课程设计之10kV变电所.docx
- 文档编号:16909474
- 上传时间:2023-07-19
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:174.49KB
课程设计之10kV变电所.docx
《课程设计之10kV变电所.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《课程设计之10kV变电所.docx(32页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
课程设计之10kV变电所
前言.................................................1
第1章课程设任务书...................................2
1.1设计目的..........................................2
1.2设计容..........................................2
1.3设计任务书........................................2
第二章设计说明书......................................5
2.1车间变电所电压等级确定和主接线方案确定.......5
2.2电力负荷计算...........6
2.3车间变电所变压器台数确定及额定容量的选择....8
2.4短路电流计算..........
前言
10kV变配电所是电力系统的一个重要组成部分,由电气设备及配电网络按一定的接线方式构成,他从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备。
变配电所涉及面很多,需要考虑的问题多,需要分析变配电所担负的任务及用户负荷等情况,利用计算负荷确定无功功率补偿装置及补偿容量的大小。
同时进行各种变压器的选择,从而确定变配电所的接线方式,再进行短路电流的计算,选择变配电所高低压电气设备及保护的配置。
本车间变配电所的初步设计包括:
1、无功功率的补偿
2、主变压器的选择
3、系统接线方式的选择
4、短路电流的计算
5、继电保护的选择与整定
6、防雷与接地保护等容
第一章课程设计任务书
1.1设计目的
工厂供电课程设计是按教学计划安排在相关课程结束后进行的教学实践环节,以加强学生所学电气课程理论的运用,培养学生综合运用所学知识,解决问题及分析问题的能力。
培养学生初步的工程设计能力。
通过课程设计使学生初步掌握电气工程设计的步骤及方法,学会编写设计说明书,并按国家标准绘制工程图样。
工厂供电课程设计的任务是将电力系统输送来的电能,经过合理输送变配电方式,输送给每一个用电设备上。
以保证电气设备可以获得安全、可靠、高质量的电能,在设计中要遵循国家有关规程和规定。
1.2设计容
(1)确定车间变电所的电压级别;
(2)采用需要系数法,计算单台设备支线、用电设备组干线和车间变电所低压母线和进线的计算负荷;
(3)计算补偿容量,选择电容器柜个数和电容器个数;
(4)确定车间变电所电气主接线;
(5)确定变电器的容量和台数;
(6)短路电流计算,计算出各短路点最大和最小短路电流值及短路容量;
(7)选择低压母线并进行动、热稳定校验;
(8)绘制车间变电所的电气主接线图、车间配电系统图和配电平面图。
1.3设计任务书
1、设计题目
某机械制造厂车间变电所及其低压配电系统设计。
2、设计基础资料
(1)车间负荷全部为三级负荷,对供电可靠性要求不高。
(2)车间平面布置图如图1-1所示,车间用电设备明细表如表1-1所示,车间变电所低压转供负荷如表1-2所示。
图1-1车间平面布置图
表1-1车间用电设备明细表
设备序号
设备名称
台数
单台容量
效率
功率因数
启动倍数
1
普通车床C630
1
10.125
0.88
0.81
6
2
平面磨床M7130
1
7.6
0.88
0.82
6
3~12
普通车床C6C1
10
4.6
0.9
0.81
6
13,20
砂轮机S3SL-300
2
1.5
0.92
0.82
6.5
14,15
普通机床C616
2
3.3
0.9
0.81
6
16
