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1、精选优质文档-倾情为你奉上广西科技大学 题目：机械厂高压供配电系统的电气设计 学院：电气学院 班级：电气111 姓名： 学号：201100307028 时间：2014年06月 目录1.工厂的负荷计算和无功补偿.1 1.1负荷计算.1 1.2 无功补偿.32 供电电源.4 2.1 高压35kV供电的特点.4 2.2 供电电源计算.43 主变压器容量和各车间变电所变压器数量和容量,类型的选择.5 3.1 降压变电所的电气设计.5 3.2总平面图及电力布线图.6 3.3车间变电所位置和变压器数量的选择.7 3.3.1选择变电所主变压器容量.7 3.3.2 厂区高压配电线路的计算.7 3.4 电力变压
2、器的选择.84 短路电流计算.9 4.1 求各元件电抗（用标幺制法计算）.9 4.2 d1点三相短路电流计算.9 4.3 d2点三相短路电流的计算.105 电气设备选择.11 5.1电气设备选择.11 5.3 防雷与接地.12参考文献.12专心-专注-专业机械厂高压供配电系统的电气设计1.工厂的负荷计算和无功补偿表1.1负荷大小 厂房名称设备台数设备容量P30 /KWQ30 /KvarS30 /KVAI30/AcostanP/kWQ/kvar变压器容量一车间701419470183.3505.38767.850.930.39525630二车间1772223612416.16746.341134
3、.040.820.68737800三车间1942511735492.45896.341361.850.820.679451000锻工车间371755920276958.331456.030.960.310481000工具、机修车间811289496128.96539.13819.12 0.920.26527630空压站、煤气站451266854427871.4313240.980.59441000全厂总负荷604104633882.651866.154307.846545.09-1.1负荷计算： 一车间：无功计算负荷：Q30 = P30 * tan = 470 *0.39 = 183.3 Kv
4、ar视在计算负荷：S30 = P30 / cos = 470/ 0.93 = 505.38 kVA计算电流： I30 = S30 /(UN) = 505.38/(*0.38)=767.85 A有功损耗：P=0.01S30 =5 KW无功损耗：Q=0.05S30 =25 Kvar 二车间：无功计算负荷：Q30 = P30 * tan = 612*0.68=416.16 Kvar视在计算负荷：S30 = P30 / cos = 612/0.82=746.34 kVA计算电流： I30 = S30 /(UN) = 746.34/（）=1134.04 A有功损耗：P=0.01S30 =7 KW无功损耗
5、：Q=0.05S30 =37 Kvar三车间：无功计算负荷：Q30 = P30 * tan = 735*0.67=492.45 Kvar视在计算负荷：S30 = P30 / cos = 735/0.82=896.34 kVA计算电流： I30 = S30 /(UN) =896.34/（）=1361.85 A有功损耗：P=0.01S30 =9 KW无功损耗：Q=0.05S30 =45 Kvar锻工车间：无功计算负荷：Q30 = P30 * tan = 920*0.3=276 Kvar视在计算负荷：S30 = P30 / cos = 920/0.96=958.33 kVA计算电流： I30 = S
6、30 /(UN) = 958.33/（）=1456.03 A有功损耗：P=0.01S30 =10 KW无功损耗：Q=0.05S30 =48 Kvar工具，机修车间：无功计算负荷：Q30 = P30 * tan = 496*0.26=128.96 Kvar视在计算负荷：S30 = P30 / cos = 496/0.92=539.13 kVA计算电流： I30 = S30 /(UN) =539.13/（）=819.12 A有功损耗：P=0.01S30 =5 KW无功损耗：Q=0.05S30 =27 Kvar空压站，煤气站：无功计算负荷：Q30 = P30 * tan = 854*0.5=427
