35kv塑胶喷漆长全厂总降压变电所及配电系统的设计工厂供电课程设计--本科毕业设计论文.doc

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1、工厂供电课程设计 题目： 35kV塑胶喷漆长全厂总降压变电所 及配电系统的设计学 院： 机电工程学院专 业： 电气工程及其自动化姓 名：学 号： 100510700指导教师： 设计完成日期：二零一四年一月目录第一章 题目：35KV塑胶喷漆厂全厂总降压变电所及配电系统的设计31. 厂区平面图32.1 负荷类型32.2 电源情况42.3 供电电价为两部电价42.4 气象及其他资料43.1设计内容和要求53.2 设计成果53.3 设计步骤510KV及以下变电所设计规范(GB50053-94)S；6第二章 负荷的计算62.1 负荷计算62.2 无功功率补偿8第三章 主接线方案选择103.1方案的选择1

2、03.2方案的比较12第四章 变电所的位置和变压器134.1总负荷中心的确定134.2车间变电所位置的确定144.3 变电所主变压器台数的选择144.4 变电所主变压器容量的选择15第五章 短路电流的计算165.1 (1)号车间变电所最大运行方式 S（3）kmax=800MVA165.2 (1)和(2)号车间变电所最小运行方式 S（3）kmin=375MVA185.3 (2)(3)号车间变电所最大运行方式 S（3）kmax=800MVA215.4 (2) (3)号车间变电所最小运行方式 S（3）kmin=375MVA23第六章 设备的选择校验266.1 38kV侧一次设备的选择校验266.2

3、380V侧一次设备的选择校验276.3 变压所进出线与邻近单位联络线的选择296.4 380V低压出线选择30第七章 照明灯具的选择及布置348.1 照明灯具的选择348.2 照明灯具的布置方案35第八章 变电所防雷与接地装置的设计358.1变电所的防雷保护358.2.1计算单根钢管的接地电阻368.2.2确定接地钢管数和接地方案36参考文献37第一章 题目：35KV塑胶喷漆厂全厂总降压变电所及配电系统的设计塑胶喷漆厂平面布置图比例 1:10000宿舍区负荷中心ABCDEFGHIJ路1. 厂区平面图2 中心用电设备负荷情况2.1 负荷类型本处置中心绝大部分用电设备属于长期连续负荷。要求不间断供

4、电，停电时间过长将会造成严重的经济损失，故主要车间及附属设备均为二类负荷。(1)负荷运行情况该处置中心为三班工作制，全年工作小时数为8760小时，最大负荷利用小时数为6000小时。(2)负荷表附表1喷漆厂负荷统计资料厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kw需要系数Kd功率因数1隧道炉车间动力120018000.650.700.80照明801800.81.02五金喷漆车间动力150020000.60.700.80照明801800.91.03塑料喷漆车间动力260031200.30.650.75照明801800.81.04烤漆车间动力7009000.30.600.70照明20500.851.05

5、锅炉房动力3600.60.600.70照明10200.81.06仓库动力1100.30.600.70照明120.81.07除尘车间动力26200.40.650.70照明501000.71.08丝印车间动力32200.30.600.65照明501000.71.09金工车间动力8009200.30.600.65照明501000.751.010工具车间动力4200.360.600.65照明501000.91.0宿舍住宅区照明400户0.240.852.2 电源情况(1)工厂电源从电业部门某220/35/10千伏变电所，用35或10千伏双回路架空线引入本厂，其中35KV作为工作电源，10KV作为备用电

6、源（10KV作为工作电源，35KV作为备用电源），该变电所距厂东侧15公里。(2)供电电源要求功率因数大于0.90。（3）供电系统短路技术数据附表2 区域变电所35千伏（10KV）母线短路数据如下：系统运行方式短路容量说明最大运行方式S（3）kmax=800MVA最小运行方式S（3）kmin=375MVA2.3 供电电价为两部电价(1)基本电价:按变压器容量计算,4元/KVA；(2)电度电价:10KV供电时电价为0.80元/Kwh 2.4 气象及其他资料(1)最热月份平均气温32.2度 (2)冻土层厚度0.7m(3)最热月份平均地温27.3度 (4)地下水位1.5m(5)土地性质 粘土 (6)

7、海拔高度 1021.3m(7)主导风向 西北（冬），东南（夏） (8)年雷暴日 27.3日3.1设计内容和要求(1)确定全部计算负荷。(2)确定主变电所的结构形式、变压器的台数及容量。(3)确定供电系统及供电形式。(4)计算短路电流并选择主要电器设备。(5)确定无功功率补偿装置及其容量。(6)确定变电所的平面布置图。(7)确定变电所的接地与照明装置。3.2 设计成果(1)设计说明书。(2)变电所的主接线图。 3.3 设计步骤(1)负荷的计算根据给出的负荷明细表，确定全厂的计算负荷。(2)主接线方案选择根据给出的供电电源、供电的技术指标和经济指标，提出可能的供电方式（3种），并加以比较与选择。其

