力新机械厂变电所一次系统设计课程设计(编辑修改稿)

力新机械厂变电所一次系统设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

的情况。 (4)运行的灵活性和运行维护的方便性。 (5)对变电所今后增容扩建的适应性。 (1)线路和设备的综合投资额 包括线路和设备本身的价格、运输费、管理费、基建安装费等，可按当地电气安装部门的规定计算。 (2)变配电系统的年运行费 包括线路和设备的折旧费。 维修管理费和电能损耗费等。 (3)供电贴费（系统增容费） 有关部门还规定申请用电，用户必须向供电部门一次性地交纳供电贴费。 (4)线路的有色金属消耗费 指导线和有色金属（铜、铝 ）耗用的重量。 工厂变电所常见的主接线方案 只装有一台主变压器的变电所，其高压侧一般采用无母线的接线，根据高压侧采用的开关电器不同，有三种比较典型的主接线方案： (1)高压侧采用隔离开关 熔断器或户外跌开式熔断器的主接线方案； 9 (2)高压侧采用负荷开关 熔断器或负荷型跌开式熔断器的主接线方案； (3)高压侧采用隔离开关 断路器的主接线方案。 装有两台主变压器的变电所的典型主接线方案有： (1)高压无母线、低压单母线分 段的主接线方案； (2)高压采用单母线、低压单母线分段的主接线方案； (3)高低压侧均为单母线分段的主接线方案。 确定主接线方案 由原始资料可知，高压侧进线有一条 10kV的公用电源干线，为满足工厂二级负荷的要求，又采用与附近单位连接高压联络线的方式取得备用电源，因此，变电所高压侧有两条电源进线，一条工作，一条备用，同时为保证供电的可靠性和对扩建的适应性所以 10kV侧可采用单母线或单母线分段的方案。 由原始资料可知，工厂用电部门较多，为 保证供电的可靠性和灵活性可采用单母线或单母线分段接线的方案，对电能进行汇集，使每一个用电部门都可以方便地获得电能。 根据前面章节的计算，若主变采用一台 S11型变压器时，总进线为两路。 为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，低压侧采用单母线形式，其系统图见：图 31 采用一台主变时的系统图。 若主变采用两台 S11 型变压器时，总进线为两路，为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，两台变压器在正常情况下分裂运行，当其中任意一台出现故障时另一台作为备用，当总进线中的任一回路出现故 障时两台变压器并列运行。 低压侧采用也单母线分段形式，其系统图见：图 32 采用两台主变时的系统图。 10 图 31 采用一台主变时的系统图 11 1 0 K V电 源 进 线F S 4 1 0G N 8 1 0 / 2 0 0R N 2 1 0 / 0 . 5F S 4 1 0J D Z J 1 0G N 6 1 0 / 2 0 0L Q J 1 0 , 1 0 0 / 5G N 8 1 0 / 2 0 0R N 2 1 0 / 0 . 5J D J 1 0 , 1 0 0 0 0 / 1 0 0GG1A(J)03NO.101PGL205S 9 1 6 0 0 / 1 0Y y n 0H D 1 3 1 5 0 0 / 3 0D W 1 5 1 5 0 0 / 3L M Z J 1 0 , 5 , 1 5 0 0 /5NO.201G N 8 1 0 / 2 0 0S N 1 0 1 0 I / 6 3 0L Q J 1 0 0 / 5G N 6 1 0 / 1 0 0GG1A(F)07G N 8 1 0 / 2 0 0L Q J 1 01 0 0 / 5S N 1 O 1 0 I / 6 3 01 0 K V电 源 进 线F S 4 1 02 2 0 / 3 8 0 V联 络 线 （ 备 用 电源 ）PGL205S 9 1 6 0 0 / 1 0Y y n 0H D 1 3 1 5 0 0 / 3 0D W 1 5 1 5 0 0 / 3L M Z J 1 0 , 5 , 1 5 0 0 /5NO.201GG1A(F)07G N 8 1 0 / 2 0 0L Q J 1 01 0 0 / 5S N 1 O 1 0 I / 6 3 0G N 6 1 0 / 2 0 0L Q J 1 0 , 1 0 0 / 5G N 8 1 0 / 2 0 0R N 2 1 0 / 0 . 5J D J 1 0 , 1 0 0 0 0 / 1 0 0GG1A(J)03NO.101 图 32 采用两台主变时的系统图 表 33 两种主接线方案的比较 比较项目 装设一台主变的方案 装设两台主变的方案 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 满足要求 供电质量 由于一台主变，电压损耗略大 由于两台主变并列，电压损耗略小 灵 活方便性 只有一台主变，灵活性不好 由于有两台主变，灵活性较好 扩建适应性 差一些 更好 经济指标 电力变压器的 综合投资额 按单台 万元计，综合投资 为 2 = 万元 按单台 万元计，综合投资 为 4 = 万元 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 按每台 万元计 ,综合投资约为 5 = 万元 6 台 GG1A（ F）型柜综合投资约 为 6 = 万元 12 电力变压器和高压开关柜的年 运行费 主变和高压开关柜的折旧和维修 管理费约 7 万元 主变和高压开关柜的折旧和维修 管理费约 10 万元 交供电部门的一次性供电贴费 按 800 元 /kVA 计，贴费为 1600 万元 =128 万元 贴费为 2 1000 =160 万元 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案优于装设一台主变的方案。 从经济指标来看，装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案。 由于集中负荷较大，已经大于 1250kVA,低压侧出线回路数较多，且有一定量的二级负荷，考虑今后增容扩建的适应性，从技术指标考 虑，采用于装设两台主变的方案。 