電力系統(tǒng)分析課程設計--變電所一次系統(tǒng)設計_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  課程設計報告</b></p><p>  題 目 某冶金機械修造廠總降壓</p><p>  變電所一次系統(tǒng)設計 </p><p>  課 程 名 稱 電力系統(tǒng)分析課程分析 </p><p><b>  一、概述2</b></p>

2、;<p>  1.1 課程設計目的要求2</p><p>  1.2 設計原則2</p><p>  1.3 設計具體內容2</p><p>  二、設計課題基礎資料3</p><p>  2.1 生產任務及車間組成3</p><p>  2.2 設計依據(jù)3</p>&

3、lt;p>  2.3 本廠負荷性質4</p><p>  三、 負荷計算及無功功率補償4</p><p>  3.1 負荷計算4</p><p>  3.2 無功功率補償5</p><p>  四、 變壓器臺數(shù)和容量的選擇6</p><p>  4.1 變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇6<

4、/p><p>  4.2 車間變壓器臺數(shù)和容量的選擇7</p><p>  五、一次系統(tǒng)主接線方案設計7</p><p>  六、架空線路的設計8</p><p>  6.1 35kV架空線路的選擇8</p><p>  6.2 35kV母線的選擇8</p><p>  6.3 總

5、降壓變電所10kV側電纜的選擇8</p><p>  6.4 總降壓變電所10kV側母線的選擇9</p><p>  七、短路電流計算9</p><p>  7.1 短路計算的目的9</p><p>  7.2 短路電流計算過程9</p><p>  八、總降壓站的電氣主接線圖及其設備選擇與校驗11&

6、lt;/p><p>  8.1 電氣主接線圖11</p><p>  8.2 一次設備的選擇與校驗12</p><p><b>  九、心得體會13</b></p><p><b>  參考文獻14</b></p><p><b>  一、概述</b

7、></p><p>  1.1 課程設計目的要求</p><p>  目的:通過課程設計進一步提高收集資料、專業(yè)制圖、綜述撰寫的能力,培養(yǎng)理論與實際應用結合的能力,開發(fā)獨立思考的能力,尋找并解決工程實際問題的能力,為以后的畢業(yè)設計與實際工作打下堅實的基礎。</p><p>  要求:(1)自學供配電系統(tǒng)設計規(guī)范,復習電力系統(tǒng)的基本概念和分析方法。</p

8、><p>  (2)要求初步掌握工程設計的程序和方法,特別是工程中用到的電氣制圖</p><p>  標準,常用符號,計算公式和編程技巧。</p><p> ?。?)通過獨立設計一個工程技術課題,掌握供配電系統(tǒng)的設計方法,學會查詢</p><p>  資料,了解電力系統(tǒng)中常用的設備及相關參數(shù)。</p><p> ?。?)在

9、設計過程中,要多思考,多分析,對設計計算內容和結果進行整理和總 </p><p><b>  結。</b></p><p> ?。?)完成《課程設計說明書》及相關的圖,可以手寫,可以計算機打印。</p><p>  1.2 設計原則 </p><p> ?。?)必須遵守國家有關電氣的標準規(guī)范。</p>

10、<p>  (2)必須嚴格遵守國家的有關法律、法規(guī)、標準。</p><p> ?。?)滿足電力系統(tǒng)的基本要求(電能質量、可靠性、經(jīng)濟性、負荷等級)</p><p> ?。?)必須從整個地區(qū)的電能分配、規(guī)劃出發(fā),確定整體設計方案。</p><p>  1.3 設計具體內容</p><p>  該冶金機械廠總降壓變電所及高壓配電一

11、次系統(tǒng)設計,是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質,生產工藝對負荷的要求,以及負荷布局,結合國家供電情況,解決對電能分配的安全可靠,經(jīng)濟合理的問題。其基本內容有以下幾方面:</p><p> ?。?)一次系統(tǒng)主結線方案設計</p><p><b> ?。?)確定全廠負荷</b></p><p> ?。?)主變壓器容量和臺數(shù)的選擇</p>

12、<p> ?。?)選擇35kV架空(8km長)輸電導線截面積(根據(jù)額定電流)計算并說明選擇的理由。</p><p> ?。?)畫出等值電路簡圖</p><p>  (6)畫出總降壓站的電氣主結線圖</p><p>  二、設計課題基礎資料</p><p>  2.1 生產任務及車間組成</p><p>  