摇臂钻Z35
1
8.5
0.87
0.82
5.5
17,18
圆柱立式钻床
2
3.125
0.89
0.83
6
19
吊车5t
1
10.2
0.82
0.65
4.5
21,22
牛头刨床B6050
2
4
0.87
0.82
6
23,24
立式铣床X53T
2
13.8
0.88
0.81
4
25,26
液压牛头刨床B690
2
11
0.89
0.80
5.5
27
立式钻床Z512
1
0.6
0.91
0.82
6.5
28,33
立式钻床Z535
2
4.625
0.90
0.80
6
29,30
箱式加热电阻炉RJX-45
2
45
0.97
1.0
32,35
普通车床CW61100
2
23.7
0.88
0.82
4
34
龙门刨床B2016
1
66.8
0.86
0.81
2.5
表1-2车间变电所低压转供负荷
序号
转供负荷
名称
计算负荷
转供距
离/km
Pc/kW
Qc/kvar
Sc/kV·A
I30/A
cosφ
1
WL4
机械
加工二
车间
回路1
32
20
37.74
57.34
0.85
0.2
回路2
50
30
58.31
88.59
0.86
回路3
40
15
42.72
64.91
0.94
照明4
12
0
12
18.23
1.0
合计
134
65
148.93
226.28
0.90
2
WL5
备件
库
回路1
34
16
37.58
57.10
0.90
0.1
回路2
22
15
26.62
40.44
0.83
合计
56
31
64.01
97.25
0.87
3
WL6
空压
站
回路1
75
20
77.62
117.93
0.97
0.15
回路2
54
36
64.90
98.61
0.83
回路3
63
22
66.73
101.39
0.94
合计
192
78
207.24
314.87
0.93
4
WL7
锻压
车间
回路1
16
8
17.89
27.18
0.89
0.2
回路2
33
25
41.40
62.90
0.80
回路3
14
11
17.80
27.04
0.79
照明4
20
0
20
30.39
1.0
合计
83
44
93.94
142.73
0.88
(3)二次母线短路容量:
=200MV·A,=150MV·A;保护动作时限=1.2s;电源进线l=0.4km(电缆);电压:
/=10/0.4kV;最热日平均气温:
地上30,地下28;车间最大负荷利用小时数=4500h;土壤电阻率p=100Ω·m;自然接地电阻=20Ω;车间最大负荷时功率因数不得低于0.9,供电贴费为700元/(kV·A)。
第二章设计说明书
2.1车间变电所电压等级确定和主接线方案确定
(一)车间变电所主接线方案确定
(1)根据已知机械加工车间负荷均为三级负荷,对供电可靠性要求不高,因此可采用线路---变压器组接线方式。
它优点是接线简单、使用设备少和建设投资省;其缺点是供电可靠性差。
当供电线路,变压器及其低压母线上发生短路或任何高压设备检修时,全部负荷均要停止供电。
这种接线适用于三级负荷的变电所。
为保证对少量二级负荷供电,可在变压器低压侧引入其它变电所联络线作为备用电源。
选择主接线方案如图2-1所示。
图2-1车间变电所主接线
(2)车间变电所高压侧根据电源条件选定为10kV,低压侧额定电压为380V,因此选择降压变压器额定电压为10/0.4kV。
(3)机加车间低压配电网络接线方式的选择,低压配电网络接线方式有放射式、树干式、环式和链式。
低压配电网络接线设计应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求,同时应注意接线简单,操作安全方便,具有一定的灵活性,适应性广和使用上变化及设备检修的需要,配电系统层次一般不超过三级。
(4)根据GB50052-1995《供配电系统设计规》的规定,由于机加车间的电动机容量不大又集中,对供电可靠性要求不高,因此低压配电网接线可采用树干式和链式接线。
车间低压配电网络接线图如图2-2所示。
图2-2车间低压配电网络接线图
各配电箱所接电气设备如表2-1所示。
表2-1配电箱及配电箱所接电气设备序号
配电箱编号
电气设备序号
配电箱编号
所接电气设备序号
AL1
14,15,16,17,18