7、Kvar视在计算负荷：S30 = P30 / cos = 854/0.98=871.43 kVA计算电流： I30 = S30 /(UN) = 871.43/（）=1324.00 A有功损耗：P=0.01S30 =9 KW无功损耗：Q=0.05S30 =44 Kvar全厂总负荷： Kp取0.95，Kq取0.97总的有功计算负荷：P30 = Kp *P30.i = 0.95 * 4087 =3882.65 KW总的无功计算负荷：Q30 = Kq*P30.i = 0.97 * 1923.87 =1866.15 Kvar 总的视在计算负荷：S30 = =4307.84 kVA 计算电流： I30 =
8、 S30 /(UN) = 4307.84/（）=6545.09 A 功率因数 cos =P30 /S30 = 3882.65/4307.84 =0.901.2 无功补偿 供电部门对功率因数的要求为：当以35kV供电时，cos0.9 。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此最大负荷功率因素应稍大于0.9，暂取0.92来计算主变压器低压侧所需无功功率补偿容量：QC =P30(tan1-tan2) =3882.65 *(tan(arccos0.90)-tan(arccos0.92)= 226.45 kar取QC =230 kar低压侧补偿后： S30 = =4213.30 kVAI30 = S
9、30 /(UN) = 4213.30/（）=6401.45 A变压器损耗：PT 0.01 *4213.30 =42 KWQT 0.05 *4213.30 =210 kar35kV侧负荷: P30（1） =3882.65+42 =3924.65 kw Q30 （1） =1866.15-230+210=1846.15 kVA S30（1） =4337.18 kVAI30(1) = S30(1) /(UN) = 4337.18/（）=250.41 A表1.2 无功补偿后工厂的计算负荷项 目计算负荷低压侧补偿前负荷0.903882.651866.154307.846545.09低压侧无功补偿容量-23
10、0低压侧补偿后负荷0.923882.651636.154213.306401.45主变压器功率损耗4221035kV侧负荷总计0.9043924.651846.154337.18250.412 供电电源2.1 高压35kV供电的特点 供电电压较高，线路的功率损耗及电能损耗小，年运行费用较低； 电压损失小，调压问题容易解决； 对cos的要求较低，可以减少提高功率因数补偿设备的投资； 需建设总降压配电所，工厂供电设备便于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积； 根据运行统计数据，35 kV架空线路的故障率比10 kV架空线路的故障率低一半，因而供电可靠性高； 有利于工厂进一步扩展。2
11、.2 供电电源计算工厂东北方向6km处有一地区降压变电所，以35 kV单回路架空线路供电，由邻厂10 kV电缆线路作为备用电源。根据全厂计算负荷计算情况，S30 = 4213.30 kVA，且只有少数负荷为二级负荷，大多数为三级负荷，故厂内总降压变电所装设一台容量为5000 kVA的变压器，型号为SJL15000/35型，电压为35/10 kV，查产品样本，其有关技术参数为：P0=6.9 kW,PK=45 kW,UK%=7,I0%=1.1,变压器的功率损耗为：有功功率损耗PTP0+PK(S30/SN)2=6.9+45(4213.30/5000)*2=43.1(kW)无功功率损耗QTQ0+QN
12、(S30/SN)2= 336.6(kvar)35 kV线路功率等于全厂计算负荷与变压器损耗之和。P30=P30+PT=4087+43.1=4130.1(kW)Q30=Q30+QT=1995.6(kvar)S30=（P230+Q230）=4587(kvar)cos=P30/S30=4130.1/4587=0.90I30=S30/ ( 3UN)=75.67(A)考虑到本厂负荷的增长是逐渐的，为了节约有色金属的消耗量，按允许发热条件选择导线截面，而未采用经济电流密度选择导线截面。 查有关手册或新产品样本，选择钢芯铝绞线LGJ35，其允许电流为170AI30=75.67A,满足要求。该导线单位长度电阻
13、R0=0.85 /km,单位长度电抗X0=0.36 /km。3 主变压器容量和各车间变电所变压器数量和容量,类型的选择3.1 降压变电所的电气设计根据运行需要，对总降压变电所提出以下要求：（1） 总降压变电所装设一台5000 kVA、35/10 kV的降压变压器，与35 kV架空线路接成线路变压器组。为便于检修、运行、控制和管理，在变压器高压侧进线处应设置高压断路器。（2） 根据规定，备用电源只有在主电源线路解列及变压器有故障或检修时才允许投入，因此，备用10 kV电源进线断路器在正常工作时必须断开。（3） 变压器二次（10 kV）设置少油断路器，与10 kV备用电源进线断路器组成备用电源自动