8、中技术指标以供电可靠性、灵活性、安全性为主要内容。(3)补偿方式选择无功补偿的方式，确定无功补偿的设备、个数及其控制，根据计算，确定补偿后的变压器容量，根据变压器容量选择变压器。(4)短路电流的计算在方案论证的条件下，确立最佳方案后，做出初步设计，根据初步设计的主接线图，确定短路点，并计算三相短路电流。(5)电气设备选择及校验(6)变压器、线路、电动机保护的配置及整定。 参考资料10KV及以下变电所设计规范(GB50053-94)S；民用建筑电气设计规范 (JGJ/T 1692)S；低压配电设计规范 (GB 5005495)S；供配电系统设计规范(GB 50052-95)S；民用建筑照明设计标

9、准(GBJ 13390)S；工业企业照明设计标准(GB 50034-92)S；建筑物防雷设计规范(GB 50057-94)S；甲 组 学 生 负 荷 组 合 方 案ABCDEFGHIJ5126347891057861210349乙 组 学 生 负 荷 组 合 方 案ABCDEFGHIJ5126743981057463210189第二章 负荷的计算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） = ，为需要系数.b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)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）

10、.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） = 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0.85-0.95b) 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0.90.97c) 视在计算负荷（单位为kvA） =d) 计算电流（单位为A） =2.1.3各厂房及宿舍住宅区的负荷计算:表2-1各厂房及宿舍住宅区的负荷计算表编号用电单位名称负荷性质Pe/kwKdcostan(kW)(kvar)/kVA/A1隧道炉车间动力18000.65080.751170877.5-照明180081001440-小计1980-13148

11、77.51606.524412五金喷漆车间动力20000.6080.751200900-照明1800.91001620-小计2180-1362900166225253塑料喷漆车间动力31200.30.750.88936823.7照明180081001440小计3300-1080823.7983.313374烤漆车间动力90003071.02270275.4照明5008510042.50小计950-312.5275.44286515锅炉房动力3600.6071.02216220.3照明2008100160小计380-232220.3324.54936仓库动力11003071.023333.66照

12、明2081001.60小计112-34.633.6648.3737除尘车间动力262004071.0210481068.96照明1000.7100700小计2720-11181068.96156723808丝印车间动力3220030.651.17 9661322-照明1000.7100700-小计3320-10361322155623649金工车间动力920030651.17276322.9照明100075100750小计1020-351322.9499.675910工具车间动力4200.360651.17151.2176.9照明1000.75100750小计520-226.2176.9307

13、.646711宿舍住宅区照明4000.240.850.629659.5112.9172总计动力15470-7162.36080.82-照明1412小计0.740.916446.15776.88656131512.2 无功功率补偿 由表2-1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.74。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： =(tan - tan)=0.55*6446.1=3545.3kvar ，称为无功补偿率.所以，选并联

14、电容器BWF10.5-100-1型，做无功补偿。 因此，需要用32台这种并联电容器。 总补偿容量为。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变。低压侧无功功率计算负荷。低压侧视在功率计算负荷。低压侧计算电流。低压侧功率因数提高为。10KV变压器功率损耗为变电所高压侧的计算负荷为补偿后工厂的功率因数为: 35KV变压器功率损耗为变电所高压侧的计算负荷为补偿后工厂的功率因数为: 因此，这一功率因数满足要求。 表2-2 无功补偿后工厂的计算负荷项目计算负荷380V侧补偿前负荷0.746446.15776.8865613151380V侧无功补偿容量3600380V侧补偿后负荷0.9476446.12

15、576.869421051810KV变压器功率损耗0.01=690.05=34010KV侧负荷计算0.9336514.12516.86983.440335KV变压器功率损耗0.01=70.40.05=34935KV侧负荷计算0.9176586.928667182.5118.5 第三章 主接线方案选择3.1方案的选择根据给出的供电电源、供电的技术指标和经济指标，这里提出了可能的三种供电方式，并且加以比较与选择,确定最合适的主接线方案。其中技术指标以供电可靠性、灵活性、安全性为主要内容。方案一:高压双回路进线的一台主变压器变电所主接线图图 3-1 高压双回路进线的一台主变压器变电所主接线图。 方案

16、二:高压采用单母线，低压采用单母线分段的变电所主接线图 图 3-2 高压采用单母线，低压采用单母线分段的变电所主接线图。 这种主接线的供电可靠性较高,当任一主变压器检修或发生故障时,通过切换操作,即可迅速恢复对整个变电所的供电。但在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时,整个变电所仍要停电。这时只能供电给三级负荷。如果有与其他变电所相连的高压或抵压联络线时,则可供一、二级负荷。 方案三: 高、低压均采用单母线分段变电所主接线图 图3-3 高、低压均采用单母线分段变电所主接线图。 这种主接线的俩段高压母线 ,在正常时可以接通运行 ,也可以分段运行。任一台主变压器或一路电源进线停电检修或发生故障时

