1、科信學院 課程設計說明書 （2012 /2013學年第一學期） 課程名稱：企業供配電系統設計 題 目:某通用機器廠總降壓變電所及高壓配電系統設計 專業班級： 科信09自動化4班 學生姓名： 學 號： 扌旨導教師 :王靜爽高敬格苗敬利 等 設計周數：一周 設計成績 ： 2013年1月16日 一、緒 論 錯誤！未定義書簽。 1.1課題目的 錯誤！未定義書簽。 1.2 課題要求及主要任務 錯誤！未定義書簽。 1.2.1課題要求 錯誤！未定義書簽。 1.2.2課題主要任務 錯誤！未定義書簽。 二、課題內容 錯誤！未定義書簽。 2.1負荷計算及功率補償 5 2.1.1負荷計算的內容和目的 2 2.1.2

2、負荷計算的方法 2 2.1.3全廠負荷計算。 3 2.1.4功率補償 3 2.2 工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數量的選擇 8 2.2.1主變壓器臺數的選擇 8 2.2.2變壓器容量及臺數的選擇。 錯誤！未定義書簽。 2.2.3變電所、配電所位置和型號的選擇 9 2.2.4變配電所主結線的選擇原則 6 2.2.5配電所的主接線選擇 錯誤！未定義書簽。 2.3短路電流的計算 9 2.3.1求k -1，k-2點的三相短路電流和短路容量 9 2.3.2求-1點的三相短路電流和短路容量 錯誤！未定義書簽。 2.3.3 K -1，K-2點短路計算表 錯誤！未定義書簽。 2.4 10kV側一次設備

3、的選擇校驗 錯誤！未定義書簽。 2.5校驗電壓損耗 11 三、 總結 15 四、 參考文獻 錯誤！未定義書簽。 一、緒論 1.1、課題目的 本題目主要目的是設計某通用機器廠的變電所總降壓配電設計。與原來的課程設 計比較，本題不僅設計量大了許多，而且在更個方面的要求也有所加強。雖然變電 所的設計在現在已經不是高新的技術，但是作為自動化專業的學生，本題目還是很 全面的包含了一大部分專業課程學習的內容，而且各個方面都有所深入。 雖然本題沒有對變電站綜合自動化有所研究，但是對日后向這個方面的學習和發 展打下了堅實的基礎。通過這次設計不僅進一步加強專業知識的學習，拓寬知識面， 提高理論知識水平。而且擴寬

4、了就業面，提高就業能力，提高了獨立思考和分析問 題的能力。 1.2、課題要求及主要任務 1.2.1課題主要任務 （1）確定負荷等級。 （2）擬定高低壓供配電系統。 （3）正確建立負荷統計計算表。 （4）變壓器臺數、容量、型號選擇。 （5）設計變電所主接線圖。 （6）計算短路電流以及主要高壓設備器件的選擇及校驗。 （7）確定無功功率補償裝置。 （8）CAD繪制供配電系統圖。 1.2.2課題技術要求 （1）當地供電部門可提供兩個供電電源，供設計部門選定： i從某A變電站提供電源，此站距該廠 5 Km。 ii為滿足一、二級負荷的需求，從某 B變電站，提供10kV架空線作為備 用電源，僅在工作電源停止

5、供電時，才允許使用備用電源供電。 （2）電力系統短路數據，如表1-1所示。 表1-1區域變電站110kV母線短路數據 系統運行方式 系統短路數據 系統運行方式 系統短路數 據 系統最大運行方式 Sk3max 二 1461KVA 系統最小運行方式 Sh 二 334KVA (3) 供電部門對工廠提出的技術要求：該廠的總平均功率因數值應在 0.9以上 (4) 工廠負荷性質： 本廠大部分車間為三班制，最大有功負荷利用小時數為5600h。 由于該廠有鍋爐房，當鍋爐房供生產用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發生危險。又由于該廠距 離市區較遠，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。 二、課題內容 2.1

