电气系统设计

1目录前言……………………………………………………………2一、负荷计算和无功功率补偿………………………………31.1负荷计算………………………………………………31.2无功功率补偿…………………………………………4二、变电所位置和形式的选择………………………………4三、变电所主变压器和主接线方案的选择…………………5四、短路电流的计算…………………………………………8五、变电所一次设备的选择与校验…………………………9六、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定………12七、变电所的防雷保护………………………………………14八、附录………………………………………………………15参考文献变电所主接线图变电所平面图2前言课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。本设计可分为十部分：负荷计算和无功功率补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量与类型的选择及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所进出线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；心得和体会；附参考文献。另外有设计图纸2张（以附图的形式给出），分别是：附图一《变电所平面图》；附图二《变电所主接线图》。由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！3一、负荷计算和无功功率补偿编号名称类别设备容量需要系数CosΦTanΦP/KWQ/KvarS/KvAI/A1(二)铸造车间动力3000.40.71.02120122.4--------照明90.81.007.20--------小计-----------------127.2122.4176.52682锻压车间动力3000.30.651.1790105.3--------照明80.851.006.80--------小计----------------96.8105.3143.02173金工车间动力3900.250.651.1797.5114.1--------照明70.851.006.00--------小计----------------103.5114.1154.02344工具车间动力3300.350.651.17115.5135.1--------照明80.851.006.80--------小计----------------122.3135.1182.32775(二)电镀车间动力2200.550.80.7512190.8--------照明80.851.006.80--------小计----------------127.890.8156.82386热处理车间动力1300.60.80.757858.5--------照明80.91.007.20--------小计----------------85.258.5103.41577装配车间动力2800.40.71.02112114.2--------照明80.81.006.40--------小计----------------118.4114.2164.52508机修车间动力2800.30.651.178498.3--------照明40.81.003.20--------小计----------------87.298.3131.42009(二)锅炉车间动力1000.750.80.757556.3--------照明10.81.000.80--------小计----------------75.856.394.414310仓库动力200.40.90.4883.8--------照明10.81.000.80--------小计----------------8.83.89.61511生活区照明5000.70.90.48350168388590合计动力235013031066.8----------照明562----------KΣP=0.81042.4906.813822099KΣq=0.854表1-1无功功率补偿由表1-1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是的功率因数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90.暂取0.92来进行计算380V侧所需无功补偿容量：QC=P(tan(Φ1)-tan(Φ2))=1042.4(tan()-tan())=469.08(Kvar)并联电容器选BCMJ0.4-25-3型低压自动补偿电容器19个。总补偿容量为475Kvar因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表无功补偿前后工厂的计算负荷项目cosΦ计算负荷P30/kwQ30/KvarS30/KvAI30/A380V侧补偿前负荷0.751042.4960.813822099380V侧无功补偿容量-475380V侧补偿后负荷1042.4431.811281714主变压器功率损耗15.62610KV侧负荷总计0.91771058475.81152.866.6表1-24581变电所6927103生活区二、变电所位置和形式的选择变电所的位置应尽量的接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按公路矩阵法来确定。计算公式为:5iiiPxPxiiiPyPy车间编号车间负荷P/KW车间X坐标车间Y坐标1127.22.76.4296.84.04.23109.56.51.54122.34.57.55127.87.27.5685.27.25.57118.47.23.6887.210.07.5975.810.05.6108.810.03.7合计ΣPi=953=6096.78=5266.52x==6.4y==5.5表1-3由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号车间的左侧（参看图）考虑到进出线及周围的环境情况，决定在6号车间的左侧紧靠车间修建工厂变电所，其型式为敷设式。三．变电所主变压器和主接线方案的选择（1）变压器选择1.