供电课程设计完整稿某工厂降压变电所一次部分电气设计

供电课程设计,某工厂降压变电所一次部分电气设计,完整搞

I

供用电工程课程设计说明书

某工厂降压变电所一次部分电气设计

院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名：指导教师： 桂友超 职称 讲师 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1002班 完成时间： 2013年12月

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《供用电工程》课程设计任务书

1. 意义

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，了解变电所设计的基本方法，了解变电所电能分配等各种实际问题，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、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工作奠定基础

2. 课题名称

某工厂降压变电所一次部分电气设计

3. 本厂负荷性质

本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。

4. 设计任务

1. 负荷计算

2. 无功功率补偿及电容器的选择 3. 变压器的选择 4. 主接线方案的确定 5. 短路电流计算 6. 一次设备的选择及校验 7. 母线及高低压开关的选择 8. 绘制一次主接线图

5. 参考文献

[1] 余健明等. 供电技术. 第4版. 北京: 机械工业出版社, 2008. [2] 翁双安. 供电工程. 第1版. 北京: 机械工业出版社, 2004. [3] 刘介才. 工厂供电. 第4版. 北京: 机械工业出版社, 2004. [4] 唐定曾等. 建筑电气技术. 第2版. 北京: 机械工业出版社, 2003.

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表1 全厂各车间符合统计表（380伏侧）

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目 录

1. 负荷计算................................................................................................................... 1

1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式........................................................... 1 1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式........................................................... 1 2. 无功功率补偿及电容器的选择............................................................................... 3 3. 变电所主变压器的选择........................................................................................... 4 4. 变电所主接线方案的选择....................................................................................... 4 5. 短路电流的计算....................................................................................................... 5

5.1 绘制计算电路............................................................................................... 5 5.2 确定短路计算基准值................................................................................... 5 5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值....................................................... 5 5.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算 ............................................................. 6 5.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算 ............................................................... 6 6. 变电所一次设备的选择校验................................................................................... 7

6.1 10kV侧一次设备的选择校验 ..................................................................... 7 6.2 380V侧一次设备的选择校验 ..................................................................... 8 7. 高低压母线及开关柜的选择................................................................................... 9 8. 一次部分电气设计主接线电路图......................................................................... 10 9. 设计总结................................................................................................................. 10

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1. 负荷计算

1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式

a)有功计算负荷（单位为KW） b)无功计算负荷（单位为kvar） c)视在计算负荷（单位为kvA）

P30=KdPe ， Kd为系数

Q30= P30tan

d)计算电流（单位为A）

S30

UN为用电设备的额定电压（单位为KV） I30UN

P30

S30=

cos

1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式

a)有功计算负荷（单位为KW） 取0.85~0.95

b)无功计算负荷（单位为kvar）

Q30=K q Q30 i， Q30 i是所有设备无功Q30之和；K q是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97

c)视在计算负荷（单位为kvA） 具体步骤如下： 1、薄膜车间

Pca1 Kd PN 0.6 1200 720 kW

22 Q30 S30P30

K p P30 iP30=

式中 P30 i是所有设备组有功计算负荷P30之和，K p是有功负荷同时系数，可

d)计算电流（单位为A） I30S30

3UN

Qca1 tan Pca1 1.33 720 957.6 kvar Sca1 Pca1 Qca1 7202 957.62 1198 kVA Ica1

2

2

Sca13UN

1198 103

3 380

1.820 A

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由于各个负荷的计算方法、步骤相同且数据都已给出，因此 经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2所示（额定电压取380V）

表2 各厂房和生活区的负荷计算

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2. 无功功率补偿及电容器的选择

由表2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进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

QC=P30(tan 1 - tan 2)=810.8[tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) ] = 369.66 kvar

参照图1，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为84kvar 5=420kvar。

'补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷Q30=

'2'2

S30 P30 Q30（727.6-420）kvar=307.6 kvar，视在功率=867.2 kVA，计算电流 '30S30'

I

=1317.6 A,功率因数提高为 cos '= P'=0.935。 30

UNS30

在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。

图1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案

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3. 变电所主变压器的选择

根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列方案：

装设一台变压器

型号为S9型，而容量根据式SN T S30，SN T为主变压

器容量，S30为总的计算负荷。选SN T=1000 KVA>S30=898.9 KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。

主变压器的联结组均为Yyn0 。

4. 变电所主接线方案的选择

主变

联络（备用）

GG- 1A(J) -03

GG- 1A(F) -54

GG- 1A(F) -07

GG- 1A(F) -07

装设一台主变压器的主接线方案如图2所示。

图2 装设一台主变压器的主接线方案

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5. 短路电流的计算

5.1 绘制计算电路

10.5kV S9-1000 0.4kV

图3 短路计算电路

5.2 确定短路计算基准值

设基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uc=1.05UN，Uc为短路计算电压，

即高压侧Ud1=10.5kV，低压侧Ud2=0.4kV，则

Sd100MVA

I d1

5 .5 kA

Ud1 10.5kV

S100MVA

I d 2 d 144 kA

3Ud2 0.4kV

5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值

1) 电力系统

已知电力系统出口断路器的断流容量Soc=500MVA，故

X1 =100MVA/500MVA=0.2

2) 架空线路

查表得LGJ-150的线路电抗x0 0.36 /km，而线路长8km，故 Sd100MVA

X xl (0.36 8) 2 0 2 2 2 . 6

Uc(10.5kV)

