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1、 . 2010级供电技术课程设计昌盛冶金机修厂供配电系统设计目 录第1章 设计任务11.1 设计要求11.2 设计依据11.2.1 本厂负荷情况11.2.2 电源情况11.2.3 设计资料1第2章 负荷计算和变压器的选择22.1 概述22.2 负荷的计算32.3 各车间变电所的负荷分配42.4 车间变电所低压侧无功功率补偿52.5 各车间变电所的变压器选择52.6 总降压变电所低压侧无功补偿5第3章 短路计算83.1 概述83.2 短路计算8第4章 一次设备的选择与校验134.1 35kV侧一次设备的选择校验134.2 10kV侧一次设备的选择校验14第5章 母线与厂区高低压供配电线路的选择校
2、验145.1 导线和电缆选择的一般原则145.2 35kV高压架空进线的选择校验155.2.1 选择经济截面155.2.2 校验发热条件155.2.3 校验机械强度155.2.4 校验电压损耗155.3 10kV侧出线的选择校验165.3.1 按发热条件选择截面165.3.2 10kV侧配电线路的选择校验165.4 母线的选择17第6章 主接线方案186.1 总降压变电所主接线方案186.2 车间变电所主接线方案18第7章 防雷与接地设计187.1 变电所的防雷保护197.1.1 直接防雷保护197.1.2 雷电侵入波的防护197.2 变电所公共接地装置的设计19第8章 心得体会20参考文献2
3、1附录 昌盛冶金机修厂供配电系统设计主接线图22 / 第1章 设计任务1.1 设计要求根据已知的设计依据，合理设计光明冶金机修厂供配电系统，确定该厂变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案、高低压设备和进出线，确定防雷接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制该厂的主接线图，要求该厂功率因数不低于0.9。1.2 设计依据1.2.1 本厂负荷情况本厂负荷属于二级负荷，厂车间为三班制，最大负荷利用小时数为6000h。本厂负荷统计情况如下表1-1所示：表1-1 各车间负荷情况表车间名称设备容量 (kW)铆焊车间7000.300.55铸铁车间3000.350.71号水泵房1900.750.
4、65机修车间6000.850.65锻造车间3200.30.652号水泵房4600.250.60制材场600.750.7综合楼300.750.63号水泵房3000.650.65铸钢车间3200.600.90仓库2200.850.84号水泵房2900.850.651.2.2 电源情况本厂供电电源来自本厂东南方向8公里外的220/35kV地区变电站，以35kV双回路架空线引入本厂，一路为主电源，另一路为备用电源，两个电源不能并联运行。1.2.3 设计资料(1) 气象与地质资料：年最高平均气温为35；年平均温度为24，年最高气温为39，年最低气温为-5，年雷暴雨日数为31天，厂区土壤为砂质粘土，地下水
5、位为2.85.3m。(2) 电力系统参数：35kV侧系统最大运行方式时，其短路容量为320MVA；35kV侧系统最小运行方式时，其短路容量为160MVA。第2章 负荷计算和变压器的选择2.1 概述通过负荷的统计计算求出的、用以发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。计算负荷是供电设计的基本依据，计算负荷是供电设计的基本依据，计算负荷确定的是否合理，直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定过大，将使电气设备和导线电缆处于过负荷状态下运行，不止增加了电能损耗，更危险的是产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，引起火灾！由此可见，正确的确定计算负荷意义重大。2.2 负
6、荷的计算本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功功率:，其中无功功率:,其中视在功率:计算电流:各负荷计算结果如表2-1所示：表2-1 各负荷计算结果车间名称设备容量 /kW/kW/kvar铆焊车间7000.300.551.52210319.20铸铁车间3000.350.71.02105107.101号水泵房1900.750.651.17142.50166.73机修车间6000.850.651.17510596.70锻造车间3200.30.651.1796112.322号水泵房4600.250.601.33115152.95制材场600.750.71.024545.90综合楼300.75
7、0.61.3322.5029.933号水泵房3000.650.651.17195228.15铸钢车间3200.600.900.4819292.16仓库2200.850.80.75187140.254号水泵房2900.850.651.17246.50288.412.3 各车间变电所的负荷分配假设该工厂的地理位置和厂区环境条件满足35kv架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求，所以采用35kv线路直接引入负荷中心的车间变电所，再经过车间变电所的变压器直接降为低压用电设备所需的电压。根据工厂各车间的分布情况与负荷分布确定建立两个车间变电所。各自供电围如下：车间变电所1：铆焊车间、铸铁车间、1号水泵房