装设一台主变压器采用S9型。而容量根据式(1.15)选=1600KVA1200KVA即选择一台S9-1600/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由邻近单位高压联络母线来承担（注意：二级负荷427.7KVA）2.根据工厂的负荷性质和电源的情况，工厂变电所的主变压器投入如下：因为供电部门提供了两条进线，所以才用双电源供电的一二次侧单母分段的主接线。如图：装设两台主变压器型号亦采用S9，而每台容量按：Sn=(0.6-0.7)ScSn≥Sc(1+2)6Sn=(0.6-0.7)Sc=(829-967)KVASn≥Sc(1+2)=（176.5+156.8+94.4）=427.7KVA所以选择两台容量为1000KVA的变压器。（2）主结线方案的选择按上面考虑有两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：1）装设一台主变压器的主接线方案2）装设两台主变压器的主结线方案两种主结线方案的比较比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案技术指标供电可靠性基本满足要求满足要求供电安全性满足要求满足要求供电质量电压损耗较大有两台主变，电压损耗较小灵活方便性只有一台主变，灵活性差有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标经济指标电力变压器的综合投资额网上查的S9-1600/10变压器的单价为99180.00元，综合投资大概为变压器单价两倍。综合投资额为20万元。网上查的S9-1000/10变压器的单价为69630.00元，综合投资大概为变压器投资的两倍。综合投资额为28万元。较第一种方案的投资多出8万元。高压开关柜的综合投资额本方案采用4台开关柜，网上查的GG-1A(F)型柜每台投资为3.5万元，每台的综合投资为单价的1.5倍。综合投资为21万元。本方案采用6台开关柜，网上查的GG-1A(F)型柜综合投资为单价1.5倍。总投资为31.5万元，比一台主变方案的投资多10.5万元。电力变压器和高压开关柜的年运行费用主变和高压开关柜的折旧费用和维修管理费用每年为3万元。主变和高压开关柜的折旧费用和维修管理费用每年为5万元。比一台主变的方案多消耗2万元。7供电部门的一次性供电贴费按供电部门的要求一次性相供电部门缴纳10KV为150元/KVA：贴费为150X1600=24万元。贴费为：150X1000X2=30万元，比一台主变方案多缴纳6万元。从上表中的技术指标，装设两台主变的主接线方案稍优于装设一台主变的接线方案，但从经济指标，则装置一台主变压器的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。因此一台台均选S91600/10型低损耗配电变压器。四．短路电流的计算K-1K-2S9-1000无限大系统1.最大运行方式下：Sk.max=230MVA确定基准值设Sd=100MVA,Ud=U,高压侧Ud=10.5KV，低压侧Ud=0.4KVId1==5.5KAId2==144KA计算短路电路中的各种元件的电抗标幺值电力系统==0.43架空线路=（0.181）=0.165电力变压器==4.5计算K-1点（10KV侧）短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值：==0.5958三相短路电流周期分量的有效值：==9.24KA三相短路冲击电流的瞬时值：=2.55=23.57KA三相短路冲击电流的有效值：=1.51=13.59KA三相短路的容量：==168.1MVA计算K-2点（0.4KA侧）短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值：==5.095三相短路电流周期分量的有效值：==28.3KA三相短路冲击电流的瞬时值：=1.84=52.07KA三相短路冲击电流的有效值：=1.09=30.85KA三相短路的容量：==19.63MVA2.最小运行方式下：Sk.min=120MVA===0.83计算K-1点（10KV侧）短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值：==0.995三相短路电流周期分量的有效值：==5.53KA三相短路冲击电流的瞬时值：=2.55=14.1KA9三相短路冲击电流的有效值：=1.51=8.35KA三相短路的容量：==100MVA计算K-2（0.4KV侧）短路电路的总电抗及三相短路电流和短路容量：=+=5.495三相短路电流周期分量的有效值：==26.2KA三相短路冲击电流的瞬时值：=1.84=48.21KA三相短路冲击电流的有效值：=1.09=28.56KA三相短路的容量：==18.2MVA由计算结果可知，一次设备的选择与校验应该按照最大方式运行来进行。以上计算结果综合如表：短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK--19.249.249.2423.5713.95168.1K--228.328.328.352.0730.8519.6五．变电所一次设备的选择与校验1.10KV侧一次设备的选择与校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装设地点条件参数I数据10KV66.6A9.24KA23.57KA=145一次设备型号和规额定参数高压短路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA1024高压隔离开关G-10T/20010KV200A/25.5KA500高压熔断器RN1-10100/7510KV100A12KA//电压互感器JDZJ-1010/：0.1/：0.1/3////电流互感器LQJ-1010KV100/5A/22531.8避雷器FS4-1010KV////10格户外式高压隔离开关GW4-15G/20015KV200A/.//2.380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定性热稳定性其他装置地点条件参数I数据380V1714A23.8KA50.07KA=801一次设备型号规格额定参数低