【正文】 北京林業(yè)大學電氣課程設計 本科課程設計說明書題 目 某工廠35KV降壓變電所的電氣設計 學 院 工學院 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化 班 級 電氣071班 學 號 071054128 姓 名 王莉莉 指導教師 張軍國 摘要電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要動力能源，工廠供電設計的任務是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過合理的傳輸、變換、分配到工廠車間中每一個用電設備上。工廠工業(yè)負荷是電力系統(tǒng)的主要用戶，工廠供電系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)的一個組成部分，保證安全供電和經(jīng)濟運行，不僅關系到企業(yè)的利益，也關系到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行以及合理利用能源。工廠供電設計方案必須符合國家標準中的有關規(guī)定，同時必須滿足安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟的要求。本課程設計為某工廠總降壓變電所的設計，該變電所要求的電壓等級分別為35kV和6kV，其負荷均為一、二級負荷，根據(jù)設計任務書的要求，本設計的主要內容包括：負荷計算及無功補償，確定變電所的的型式，變電所的主接線方案，短路電流計算，主要用電設備選擇和校驗，變電所整定繼電保護和防雷保護及接地裝置的設計等。關鍵詞：工廠，總降壓變電所，電氣主接線，電氣設備，繼電保護 目錄第1章 設計任務書 5 5 5 5 6第2章 負荷計算和無功功率補償 8 8 10第3章 變壓器的選擇 12 12 13 13 13 14第4章 電氣主接線的設計 16 16 16 16 16 16第5章 短路電流的計算 20 短路電流計算概述 20 20 20 20 20 20 21第6章電氣設備選擇和校驗 25 高壓電器選擇的一般原則 25 25 25 27 29 30 31 31 32 33 33 34第7章 導線的選擇與校驗 35 35 35 35 36 6KV側輸電線路 37 40第8章 變電所的平面布置 41 變配電所型式的選擇 41 變配電所的總體布置 41第9章 防雷保護與接地裝置的設計 43 43 43 43 43 44 44 44 變電所公共接地裝置的設計 46 46 46第10章 繼電保護 4基本要求 48 48 48 48 6KV線路的保護 52 6KV線路的保護配置 52 6KV線路保護的整定計算 53 6KV電容器組的繼電保護 54 54 54個人體會 56參考文獻 57第1章 設計任務書某工廠35KV降壓變電所的電氣設計要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，按照安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及電氣設備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。 1工廠總平面圖該工廠變電所位置已經(jīng)選定，具體平面圖如下圖所示。2工廠負荷情況本變電所中，35KV側Tmax=7300h ，6KV側Tmax=4500h，同時系數(shù)Kt=，需要系數(shù)Kd=，α=，線路電抗xo=。 工廠負荷統(tǒng)計資料負 荷 名 稱額 定 容 量（KW）額 定 電 壓（KV）負 荷 特 性Cosφ供電線路長度(m)負荷等級1 出線8606200二級負荷2 出線4006250二級負荷3 出線7606100二級負荷4 出線1600680二級負荷水源變電所12006200一級負荷生活區(qū)變電所2000690二級負荷鍋爐變電所11006100一級負荷污水處理電源1200680二級負荷原液車間變電所20006200一級負荷試驗站變電所20006200二級負荷3供電電源情況該變電所由區(qū)域變電所二路線長3km的35kV架空線（2線）供電。變電站35kV母線最大運行三相短路容量：Skmax=800MVA,Skmin=600MVA。與本變電所高壓側有電氣聯(lián)系的的架空線路總長度為12km。4氣象資料本變電所所在地區(qū)年最熱月平均最高氣溫為35℃，年平均氣溫為25℃，年最高氣溫為40℃。5地質水文資料本變電所所在地區(qū)平均海拔1000m以下，土壤的土質為黃土。1設計說明書 需包括：1） 目錄。2） 負荷計算。3） 無功功率補償。4） 變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇。5） 變電所主接線方案的設計。6） 短路電流計算。7） 變電所一次設備的選擇與檢驗。8） 變電所進出線的選擇與檢驗。9） 變電所繼電保護的整定。10）防雷保護和接地裝置的設計。11）變電所的平面布置。12）附錄——參考文獻。2設計圖樣 需包括：變電所主接線圖1張（A2圖樣）變電所平面圖1張（A2圖樣）第2章 負荷計算和無功功率補償目前負荷計算常用需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法,前二種方法在國內設計單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法和ABC法等. 