8、、铸钢车间、仓库、4号水泵房；车间变电所2：机修车间、锻造车间、2号水泵房、制材场、综合楼、3号水泵房。取，根据以上数据可以求得各车间的。对于车间变电所1： 对于车间变电所2：2.4 车间变电所低压侧无功功率补偿工厂中由于有大量的电动机、电焊机与气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提供其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿。要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，而由上面的计算可知车间变电所1低压侧功率因数为0.69，车间变电所2低压侧功率因数为0.64。因此需要进行无功补偿，低压侧补偿后的功率因数应略高于0
9、.9，这里取功率因数为0.92。无功功率补偿容量：由此可得，综合考虑到这里采用并联电容器进行高压集中补偿，BGMJ0.4-10-3型的电容器，其额定电容为198uF。因此，对于车间变电所1，其电容个数为：，由于电容是单相的，所以应为3的倍数，取66正好；车间变电所2，其电容个数为：，取75为好。无功补偿后，车间变电所1低压侧补偿后无功功率：车间变电所2低压侧补偿后无功功率：低压侧补偿后车间变电所1视在功率：低压侧补偿后车间变电所2视在功率：在负荷计算中各变压器损耗可按以下公式简化计算： 有功功率损耗：对于车间变电所1计算可得：，对于车间变电所2计算可得： ， 变电所高压侧计算负荷为：经计算可得
10、对于车间变电所1：车间变电所2：车间变电所1补偿后的功率因数为0.904；车间变电所2补偿后的功率因数为0.900。2.5 各车间变电所的变压器选择因为该厂均为2级负荷，所以每个车间变电所应选择两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对负荷继续供电，保证工厂不断电。考虑到年平均温度为24，又因为变压器在车间变电所的室，因此户外电力变压器的实际容量：对于二级负荷，各变电所变压器的容量，根据各变电所变压器容量可选择各变电所的变压器如表2-2。表2-2 车间变压器的技术参数车间变电所变压器型号额定容量额定电压/KV连接组别损耗/W空载电流（%）阻抗电压(%)一次二次空载负载1S9
11、-1600/101600100.4Dyn112400140002.562S9-1250/101250100.4Dyn112000110002.552.6 总降压变电所低压侧无功补偿根据以上数据可得：车间变电所1高压侧：，车间变电所2高压侧：，此时可得，总降压变电所低压侧：，取，代入数据得：，由于要求高压侧功率因数不小于0.9，因此应在低压侧进行无功功率的补偿，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于有功功率损耗，所以需要低压侧补偿多一些，取。要使变压器低压侧功率因数由0.89提高到0.92，低压侧许装设并联电容器容量：考虑到这里采用并联电容器进行高压集中补偿，BGMJ0.4-10-3型的电容器，其
12、额定电容为198uF。因此，对于总降压变电所，其电容个数为：，由于电容是单相的，所以应为3的倍数，取12正好。补偿后总降压变电所低压侧实在计算负荷为：变压器的功率损耗为：，变压器高压侧的计算负荷：，补偿后工厂的功率因数为：满足要求。在此基础上,考虑到当地环境温度，选择总降压变电所的型号如表2-3表2-3 总降压变电所变压器变压器型号额定容量额定电压/KV连接组别损耗/W空载电流(%)阻抗电压(%)高压低压空载负载S9-2500/3525003510.5Yd11310021000.756.5第3章 短路计算3.1 概述发生短路时，因短路回路的总阻抗非常小，故短路电流可能达到很大的值。欠打的短路电
13、流所产生的热和点动力效应会使电器设备遭受破坏，短路点的电弧可能烧毁电器设备，短路点附近的电压显著降低，使供电受到严重的影响或中断。若在发电厂附近发生短路，将引起严重后果。因此为了限制短路的危害和缩小故障影响的围，在供电系统的设计和运行中，必须进行短路电流计算。短路电流的计算方法有欧姆法和标幺值法两种。本设计采用标幺值法。3.2 短路计算由已知可得35kV侧系统最大运行方式时，其短路容量为320MVA，而在这种情况下短路电流与冲击电流最大，所以这种情况是必须考虑的一种情况。根据，取可得：, 根据以上计算结果，初步选择断路器型号为SN10-35I。初步选择架空进线为LGJ型线，由，可得，该变电所高压侧，导线截面。从而求得，选择最接近的标准截面。根据当地年平均温度为24，可得以下温度校正系数：此时。满足发热条件。在最大负荷时仍采用变压器单独运行，此时可得该电路图如图3-1：图3-1 等效电路图 用标幺值法进行三相短路
