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1、 课题： 某铜冶炼厂降压变电所的电气设计 学院： 信息科学与工程学院 班级： 学号： 0901051309 姓名： 指导老师： 二零零八年八月目录前言.3第一章 负荷计算和无功功率计算及补偿41.1负荷计算和无功功率计算41.2全厂负荷计算51.3无功功率补偿6第二章 变电所主变压器的选择92.1变压器型号的选择92.2变压器容量的选择9第三章 变电所的位置选择113.1变电所位置选择的原则113.2负荷中心的确定11第四章 变电所主接线方案的设计144.1主接线的要求和常用主接线144.2主接线方案选择15第五章高低压电力网导线的选择165.1导线和电缆的选择原则165.2高低压母线的选择1
2、65.3高低压进出线的选择17第六章短路电流计算20第七章变电所一次设备的选择与校验237.1一次设备选择的一般原则237.2变电所高压一次设备的选择237.3 变电所低压一次设备的选择25第八章 变电所二次回路方案选择及继电保护整定308.1 二次回路方案选择308.2继电保护整定31第九章 防雷和接地装置的确定379.1防雷措施379.2接地装置39结束语40参考文献41附图41前言工厂供电课程设计是继工厂供电课程后的一个重要性的实践性教学环节，也是整个教学过程中不可缺少的重要组成部分。通过该课程设计可以巩固本课程理论知识，了解变电所设计的基本方法和变电所电能分配的各种实际问题，从而培养独
3、立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习、工作奠定良好的基础。本次课程设计是对某铜冶炼厂降压变电所进行电气设计，在设计中根据该厂所能取得的电源及用电负荷的实际情况，并考虑工厂以后的发展，按照可靠、技术先进、经济合理的要求完成了以下七部分内容：（1） 该厂负荷计算和无功功率计算及补偿方案的选定；（2） 变电所主变压器台数和容量的选择； （3） 变电所位置和形式的选择；（4） 主接线方案的选择；（5） 高低压电力网导线的选择；（6） 短路电流的计算；（7） 变电所一次设备的选择与校验；（8）
4、变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；（9） 防雷和接地装置的确定；后有此次课程设计的心得体会和参考文献，并附图纸2张（以附图形式给出），分别是：附图一变电所平面图，附图二变电所电气主接线图。电气设计有很强的实践性，作者初次接触这方面的设计，而且知识掌握的深度和广度有限，设计中难免存在不完善的地方，敬请老师和读者批评斧正！ 作者 2008年8月第一章 负荷计算和无功功率计算及补偿负荷计算的目的是确定供电系统的最大负荷，它是按发热条件选择供电变压器，导线以及开关等电气设备的依据，所以非常重要。1.1负荷计算和无功功率计算在负荷计算时，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
5、，主要涉及的计算公式如下：有功功率计算：无功功率计算: 视在功率计算:计算电流: 动力照明计算各车间的动力和照明计算负荷如表1-1所示。表1-1 各车间参数和计算负荷编号名称类别设备容量（KW）需要系数功率因数(V)计算负荷（KW）(Kvar)（KVA）(A)1铸造车间动力3400.40.701.02380136138.7194.25295.1照明70.71.0002204.904.97.42锻压车间动力3600.30.651.17380108126.4166.26252.6照明70.71.0002204.904.97.43金工车间动力3300.30.671.1238099110.9148.6
6、6225.87照明70.71.0002204.904.97.44动力车间动力3300.30.601.3338099131.7164.76250.3照明70.71.0002204.904.97.45工具车间动力2700.30.800.753808160.75101.25153.84照明70.71.0002204.904.97.46热处理车间动力1700.50.680.823808569.7109.92167.0照明70.71.0002204.904.97.47装配车间动力1800.30.701.023805455.177.1117.2照明70.71.0002204.904.97.48机修车间动力
7、1500.30.651.173804552.769.3105.3照明70.71.0002204.904.97.49锅炉车间动力700.70.711380494969.3105.3照明70.71.0002204.904.97.410仓库车间动力400.30.800.753801291522.8照明1.50.71.0002201.0501.11.611生活区照明4000.80.900.48220320153.6354.9539.31.2全厂负荷计算用需要系数法计算全厂负荷。取同时系数=0.9。根据表1-1可以计算出：全厂有功功率：=0.9(136+108+99+99+81+85+54+45+49+
8、12+1.1+320+4.9*9)=1019.88KW全厂无功功率：=0.9(138.7+126.4+110.9+131.7+60.75+69.7+55.1+52.7+49+9+153.6)=861.80Kvar全厂视在功率：=1335.23KVA低压侧功率因数：=1019.88/1335.23=0.76=92.38A校验机械强度：查可知，10KV架空铝绞线的机械强度最小截面为=16S=25，因此，所选的导线截面也满足机械强度的要求。5.3.2 低压出线的选择和校验户外架空线380V电压等级一般采用绝缘导线，绝缘导线的线芯材料有铝心和铜心两种。绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料绝缘和橡胶绝缘。塑料绝
9、缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设可取代橡胶绝缘线。橡胶绝缘线现已不使用，塑料绝缘线不宜在户外使用，以免高温时软化，低温时变硬变脆。因低压出线为户外架空线，所以我们选择常用的BBX型橡皮绝缘导线。对每个车间分别选择变电所低压出线。其中动力负荷导线按允许载流量选择，标准载流量为导线在环境温度为25时的载流量，实际载流量是厂区实际环境温度下的载流量。满足=0.88。由于照明负荷对视觉要求较高，允许电压损失小（2%3%），所以照明负荷导线单独按允许电压损失选择。下面以铸造车间为例说明选择导线截面的方法。动力线路：因=295.1A，选截面为120，标准载流量为385A的导线。校验：
10、发热条件。实际载流量为=0.88=338.8A满足要求。照明线路：=7.4A，选截面为1，标准流量为20A的导线。校验：允许电压损失。由厂区总平面图选择负荷中心在第三章确定，图上量出铸造车间离变电所0.098Km，=2.89，满足要求校验发热条件。实际载流量为=0.88=29A其他车间按此方法选择，选出线如表5-1所示。表5-1 各车间低压出线选择和校验编号名称类别(A)导线截面（）标准载流量（A）实际载流量(A)导线类型1铸造车间动力295.1120385338.8BBX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线2锻压车间动力252.695325286BBX型铜芯橡皮线照明7.4
11、2.53329BBX型铜芯橡皮线3金工车间动力225.8770265233.2BBX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线4工具车间动力250.395325286BBX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线5电镀车间动力153.8450215189.2BBX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线6热处理车间动力167.050215189.2BBX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线7装配车间动力117.225140123.2BBX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线8机修车间动力105.325140123.2B