无功功率补偿修定 低压采取单母线分段接线方式， 考虑铸造车间、电镀车间和锅炉房为二级负荷，采用 双回路供电，但在正常状态下只由一回路供电，另回路作为备用。 计算负荷时则，只考虑其中一回路。 为使两段母线的负荷基本平衡，Ⅰ段母线负荷设计为：仓库、电镀车间、维修车间、金工车间、焊接车间；Ⅱ段母线负荷设计为：铸造车间、锻压车间、组装 车间、 工具车间、 维修车间、锅炉房、热处理车间、生活区。 Ⅰ段母线的负荷情况：   ， varQ  ， cos  ，同时系数取为  ，   ， 79 k varQ  ； Ⅱ段母线的负荷情况： 981kWP  ，   ， cos  ，同时系数取为  ，   ， varQ  ； 对无功功率补偿进行修定： 计算Ⅰ段母线所需无功功率补偿容量，取 cos  ： z 1 2( ta n ta n ) 1 0 4 0 . 8 5 [ ta n ( a r c c o s 0 . 7 9 ) ta n ( a r c c o s 0 . 9 3 ) ] v a r 3 9 5 . 5 2 v a rQ P k k    选 PGJ1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 BW 型，采用其方案 2（主屏） 1台与方案 4（辅屏） 5 台相组合，总共容量 112kvar 5=560kvar。 补偿后的功率因素 cos 39。  。 计算Ⅱ段母线所需无功功率补偿容量，取 cos  ： z 1 2( ta n ta n ) 8 8 2 . 9 [ ta n ( a r c c o s 0 . 6 9 ) ta n ( a r c c o s 0 . 9 3 ) ] v a r 5 7 3 . 8 9 v a rQ P k k       选 PGJ1 型低压自动补偿屏，并联电容器为 BW 型，采用其方案 2（主屏） 1台与方案 4（辅屏） 5 台相组合，总共容量 112kvar 5+84=644kvar。 补偿后的功率因素 cos 39。  。 13 4 高低压开关设备选择 短路电流的计算 短路计算的方法 进行短路电流计算，首先要绘制计算 电路图。 在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。 短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。 接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算出电路中各主要元件的阻抗。 在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。 对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻 抗。 最后计算短路电流和短路容量。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（又称有名单位制法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名）和标幺制法（又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名）。 本设计采用标幺制法进行短路计算 1．标幺制法计算步骤和方法 (1)绘计算电路图，选择短路计算点。 计算电路图上应将短路计算中需计入的所以电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。 (2)设定基准容量 dS 和基准电压 dU ，计算短路点基准电流 dI。 一般设dS =100MVA，设 dU = cU （短路计算电压）。 短路基准电流按下式计算： 3dd dSI U (41) (3)计算短路回路中各主要元件的阻 抗标幺值。 一般只计算电抗。 电力系统的电抗标幺值 * dsocSX S (42) 式中 ocS —— 电力系统出口断路器的断流容量（单位为 MVA）。 电力线路的电抗标幺值 14 0 2dWL cSX X lU  (43) 式中 cU —— 线路所在电网的短路计 算电压（单位为 kV）。 电力变压器的电抗标幺值 * %100kdTNUSX S (44) 式中 %kU —— 变压器的短路电压（阻抗电压）百分值； NS —— 变压器的额定容量（单位为 kVA,计算时化为与 dS 同单位）。 (4)绘短路回路等效电路，并计算总阻抗。 用标幺制法进行短路计算时， 无论有几个短路计算点，其短路等效电路只有一个。 (5)计算短路电流。 分别对短路计算点计算其各种短路电流：三相短路电流周期分量 (3)kI 、短路次暂态短路电流 (3)I 、短路稳态电流 (3)I 、短路冲击电流 (3)shi 及短路后第一个周期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值） (3)shI。 (3) *dk II X (45) 在无限大容量系统中，存在下列关系： (3)I = (3)I = (3)kI (46) 高压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算： (3)shi = (3)I (47) (3)shI = (3)I (48) 低压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算： (3)shi = (3)I (49) (3)shI = (3)I (410) (6)计算短路容量 (3) dk SS X (411) 15 1 0 . 5 k vLGJ150,8kmK10.4kvS 9 1 6 0 03 0 0 M V AK2∞ 系 统 图 41 并列运行时短路计算电路 (1)根据原始资料及所设计方案，绘制计算电路，选择短路计算点， 如图 41所示。 (2)设定基准容量 dS 和基准电压 dU ，计算短路点基准电流 dI ,设 dS =100MVA，dU = cU ，即高压侧 1dU =,低压侧 2dU。