某机械厂降压变电所的电气设计参考(电气工程课程设计)

第一章 设计任务

1.1设计要求

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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 1.2 设计依据 1.2.1工厂总平面图

图1.1 工厂平面图

1.2.2 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，日最大负荷持续时间为6h。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。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。

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1.2.3 供电电源情况

按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，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。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，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80km，电缆线路总长度为25km。

1.2.4 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-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。 1.2.5 地质水文资料

本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。

表1.1 工厂负荷统计资料

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1.2.6 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为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电

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部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。

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）

P30=KdPe ， Kd为系数

b)无功计算负荷（单位为kvar）

Q30= P30tan

c)视在计算负荷（单位为kvA）

S30=

P30

cos

d)计算电流（单位为A）

I30=

S30UN

, UN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）

P30=K p P30 i

式中 P30 i是所有设备组有功计算负荷P30之和，K p是有功负荷同时系数，

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可取0.85~0.95

b)无功计算负荷（单位为kvar）

Q30=K q Q30 i， Q30 i是所有设备无功Q30之和；K q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） S30=d)计算电流（单位为A） I30=

S30UN

22P30 Q30

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

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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抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。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：

QC=P30(tan 1 - tan 2)=810.8[tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) ] = 369.66 kvar

参照图2，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3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84kvar 5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无

'2'2'

P30 Q30功计算负荷Q30=（727.6-420）kvar=307.6 kvar，视在功率S30=867.2

kVA，计算电流I

'

30

P30

=1317.6 A,功率因数提高为cos ='=0.935。

S303UN

'

'

S30

在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足

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负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。

图2.1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案

表2.2

无功补偿后工厂的计算负荷

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第三章 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x轴和y轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，P1、P2、P3 P10分别代表厂房1、2、3...10号的功率，设定P1（2.5，5.6）、P2（3.6，3.6）、P3（5.7，1.5）、P4（4，6.6）、P5（6.2，6.6）、P6（6.2，5.2）、P7（6.2，3.5）、P8（8.8，6.6）、P9（8.8，5.2）、P10（8.8，3.5），并设P11（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(x,y),其中P=P1+P2+P3 +P11= Pi。因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：

Px P2x2 P3x3 P11x11x 11

P1 P2 P3 P11Py P2y2 P3y3 P11y11y 11

P1 P2 P3 P11

(Px) （3-1） P

iii

(Py) P

iii

（3-2）

把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到x=5.38，y=5.38 。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房（工具车间）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，器型式为附设式。

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图3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心

第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择

4.1 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SN T S30，SN T为主变压器容量，S30为总的计算负荷。选SN T=1000 KVA>S30=898.9 KVA，即选一台S9-1000/10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

SN T (0.6~0.7) 898.9 KVA=（539.34~629.23）KVA （4-1） SN T S30( )=(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA （4-2）

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，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。 4. …… 此处隐藏：3016字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……