14、投入装置（APD）。当工作电源失去电压时，备用电源立即自动投入。（4） 变压器二次10 kV母线采用单母线分段。变压器二次侧10 kV接在分段上，而10 kV备用电源接在分段上。单母线分段联络开关在正常工作时闭合，重要二级负荷可接在母线分段上。在主电源停止供电时，不至于使重要负荷的供电受到影响。（5） 本总降压变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。当主电源停电时，操作电源不至于停电。3.2总平面图及电力布线图：根据前面已确定的供电方案，结合本厂厂区平面示意图，考虑到总降压变电所尽量接近负荷中心，且远离人员集中区，不影响厂区面积的利用，有利于安全等因素，拟将总降压变电所设在厂区东北部
15、，如图2.1所示。2.1总平面图及电力布线图3.3车间变电所位置和变压器数量的选择3.3.1选择变电所主变压器容量时应遵守下列原则：（1）仅装一台主变压器的变电所主变压器的额定容量SNT应满足全部用电设备总视在计算负荷S30的需要，即SNTS30。（2）装有两台主变压器且为暗备用的变电所所谓暗备用，是指两台主变压器同时运行，互为备用的运行方式。此时，每台主变压器容量SNT应同时满足以下两个条件：任一台变压器单独运行时，可承担60%70%的总视在计算负荷S30，即SNT=（0.60.7）S30 任一台变压器单独运行时，可承担全部一、二级负荷S30(+),即SNT=S30(+)。（3）对接有大量一
16、、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，可保证一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。（4） 对只有二级负荷的变电所，如果低压侧有与其他变电所相联的联络线作为备用电源，也可采用一台变压器。（5） 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的变电所，可采用两台变压器，实行经济运行方式。（6） 对负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或两台以上变压器，以降低单台变压器容量。（7）车间变电所的位置、变压器数量和容量可根据厂区平面布置图提供的车间分布情况和车间负荷的中心位置、负荷性质、负荷大小等，结合各项选择原则，与工艺、土建有关方面协商确定。本厂拟定车间变压器的数量为一
17、台。 另外，在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑未来510年负荷的增长。3.3.2 厂区高压配电线路的计算为便于管理，实现集中控制，尽量提高用户用电的可靠性，在本总降压变电所馈电线路不多的前提条件下，首先考虑采用放射式配电方式，如图2.1所示。由于厂区面积不大，各车间变电所与总降压变电所距离较近，厂区高压配电网采用直埋电缆线路。由于线路很短，电缆截面按发热条件进行选择，然后进行热稳定度校验。以一车间变电所T1为例，选择电缆截面。根据提供的一车间视在计算功率S30(1) =504 kVA，其10 kV的计算电流为I30(1)=S30(1)/(UN)= 505.38/(*10)=29.18 A查
18、有关产品样本或设计手册，考虑到为今后发展留有余地，选用ZLQ20325型铝芯纸绝缘铝包钢带铠装电力电缆，在UN=10 kV时，其允许电流值为80 A，大于计算电流值，合格。因厂区不大，线路很短，线路末端短路电流与始端短路电流相差无几，因此接10 kV母线上短路时（k-2点）的短路电流进行校验,得Smin=I/ctima=3.32103/870.7=18.7 mm2=4避雷器至主变压器的最大电气距离/m15232730参考文献1. 刘介才.供配电技术.机械工业出版社.第二版 2000年2 刘介才.实用供配电技术手册.中国水利水电出版社 第二版2000年 3. 芮静康.供配电系统图集.中国电力出版社.第二版2005.年4 李尔文.工厂供电.化学工业出版社.第二版2000年5. 张莹等.工厂供配电技术.电子工业出版社. 第二版2003年6. 李明慧.工厂供配电设计与设备检修.电力科学出版社.2007年7. 王建朋.配电站的电气设备.第二卷.燃料工业出版社.20007年
