中南大学总降压变电所及高压配电系统设计电气工程课程设计报告

1电气工程课程设计电气工程课程设计总降压变电所及高压配电系统设计总降压变电所及高压配电系统设计学 院： 信息科学与工程学院 班 级： 电气 1201 班 姓 名： 学 号： 指导教师： 时 间： 2015.01.20 2目目 录录前言前言一一 设计任务及要求设计任务及要求（一）设计题目（二）设计要求（三）设计依据（四）设计任务二二 负荷计算和无功补偿负荷计算和无功补偿（一）负荷计算的目的（二）负荷计算的方法1、单组用电设备的计算负荷的确定2、多组用电设备的计算负荷的确定（三）车间用电设备组和工厂计算负荷的确定（四）无功功率补偿及其计算三三 总降压变电所的所址和型式的确定总降压变电所的所址和型式的确定（一）变电所所址的选择1、变电所所址选择的一般原则2、负荷中心的确定（二）变电所型式的确定1、总降压变电所2、车间变电所3、最终方案的确定4、厂区供电电压的选择四四 确定变压器型式、容量和台数确定变压器型式、容量和台数（一）确定总降压变电所主变压器型式（二）变压器台数和容量的确定1、主变压器台数的选择2、主变压器容量的选择33、各车间变电所所选变压器的台数及容量4、总降压变电所主变压器台数及容量5、主变压器绕组数和接线组别的确定五五 变配电所主接线的选择变配电所主接线的选择（一）变电所主接线1、对变电所主接线的要求2、变电所主接线方案的比较（二）变电所主接线方式1、总降压变电所主接线方式的选择2、高压配电系统主接线方式的选择六六 短路计算及设备的选择短路计算及设备的选择（一）短路电流计算1、短路电流的计算2、短路计算过程3、短路电流计算结果（二）一次设备的选择与校验1、一次设备选择及校验的条件2、总降压变电所 35kV 侧一次设备的选择与校验3、总降压变电所 10kV 侧一次设备的选择与校验4、各车间变电所 10kV 侧一次设备的选择与校验5、各车间变电所二次侧一次设备的选择与效验七七 工厂电源进线及高压配电线路的选择工厂电源进线及高压配电线路的选择1、35kV 架空线路的选择2、35kV 母线的选择3、总降压变电所 10kV 侧电缆的选择4、总降压变电所 10kV 侧母线的选择5、总降压变电所至各车间变电所电缆选择八八 继电器保护继电器保护4（一） 继电保护装置的配置原则及情况1、继电保护的任务2、继电保护装置的基本要求3、继电保护的基本工作原理4、电流保护的接线方式（二）变压器的继电保护及整定计算1、总降压变电所 35/10kV 变压器的保护2、35kV 电力线路保护3、10kV 电力线路保护九九 车间变电所的防雷保护和接地装置的设计车间变电所的防雷保护和接地装置的设计（一）变电所防雷保护与防雷装置的选择1、变电所防雷保护2、防雷装置的选择（二）接地装置的设计计算十十 设计心得设计心得附录附录 1 1附录附录 2 2参考文献参考文献5前前 言言工厂总降压变电所是工厂供配电的重要组成部分，它直接影响整个工厂供电的可靠运行，同时它又是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换、接受和分配电能的作用。电气主接线是总降压变电所的主要环节，电气主结线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。本设计是 35/6kV 降压变电所及高压配电系统的设计。首先，进行车间负荷统计和无功功率补偿，确定主变压器及各车间变压器；从技术和经济等方面，通过了两种方案的比较，选择经济、可靠、运行灵活的主接线一次方案。然后，确定工厂电源进线、母线和高压配电线路；再进行短路计算和对电气设备的选择、校验。最后，进行二次回路方案、整定继电保护、防雷保护和接地装置的设计。设计结果可以满足工厂供电的可靠性，并保证各车间电气设备的稳定运行。6一一 设计任务及要求设计任务及要求(一)设计题目总降压变电所及高压配电系统设计(二)设计要求要求根据某厂所能取得的电源及某厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定总降压变电所位置，确定总降压变电所主变压器的台数与容量、类型，选择总降压变电所主结线方案及高压设备和进出线，确定防雷和接地装置。(三)设计依据1工厂总平面布置图 如图 1 所示。72工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量 如表 1 和表 2 所示。表 1 各车间和车间变电所 380V 负荷表序号车间(单位)名 称设备容量(kW)需要系数Kd功率因数cos车间变电所代号变压器台数1铸钢车间20000.40.65No.1 车变22铸铁车间10000.40.70No.2 车变2图 1 总平面布置图83砂 库1100.70.604小计(K=0.9)5铆焊车间12000.30.4561”水泵房280.750.87小计(K=0.9)No.3 车变18空压站3900.850.759机修车间1500.250.6510锻造车间2200.30.5511木型车间1860.350.6012制材场200.280.6013综合楼200.9114小计(K=0.9)No.4 车变115锅炉房3000.750.80162”水泵房280.750.8017仓库(1、2)880.30.6518污水提升站140.650.8019小计(K=0.9)No.5 车变1表 2 各车间 6kV 高压负荷表序号车间(单位)名称高压设备名称设备容量(kW)需要系数Kd功率因数cos1铸钢车间电弧炉2×12500.90.8792铸铁车间工频炉2×2000.80.93空压站空压机2×2500.850.85小 计3供用电协议1)工厂电源从供电部门某 22035kV 变电站以 35kV 双回架空线路引入本厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距厂东侧 8km。