13、本廠主要承擔冶金系統(tǒng)的配件生產,生產規(guī)模為:鑄鋼件1萬噸,鑄鐵件3千噸,鍛件1千噸,鉚焊件2千噸。</p><p>  本廠車間組成如表1所示。</p><p><b>  2.2 設計依據(jù)</b></p><p> ?。?)設計總平面布置圖</p><p> ?。?)全廠各車間負荷如表2所示,各車間均為380V的負荷

14、,但有一部分為高壓設備為6kV的負荷。</p><p><b> ?。?)供用電協(xié)議</b></p><p>  工廠與供電部門所簽定的供用電協(xié)議主要內容如下:</p><p>  工廠從供電部門用35千伏雙回架空線引入本廠,其中一個作為工作電源,一個作為備用電源,兩個電源不并列運行。(即不同時工作),供電部門短路容量為200MVA,該變電所距

15、廠東側8公里。</p><p>  在本廠的總降壓變電所35千伏側進行計算,本廠的功率因數(shù)應大于0.9。</p><p>  2.3 本廠負荷性質</p><p>  本廠為三班工作制,最大有功負荷年利用小時數(shù)為6000小時,屬于二級負荷。</p><p>  負荷計算及無功功率補償</p><p><b>

16、;  3.1 負荷計算</b></p><p>  確定車間的計算負荷,一般用需要系數(shù)法,車間設備的利用系數(shù)乘上設備容量即為車間低壓用電設備的總設備容量,即車間低壓側的計算負荷(有功功率)。并可求出相應的計算負荷(無功功率及視在功率)。計算后填入表1.(確定相應的變壓器容量)</p><p><b>  有功計算負荷為</b></p>&l

17、t;p><b> ?。?.1)</b></p><p>  這里的K x稱為需要系數(shù)(demand coefficient),Pe為車間用電設備總容量。</p><p>  無功計算負荷為 (2.2)</p><p>  式中,tan為對應于車間用電設備的正切值。</p><p>  視在計算負荷為

18、 </p><p><b> ?。?.3)</b></p><p>  式中,為車間供電設備的平均功率因素。 </p><p>  根據(jù)工廠給出的資料,通過計算整理,得出該工廠各車間的負荷計算表及該工廠6kV高壓設備的負荷計算表,結果見表1。</p>

19、;<p>  表1 全廠各車間負荷表</p><p>  3.2 無功功率補償</p><p>  通過該廠的負荷計算表可知該廠的功率因素=0.81,不能達到供電部門的要求。在《供電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定:“用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因素應達到下列規(guī)定:100kVA及以上高壓供電的用戶功率因素為0.90以上?!辈⒁?guī)定,凡功率因素未達到上述規(guī)定的,應增添無功補償裝

20、置。</p><p>  無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點,因此本設計選用并聯(lián)電容進行無功補償。</p><p>  按規(guī)定,變電所高壓側的功率因素cos≥0.9.??紤]到變壓器本身的無功功率損耗ΔQT遠大于其有功功率損耗ΔPT,一般ΔQT=(4~5)ΔPT,因此在變壓器低壓側進行無功補

21、償時,低壓側補償后的功率因素應略高于0.90,這里取cos'=0.92。要使低壓側功率因素由0.81提高到0.92,低壓側需裝設的并聯(lián)電容器容量為</p><p>  取 QC=2000kvar</p><p>  根據(jù)以上計算,本設計從常用并聯(lián)電容器中選出型號為BWF10.5-120-1的并聯(lián)電容器17臺進行該工廠的無功功率補償。</p><p>  變壓器臺數(shù)

22、和容量的選擇</p><p>  4.1 變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇</p><p>  無功功率補償后變電所低壓側的視在計算負荷為</p><p><b>  變壓器的功率損耗為</b></p><p>  ΔPT ≈ 0.015= 0.015×6076.43kVA = 91.146kW</p&g

23、t;<p>  ΔQT ≈ 0.06= 0.06×6076.43kVA=364.586kvar</p><p>  變電所高壓側的計算負荷為</p><p>  = 5693.515kW + 91.146kW = 5784.661kW</p><p>  =(4122.9506—2000)kvar + 364.586kvar =2487.53