AL5
5,7,8,9,10,11,12
AL2
20,21,22
AL6
13,27,28
AL3
23,24,34,35
AL7
25,26
AL4
1,2,3,4,6
AL8
29,30
2.2电力负荷计算
1、采用需用系数法对车间用电设备进行负荷计算
(1)各支线负荷计算及熔断器和导线截面积选择
查表1-1,知序号1设备单位容量10.125kW,效率
,功率因数
,启动倍数
,则计算电流:
=,
启动电流:
==621.58=129.48(A)
1)选择支线熔断器。
,=0.4×129.48=51.79(A),式中,
为熔体额定电流,K为选择熔体的计算系数,轻载启动取0.25~0.4。
选
=60A,100A,查表5-10(工厂供电设计指导P80),选择RT0-100/60。
2)选支线截面积。
按允许载流量选择,根据
,查表8-32(工厂供电设计指导P155),根据实际环境温度θ=30,选3根单芯塑料导线穿钢管
埋地敷设。
当截面积A=4,=30时,=22A=21.58A,选择结果为BLV-34-22A—15mm(钢管直径)。
同理选择出所有电动机支线的熔断器和导线截面积如表2-2所示。
表2-2各支线负荷、熔断器、导线截面积选择结果
设备
序号
设备名称
单台
容量
/kW
计算
电流
/kA
启动
电流
/kA
熔断器
选择
//A
导线
截面
积A/mm2
允许
截流
量/A
钢管
直径
/mm
1
普通车床C630
10.125
21.58
51.79
100/60
4
22
15
2
平面磨床M7130
7.6
16
38.4
50/40
2.5
16
15
3
普通车床C6C1
4.6
9.59
23.02
50/30
2.5
16
15
4
砂轮机S3SL-300
1.5
3.02
7.85
50/10
2.5
16
15
5
普通机床C616
3.3
6.88
16.51
50/20
2.5
16
15
6
摇臂钻Z35
8.5
18.10
39.82
50/40
2.5
16
15
7
圆柱立式钻床
3.125
6.43
15.43
50/20
2.5
16
15
8
吊车5t
10.2
29.08
39.26
50/40
6
29
15
9
牛头刨床B6050
4
8.52
20.45
50/30
2.5
16
15
10
立式铣床X53T
13.8
29.41
47.06
100/50
6
29
15
11
液压牛头刨床
B690
11
23.47
51.64
100/60
4
22
15
12
立式钻床Z512
0.6
1.22
3.17
50/5
2.5
16
15
13
立式钻床Z535
4.625
9.76
23.42
50/30
2.5
16
15
14
箱式加热电阻炉
RJX-45
45
70.48
77.53
100/80
25
65
15
15
普通车床
CW61100
23.7
49.90
79.84
100/80
16
52
15
16
龙门刨床B2016
66.8
145.70
109.28
200/120
95
147
15
(2)干线负荷计算及截面积选择。
1)回路WL1的负荷为=3.3×2+8.5+3.125×2+1.5+4×2+23.7+4.625+13.8×2+66.8+23.7=177.28(kW)
回路WL2的负荷为=10.125+7.6+4.6×10+1.5+0.8+4.625=70.45(kW)
回路WL3的负荷为=11×2+45×2=112(kW)
机加车间用电设备从低压配电屏引出三个回路WL1、WL2、WL3,各回路所接配电箱及用电设备如表2-3和表2-4所示。
表2-3机加车间三个回路负荷计算结果
车间回路号
配电箱序号
设备序号
额定容量(kW)
需用系数
WL1
AL1
1415161718
177.28
0.3
0.62
1.265
AL2
2021223233
AL3
23243435
WL2
AL4
12346
70.45
0.2
0.61
1.299
AL5
5789101112
AL6
132728
WL3
AL7
2526
112
0.3
0.62
1.265
AL8
2930
表2-4机加车间三个回路负荷计算结果
车间回路号
计算负荷
(kW)
(kvar)
(kV·A)
(A)
WL1
53.18