17、 ,通过切换操作 ,均可迅速恢复整个变电所的供电。因此 ,其供电可靠性相当高 ,可供一、二级负荷。3.2方案的比较 根据给出的供电电源、供电的技术指标和经济指标，进行比较:表3-1 主接线方案的技术经济比较比较项目方案一方案二方案三技术指标供电安全性不太满足要求较满足要求满足要求供电可靠性不太满足要求较满足要求满足要求供电质量电压损耗较大电压损耗较小电压损耗较小灵活方便性灵活性稍差灵活性较好灵活性非常好 从上表可以看出，按技术指标和经济指标，方案三的主接线方案略优于方案一和方案二的主接线方案，因此决定采用方案三的主接线方案。第四章 变电所的位置和变压器4.1总负荷中心的确定变电所的位置应尽量接

18、近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的轴和轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，、(均表示有功计算负荷)分别代表厂房1、2、3.10号的功率，设定（11, 5）、（8, 8)、（8,10）、（1,8）、（2,10）、（1,2）、（5,10）、（11,7）、（1，4）、（8,5），并设（17,9）为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+=。因此仿照力学中求重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标为： 图4-1 按负荷功率矩法确定负荷中心得到:=7.8，=7.4 。由计算结果可知，工厂的负荷中

19、心在(7.8,7.4)。考虑到周围环境及进出线方便，决定在2号厂房的南侧紧靠厂房建造工厂高压配电所，车间变电所高压侧为10.5KV，低压侧为0.4KV，车间变电所采用成套式。4.2车间变电所位置的确定车间变电所分为三处，同样按负荷功率矩法计算得:(1)号车间变电所负责1、2、3、11处车间负荷，变电所位于2号(2.8,4.94)附近 ; (2)号处车间变电所负责4、5、6、7, 变电所位于6号(6.9,6.1)附近 ;(3)号处车间变电所负责8、9、10号车间负荷，变电所位于9号(10.2,4)附近。 根据以上计算画出工厂的负荷指示图如下图3-2: 图4-2 工厂的负荷指示图 表4-1 各处车

20、间变电所负荷如下：变电所类型负荷车间车间总计（kVA）(1)户外式C、D、J670(2)户外式A、B、E、F3546(3)户外式H、G、I、K26104.3 变电所主变压器台数的选择该厂绝大部分用电设备属于长期连续负荷。要求不间断供电，停电时间过长将会造成严重的经济损失，故主要车间及附属设备均为二类负荷。因此，每个车间变电所应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二类负荷继续供电。4.4 变电所主变压器容量的选择 4.4.1 装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量应同时满足以下两个条件： 1)任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约60%70%的需要，即

21、 2) 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 4.4.2 (1)号车间变电所: 4.4.3 (2)号处车间变电所: 4.4.4 (3)号处车间变电所: 由此可选择车间变电所变压器型号参数如下:车间型号额定容量/kVA额定电压/kV联结组标号损耗/W空载电流（%）阻抗电压（%）一次二次空载负载(1)S9-500/1050010.50.4Yyn0100050001.44(2)S9-2500/10250010.50.4Yyn03500250000.86(3)S9-2000/10200010.50.4Yyn03000180000.86主变S7-5000/35500038.510.5

22、Yd116750367001.17.0第五章 短路电流的计算5.1 (1)号车间变电所最大运行方式 S（3）kmax=800MVA5.1.1计算电路 图5-1 并列运行时短路计算电路5.1.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=38.5，=10.5kv，=4kv,则： 5.1.3 计算短路电路中元件的电抗标幺值1. 电力系统: 知最大负荷容量=800MVA，故: =0.125 2. 架空线路 查表得线路电抗，而线路长15km，故: 3.电力变压器: 查表得35kv变压器的短路电压百分值=7.0: =1.4 查表得10kv变压器的短路电压百分值=4: =85.1.4制等效电路

23、图，如图4-2所示： 5-2 并列运行时短路等效电路图5.1.5：k-1点（38.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.125+0.4=0.5252. 三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4 .三相短路容量 5.1.6：k-2点（10.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 = =1.225 2.三相短路电流周期分量有效值 3.其他短路电流 4.三相短路容量 5.1.7：k-3点（0.4kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.125+0.4+1.4/2+8/2=5.225 2.三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4.三相短路容量 以上短路计算结果综合图表5-1所示