6、負荷計算的內容和目的 (1) 計算負荷是根據已知的工廠的用電設備安裝容量求取確定的、預期不變的最大 假想負荷。也就是通過負荷的統計計算求出的、用來按發熱條件選擇供電系統中各 元件的負荷值。在配電設計中，通常采用半小時的最大平均負荷作為按發熱條件選 擇電器或導體的依據。 (2) 計算負荷是用戶供電系統結構設計、供電線路截面選擇、變壓器數量和容量選擇、電氣設 備額定參數選擇等的依據，合理地確定用戶各級用電系統的計算負荷非常重要。 2.2負荷計算的方法 有功計算負荷為P30=KdPe(2-1) 式中，Pe為設備容量。 無功計算負荷為Q30 = P30 tan(2-2) 式中，tan，為對應于用電設備

7、組cos :的正切值。 視在計算負荷為S30花-Q0(2-3) 總的計算電流為130 =(2-4) -N 式中，Un為額定電壓 工廠各車間負荷計算表 表2-1工廠各車間負荷計算表 序號 車間名稱 負荷 類型 設備 容量 Kw 系數 COS 書 tg “ 計算負荷 計算電流 有功 KW 無功 KVAR 視在 KVA I30 KA 1 空壓車間 I 2505 0.5 0.73 0.94 1050 987 1438.4 2.2 2 模具車間 I 886 0.38 0.68 1.08 622.44 672. 2 915.4 1.4 3 鑄造車間 I 634 0.6 0.7 1.02 1023 1043

8、.5 1461.4 2.2 4 磨拋車間 I 514 0.4 0.8 0.75 568.8 426.6 711 1.1 5 電鍍車間 I 562 0.3 0.7 1.02 285 290.7 407.1 0.6 6 配料車間 I 105 0.4 0.75 0.88 300 264 400 0.6 7 鍋爐房 I 269 0.7 0.75 0.88 392 344.9 522.7 0.8 8 其他負荷 I 322 0.5 0.8 0.75 267.5 200.6 334.4 0.5 9 其他負荷n n 543 0.45 0.7 1.02 288 293.76 411.4 0.6 KX = 0.9

9、 4317 4071 5934 9 2.3全廠負荷計算 取 KE = 0.9; 根據上表可算出：XP 3o（i）= 4797 kW; EQao（i）= 4523kvar 貝U P30 = KXPXP 30（i）= 0.9 X 4797kW = 4317kW Q30 = KX qXQ30（i）= 0.9 X 4523kvar = 4071kvar S30P3： Q30 - 5934KV-A 130 = S30/ V3UN 9KA CO邸=P30/S30 =4317/5934= 0.72 2.4功率補償 當供電電壓為35kv時： 由于本設計中上級要求 CO0.9,而由上面計算可知 COSb =0.

10、7209 因此，符合本設計的要求 當供電電壓為10kv時： 由于本設計中上級要求 COS 0.9 5,而由上面計算可知 COS =0.720.9 因此，符合本設計的要求。 2.2、工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數量的選擇 2.2.1 主變壓器臺數的選擇 由于該廠的負荷屬于一、二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩 臺變壓器，以便當一臺變壓器發生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷 繼續供電，故選兩臺變壓器。 2.2.2 變電所主變壓器容量的選擇 裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量St應同時滿足以下兩個條件: (1) 任一臺單獨運行時,St(0.60.7) S3。(

11、1)； (2) 任一臺單獨運行時，StS0 (I + n); 由于S 30( 1)= 5934KVA，且該廠本廠三班制，年最大有功負荷利用小時數 為 5600h。 選變壓器 St 色(0.60.7) 5934= (35604153) KVA St - S30 (I + U) 選擇S9-6300/35型變壓器。 3、繞組數和接線組別的確定 該變電所有二個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，主變壓器的聯結組別均采 用 Dyn 11。 2.2.3變電所、配電所位置和型號的選擇 (1)變電所和配電所的位置選擇應根據下列要求綜合考慮確定： 靠近工廠的負荷中心；接近電源側；進出線方便；運輸設備方便；不應設在有

