电力系统分析课程设计536 49

电力系统分析课程设计 某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计 1目目 录录1.绪论 21.1 课程设计应达到的目的21.2 课程设计题目及要求22.设计任务及设计大纲 32.1 工厂主接线方案的比较32.2 确定全厂负荷53.主变压器容量和台数的选择 64.选择 35kV 架空输电导线截面积（根据额定电流）计算95.计算主变压器高和低压侧三相短路时的冲击电流等参数106.画出总降压站的电气主结线图14总结24参考文献 24 电力系统分析课程设计 某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计 21.11.1 课程设计应达到的目的课程设计应达到的目的 通过课程设计进一步提高学生的收集资料、专业制图、分析计算和综述撰 写的能力，培养理论与实际应用结合的能力，开发独立思考的能力，寻找并解 决工程实际问题的能力，为以后的毕业设计与实际工作打下坚实的基础。1.21.2 课程设计题目及要求课程设计题目及要求1.2.11.2.1 生产任务及车间组成生产任务及车间组成 本厂主要承担冶金系统的配件生产，生产规模为：铸钢件 1 万吨，铸铁件 3 千吨，锻件 1 千吨，铆焊件 2 千吨。本厂车间组成如表 1 所示。 1.2.21.2.2 设计依据设计依据 1) 设计总平面布置图电力系统分析课程设计 某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计 32) 全厂各车间负荷如表 2 所示，各车间均为 380V 的负荷，但有一部分为高压 设备为 6kV 的负荷。 3) 供用电协议 工厂与供电部门所签定的供用电协议主要内容如下 （1）工厂从供电部门用 35 千伏双回架空线引入本厂，其中一个作为工作电源， 一个作为备用电源，两个电源不并列运行。 （即不同时工作） ，供电部门短路容 量为 200MVA，该变电所距厂东侧 8 公里。（2）在本厂的总降压变电所 35 千伏侧进行计算，本厂的功率因数应大于 0.9。1.2.31.2.3 本厂负荷性质本厂负荷性质 本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为 6000 小时，属于二级负荷。2.12.1 工厂主接线方案的比较工厂主接线方案的比较2.1.1 工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较从原始资料可知工厂的高压侧仅有 2 回 35kV 进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有 8km。因此将可供选择的方案有如下三种： 1、单母线分段。该接线方式的特点是结线简单清晰、运行操作方便、便于日后扩建、可靠性相对较高，但配电装置占地面积大，断路器增多投资增大。根据本厂的实际情况进线仅有 2 回，其中一回为工作，另一回备用，扩建可能性不大。故此没有必要选择单母线分段这种投资相对较大的接线方式；2、内桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于输电线路较长，故障机率较高，而变压器又不需经常切换时采用。根据本厂特点输电线路仅 8km，出现故障的机率电力系统分析课程设计 某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计 4相对较低，因此该接线方式不太合适。3、外桥。该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于较短的输电线路，故障机率相对较低，而变压器又需经常切换，或系统有穿越功率流经就较为适宜。而输送本厂电能的输电线路长度仅 8km，出现故障的机会较少，因此，该接线方式比较合适。通过上述接线方式比较，选择 C 即外桥的接线方式。2.1.2 工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较考虑到本厂低压侧的负荷较大和出线较多，以及便于日后馈线的增扩，决定选择有汇流母线的接线方式，具体方案论证如下：A、单母线。具有接线简单清晰、设备少、投资相对小、运行操作方便，易于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差，故不采用；B、单母线隔离开关分段。具有单母线的所有优点，且可靠性和灵活性相对有所提高，用隔离开关分段虽然节约投资，但隔离开关不能带负荷拉闸，对日后的运行操作等带来相当多的不便，所以不采用；C、单母线用断路器分段。具有单母线隔离开关分段接线的所有优点，而且可带负荷切合开关，便于日后的运行操作，可靠性和灵活性较高。经综合比较，选择方案 C 作为工厂总降压变电所低压侧主接线方式。2.1.3 工厂总降压变电所供配电电压的选择目前，此类降压变电所的低压侧常用电压等级一般为：10kV 和 6kV 两个，但考虑到本厂低压侧有 6kV 的负荷，如采用 10kV 的电压等级，还需进行二次降压，这样会增加一套降压设备，投资增大，不符合经济原则。所以，在本设计中选择只用 6kV 的电压等级，将 35kV 的电压降为 6kV 等级的电压使用即可。选择这种变压的供配电方式既可以节省投资，又能够降低损耗。而对于 380V 的 5 个车间，分别根据容量来选择 6kV 的电压降为 380kV 的变压器。