3) 电力变压器

查表得变压器的短路电压百分值Uk%=4.5，故

U%S4.5100MVA

=4.5 X 3 kd

100SN1001000kVA

式中，SN为变压器的额定容量

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因此绘制短路计算等效电路如图4所示。

11

2.60.2

图4 短路计算等效电路

k-1

1 4.5

k-2

5.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算

1) 5.4.1总电抗标幺值

**X (k 1) X1 X2=0.2+2.6=2.8

2) 5.4.2 三相短路电流周期分量有效值

Id15.5kA*

1 .96 I k kA 1*

2.8X (k 1)

3) 5.4.3 其他短路电流

(3))

I''(3) I Ik(3 1 1.96kA

(3)ish 2.55I''(3) 2.55 1.96kA 5.0kA (3)Ish 1.51I''(3) 1.51 1.96kA 2.96kA

4) 5.4.4 三相短路容量

Sd100MVA) 35.7MVA Sk(3 1*

2.8X (k 1)

5.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算

1) 总电抗标幺值

***X (k 1) X1 X2 X3=0.2+2.6+4.5=7.3

2) 三相短路电流周期分量有效值

Id2144kA*

I k 19 . 7 kA 2*

7.3X (k 2)

3) 其他短路电流

(3))

I''(3) I Ik(3 1 19.7kA

(3)ish 1.84I''(3) 1.84 19.7kA 36.2kA (3)Ish 1.09I''(3) 1.09 19.7kA 21.5kA

4) 三相短路容量

Sd100MVA3)

S k( 13 . 7 MVA 2*

7.3X (k 2)

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以上短路计算结果综合图表3所示。

6. 变电所一次设备的选择校验

6.1 10kV侧一次设备的选择校验

1) 按工作电压选则

设备的额定电压UN e一般不应小于所在系统的额定电压UN，即UN e UN，高压设备的额定电压UN e应不小于其所在系统的最高电压Umax，即UN e Umax。

UN=10kV， Umax=11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压

UN e=12kV，穿墙套管额定电压UN e=11.5kV，熔断器额定电压UN e=12kV。

2) 按工作电流选择 3) 按断流能力选择

设备的额定电流IN e不应小于所在电路的计算电流I30，即IN e I30

设备的额定开断电流Ioc或断流容量Soc，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值Ik(3)或短路容量Sk(3)，即

(3)

Sk(3) Ioc Ik(3)或Soc

对于分断负荷设备电流的设备来说，则为Ioc IOL max，IOL max为最大负荷电流。 4) 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a)动稳定校验条件

(3)(3)

imax ish或Imax Ish

(3)(3)imax、Imax分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，ish、Ish分别为开关所处

的三相短路冲击电流瞬时值和有效值

(3)2

tima b)热稳定校验条件 It2t I

对于上面的分析，如表4所示，由它可知所选一次设备均满足要求。

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表4 10 kV一次侧设备的选择校验

6.2 380V侧一次设备的选择校验

同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5所示，所选数据均满足要求。

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表5 380V一次侧设备的选择校验

7. 高低压母线及开关柜的选择

查表得到，10kV母线选LMY-3(40 4mm),即母线尺寸为40mm 4mm;380V母线选LMY-3（120 10）+80 6，即相母线尺寸为120mm 10mm，而中性线母线尺寸为80mm 6mm。

根据此厂的情况，选择GG-1A型高压开关柜，方案号分别为03、07 、54、11、95、25、101等。 所以各个电器的型号如下：

03方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，SN10-10Ⅰ型油断路器，CS2或CD10操作机构，LDC-10型电流互感器；

07方案：GN8-10型隔离开关，GN6-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，SN10-10

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Ⅰ型油断路器，CS2或CD10操动机构，LDC-10电流互感器；

11方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，SN10-10Ⅰ型油断路器，LDC -10电流互感器，CS2或CD10操动机构；

25方案：GN2-10型隔离开关，CS7型操动机构，SN3-10型油断路器，CD3型操动机构，LMC-10型电流互感器；

54方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，RN2(DSH-10)型熔断器，JSJB型电压互感器，FS避雷器；

95方案：GN6-10型隔离开关，CS6-1型操动机构；

101方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，RN1(DS-10)型熔断器，LQG-0.5型电流互感器，SJ型电力变压器，DZ1-50型空气开关。 为此需对高压开关柜内的各个电气设备进行校验，以保证电路的安全性。

8. 一次部分电气设计主接线电路图

见附录1

9. 设计总结

本次课程设计应该感谢学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样良好的机会实践,加深对所学理论知识的理解,掌握工程设计的方法。更应该感谢桂老师的细心指导，要不然靠我们自己不可能那么顺利完成。

通过这次课程设计,我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力,不断提高自己分析问题,解决问题和编程技术终结报告的能力!

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/u96i.html