12、BX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线9锅炉车间动力105.325140123.2BBX型铜芯橡皮线照明7.42.53329BBX型铜芯橡皮线10仓库车间动力22.82.53329BBX型铜芯橡皮线照明1.62.53329BBX型铜芯橡皮线11生活区照明539.31852*5152*453.2BBX型铜芯橡皮线选取导线时应尽量使导线截面统一，遵守维修与保护方便、经济的原则。由上表看出，校验满足，符合要求。第六章 短路电流计算供电系统应该正常地不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。短路就是供电系统中一相或多相载流导体
13、接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。短路电流通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热会使绝缘加速老化或损坏，同时产生很大的点动力，使设备的载流部分变形或损坏，因此选择设备时要考虑它们对短路电流的稳定性，所以我们以最严重的短路三相短路为例，计算短路电流。本厂的供电系统简图如图6-1所示。采用两路电源供电，一路为距本厂8Km的公用电源线，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10KV母线上k-1点和低压380V母线上k-2点发生三相短路的短路电流和短路容量。图6-1 本厂供电系统简图下面采用标么值法进行计算：确定基准值取取 则 =5.50K
14、A取 则 =144.3KA计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 电力系统的电抗标么值（=500MVA）=0.200 架空线路的电抗标么值（）=2.902 电力变压器的电抗标么值（%=4.5）=5.625可绘得短路等效电路图如图6-2所示。图6-2 电力系统短路等效电路图求k-1点高压侧的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 总电抗标么值=0.200+2.902=3.102 三相短路电流周期分量有效值=1.773KA 其他三相短路电流=1.773KA=2.551.773KA=4.521KA=1.511.773KA=2.677KA 三相短路容量=32.237MVA求k-2点短路电路总电抗标
15、么值及三相短路电流和短路容量 总电抗标么值=0.200+2.902+5.625/2=5.7345 三相短路电流周期分量有效值=25.163KA 其他三相短路电流=25.163KA=1.8425.163KA=46.300KA=1.0925.163KA=27.428KA 三相短路容量=17.438MVA综上，短路计算结果如表6-1所示。表6-1 短路计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAk-11.7734.5212.67732.237k-225.16346.30027.42817.438第七章 变电所一次设备的选择与校验7.1一次设备选择的一般原则供配电系统中的一次设备是在一定的
16、电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，一次设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还应满足在短路故障时不至损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断流能力，并能适应所处的位置、环境温度、海拔高度。以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。一次设备的选择应遵循以下3个原则。(1) 按工作环境及正常工作条件选择电气设备；(2) 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；(3) 开关电器断流能力校验。7.2变电所高压一次设备的选择高压断路器高压侧计算电流=64.66A，户内变电所，故选择户内少油型断路器SN10-10I/630型，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表7-1中，从中
17、可以看出断路器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。表7-1 高压断路器选择校验表序号SN10-10I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2630A64.66A合格316KA1.773KA合格440KA4.521KA合格5合格高压熔断器熔断器没有触头，而且分断短路电流后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定。仅需校验其断流能力。高压侧需要保护电力变压器和保护电压互感器的熔断器。 保护电力变压器的熔断器选择考虑到变压器的正常过负荷能力（20%左右）、变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流，熔断器熔体额定电流应满足=46.19A所以可取100
18、A，又熔断器额定电流应不小于熔体的额定电流，所以选RN1-10-100/100型高压熔断器。校验：最大断开电流=12KA=1.773KA 保护电压互感器的熔断器选择因为电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2-10/0.5型专用熔断器做电压互感器短路保护。其熔体额定电流为0.5A，可作为电流互感器的短路和过负荷保护设备使用。校验：最大断开电流=85KA=1.773KA高压隔离开关由于隔离开关主要是用于电气隔离而不能分断正常负荷电流和短路电流，因此，只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。查附表选择型高压隔离开关。其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表7-2中，从中可以看出高
19、压隔离开关的参数均大于装设地点的电气条件，故所选高压隔离开关合格。表7-2 高压隔离开关选择校验表序号选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2200A64.66A合格325.5KA4.521KA合格4合格电流互感器根据安装地点和工作要求选择LQJ-10-150/5型电流互感器。=160。有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表7-3中，从中可以看出电流互感器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选电流互感器合格。表7-3 电流互感器选择校验表序号LQJ-10-150/5选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2150A64.66A合格3=33.9KA4.521KA合格4合格电压互感器电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。按装设地点环境及工作要求选择JSJW-10型电压互感器。高压开关柜高压开关柜是成套设备柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。高压开关柜主要选择开关柜的型号和回路方案号。因厂区有二级负荷，选择KYN-10型移开式开关柜。其额定电压、额定电流等均满足要求。变压器型号在第二章已选，型号为S11-M-800/10。避雷器型号由高压开关柜决
