铸造厂总降压变电所的电气设计

某铸造厂总降压变电所的电气设计前言电力业对我国社会主义建设工农业生产和人民生活影响很大，因此，提高电力系统的可靠性，保证安全供电是从事电力设计的重要任务。

变电站是电力系统不可或缺的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务。

变电站不仅是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。

本课程设计根据老师所给原始资料，对资料进行分析，完成某铸造厂总降压变电所的电气设计，主要包括（1）对设计对象、设计原则、设计任务等作简要论述（2）外部供电方案设计（3）总降压变电站设计1、选择最佳方案2、绘制有关图纸3、短路电流计算4、主要电气设备选择与校验5、工厂总降压变电所主变压器保护6、工厂总降压变电所10KV馈线保护（4）厂区10KV配电系统设计（5）车间变电所设计目录第一节设计对象简介 (1)第二节原始资料介绍 (1)第三节设计原则 (4)第四节设计任务 (4)第二章外部供电方案设计 (5)第一节供电方案的主要内容 (5)第二节供电方案的基本原则 (6)第三节铸造厂供用电情况分析 (6)第四节供电方案的选择 (6)第五节方案三的经济计算 (7)第六节变压器的选择 (8)第三章总降压变电站设计 (8)第一节主接线的设计 (8)第二节工厂负荷计算及无功补偿 (12)第三节短路电流计算 (16)3.3.1基本概念 (16)3.3.2确定短路点 (16)3.3.3短路电流计算 (16)最大运行方式 (16)最小运行方式 (19)第四节主要电气设备选择与校验 (22)3.4.1概述 (22)3.4.2断路器的选择与校验 (23)3.4.3隔离开关的选择与校验 (24)3.4.4负荷开关的选择与校验 (25)3.4.5熔断器的选择与校验 (26)3.4.6电压互感器的选择与校验 (26)3.4.7电流互感器的选择与校验 (27)3.4.8低压一次设备的选择与校验 (27)第五节工厂总降压变电所主变压器保护 (29)第六节工厂总降压变电所10K V馈线保护 (31)第四章厂区10KV配电系统设计 (34)第五章车间变电所设计 (35)结束语 (37)主要参考文献 (38)第一章概述第一节设计对象简介变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成。

其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。

主接线是变电所的最重要组成部分。

它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。

一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。

主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。

一般变电所需装2～3台主变压器；330千伏及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入5～10年的预期负荷选择。

此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求。

变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。

第二节原始资料介绍1、厂区平面布置示意如图1所示图1某铸造厂厂区平面布置图2、全厂用电设备情况全厂负荷统计资料如表1所示。

表1工厂负荷统计资料序号车间名称负荷类型设备容量（KW）需要系数Kd功率因数cosθtanθ1 空压车间Ⅰ1765 0.5 0.75 0.882 模具车间Ⅰ1299 0.35 0.7 1.023 熔制车间Ⅰ1490 0.6 0.72 0.964 磨抛车间Ⅰ1120 0.4 0.8 0.755 封接车间Ⅰ800 0.32 0.72 0.966 配料车间Ⅰ662 0.4 0.76 0.867 锅炉房Ⅰ468 0.8 0.78 0.88 其他负荷ⅠⅡ456 0.53 0.8 0.759 其他负荷ⅡⅡ561 0.45 0.75 0.8810 同期系数K=0.9（2）负荷对供电质量要求1～6车间为长期连续负荷，要求不间断供电。

停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为Ⅰ级负荷。

该厂为三班工作制，全年时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。

3、外部电源情况电力系统与该厂连接如图2所示。

图2电力系统与某铸造厂连接示意图(1)工作电源距该厂5km有一座A变电站，其主要技术参数如下：－31500kVA／110kV三相三绕组变主变容量为2×31.5MVA；型号为SFSLZ1压器；短路电压比110KV/35KV为u k∆%=17%。

110kV∆%=10.5；110KV/10KV为u k母线三相短路容量：1918MVA；供电电压等级：可选用35kV或10kV电压供电；最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑；最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑；（2）备用电源拟由B变电站提供一回10kV架空线作为备电源。

系统要求仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源供电。

（3）功率因数要求供电部门对该厂功率因数要求为：●用35kV供电时，全厂总功率因数不低于0.90;●用10kV供电时，全厂总功率因数不低于0.95。

（4）电价实行两部电价：基本电价：工厂总降压变电所变压器总容量×10元／kVA·月；电能电价：可按所在地的工业电价计算。

（5）线路功率损耗在发电厂引起的附加投资按1000元／kW计算。

第三节设计原则按照国家标准GB50052-95?《供配电系统设计规范》、GB50053-94?《10kv 及以下设计规范》、GB50054-95?《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策。