2)系统的短路数据，如表 3 所示。其供电系统图，如图 2 所示。3)供电部门对工厂提出的技术要求：区域变电站 35kV 馈电线路定时限过流保护装置的整定时间 top=2s，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于 1.5s。工厂在总降压变电所 35kV 电源侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于 0.9。4)供电贴费为 800 元/kVA。每月电费按两部电费制：基本电费为 25 元/kVA，动力电费为 0.5元/kW·h，照明电费为 0.7 元/kW·h。4工厂负荷性质 本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为 6000h，属二级负荷。车间变电所供电电源为 10kV。各车间 6kV 高压负荷由相应的车间变电所供电。表 3 区域变电站 35kV 母线短路数据系统运行方式系统短路容量系统运行方式系统短路容量系统最大运行方式时Soc·max=200MVA系统最小运行方式时Soc·min =175MVA10(四)设计任务1设计说明书 需包括以下主要内容： 1）负荷计算。2)变电所位置的选择。3)变电所主变压器台数和容量、类型的选择。4)变电所主结线方案的设计（要求从两个以上较为合理的方案中优选） 。5)短路电流的计算。6)变电所一次设备的选择与校验。7)变电所进出线的选择。8)防雷保护概述和接地装置的设计。9)参考文献。2设计图样 变电所主结线图(CAD) 1 张。3明细表 主要设备、器件明细表 1 张，需注明主要设备、器件的代号、名称、型号（规格） 、数量等。图 2 供电系统图11二二 负荷计算和无功补偿负荷计算和无功补偿（一）负荷计算的目的计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也不能定得过小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘体过早老化甚至烧毁，因此，必须合理确定计算负荷。确定用户的计算负荷是选择电源进线和一、二次设备的基本依据，是供配电系统设计的重要组成部分，也是与电力部门签订用电协议的基本依据。在工业企业的供电设计中，学会计算或估算全厂电力负荷的大小是非常重要的，它是正确选择供电系统中导线、开关电器、变压器等的基础，也是保障供电系统安全可靠运行必不可少的重要一环。（2）负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。需要系数法 计算简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算 。故本设计采用需要系数法确定。1、单组用电设备的计算负荷的确定主要计算公式有有功功率 （2-1）30edPPK无功功率 （2-2）tan3030PQ视在功率 （2-3）30303030/cosSPPQ计算电流 （2-4）3030/3NISU式中、用电设备组的有功、无功、视在功率的计算负荷；30P30Q30S12用电设备组的设备总额定容量；ep功率因数角的正切值；tan用电设备组的计算负荷电流；30I额定电压。NU2、多组用电设备的计算负荷的确定主要计算公式有功功率 （2-5）ipPKP3030无功功率 （2-6）iqPKQ3030视在功率 （2-7）23023030QPS计算电流 （2-8）NUSI 330 30式中所有设备组有功计算负荷之和；iP3030P有功负荷同时系数；pK所有设备组无功计算负荷之和；iQ3030Q无功负荷同时系数；qK（三）车间用电设备组和工厂计算负荷的确定根据以上公式，以铸钢车间为例进行负荷统计：由已知数据，2000epkW0.4dK 65. 0cos17. 1tan可得 30 10.42000800dePK PkW1330 130 1tan800 1.17936 varQPk 30 1 30 18001231cos0.65PSkVA 30 1 30 112311870.3330.38NSIAU 用同样的方法可求得其他车间的计算负荷如表 2-1 所示：表 2-1 各车间 380V 侧负荷统计表计 算 负 荷 编号车间（单位）名称设备容量/kWKdcostan30/PkW30/varQk30/SkVAAI/301铸钢车间20000.40.651.178009361230.81870.3铸铁车间10000.40.701.02400408571.4867.6砂 库1100.70.601.3377102.4128.1195.6 2 小 计0.9K1110429.3459.4628.8955.6铆焊车间12000.30.451.98360712.8798.61213.51#水泵房280.750.80.752115.7526.339.93小 计0.9K1228342.9656.0739.91124.2空 压 站3900.850.750.88331.5291.7244