24、7kvar</p><p>  補償后工廠的功率因素為</p><p>  這一功率因素滿足供電部門規(guī)定的要求。</p><p>  根據(jù)工廠提供的數(shù)據(jù),本工廠負荷為二級負荷,且工廠視在計算負荷為6296.836kVA故本工廠總降壓變電所應選擇兩臺主變壓器。由于本工廠選用兩臺主變壓器,故每臺主變壓器的容量SN·T不應小于總的計算負荷S30的60%~70%。

25、但由于本工廠的負荷均為二級負荷,故該工廠的總降壓變電所選用兩臺容量為10000kVA型號為S9-10000/35的變壓器,其主要技術數(shù)據(jù)如下:</p><p>  表3.1 S9-5000/35變壓器技術參數(shù)</p><p>  4.2 車間變壓器臺數(shù)和容量的選擇</p><p>  表3.2 車間變電所變壓器型號</p><p>  

26、表3.3 各型號變壓器技術參數(shù)</p><p>  五、一次系統(tǒng)主接線方案設計</p><p>  變電站的主接線是由各種電氣設備(變壓器、斷路器、隔離開關等)及其連接線組成,用以接受和分配電能,是供電系統(tǒng)的組成部分,它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)容量等因素有關。</p><p>  該廠電源從位于距該廠東側8km處的220/35kV變電站

27、以35kV雙回路架空線引入工廠,其中一路做為工作電源,另一路作為備用電源,兩個電源不并列運行。</p><p>  方案一:二次側采用雙母線接線,其可靠性、靈活性都比較高,因為雙母線可以在不停電的情況下維修任意母線。同時變壓器兩側均裝有斷路器,所以當其出現(xiàn)故障時,又隨時對它進行維修,可將電能從一臺變壓器送出,即可保證一、二級負載不停電,又提高操作的靈活性。一次側采用了全橋接線,能提高供電可靠性。</p>

28、;<p>  方案二:一次側采用聯(lián)絡線接線,當可靠性要求不高時,也可用隔離開關QS將聯(lián)絡線分段運行(聯(lián)絡線故障時將會短時全廠停電,操作復雜)。二次側為雙母線分段,兩段母線組合形式更多,比方案一多增加了兩套斷路器。任一部分發(fā)生故障均能在不停電的條件下檢修,其靈活性、可靠性提高</p><p>  綜上所述,根據(jù)技術比較并結合變壓器臺數(shù)容量等因素的考慮,方案一較適合,滿足可靠性、靈活性。</p&g

29、t;<p><b>  六、架空線路的設計</b></p><p>  6.1 35kV架空線路的選擇</p><p>  35kV供電線路可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面,在校驗其他條件。按經(jīng)濟電流密度jec計算經(jīng)濟截面Aec的公式為</p><p>  式中,I30為線路的計算電流。</p><p> 

30、 該工廠為三班工作制,年最大有功利用小時為6000h,進線電纜選用鋁芯電纜,由資料查得jec=1.54。由公式計算得架空線路的經(jīng)濟截面</p><p>  因此選用截面為150mm2,型號為LGJ-150的鋼芯鋁絞線,LGJ-150的允許載流量Ial=455A﹥I30=116A,因此滿足發(fā)熱條件。</p><p>  6.2 35kV母線的選擇</p><p> 

31、 由《發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》查出鋁矩形導體的經(jīng)濟電流密度jec=0.68,故母線的經(jīng)濟截面</p><p>  故35kV母線選用35×5mm2單條豎放矩形導體,其載流量為350A,比I30大,因此滿足要求。</p><p>  6.3 總降壓變電所10kV側電纜的選擇</p><p>  根據(jù)公式可算出總降壓變電所10kV側電纜的經(jīng)濟截面</p>

32、;<p>  因此選用截面為250mm2,型號為YJV-250的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。由《工發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》中的數(shù)據(jù)得銅芯YJV-250的允許載流量Ial=411A﹥I30=116A,因此滿足發(fā)熱條件。</p><p>  6.4 總降壓變電所10kV側母線的選擇</p><p>  根據(jù)10kv母線處的電流電壓等初選母線型號為LMY-480(40×4), Ial

33、=480A≥I30=473.6A,符合要求。</p><p><b>  七、短路電流計算</b></p><p>  7.1 短路計算的目的</p><p>  (1)用于變壓器繼電保護裝置的整定。</p><p> ?。?)選擇電氣設備和載流導體。</p><p> ?。?)選擇限制短路電流