24、。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/kA/kA/kA/kA/kA/MVAk-12.862.862.867.294.3237.5k-24.494.494.4911.456.7881.6k-327.5627.5627.5650.730.0419.14 由于三组车间变压器的阻抗电压相等,所以他们的短路电流也相等。5.2 (1)和(2)号车间变电所最小运行方式 S（3）kmin=375MVA5.2.1 计算计算电路 图5-3 并列运行时短路计算电路5.2.2确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=38.5，=10.5kv，=4kv,则： 5.2.3 计算短路

25、电路中个元件的电抗标幺值1.电力系统: 知最小负荷容量=375MVA，故: =0.27 2.架空线路 查表得线路电抗，而线路长15km，故: 3.电力变压器: 查表得35kv变压器的短路电压百分值=7.0: =1.4 查表得10kv变压器的短路电压百分值=4: =85.2.4制等效电路图，如图4-2所示： 5-4 并列运行时短路等效电路图5.2.5：k-1点（38.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.27+0.4=0.67 2. 三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4 .三相短路容量 5.2.6：k-2点（10.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 = 2.三相短路电流周期

26、分量有效值 3 .其他短路电流 4.三相短路容量 5.2.7：k-3点（0.4kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.27+0.4+1.4/2+8/2=5.37 2.三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4.三相短路容量 以上短路计算结果综合图表5-2所示。表5-2短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/kA/kA/kA/kA/kA/MVAk-12.242.242.245.713.38149.3k-244410.27.3673k-326.826.826.849.329.218.65.3 (2)(3)号车间变电所最大运行方式 S（3）kmax=800MVA5.3.1计算电路图

27、5-5 并列运行时短路计算电路5.3.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=38.5，=10.5kv，=4kv,则： 5.3.3 计算短路电路中元件的电抗标幺值1.电力系统: 知最大负荷容量=800MVA，故: =0.125 2.架空线路 查表得线路电抗，而线路长15km，故: 3.电力变压器: 查表得35kv变压器的短路电压百分值=7.0: =1.4 查表得10kv变压器的短路电压百分值=6: =2.45.3.4制等效电路图，如图5-6所示： 5-6 并列运行时短路等效电路图5.3.5：k-1点（38.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.125+0.4=0.525

28、2. 三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4 .三相短路容量 5.3.6：k-2点（10.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 = 2.三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4.三相短路容量 5.3.7：k-3点（0.4kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.125+0.4+1.4/2+2.4/2=2.425 2.三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4.三相短路容量 以上短路计算结果综合图表5-3所示。表5-3短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/kA/kA/kA/kA/kA/MVAk-12.862.862.867.294.32190.5k-24.

29、494.494.4911.458.2681.6k-359.459.459.4109.364.741.25.4 (2) (3)号车间变电所最小运行方式 S（3）kmin=375MVA5.4.1 计算计算电路 图5-7 并列运行时短路计算电路5.4.2确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=38.5，=10.5kv，=4kv,则： 5.4.3 计算短路电路中元件的电抗标幺值1.电力系统: 知最大负荷容量=375MVA，故: =0.27 2.架空线路 查表得线路电抗，而线路长15km，故: 3.电力变压器: 查表得35kv变压器的短路电压百分值=7.0: =1.4 查表得10kv变压器

30、的短路电压百分值=6: =2.45.4.4制等效电路图，如图5-8所示： 5-8 并列运行时短路等效电路图5.4.5：k-1点（38.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.27+0.4=0.67 2. 三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4 .三相短路容量 5.4.6：k-2点（10.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 = 2.三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4.三相短路容量 5.4.7：k-3点（0.4kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值 =0.27+0.4+1.4/2+2.4/2=2.57 2.三相短路电流周期分量有效值 3 .其他短路电流 4.三相短路容

31、量 以上短路计算结果综合图表5-4所示。表5-4短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/kA/kA/kA/kA/kA/MVAk-12.242.242.245.713.38149.3k-244410.27.3673k-35656561036138.9第六章 设备的选择校验6.1设备选择的一般条件6.1.1 按正常工作条件选择 1.按工作电压选择: 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即， 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 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

32、或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。6.1.2 按短路条件校验 短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。 1. 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a) 电流的动稳定校验条件 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)电流热稳定校验条件 式中 开关的热稳定电流有效值（单位为kA）； 开关的热稳定试验时间（单位为s）；开关所在处的三相短路稳态电流（单位为kA）；短路发热假想时间（单位为s）。 2. 电流互感器的选择和校验a)动稳定度校验条件 : 式中 电流互感器的动稳定电流（单位为kA）；电流互感器的动稳定倍数（对）；电流互感器的额定一次电流（单位为A）。b)热稳定校验条件 或 式中 电流互感器的热稳定电流（单位为kA）；电流互感器的热稳定试验时间，一般取1s； 电流互感器的热稳定倍数（对）。6.2 35kV侧一次设备的选择与校验6.2.1 断路器的选择高压断路器的功能是，不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路