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1、光明机械厂降压变电所的电气设计 第1章设计任务1.1设计要求要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所型式，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，确定二次回路方案，确定所防雷接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制变电所系统图，功率因数补偿到0.9。1.2设计依据 1.2.1工厂总平面图 1.2.2工厂负荷情况 本厂车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600小时，日最大负荷持续时间为8小时，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。工厂负荷统计资料
2、如下1.2.3供电电源情况按照工厂与供电协议，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为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。 断路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过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2S，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由2公里处邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线总长度为30km。1.2.4气象资料 本厂所在地区的年最高气温为40度，年平均气温为23度，年最低气温为 - 13度，年最热月平均
3、最高气温为33度，年最热月平均气温为28度，年最热月地下0.8m处平均温度为25。年雷暴日为60。1.2.5地质水文资料 本厂所在地区平均海拔700米，底层以砂粘土为主，地下水位为30米。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3000307照明608102锻压车间动力35003065照明807107金工车间动力40002065照明1008106工具车间动力3600306照明709104电镀车间动力2500508照明508103热处理车间动力1500608照明508109装配车间动力1800307照明6081010机修车间动力16002065
4、照明408108锅炉车间动力500708照明108105仓库动力200408照明10810生活区照明3500709第2章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。由公式：，得：1. 铸造车间：动力部分 照明部分 2. 锻压车间：动力部分， 照明部分，； 3. 金工车间：动力部分， 明部分，； 4. 工具车间：动力部分， 照明部分， 5. 电镀车间：动力部分， 照明部分，； 6. 热处理车间：动力部分， 照明部分， 7. 装配车间：动力部分， 照明部分， ； 8. 机修车间：动力部分， 照
5、明部分， ； 9. 锅炉房：动力部分， 照明部分，； 10. 仓库：动力部分 照明部分，；11.生活区照明 ； 另外，所有车间的照明负荷： 取全厂的同时系数为：，则全厂的计算负荷为：；2.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为： 这时低压侧的功率因数为：为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取： 。要使低压侧的功率因数由0.82提高到0.95，则低压侧需装设的并联
6、电容器容量为：取:=370则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：计算电流AAkvI58.1607kv38.03.93.1044)2(30=变压器的功率损耗为： kwAkvSPT67.15.93.1044015.0015.0)2(30=D变电所高压侧的计算负荷为： 补偿后的功率因数为：满足要求。第3章 变电所位置与型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，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，、分别代表厂房1、2、3.10号的功率，设定（2.5，5.6）、（3.6，3.6）、（5.7，1.5）
7、、（4，6.6）、（6.2，6.6）、（6.2，5.2）、（6.2，3.5）、（8.8，6.6）、（8.8，5.2）、（8.8，3.5），并设（1.2，1.2）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=+=。可得负荷中心的坐标： （3-1） （3-2）把各车间的坐标代入（3-1）、（3-2），得到=5.38，=5.38 。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房的西北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在6号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。图3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心第4章 变压器的选择及主接线方案的确定4.1变电所主变压器台数和容量
8、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S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1250 kVA=1068.49 kVA，即选一台S9-1250/10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S9型，而每台变压器容量根据式（4-1）、（4-2）选择，即 (4-1) (4-2)代入数据可得：=（0.60.7）1068.49=（641.09747.94）。因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单
9、位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Dyn11，如表3-1所示 。表4-1 两台变压器的型号变压器型号额定容量/额定电压/kV联 结 组型 号损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载S9-630/1063010.50.4Dyn111.35.83.05（附：参考尺寸（mm）：长：1760宽：1025高：1655 重量（kg）：3410） 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：4.1.1装设一台主变压器的主接线方案如图4-1所示图4-1 装设一台主变压器的主接线方案4.1.2装设两台主变压器的主接线方案如图4-2所示 图4-2 装设两台主变压器的主接线方案4.2 主
10、接线方案的技术经济比较 a.装设一台变压器的主接线图方案和装设两台变压器的主接线图方案都满足安全和可靠原则；b.装设一台变压器的方案比装设两台变压器的灵活性较差，但也基本满足工厂要求；c.装设一台变压器方案所需的费用要远远低于装设两台变压器方案所需的费用。从上述比较可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变压器主接线方案，主接线图见附录。第5章 短路电流的计算5.1 绘制计算电路 500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-12500.4kV(
11、2)(3)(1)系统图5-1 短路计算电路5.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值1.电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.2 2.架空线路查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故 3.电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故=3.6 式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图4-2所示。k-1k-2图5-2 短路计算等效电路5.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值=0.2+2.6=2.8 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 5.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算1.总电抗标幺值=0.2+2.6+4.5=6.4 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 如图表4-1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/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-222.522.522.541.424.515.6第6章 变电所一次设备的选择校
