!未定义书签。2.3短路电流的计算...................................................92.3.1求k-1，k-2点的三相短路电流和短路容量.........................92.3.2求1k点的三相短路电流和短路容量...............错误!未定义书签。2.3.3K-1，K-2点短路计算表..........................错误!未定义书签。2.410kV侧一次设备的选择校验..........................错误!未定义书签。2.5校验电压损耗......................................................11三、总结..............................................................15四、参考文献...........................................错误!未定义书签。1一、绪论1.1、课题目的本题目主要目的是设计某通用机器厂的变电所总降压配电设计。与原来的课程设计比较，本题不仅设计量大了许多，而且在更个方面的要求也有所加强。虽然变电所的设计在现在已经不是高新的技术，但是作为自动化专业的学生，本题目还是很全面的包含了一大部分专业课程学习的内容，而且各个方面都有所深入。虽然本题没有对变电站综合自动化有所研究，但是对日后向这个方面的学习和发展打下了坚实的基础。通过这次设计不仅进一步加强专业知识的学习，拓宽知识面，提高理论知识水平。而且扩宽了就业面，提高就业能力，提高了独立思考和分析问题的能力。1.2、课题要求及主要任务1.2.1课题主要任务（1）确定负荷等级。（2）拟定高低压供配电系统。（3）正确建立负荷统计计算表。（4）变压器台数、容量、型号选择。（5）设计变电所主接线图。（6）计算短路电流以及主要高压设备器件的选择及校验。（7）确定无功功率补偿装置。（8）CAD绘制供配电系统图。1.2.2课题技术要求（1）当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选定：ⅰ从某A变电站提供电源，此站距该厂5Km。ⅱ为满足一、二级负荷的需求，从某B变电站，提供10kV架空线作为备用电源，仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源供电。（2）电力系统短路数据，如表1-1所示。2表1-1区域变电站110kV母线短路数据系统运行方式系统短路数据系统运行方式系统短路数据系统最大运行方式)3(max.kS＝1461KVA系统最小运行方式)3(min.kS＝334KVA（3）供电部门对工厂提出的技术要求：该厂的总平均功率因数值应在0.9以上。（4）工厂负荷性质：本厂大部分车间为三班制，最大有功负荷利用小时数为5600h。由于该厂有锅炉房，当锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。又由于该厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此，要求供电具有一定的可靠性。二、课题内容2.1负荷计算的内容和目的（1）计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量求取确定的、预期不变的最大假想负荷。也就是通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。在配电设计中，通常采用半小时的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2）计算负荷是用户供电系统结构设计、供电线路截面选择、变压器数量和容量选择、电气设备额定参数选择等的依据，合理地确定用户各级用电系统的计算负荷非常重要。2.2负荷计算的方法有功计算负荷为edPKP30(2-1)式中，eP为设备容量。无功计算负荷为tan3030PQ(2-2)式中，tan为对应于用电设备组cos的正切值。视在计算负荷为23023030QPS(2-3)总的计算电流为NUSI33030(2-4)3式中，NU为额定电压。工厂各车间负荷计算表表2-1工厂各车间负荷计算表序号车间名称负荷类型设备容量Kw需要系数COSψtgψ计算负荷计算电流有功KW无功KVAR视在KVAI30KA1空压车间Ⅰ25050.50.730.9410509871438.42.22模具车间Ⅰ8860.380.681.08622.44672．2915.41.43铸造车间Ⅰ6340.60.71.0210231043．51461.42.24磨抛车间Ⅰ5140.40.80.75568.8426.67111.15电镀车间Ⅰ5620.30.71.02285290.7407.10.66配料车间Ⅰ1050.40.750.883002644000.67锅炉房Ⅰ2690.70.750.88392344.9522.70.88其他负荷Ⅰ3220.50.80.75267.5200.6334.40.59其他负荷ⅡⅡ5430.450.71.02288293.76411.40.6K∑=0.943174071593492.3全厂负荷计算取K∑=0.9;根据上表可算出：∑P30(i)=4797kW;∑Q30(i)=4523kvar则P30=K∑P∑P30(i)=0.9×4797kW=4317kWQ30=K∑q∑Q30(i)=0.9×4523kvar=4071kvar23023030QPS≈5934KV·AI30=S30/√3UN≈9KACOSф=P30/S30=4317/5934=0.722.4功率补偿当供电电压为35kv时：由于本设计中上级要求COSφ≥0.9,而由上面计算可知COSф=0.720.9，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。可选用BWF10.5-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89µF4Qc=4317×（tanarccos0.72－tanarccos0.92）Kvar=2322Kvar取Qc=2330Kvar因此，其电容器的个数为：n=Qc/qC=2330/100=23.3而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取24个正好无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：S30′（2）=[43172+(4071-2330)2]1/2=4655KV·A变压器的功率损耗为：（估算PT、QT）△PT=0.015S30′=0.015*4655=69.8Kw△QT=0.06S30′=0.06*4655=279.3Kvar变电所高压侧计算负荷为：P30′=4317+69.8=4386.8KwQ30′=(4071-2330)+279.3=2020.3KvarS30′=(4386.82+2020.32)1/2=4829.7KV.A无功率补偿后，工厂的功率因数为：cosφ′=P30′/S30′=4386.8/4829.7=0.908≥0.9因此，符合本设计的要求当供电电压为10kv时：由于本设计中上级要求COSΨ≥0.95,而由上面计算可知COSΨ=0.720.95，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。可选用BWF10.5-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89µFQc=4317×（tanarccos0.72－tanarccos0.97）Kvar=3079Kvar因此，其电容器的个数为：n=Qc/qC=3079/100=30.79而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取33个正好无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：S30（2）′=[43172+(4071-3079)2]1/2=4429.5KV·A变压器的功率损耗为：（估算PT、QT）△PT=0.015S30′=0.015*4429.5=66.4Kw△QT=0.06S30′=0.06*4429.5=265.8Kvar变电所高压侧计算负荷为：P30′=4317+66.4=4383.4Kw5Q30′=(4071-3079)+265.8=1257.8KvarS30′=(4383.42+1257.82)1/2=4560.3KV.A无功率补偿后，工厂的功率因数为：cosΨ′=P30′/S30′=4383.4/4560.3=0.961≥0.9因此，符合本设计的要求。2.2、工厂总降压变电所主变压器的型式、容量和数量的选择2.2.1主变压器台数的选择由于该厂的负荷属于一、二级负荷，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，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。2.2.2变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：（1）任一台单独运行时，ST≥（0.6～0.7）S′30（1）；（2）任一台单独运行时，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）；①由于S′30（1）=5934KVA，且该厂本厂三班制，年最大有功负荷利用小时数为5600h。②选变压器ST（0.6～0.7）×5934=（3560～4153）KVASTS′30（Ⅰ+Ⅱ）选择S9-6300/35型变压器。3、绕组数和接线组别的确定该变电所有二个电压等级，所以选用双绕组变压器，主变压器的联结组别均采用Dyn11。2.2.3变电所、配电所位置和型号的选择（1）变电所和配电所的位置选择应根据下列要求综合考虑确定：靠近工厂的负荷中心；接近电源侧；进出线方便；运输设备方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离，不应设在污染源的主导风向6的下风侧；不应设在地势低洼和可能积水的场所；