某机械厂降压变电所电气设计

信息与电气工程学院

课程设计说明书

（2016 /2017 学年第一学期）

课程名称 ：企业供电系统工程设计 题 目 ：某机械厂降压变压所的电气设计 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ：

指导教师 ：安宪军 设计周数 ： 一周

设计成绩 ：

2016年12 月 16 日

一、原始数据及主要任务

某厂下属9个车间，两个车站，一个车间站用设备安装容量如下表，其中水压机钢车车间，煤气氧气站为一级负荷，其他为二三级负荷。供电电源取自12KM处110/35KV两段母线，母线最大运行方式，最小运行方式短路容量分别为215MVA和150MVA，35KV架空线进线继电保护动作时间1.5S，5KV电气设备及主变压器采用户外布置，6KV采用单母线分段接线，一级负荷分别从6KV分段母线配出两条回线路，其余为单回路供电，该地区年最高气温38度。

二、技术要求

要求根据本厂所能取得的电源基本厂用电负荷的实际情况，适当考虑工厂生产的发展，按照可靠，技术先进经济合理的原理，全厂负荷统计，选择主变压器，拟制全厂供电系统图，计算短路电流，选择35KV，6KV供电线路，选择电气设备，按要求写出设计说明书并绘出图样。

1站用电容量安装表 编名称 号 1 2 3 金工车间 铸钢车间 铸铁车间 热处理4 车间 水压机5 车间 6 冷作车间 安装容量KW 1143 5775 482 476 需要系数 0.79 0.71 0.83 0.63 功率因数 0.82 0.81 0.83 0.75 Tg 0.7 0.72 0.67 0.88 供电距离KM 0.8 0.6 0.42 0.98 1886 585 0.7 0.65 0.85 0.79 0.62 0.78 0.75 0.93 7 机修车间 154 164 475 1083 1288 0.52 0.55 0.59 0.84 0.8 0.77 0.8 0.82 0.86 0.84 0.83 0.75 0.7 0.59 0.65 1.15 0.8 0.52 0.95 1.22 8 附件车间 铸件清理9 车间 10 氧气站 11 煤气站 三、负荷计算

根据《工厂供电》教材采用需要系数法对各个车间进行计算时，其公式有 有功功率：P30?KdPN

无功功率：Q30?P30tan?

22视在功率：S30?P30?Q30

额定电流：I30?S303U

上式中：Kd——需要系数 P——设备的额定容量 ta?n——功率因数的正切值 U——额定电压 根据上述公式对负荷进行计算有：

金工车间：P30=902.97kw Q30=632.08kvar S30=1101.2kv A 铸钢车间：P30=4100.25kw Q30=2952.18kvar S30=5062kv A 铸铁车间：P30=400.06kw Q30=268.04kvar S30=482kv A 热处理车间：P30=299.88kw Q30=263.90kvar S30=399.84kv A 水压机车间：P30=1320.2kw Q30=818.52kvar S30=1553.18kv A 冷作车间：P30=380.255kw Q30=296.60kvar S30=481.30kv A 机修车间：P30=80.08kw Q30=66.47kvar S30=104kv A 附件车间：P30=90.2kw Q30=67.65kvar S30=112.75kv A 铸件清理车间：P30=280.25kw Q30=196.18kvar S30=341.77kv A 氧气站：P30=909.72kw Q30=536.73kvar S30=1057.81kv A 煤气站：P30=1030.4kw Q30=669.76kvar S30=1226.67kv A 低压侧试在计算负荷：S30（2）=11905.24 kv A 低压侧功率因数：cos?（2）=0.8 无功功率补偿容量：QC=3173.36

补偿后的事在计算负荷：S’30(2)=10433.1

一台变压器的容量：6259.86—7303.17

四、变压器的选择

变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，60%以上车间为一、二级负荷，故选择两台主变压器，根据计算得到的变压器容量将变压器的型号定为S9-8000/35。

基本参数如下表

变压器型号 S9- 8000 8000/35 38.5/10.5 Y，dn11 8.5 42 0.7 7.5 额定容量 额定电压 联结组别 （kVA） （kV） （kW） （kW） % 空载损耗 负载损耗 空载电流 短路阻抗 UK% 五、拟制全厂供电系统图

