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1、1 设计原始题目1.1 具体题目某轧钢厂降压变电所的电气设计。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 5200h， 日最大负荷持续时间为6.5h。该厂除冶炼车间、制坯车间和热轧车间属二级负荷 外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及 家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表1所示。表 1 某轧钢厂负荷统计资料厂房名称负荷类别设备功率/kw需要系数Kd功率因数cos原料仓库动力2100.30.65照明50.61.0燃料车间动力1500.60.80照明50.81.0办公楼动力450.40.65照明120.71.0冶炼车间动
2、力3600.50.65照明80.91.0制坯车间动力2400.650.80照明80.81.0热轧车间动力4500.60.80照明150.81.0机修车间动力2600.350.70照明70.81.0冷轧车间动力3800.50.65照明100.81.0成品仓库动力800.40.80照明90.81.0生活区照明2100.650.912345678910厂房编号（P2）供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可 由附近一条 6kV 的公用电源干线取得工作电源。该电源干线的走向参看工厂总平 面图。该干线的导线牌号为LGJ-240,导线为等边三角形排列，线距为1.5m；干 线首端（即
3、电力系统的馈电变电站）距离本厂约5km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为600MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定 时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压 联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总 长度为40km，联络线电缆线路总长度为15km。3）气象资料 本厂所在地区的年最高气温为40C，年平均气温为25C，年 最低气温为-3C，年最热月平均最高气温为36C，年最热月平均气温为29C，年 最热月地下0.8m处平均温度为25C。当地主导风向为东风，年雷暴日数为25。4）地质水文资料本厂所在地区平均海拔
4、300m，地层以砂粘土为主；地下 水位为 2m 。5）电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能， 设专用计量柜，按两部电费制交纳电费：每月基本电费按主变压器容量计为20元 /kVA,动力电费为0.3元/kWh,照明（含家电）电费为0.4元/kWh。工厂最大 负荷时的功率因数不得低于0.9。1.2 要完成的内容要求根据本厂所能取得的电源及本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，确定变电所主变压 器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，最后按 要求写出设计说明书，绘出设计图样。2 设计课题的计算与
5、分析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）P30 =kd .Pek 为系数db）无功计算负荷（单位为 kvar）Q = Ptan申3030c）视在计算负荷（单位为 kVA）Ps =3-30 COS申d）计算电流（单位为 A）SI = _30 u为用电设备的额定电压（单位为kV）30 -V3UNN2.1.2 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）P = K 工 P30 S-p30-i式中S P是所有设备组有功计算负荷P之和，K是有功负荷同时系数，可30-i30S -pb）无功计算负荷（单位为 kvar）Q30=KS-qSQ
6、30-i，SQ 是所有设备无功Q之和；K 是无功负荷同时系数，可取0.9-0.97 30-i30S -qc）视在计算负荷（单位为 kVA）_ 30=# P2 + Q203030d） 计算电流（单位为 A）丁_I 二3030X/3UN各厂房和生活区的负荷计算见附录一2.2 无功功率补偿由上表可知，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 6kV 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：Q C 二 P （tan申 i - tan申
7、2 ）=1030.64 tan（arccos0.74） tan（arccos0.92） =497.73kvar选PGJ1型低压自动补偿屏，并联静电电容器为BWF63-100 型,采用其方案1 （主屏）1台与方案3 （辅屏）4台相结合，总共容量为100kvarx 5=500kvar。补偿 前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷Q =（ 932.65-500） kvar=432.65 kvar，30视在功率S30= -P2 + Q 23030=1117.77 kVA，计算电流S I =3030、2uN=1698.28 A功率因数提高为PCOS申=30S,30=0.922。表2无功
8、补偿后工厂的计算负荷计算负荷项目cos申P /kW30Q /kvar30S /kVA30I /A30380V侧补偿前负荷0.741030.64930.651389.982111.86380V 侧无功补偿容量-504380V 侧补偿后负荷0.9221030.64432.651117.771698.28主变压器功率损耗0.01S30=11.160.05S30=55. 86KV侧负荷计算0.9221041.8488.451150.62110.722.3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考虑有下列两种可供选择的方案：a) 装设一台变压器 型号为SL型，而容量根据式S
9、 S , S 为主变压器N-T30N-T容量，S为总的计算负荷。选S =1250 kVAS =1148.93 kVA,即选一台30N-T30SL-1250/6 型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近 单位相联的高压联络线来承担。b) 装设两台变压器型号为SL型，而每台变压器容量根据式(2-1)、(2-2)选 择，即S 沁(0.6 0.7) x 1148.93 =(689.35804.25Y)kVA (2-1)N-TSNT S30( )=(134.29+165+44.4)=343.7 kVA(2-2)N-T 因此30选( )两台 SL-630/6 型低损耗配电变压器。工厂
10、二级负荷所需的备用电源， 考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为 Yyn0 。2.4 短路电流的计算2.4.1 绘制计算电路2.4.2 确定短路计算基准值选基准容量 Sj=100MVA 取 Uj1=10.5kV Uj2=0.4kV 则Ii=100= 5.5kAJ1 U，高 N-eNN-eN压设备的额定电压U 应不小于其所在系统的最高电压U，即U U 。N-emaxN-emaxU =6kV, U =6+6*15%=6.9kV，高压开关设备、互感器、支柱绝缘额定电压, Nmax穿墙套管额定电压、熔断器额定电压U =10kV。N-e2.7.2 按工作电流选择设备的额定电流I不应小于所在电路的计算电流I，即I IN-e30N -e302.7.3 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i i (3)max shi 、I分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，”3)、I(3)分别为开关所 max maxsh sh处的三相短路冲击电流瞬时值和有效