67.27
85.75
130.28
WL2
21.14
27.46
34.65
52.65
WL3
33.6
42.5
54.18
82.32
车间转供负荷计算结果如表1-2所示。
2)交联聚乙烯绝缘电缆具有优良的性能,优先选用。
故采用YJLV型交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设,由于地下温度28电缆载流量按0.9校正。
查表8-37(工厂供电设计指导P159),选择结果如表2-5所示。
保护线(PE)截面积的选择:
当16时,;
当1616;
当。
表2-5车间干线计算电流及导线截面积选择结果(YJLV铝芯电缆)
回路
编号
干线计算电流(A)
导线允许载流量
(A)
导线截面积
A()
WL1
130.28
164.7
3×50+1×25
WL2
52.65
115.2
3×25+1×25
WL3
82.32
115.2
3×25+1×25
WL4
226.28
274.5
3×120+1×70
WL5
97.25
115.2
3×25+1×25
WL6
314.87
350.1
3×180+1×95
WL7
142.73
164.7
3×50+1×25
2.3车间变电所变压器台数及额定容量的选择
根据负荷性质和电源情况选择变压器台数和容量,有下列两种方案:
(1)方案一:
选一台主变压器,低压侧采用单母线,采用低压联络线作为备用电源。
=630kV·A=579.94kV·A,查表2-5(工厂供电设计指导P29)选择一台S9-630/10/0.4-低损耗配电变压器,技术数据如表2-6所示。
(2)方案二:
选两台主变压器,暗备用,低压侧采用单母线分段主接线,有=(0.5~0.6)×579.94=(289.97~347.96)kV·A,选择两台S9-315/10/0.4-低损耗配电变压器,技术数据如表2-6所示。
表2-6S9型电力变压器技术数据
型号
额定容量(kV·A)
空载损耗(kW)
负载损耗(kW)
空载电源%
短路阻抗%
连接组别标号
参考价(元/台)
S9-630/10/0.4
630
1.2
6.2
0.9
4.5
74700
S9-315/10/0.4
315
0.67
3.065
1.1
4
43000
表2-7两种主接线方案的技术经济比较
比较项目
方案1
方案2
技术指标
供电安全性
满足要求
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
基本满足要求
供电质量
一台主变,电压损耗大
两台并列运行,电压损失小
灵活方便性
一台主变,灵活性小
两台主变,灵活性好
扩建适应性
留有扩建余地小
扩建适应性好
经济指标
电力变压器的综合投资
查表2-5,S9-630单价:
7.47万元
查表3-1,变压器的综合投资为其单价的2倍,即14.94万元
查表2-5,S9-315单价:
4.3万元
查表3-1,变压器的综合投资为其单价的2倍,即17.2万元比方案1多投资2.26万元
高压开关柜的综合投资
KYN-10型柜每台单价按5万元计,采用4台柜,查表3-1高压开关柜综合投资为设备价的1.3倍,即5×4×1.3=26万元
KYN-10型柜每台单价按5万元计,采用6台柜,查表3-1高压开关柜综合投资为设备价的1.3倍,即5×6×1.3=39万元
比方案1多投资13万元
电力变压器和高压开关柜的年运行费用
查表3-2,主变压器和高压开关柜的折旧和维修管理费用每年为:
14.94×(0.05+0.06)=1.64万元
26×(0.06+0.06)=3.12万元
总计4.76万元
查表3-2,主变压器和高压开关柜的折旧和维修管理费用每年为:
17.2×(0.05+0.06)=1.89万元
39×(0.06+0.06)=4.68万元
总计6.57万元
比方案1多投资1.81万元
续表
比较项目
方案1
方案2
经济指标
交给供电部门的一次性供电贴费
按700元/(kV·A)计,贴费为
0.07×630=44.1万元
按700元/(kV·A)计,贴费为
0.07×315×2=44.1万元
两种方案供电贴费相等
由上表分析,技术指标方案2优于方案1,而经济指标方案1优于方案2。
本题目对供电可靠性要求不高,采用方案1比较合理。
2.4短路电流计算