1、电气主接线的概述

变电所主接线(一次接线)表示变电所接受、变换和分配电能的路径，它由各种电力设备（隔离开关、断路器、互感器、变压器等）及其连接线组成，通常用单线图表示。

主接线是否合理,对变电所设备选择和布置,运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性,以及继电保护和控制方式都有密切关系，它是供电设计中的重要环节。在图上所有电气设备均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电气设备所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等；因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。

2、电气主接线的设计原则和要求 2.1电气主接线的设计原则

（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用

变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。

（2）考虑近期和远期的发展规模

变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。

（3）考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。

（4）考虑主变台数对主接线的影响

变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。

（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 2.2 电气主接线设计的基本要求

变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容

量、负荷性质、线路、变压器连接总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。 （1）可靠实用

所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线

表5-2 JYN1-35型高压开关柜的主要电气设备表

名称 断路器 电流互感器 电压互感器 高压熔断器 避雷器 柜外形尺寸 1818mm×2400mm×2925mm （mm:长×宽×高）

表5-3 JYN2-10型高压开关柜的主要电气设备表

名称 断路器 电流互感器 电压互感器 熔断器 避雷器 柜外形尺寸 840mm×1500mm×2200mm （mm:长×宽×高） 型号 ZN4-10IC LZZJB6-10 JDZJ-10 RN2-10 FZ2-10 主要技术数据 C表示手车式 型号 SN10-35IC LCZ-35 JDJ2-35 RN2-35 FZ3-35 主要技术数据 断流容量1000MVA I1N/I2N=5-1000A/5A,在此选变比100 U1N/U2N=35kV/0.1kV 额定电流0.5A，保护电压互感器 额定电压35kV I1N/I2N=100-1500A/5A,在此选变比100 U1N/U2N=10kV/0.1kV 额定电流0.5A 保护电压互感器, 额定电压10kV 2、断路器和隔离开关的选择

2.1 35kV进线侧的断路器选择参数如下表所示：

表5.4 35kV断路器

额定短最高工额定电型号 压（kV） （kV） （A） （kA） （kA） （kA） （s） SN10-35I 35 40.5 1000 16 16(4S) 40 0.25 0.06 1000MVA 作电压电流断电流电流电流时间间（s） （MVA） 额定 额定开时耐受值耐受合闸断时容量额定峰额定全开额定断流流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流

Imax?(2?SN)/3UN =2?8000/(3?35)?263.94A

进线侧隔离开关选择参数如下图所示：（35kV侧隔离开关）

表5-5 35kV侧隔离开关

额定电压型号 （kV） GN2-35G 35 （kV） 40.5 （A） 1000 （kA） 70 （kA） 27.5（5s） 最高工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流2.2 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择

流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流

Imax?(1.05?SN)/3UN =1.05?8000=138.57A （/3?35）额定电压选择 UN?Ug?35kV 额定电流选择 IN?Imax?138.57A

(3)开断电流选择 INbr?IK?7.824kA

由上面表格知SN10-35I型断路器和GW2-35G型隔离开关同样满足主变侧断路器和隔离开关的要求，所以选择同样的型号。这也满足了选择设备同类设备应尽量较少品种的原则。

2.3 6kV侧断路器选择参数如下表所示：

表5-6 10kV侧断路器

额定开额定电型号 压（kV） 电压(kV) 流（A） （kA） ZN4-10 10 12 1250 25 （kA） 25 (4S) （kA） 63 （s） 0.06 间（s） 0.03 最高工作额定电断电流耐受电流耐受电流闸时间断时额定短时额定峰值额定合全开流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流

Imax?(2?SN)/3UN=2×8000/（√3×6）=1539.6A 同理，选择如下隔离开关也符合要求。

则主变一次侧隔离开关选择参数如下图所示： （10kV侧隔离开关）

表5-7 6kV隔离开关

额定电压型号 （kV） GN19-10/1250 10 （kV） 11.5 （A） 1250 （kA） 100 （kA） 40（4s） 最高工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流3 高压熔断器的选择

高压熔断器选择结果表如下：

表5-8 高压熔断器

断流容量S型号 RN2-10 RN2-35 额定电压（kV） 额定电流（A） （MVA） 6 35 0.5 0.5 1000 1000 50 17 最大开断电流（kA） 4、进出线的选择 4.1、 35kV母线的选择