34、的方法。</p><p>  (4)確定主接線方案和主要運行方式。</p><p>  7.2 短路電流計算過程</p><p>  (1)取基準容量=100MVA;SOK為區(qū)變電所的短路容量200MVA。最小運行方式,只有一臺變壓器工作,最大運行方式,兩臺變壓器并列運行,電壓源的標幺值為1;</p><p><b>  (2)計

35、算基準電流</b></p><p>  35kV網(wǎng)絡的基準電流:</p><p>  6kV網(wǎng)絡的基準電流:</p><p>  400V網(wǎng)絡的基準電流:</p><p>  (3)電力系統(tǒng)的電抗:</p><p>  (4)架空線路電抗:</p><p><b>  (5

36、)變壓器電抗:</b></p><p>  (6)計算三相短路電流和短路容量</p><p>  最小運行方式時高壓側短路</p><p><b>  次暫態(tài)電流:</b></p><p><b>  沖擊電流:</b></p><p>  最大沖擊電流有效值:&

37、lt;/p><p><b>  最大短路功率:</b></p><p>  同理可以得出最小運行方式時低壓側短路時的次暫態(tài)電流、沖擊電流、最大沖擊電流有效值、最大短路功率。</p><p>  最大運行方式時高壓側短路</p><p><b>  次暫態(tài)電流:</b></p><p&

38、gt;<b>  沖擊電流:</b></p><p>  最大沖擊電流有效值:</p><p><b>  最大短路功率:</b></p><p>  同理可以得出最大運行方式時低壓側短路時的次暫態(tài)電流、沖擊電流、最大沖擊電流有效值、最大短路功率。</p><p>  表5.2 高壓側三相短路計算結

39、果</p><p>  表5.3 低壓側三相短路計算結果</p><p>  八、總降壓站的電氣主接線圖及其設備選擇與校驗</p><p>  8.1 電氣主接線圖 </p><p>  電氣主接線圖如圖8-1所示</p><p>  圖8-1 電氣主接線圖</p><p>  8.2

40、 一次設備的選擇與校驗</p><p>  為了保證一次設備安全可靠地運行,必須按下列條件選擇和校驗:</p><p> ?。?)按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開斷電流等選擇;</p><p> ?。?)按短路條件包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進行校驗;</p><p>  (3)考慮電氣設備運行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無防塵、防爆、

41、防腐、防火等要求;</p><p>  本設計查閱相關資料,經(jīng)過整理一次設備效驗所需的公式得出一次設備效驗公式表見表8.1。</p><p>  表8.1 一次設備效驗公式表</p><p><b>  九、心得體會</b></p><p>  在設計之前,我們所學的知識是比較離散的,只是有些模糊的概念而已,所以我搜集

42、了許多相關的資料,研究了一些基本常用的變電所主接線圖,作了充分的準備,然而在著手設計時,又出現(xiàn)了許多未預料的問題,如數(shù)據(jù)的計算的選取,主接線圖形式的選取等等,但在思考和同學的幫助之后還是做了妥善的解決。</p><p>  通過這次設計,我對工廠供電系統(tǒng)的設計以及所涉及的相關知識有了一個較為全面和深入的理解,也加深了對電氣設備選擇的了解。這次設計有很多需要計算的地方,如容量、負荷的計算等,我查閱相關書籍,仔細分析

43、,相互討論,認真思考,最終完成了計算。</p><p>  這次課程設計讓我獲益匪淺,不僅培養(yǎng)了我對專業(yè)知識的綜合運用能力,還提高了我在處理問題時的邏輯思考能力。同時通過這次課程設計也學會了運用相關軟件繪圖,這對以后的設計和實踐都帶來了很大的幫助。</p><p>  總而言之,這次的電力系統(tǒng)分析課程設計讓我讓我收獲滿滿,帶著這份收獲,以后的我會更加的努力學習,提高自己對問題的積極探索精神

44、和解決問題的能力。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  [1] 作者.書名[M].出版地:出版者,出版年.</p><p>  [2] 國名或地區(qū)(加圓括弧)原作者.書名[M].譯者.出版地:出版社,出版年.</p><p>  [3] 作者.篇名[J].期刊名,出版年,卷(期):&l

45、t;/p><p>  [4] 作者.篇名[N].報紙名,年-月-日(版次).</p><p>  [5] 作者.篇名[A].編著者.論文集名[C].出版地:出版者,出版 年.</p><p>  [6] 作者.題名[D].保存地:保存單位,年份.</p><p>  [7] 標準編號-發(fā)布年,標準名稱[S].</p><

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