短路电流计算目的是为了选择和校验车间变电所高、低压电气设备及提供继电保护所需要的技术数据,因此应计算在最大运行方式下和最小运行方式下的短路电流值。
(1)计算电路图如图2-3所示。
图2-3供电系统计算电路图
(2)等值电路图如图2-4所示。
图2-4供电系统等值电路图
(3)计算各器件基准电抗标幺值。
基准容量:
,基准电压:
基准电流:
由已知:
,
电源阻:
,
由已知:
l=0.4km,,
电缆进线阻抗:
变压器:
=7.143
(4)计算k1点和k2点短路电流
=0.71351.015=5.42kA
=0.54350.754=7.29kA=7.85657.874=18.33kA
=7.68657.70418.73kA
取高压冲击系数=1.8,则==18.56kA
取低压冲击系数=1.6,则==42.38kA
最大短路容量:
==132.63MV·A,==12.98MV·A
表2-10短路电流计算结果
短路点
运行方式
最大运行方式短路电流/kA
7.29
18.73
最小运行方式短路电流/kA
5.42
18.33
冲击电流/kA
18.56
42.38
最大短路容量/MV·A
132.63
12.98
2.5车间高低压电气设备选择
1、选择母线截面积
车间低压母线,可选LMY型矩形硬铝母线,按经济电流密度选择。
已知母线计算电流=881.13A,由于年最大负荷利用小时数=4500h,查表8-26(工厂供电设计指导P151)得经济电流密度=1.73A/mm²,因此经济截面为==509mm²。
查表8-30(工厂供电设计指导P154)选LMY型硬铝母线100×8,竖放时=1625A,平放时减少8,则=1495A,因此,符合要求。
(1)对母线作热稳定校验:
,则热效应允许最小截面积为:
===264(C为短路热稳定系数,查表5-2(工厂供电设计指导P66)得C=87A/),因为A=100×8264,所以热稳定合格。
(2)对母线作动稳定校验:
母线采用平放布置,根据低压配电屏结构尺寸确定a=0.25m,l=0.9m。
由b=100mm,h=8mm,则m==12.5,=1.39,
查图4-13(工厂供电设计指导P63),则导体形状系数1.05,
中间相(b相)受最大电动力Fmax=1.73=1174.5N
计算应力。
2、10kV进线电缆热稳定校验
查表5-2(工厂供电设计指导P66)得10kV交联聚乙烯绝缘电缆的热稳定系数C=77A/),则,按热稳定要求重选交联聚乙烯绝缘电缆,允许载流量,符合要求,电缆不作动稳定校验。
3、车间变电所高低压电气设备的选择
表2-11车间变电所进线侧和低压侧计算数据
项目
额定电压/kV
计算电流A
短路电流kA
短路容量/MV·A
冲击电流/kA
热稳定s
进线侧
10
33.48
7.29
132.63
18.56
1.5=79.72
低压侧
0.38
881.13
18.73
12.98
42.38
1.5=526.2
表2-12车间变电所高压电气设备的选择
型号
额定电压
=10kV
额定电流
=33.48A
断流能力/
7.29kA
动稳定度
=18.56kA
热稳定度79.72
额定断流容量132.63
MVA
高压少油断路器
10
630
16
40
300
高压隔离开关
10
200
25.5
高压限流式熔断器
10
0.5
50
1000
电压互感器JDZ-10
10/0.1
电压互感器JDZJ-10
//
电流互感器LQJ-10
10
100/5
31.82
避雷器FS-10或FZ-10
10
表2-13车间低压干线断路器及低压刀开关的选择
车间回路号
计算电流/A
低压断路器型号
低压刀开关型号
WL1
WL2
WL3
WL4
WL5
WL6
WL7
130.28
52.65
82.32
226.28
97.25
314.87
142.73
DW15-200
DW15-200
DW15-200
DW15-400
DW15-200
DW15-400
DW15-200
HD13-200
HD13-200
HD13-200
HD13-400
HD13-200
HD13-400
HD13-200
4、高压开关柜的选择
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课程设计 10 kV 变电所