12、劇烈振動或 高溫的場所；不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠離，不應設在污染源的主導風向 的下風側；不應設在地勢低洼和可能積水的場所；不應設在有爆炸危險的區域內；不宜設在有 火災危險區域的正上方或正下方。 224變配電所主結線的選擇原則 1. 當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節省投資。 2. 當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段的單母線接線。 3. 當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結線。 4. 為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器 分列運行。 5. 接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；但接

13、在母線上的避雷器，可與電壓互 感器合用一組隔離開關。 6.610KV固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中， 應裝設線路隔離開關。 7. 采用610 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側裝設隔離開關。 8. 由地區電網供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感 器（一般都安裝計量柜）。 9. 變壓器低壓側為0.4KV的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電保護或 自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。 10. 當低壓母線為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的 出線側及母線分段開關

14、的兩側，宜裝設刀開關或隔離觸頭。 2.2.5主接線方案選擇 對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經工廠總降壓變電所 降為6 10KV的高壓配電電壓，然后經車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓。 總降壓變電所主結線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設備（變壓器、 避雷器、斷路器、互感器、隔離開關等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主接線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經濟性，繼電保護和控制方 式都有密切關系，是供電設計中的重要環節。 一次側采用內橋式結線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線，其一 次側的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線

15、路斷路器QF11和QF12 的內側，靠近變壓器，因此稱為內橋式結線。這種主結線的運行靈活性較好，供電 可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發生故障時，則斷開QF11，投入QF10 （其兩側QS先合），即可由 WL2恢復對變壓 器T1的供電，這種內橋式結線多用于電源線路較長因而發生故障和停電檢修的機會 較多、并且變電所的變壓器不需要經常切換的總降壓變電所。 一次側采用外橋式結線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖，這 種主結線，其一次側的高壓斷路器 QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷 路器QF11和QF12的外側，靠近電源方向，因此稱為外橋

16、式結線。這種主結線的運 行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內橋式 結線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如 T1停電檢修或發生故障時，則斷開 QF11，投入QF10 （其兩側QS先合），使兩路電源進線又恢復并列運行。這種外橋 式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經濟運行需經常切換的總降壓 變電所。當一次電源電網采用環行結線時，也宜于采用這種結線，使環行電網的穿 越功率不通過進線斷路器 QF11、QF12，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護 10 XOF 11 K QF論 由于需要裝設兩臺主變壓器，所以可設計下列兩種主接線方案: (1) 一條電源進線

17、的主接線方案 如圖所示 P54-10 n| 茸甸T11 圖2-1 一條電源進線的主接線方案 (2)兩條電源進線的主接線方案如圖所示 圖2-2兩條電源進線的主接線方案 (3) 兩種主接線方案的技術經濟比較 兩種主接線方案的比較 比較項目 一條電源進線的主接線方案 兩條電源進線的主接線方案 供電安全 性 滿足要求 滿足要求 供電可靠 技 性 基本滿足要求 滿足要求 術 供電質量 4匕 兩臺主變并列，電壓損耗小 兩臺主變并列，電壓損耗小 指 L靈活方便 標 性 由于只有一條電源進線，靈 活性稍差 由于只有兩條電源進線，靈 活性較好 擴建適應 性 稍差一些 更好一些 從表中可以看出，雖然按經濟指標，一

18、條電源進線的主接線方案遠優于兩條電源進線的主 接線方案，但是按技術指標，兩條電源進線的主結線方案優于一條電源進線的主接線方案。為 了給工廠的正常生產提供更加穩定、可靠的電源，所以決定采用兩條電源進線的主接線方案。 正常工作時110kV側母線中間分段，兩電源分別同時給兩變壓器供電。當一條電源進線出現故 障時，利用110kV母線的聯絡線，把110kV側母線連通，用另外一條電源進線給兩個變壓器供 電。這樣不僅提高了供電的可靠性，而且靈活性也增強了，給電力系統的維護和維修帶來了安 全和方便。雖然這樣投資高了不少，但是是十分值得的。 2.3短路電流的計算 2.3.1求k -1點的三相短路電流和短路容量

