2023年某机械厂降压变电所课程设计.doc

湖北民族学院科技学院信息工程学院 陈冬 课 程 设 计 书 ——2023期 末工 厂供 电测 试 学 院：信 息 工 程 学 院 姓 名： 学 号： 第一章 设计任务 一．设计题目：xx机械厂降压变电所电气局部初步设计 二．设计要求：根据本厂提供的电源负载情况，确定变压器台数和容量，选择变电所主接线方案和主要电气设备，按要求写出设计说明书和绘出主接线图。 三．设计资料： 1．工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h。均按三级负荷设计，负荷统计资料如附表。 2..供电电源情况 本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。干线导线为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。 3.气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-4℃，年最热月平均气温为30℃。 表1.1 工厂负荷统计资料 厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量/kW 需要系数 功率因数 1 铸造车间 动力 300 0．3 0．7 照明 6 0．8 1．0 2 锻压车间 动力 350 0．3 0．65 照明 8 0．7 1．0 3 电镀车间 动力 150 0．6 0．80 照明 5 0．8 1．0 4 电镀车间 动力 250 0．5 0．8 照明 5 0．4 1．0 5 仓库 动力 20 0．8 0．8 照明 1 0．3 1．0 6 工具车间 动力 360 0．9 0．6 照明 7 0．2 1．0 7 金工车间 动力 400 0．8 0．65 照明 10 0．7 1．0 8 锅炉房 动力 50 0．8 0．8 照明 1 0．3 1．0 9 装配车间 动力 180 0．8 0．7 照明 6 0．2 1．0 10 机修车间 动力 160 0．2 0．65 照明 4 0．8 1．0 生活区 照明 350 0．7 0．9 第二章 负荷计算和无功功率补偿 2.1 负荷计算 2.1.1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〕 = ， 为系数 b)无功计算负荷〔单位为kvar〕 = tan c)视在计算负荷〔单位为kvA〕 = d)计算电流〔单位为A〕 =, 为用电设备的额定电压〔单位为KV〕 2.1.2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〕 = 式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95 b)无功计算负荷〔单位为kvar〕 =，是所有设备无功之和；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〕 = d)计算电流〔单位为A〕 = 经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示〔额定电压取380V〕 表2.1 各厂房和生活区的负荷计算表 编号 名称 类别 设备容量/kW 需要系数 cos tan 计算负荷 /kW /kvar /kVA /A 1 铸造 车间 动力 300 0．3 0．7 1.02 90 91.8 128.6 194.8 照明 6 0．8 1．0 0 4.8 0 4.8 12.63 小计 306 —— 94.8 91.8 2 锻压 车间 动力 350 0．3 0．65 1.17 105 122.85 161.84 244.76 照明 8 0．7 1．0 0 5.6 0 5.6 14.74 小计 358 —— 110.6 123 3 电镀车间 动力 150 0．6 0．80 0.75 90 67.5 112.5 170.45 照明 5 0．8 1．0 0 4 0 4 10.53 小计 155 —— 94 67.5 4 电镀车间 动力 250 0.5 0.80 0.75 125 93.8 156.25 236.74 照明 5 0．4 1．0 0 2 0 2 5.26 小计 255 —— 127 93.8 5 仓库 动力 20 0.8 0.8 0.75 16 12 20 30.3 照明 1 0.3 1.0 0 0.3 0 0.3 0.79 小计 21 —— 16.3 12 6 工具车间 动力 360 0.9 0.6 1.33 324 430.92 540 818.18 照明 7 0.2 1.0 0 1.4 0 1.4 3.68 小计 367 —— 325.4 430.92 7 金工车间 动力 400 0.8 0.65 1.17 320 374.4 492.31 745.92 照明 10 0.7 1.0 0 7 0 7 18.42 小计 410 327 374.4 8 锅炉 房 动力 50 0.8 0.8 0.75 4 3 5 7.58 照明 1 0.3 1.0 0 0.3 0 0.3 0.79 小计 51 —— 4 3.3 9 装配车间 动力 180 0.8 0.7 1.02 144 146.88 205．71 311.68 照明 6 0.2 1.0 0 1.2 0 1.2 3.16 小计 186 —— 145.2 146.88 10 机修车间 动力 160 0.2 0.65 1.17 32 37.4 49.23 74.59 照明 4 0.8 1.0 0 3.2 0 3.2 8.42 小计 164 —— 35.2 37.4 11 生活区 照明 350 0.7 0.9 0.48 245 117.6 272 413 总计 动力 2220 —— 照明 403 计入=0.8, =0.85 0.75 1198 1273 1748 2649 无功功率补偿 变压器低压侧的视在计算负荷 这时变电所低压侧的功率因数为 cos=1198/1748=0.69 要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧须装设的并联电容器为 Q=1194〔tanarccos0.69-tanarccos0.92〕=934.63kvar 取Q=935 S==1198 根据课本要求小型工厂的变电所最正确方案为一台变压器 第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择 3.1 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选择以下选择方案： a)装设一台变压器 型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1250KVA>=1198KVA，即选一台S9-1250/10型低损耗配电变压器。 主变压器的联接组均为Yyn0. 装设一台主变压器的主接线方案 第四章 短路电流的计算 5.1 绘制计算电路 500MVA K-1 K-2 LGJ-150,8km 10.5kV S9-1000 0.4kV (2) (3) (1) ～ ∞系统 图5-1 短路计算电路 1.求K-1电的三相短路电流和短路容量 〔1〕计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1〕电力系统的电抗 电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故 X= 2)架空线路 查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故 3)计算K-1点短路的等效电路 =0.22+2.88=3.1 〔2〕计算三相短路电流的短路容量 1〕三相短路电流周期分量有效值 2〕三相短路次暂态电流和稳态电流 3〕三相短路冲击电流及第一个周期全电流有效值 4 〕三相短路容量 〔 2．求K-2点的短路电流和短路容量 1〕电力系统的电抗 X=3.2 2)架空线路 X=4.18 3〕电力变压器的电抗 X=X=6 3〕K-2点的总电抗 = 3.2+ 4.18+(6/2)=7.5 2〕计算三相短路电流和短路容量 1〕三相短路电流周期分量有效值 2〕三相短路次暂态电流和稳态电流 3〕 三相短路冲击电流及第一个周期全电流有效值 5.5.4三相短路容量 以上短路计算结果综合图表5-1所示。 表5-1 短路计算结果 短路计算点 三相短路电流 三相短路容量/MVA k-1 2 2 2 5.1 3.02 36.4 k-2 36.8 36.8 36.8 67.7 40.1 25.5 第五章 变电所一次设备的选择校验 5.1 10kV侧一次设备的选择校验 5.1.1按工作电压选那么 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。 5.1.2按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即 5.1.3按断流能力选择 设备的额定开断电流或断流容量，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或短路容量，即 或 对于分断负荷设备电流的设备来说，那么为，为最大负荷电流。 5.1.4 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 或 、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。 表6-1 10 kV一次侧设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动态定度 热稳定度 其它 装置地点条件 参数 数据 10kV 57.7A () 2kA 5.1kA 一次设备型号规格 额定参数 高压少油断路器SN10-10I/630 10kV 630kA 16kA 40 kA 高压隔离开关-10/200 10kV 200A - 25.5 kA 选用2个 高压熔断器RN2-10 10kV 0.5A 50 kA - - 电压互感器JDJ-10 10/0.1