（2）必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

（3）（2）安全可靠、先进合理。

（4）应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（5）（3）近期为主、考虑发展。

（6）应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局出发、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。

工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。

工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。

作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

第四节设计任务（1）对设计对象、原始资料（电网状况、负荷等级、负荷统计资料、地质、气候条件等）设计原则及设计任务作简要论述（2）外部供电方案设计根据供电部门提供的资料，选择该厂适当的供电方案（3）总降压变电站设计1、根据对原始资料的计算结果，选择不同主线接线形式和主变形式及容量，组成2～3个不同方案，进行技术、经济方面的比较，选择最佳方案。

2、绘制有关图纸，对所选方案绘出变电所主接线草图及变电所平面布置草图。

3、短路电流计算，根据电气设备选择校验和继电保护需要确定主接线上的短路计算点，分别按系统最大运行方式和最小运行方式计算各短路点三相短路电流值。

4、主要电气设备选择与校验，主要有断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电压和电流互感器、导线、母线等电气设备的选择与校验。

5、工厂总降压变电所主变压器保护，保护方式的选择、整定值的计算及灵敏度校验。

6、工厂总降压变电所10KV馈线保护，保护方式的选择和整定值计算。

（4）厂区10KV配电系统设计只要求对厂区10KV配电系统设计原则给予扼要的论述，对厂区线路进行初步设计。

（5）车间变电所设计只要求对车间变电所设计原则给予扼要的论述。

第二章外部供电方案设计第一节供电方案的主要内容工厂的供电方案主要依据工厂的用电要求、用电性质、现场调查的信息以及电网结构和运行情况来确定。

其主要内容包括供电电源位置、出线方式、供电线路敷设、供电回路数、走径、跨越、工厂进线方式、工厂受（送）电装置容量、主接线、继电保护方式、电能计量方式、运行方式、调度通信等内容。

第二节供电方案的基本原则（1）应能满足供用电安全、可靠、经济、运行灵活、管理方便的要求，并留有发展余度。

（2）符合电网建设、改造和发展规划的要求；满足工厂近期、远期对电力的需求，具有最佳的综合经济效益。

（3）具有满足工厂需求的供电可靠性及合格的电能质量。

（4）符合相关国家标准、电力行业技术标准和规程，以及技术装备先进要求，并应对多种供电方案进行技术经济比较，确定最佳方案。

第三节铸造厂供用电情况分析高压供电系统的设计要以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性和灵活性。

因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。

本变电所原始资料有两路电源可供选择。

并且该厂1～6车间为长期连续负荷，要求不间断供电。

停电时间超过2分钟将造成产品报废，停电时间超过半小时，主要设备将受到损坏，故这6个车间定为Ⅰ级负荷。

由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严重，因此要求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。

本厂为三本工作制，全年工作小时数为8760小时，最大负荷利用小时数为5600小时。

第四节供电方案的选择该厂供电电源可由35KV高压线和10KV高压线提供，可作出三种供电电源设计方案：1.工作电源与备用电源均来自A变电站35KV母线；2.工作电源与备用电源均来自A变电站或B变电站10KV母线；3.工作电源来自A变电站35KV母线，备用电源来自B变电站10KV母线。

因供电系统的基本要求是安全、可靠、经济、优质。

所以在设计过程要对三种方案综合考虑，在安全可靠的基础上选择最经济的方案。

由所给资料知，该厂工作电源由A变电站提供，备用电源由B变电站10KV架空线提供，故选择方案3供电，即工作电源来自A变电站35KV母线，备用电源来自B变电站10KV 母线。

第五节方案三的经济计算表2方案三的基建费用设备名称型号规格单价(万元) 数量综合投资电力变压器SJL1-5000/35 7.00 1 7.00线路投资LGJ-35+LGJ_120 1.00+1.03 5+7 14.45高压断路器SW2-25/1000 2.06 1 2.06电压互感器JDJJ-35+FZ-35 0.92 1 0.92附加投资1000元/kw 130.45 13.045 合计37.475表3方案三的年运行费用项目计算标准金额（万元）线路折旧费按照线路投资的4%计算0.58 线路维护费按照线路折旧标准计算0.58变电设备维护费按照综合投资的6%计算0.6变电设备折旧费按照综合投资的6%计算0.6线路电能损耗=∆Fx3⨯80.92⨯0.85⨯5⨯5600⨯0.05⨯10-72.34变压器电能损耗=∆Fb[6.9⨯8760+45⨯(4985/5000)2⨯5600]⨯0.05*10-71.55基本电价费用5000⨯12⨯4⨯10-4 24.00 合计30.25第六节变压器的选择由于该厂的负荷有一级负荷，对电源的供电可靠性要求高，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一级负荷继续供电，故选两台变压器。