19、(Uc1=115.5KV 三相短路容量f：3Uc1lk?=1918MVA 三相短路電流周期分量有效值丨鳥=1918/( 3*115.5)=9.6KA 總阻抗 X 郅)=Uci/ lk? =115.5/9.6=12 門 架空線路的電抗：由資料得 X。=0.35/km,因此 X2 = X0I = 0.35 門/km 5km = 1.75門 電力系統的電抗：Xj_x2 =12i -1.75幕-10.25? 由 Sc =UC1/X1 =115.5*115.5/10.25 = 1301MVA ； 因此，選取SW2-35型斷路器 其他三相短路電流 I1(3)=lk9.6kA iS3) =2.55I = 2

20、.55 9.6kA =24.48kA ISh) 51I =1.51 9.6kA =14.5kA 2.3.2求k-2點的三相短路電流和短路容量 (Uc2 =10.5kV ) 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗 電力系統的電抗 架空線路的電抗 10.5kV 2 1301MVA = 0.085 1 X2 = XI Uc2 Uc1丿 = 0.35 門/km 5km f10.5kV Y I 115.5kV 丿 = 0.014 門 電力變壓器的電抗 X3=X4=U%/100*( uC2 /Sn)=17/100*(10.5*10.5/7000)=0.003 繪k-2點短路的等效電路如圖3-8示，并計算其總電

21、抗為: X pk _2) =X1 X2 X3/X4 =X1X2 X3X4 X3 X4 2 11 = 0.085 門 0.0140.003門=0.1005 門 計算二相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 l(3)Uc210.5kV603kA I k _260.3kA P3X 歟x 0.1005TJ 其他三相短路電流 I (3) = I (3) = I 60.3kA i；3)=2.55l =2.55 60.3kA =33.2kA lS3)=1.511 =1.51 60.3kA =91kA iii三相短路容量 sk3! -3U C2l k篤二 3 10.5kV 60.3kA =1096.

22、6MV A 2.3.3 k-1,k-2 點短路計算表 短 路 計 算 占 八、 三相短路電流/ kA 三相短路容量 /MVA I (3) I k I ” I (3) I oO i(3) i sh I (3) I sh q(3) Sk k-1 9.6 9.6 9.6 24.48 14.5 1918: k-2 60.3 60.3 60.3 33.2 91 1096.6 2.4 10kV側一次設備的選擇校驗 表2-410kV側一次設備的選擇校驗 選擇校驗項目 電壓 電流 斷流 能力 動穩定 度 熱穩 定度 額定參數 Un I N I oc i max It2t 次高壓少油斷路 設器 備 SW2-35

23、 35kV 1500A 24.8k A 63.4kA 24.8 型咼壓隔離開關 號6 那GNs -10/1000 規8 10kV 1000A 75kA 2 30X5 = 4500 格高壓熔斷器 RN2-10 10kV 0.5A 50kA 電壓互感器 JDJ-10 10/0. 1kV 電流互感器 LZZQB6-10 10kV 800/5A 315/5A（大于 I 30 ） 100/5A（大于 1 30 ） 電流互感器 LA-10 10kV 315/5A（大于 1 30 ） 160/5A（大于 1 30 ） 表3-7所選設備均滿足要求 2.5 校驗電壓損耗 由課題要求 A變電站至該廠距離約5Km而

24、表查得25mm2的鋁芯電纜的 R。=1.54Ekm （按纜芯工作溫度80 C計），X。= 0.120km ,又該廠的 P30 =4317kW , Q30 = 4071kvar，因此按式 -3568V （3-9） 、pR qX 4317kW1.54 5+ 4071kvar 0.12 5 10kV U 。二 3568V 10000V 10000 = 3.50。：引 。= 50。滿足允許電壓損耗5%的 要求。 三、課設心得總結 通過這次課程設計，使我得到了很多的經驗，并且鞏固和加深以及擴大了專業知 識面，鍛煉綜合及靈活運用所學知識的能力，正確使用技術資料的能力。知識系統化能 力得到提高，設計過程中運用了很多的知識，因此如何將知識系統化就成了關鍵。 如本設 計中用到了工廠供電的絕大多數的基礎理論和設計方案， 因此在設計過程中側重了知識 系統化能力的培養，為