35kV的长期工作持续电流：

Imax?(2?SN)/3UN=2?8000/(3?35)?263.94A

35kV主母线一般选用矩形的硬母线，选择LMY-100?6.3立放矩形铝母线+33C时长期允许电流为1255A，母线平放时乘以0.95，则允许电流为1192.25A，满足35kV主母线持续电流207.8522A的要求。 4.2、 6kV母线的选择

06kV母线长期工作电流

Imax?(2?SN)/3UN=2×8000/（√3×6）=1539.6A

选用LMY-100?6.3型立放矩形铝母线，长期允许电流为1539.6A,母线平放乘以0.95,则允许电流为1479A，满足要求。 4.3、35KV架空线路的选择

4.3.1 35kV进线为双回路，按经济电流密度选择其截面：

I30??P??Q222?3*UN?26697.092?2993.2222?3?35?60.503A

I30??P??Q22?3*UN6697.092?2993.222?791A ?60.503A2?3?35设Tmax?2300h 得Jec?1.65Amm2 则 Aec?根据相关资料选LGJ?70，

4.3.2 35kV高压引入导线（由高压配电室至主变）的选择

I3060.503?479.4 ?36.668mm2Jec1.65采用BLX-35KV铝芯绝缘线电缆穿硬塑料管敷设。按发热条件选择 由I30=80003?35?131.66A，环境温度为38?，则查表得，Ial?210A，

初选截面120mm2 I30?131.66A?Ial?210A 符合要求

4.3.3 6kV电缆的选择（由主变到6kV母线电缆）

（1）额定电压 Uymax?Ugma，UN?10.5kV xUgmax?1.05（2）按经济电流密度选择电缆截面

Igmax?22P?Q??3*UN?6697.092?2993.2223?10?423.518A

查导体的经济电流密度表得Jec?1.92A/mm2

Aec?IgmaxJec?423.518?220.582mm2 1.92根据以上数据初步选用YJLV-10，Aec=300的电力电缆

5 电流互感器的选择与配置 5.1 35kV侧电流互感器

表5-12 35kV侧电流互感器

额定二次负荷（?）额定电型号 压（kV） 一次 LCZ-35 35 500 二次 5 0.5 2 1 — 3 2 65kA 150kA 额定电流（A） （cos?=0.8） 1s热稳定倍数 热稳定倍数 流过断路器的最大持续工作电流

=138.57A （/3?35）Imax?(1.05?SN)/3UN=1.05?8000额定电压选择 UN?Ug?35kV 额定电流选择 IN?Imax?138.57A

(3)开断电流选择 INbr?IK?7.824kA

5.2 6kV侧电流互感器

表5-13 6kV电流互感器

额定二次负荷（?）额定电型号 压（kV） 一次 LJZZB6-6 6 500 二次 5 0.5 04 1 — 3 0.6 33kA 59kA 额定电流（A） （cos?=0.8） 1s热稳定倍数 热稳定倍数 Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*6=381.928A Ue=6kV

同理，经校验所选电流互感器也符合要求，且由于10kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套使用的型号：LJZZB6-6。

5.3 电压互感器的选择

表5-14 电压互感器

额定容量（VA）安装 型号 地点 一次 35kV 10kv JDJ2-35 JDZ6-10 35 二次 0.1 1000 400 （MV） 0.5级 150 50 1级 250 800 3级 600 200 额定电压（kV） 最大容量(cos?=0.8) 1030.13电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，有： （1）3-20kV配电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器；

（2）35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。 根据上述条件，选择如下：

35kV：母线选单相、户内式电压互感器； 6kV：母线成套设备配套电压互感器。

八、心得

这次我选择的课设题目是机械制造厂35kV总降压变电所的电气设计，虽然说这个课题是偏向于“工厂供电“这门学科的，但是在大三时，通过学习了各种专业课的专业知识，为此次提供了很大的帮助。

经过一周的努力，我终于完成了这个题目。在此过程中，我从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，最终完成了对35kV变电所电气部分的设计。其中

包括了电气一次部分主接线的设计和各种电气设备的选择，也有二次继电保护方面的简单介绍。本次设计基本是按照变电所设计基本步骤做下来的，因此也能达到一般变电所的性能要求。其中还对新设备进行了选择，适应于目前的趋势。

总之，我觉得我的毕业设计做的还是比较成功的，因为我有不小的收获。

课程设计 评 语 课程设计 成 绩 指导教师 （签字） 年 月 日

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