2.1.3 总降压变电所电气主接线设计电力系统分析课程设计 某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计 5总降压变电所 35kV 侧（高压侧）采用外桥接线方式，2 台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行） ；6kV 侧（低压侧）由运行的主变供电，采用单母（开关）分段的接线方式，经开关供 9 路出线负荷，其中 6 路通过变压器将 6kV 降到 380V。根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论；变压器的选择，确定了总降压变电所的主接线图 3.1 主接线图。2.22.2 确定全厂负荷确定全厂负荷确定车间的计算负荷，一般用需要系数法，车间设备的利用系数乘上设备 容量即为车间低压用电设备的总设备容量，即车间低压侧的计算负荷（有功功 率） 。并可求出相应的计算负荷（无功功率及视在功率） 。计算后填入表 1.（确 定相应的变压器容量）铸造车间：=2000kW =0.4 cos=0.65 tan=1.17PexK=·=0.4*2000=800kW30PxKPe=·tan=800*1.17=936kVAR30Q30P=/cos=800/0.65=1231.3kVA30S30P表 2.2 全厂各车间负荷表序 号车间或用 电单位名 称设备容 量 （KW）利用 系数 Kxcos tan PQS（KVA ）变压器 台数及 容量备注No1 变电所 1铸钢车间20000.40.651.178009361231.32*630 No2 变电所 1铸铁车间10000.40.71.02400408571.4 2砂库1100.70.61.237794.7128.3 3小计1110477502.7699.72*400 No3 变电所 1铆焊车间12000.30.451.98360712.8800 21#水泵房280.750.80.75 2115.7526.25 3小计1228381728.55826.251*1000 No4 变电所 1空压站3900.850.750.88331.5291.72442 2机修车间1500.250.651.1737.543.87557.69 3锻造车间2200.30.551.5266100.32120 4木型车间185.850.350.61.3365.0486.51108.4电力系统分析课程设计 某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计 65制材场200.280.61.335.67.4489.33 6综合楼200.911181818 7小计985.85524547.873755.421*800 No5 变电所 1锅炉房12000.750.80.759006751125 22#水泵房280.750.80.752115.7526.25 3仓库 1、288.120.650.651.1757.27867.01588.124污水提升 站140.80.80.7511.28.4145小计1330.1989.478766.1651253.371*1500 各车间 6KV 变压负载 1电弧炉25000.90.870.5722501282.52586.2 2工频炉6000.80.90.48480230.4533.33 3空压机5000.850.850.52425221500 4小计360031551733.93619.53全厂合计10253. 976326.11 85215.18 88385.571*40003.3.主变压器容量和台数的选择主变压器容量和台数的选择 可以有两种方案，选择一台主变或选择两台主变，分析比较，确定最后的选择。并求计入主变压器功率损耗后功率因数是否满足要求，若不满足，则要并联电容以提高功率因数。根据本厂实际情况，采用并联电容器在总压降变电所的低压(10KV)侧进行无功补偿，将功率因数提高到0.9。补偿前的功率因数：COS=P30/S30=6326.118÷8385.7=0.7544。将COS由0.7544提高到0.9所需的补偿容量（由无功功率补偿率表查得无功功率补偿qc=0.38）为：Qc=qc×P30=0.38×6326.118=2403.9KVar。采用BGF10.5-200-IW型苯甲基硅油纸、薄膜复合并联电容器。其主要技术数据如下：额定电压：10.5KV；标称容量：200Kvar；标称电容：5.79uf；频率：50Hz；相数：1。电容器的个数为：n= Qc/q0=2403.9÷200=12，由于是单相的，n应为3的倍数，所以12是3的倍数，电容器取12个。10KV侧补偿后 ：S30=6922.656KVA；)9 .24032 .5215(212.63262电力系统分析课程设计 某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计 7P30=6326.12+0.015×8385.6=6451.9KW；Q30=5215.2-2403.9+0.06×8385.6=3314.436KVar；35KV侧补偿后：S30“=7253.76KVA；331429 .64512COS= P30/ S30“=0.901>0.9,满足要求。 一般此类系统采用并联电容器进行补偿。即在 6kV 母线上每相设计 3 个型号为 BWF6.3-100-1(额定容量为 100kVar)的并联电容补偿器。3.1.13.1.1 35kV/6kV35kV/6kV 变压器的选择变压器的选择主变压器台数应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