常采用需用系數(shù)法計算用電設備組的負荷時，應將性質相同的用電設備劃作一組，并根據(jù)該組用電設備的類別，查出相應的需用系數(shù)Kd，然后按照上述公式求出該組用電設備的計算負荷。1出線： 2出線3出線4出線水源變電所生活區(qū)變電所鍋爐變電所污水處理電源原液車間變電所試驗站變電所： 負荷計算表負荷名稱額定容量（KW）額定電壓（KV）負荷特性cosφtanφ供電線路長度(m)P30(KW)Q30(Kvar)1 出線86062007742 出線40062503602523 出線76061006844 出線160068014401080水源變電所120062001080生活區(qū)變電所200069018001350鍋爐變電所11006100990污水處理電源12006801080810原液車間變電所2000620018001350試驗站變電所2000620018001350∑P30=11808KW，∑Q30=1功率因數(shù)指標由《供配電工程設計指導》的第二章第二節(jié)得知：用戶供電系統(tǒng)在最大負荷時的功率因數(shù)應滿足當?shù)毓╇姴块T要求，無明確要求時：。由以上資料得知，本降壓變電所為高壓用戶，由于題目中無明確的功率因數(shù)要求，所以我們認為。2補償方式1） 高壓集中補償高壓集中補償是將并聯(lián)電容器安裝在總降壓變電所二次側（6～10kv側）或變配電所的一次側（6～10kv側）。這種補償方式能補償10kv母線前線路上的無功功率，而此母線后的區(qū)域沒有得到無功補償，所以補償效果較差。但這種補償方式的初投資少，便于運行維護，還可以根據(jù)負荷實際變化情況調節(jié)補償電容(通過調節(jié)并聯(lián)電容器的個數(shù))。2） 低壓集中補償，它的補償區(qū)域為低壓母線前含變壓器的所有區(qū)域。3） 低壓分散補償 （就地補償 ）這種方式是將并聯(lián)電容器裝在需要補償?shù)脑O備附近，與該設備一起投切。這種補償方式可補償安裝位置前線路及變壓器上的無功功率，可以看出這種補償方式的補償范圍最大，效果也較好，但這種補償方式的投資較大。由以上資料得知，由于本設計是把35KV電壓變?yōu)?KV電壓，因此選用高壓集中補償方式。這種補償方式能補償6kv母線前線路上的無功功率，并且這種補償方式的初投資少，便于運行維護，還可以根據(jù)負荷實際變化情況調節(jié)補償電容。3補償電容器的選擇變電所對功率因數(shù)有這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法，一般不能滿足要求。因此，變電所需裝設無功補償裝置，對功率因數(shù)進行人工補償。計算過程如下： 并聯(lián)前：并聯(lián)后： ，所以，需要補償?shù)臒o功功率因此選補償電容器的型號為：(B:并聯(lián)變容器，W：十二烷基苯（液體介質），F(xiàn)：紙薄膜復合（固體介質），W(末尾)：戶外型，額定電壓：，額定容量：80Kvar，相數(shù)：1)。 所以電容器的個數(shù)選33只。第3章 變壓器的選擇電力變壓器是供配電系統(tǒng)中實現(xiàn)電能輸送、電壓變換，滿足不同電壓等級負荷要求的核心器件，并影響電氣主接線的基本形式和變電所總體的布置形式。供配電設計時，應經(jīng)濟合理的選擇變壓器的型式、臺數(shù)及容量，并使所選變壓器的總擁有費用最小。變壓器的型式選擇是指確定變壓器的相數(shù)、繞組型式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結組標號、調壓方式等。并應優(yōu)先選用技術先進、高效節(jié)能、免維護的新產(chǎn)品。從《供配電工程設計指導》的表310得知，變壓器的不同型式有不同的適用范圍。 變壓器的型式選擇序號類型適用范圍備注1相數(shù)三相一般工業(yè)與民用供配電工程單相單臺單相負荷較大的場所宜選用2繞組型式雙繞組一般工業(yè)與民用供配電工程三繞組用于有3種電壓的變電所中，通過主變壓器各側繞組的功率均達到變壓器容量的15%以上3絕緣及冷卻方式油浸式一般正常環(huán)境的變電所S1S15等型在具有化學腐蝕性氣體、蒸氣或具有導電及可燃粉塵、纖維會影響變壓器安全運行的場所，應選擇密封式干式用于防火要求較高或潮濕、多塵環(huán)境的變電所，多層或高層主體建筑內的變電所SCB10環(huán)氧樹脂澆鑄式、SGB10非包封線圈式4聯(lián)結組標號Yyn0低壓中性線電流（含3n次諧波電流）不超過相繞組額定電流的25%，且一相負荷電流在滿載時不超過額定電流時10（6）/Yzn11用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)10（6）/Dyn111） 在TN及TT系統(tǒng)接地型式的低壓電網(wǎng)中，單相負荷不平衡時2） 電壓配電系統(tǒng)中3n次諧波電流較大時3） 需要提高低壓側單相接地故障保護靈敏度時10（6）/Yd11用于35KV總降壓變電所35/（）KV變壓器5調壓方式無載調壓一般工業(yè)與民用供配電工程10（6）/有載調壓35KV變電所的主變壓器用戶對電壓要求嚴格的10KV及以下配電變壓器電網(wǎng)電壓偏差不能滿足要求時采用，結合本廠的情況。