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宁德师范学院发电厂电气部分课程设计题目名称：某工厂变电所一次部分电气设计系别：物理与电气工程系专业：电气工程及其自动化学号： B2011052106姓名：林勇杰指导老师：黄丽霞日期： 2014.6.20发电厂电气部分课程设计任务书原始资料：本设计可分为九部分：负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；1 工厂平面图图2 场工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为3500h，日最大负荷持续时间为8h。

该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。

低压动力设备均为三相，额定电压为380V。

照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。

工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.92。

3 供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。

该干线的走向参看工厂总平面图。

该干线的导线牌号为LGJ—95导线为等边三角形排列，线距为1m；干线首端（即电力系统的馈电变电电站）距离本厂约10km，该干线首端所装高压断路器500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为2s。

为满足工厂二级负荷的要求，可采用联络线由邻近的单位取得备用电源。

已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度达100km，电缆线路总长度达30km。

4气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38 ℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-8℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8处平均温度为25℃。

当地主导风向为东北风，年雷暴是数为20。

基本要求：1.分析原始资料2.设计主接线3.计算短路电流4.电气设备的选择主要参考资料：[1] 陈有卿. 实用电子制作精选[M].北京：机械工业出版社，1994.11[2] 鹤壁市金属探测器厂撰文.金属探测器TC系列[J].北京电子报.1995年第22期[3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社，1995[4] 电子电路百科全书编辑组. 电子电路百科全书[M].北京：科学出版社.1988[5] 房旭民撰文.一种高灵敏度的金属探测器[J].电子技术应用.1991年第9期[6]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，1997.[7] 李哲英等．实用电子电路设计[M]．北京：电子工业出版社,1997.[8] 熊信银等．发电厂电气部分（第四版）．中国电力出版社,2009年2月.目录1 任务和要求 (1)2 变电所位置和形式的选择 (1)3 变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 (1)4 短路电流的计算 (3)5 变电所一次设备的选择与校验 (5)6 变电所高、低压线路的选择 (8)7 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 (9)8 设计总结 (12)参考文献 (14)附录 (16)1 任务和要求(1)任务：某机厂降压变电所的电气设计 (2)课程设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，最后定出设计说明书。

2 变电所位置和形式的选择由于本厂有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一路经10kV 公共市电架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻厂高压联络线。

变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053－1994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。

3 变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择3.1变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。

当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。

结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。

3.2变电所主变压器容量选择每台变压器的容量N T S ⋅应同时满足以下两个条件： 1） 任一台变压器单独运行时，宜满足：30(0.6~0.7)N T S S ⋅=⋅2） 任一台变压器单独运行时，应满足：30(111)N T S S ⋅+≥，即满足全部一、二级负荷需求。

代入数据可得：=N T S ⋅（0.6~0.7）×999.258=（599.6648~699.4806）kV A ⋅。

又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为C 。

23），所选变压器的实际容量：取最大N T S ⋅=699.4806KVA S S NT T N 522.64308.01=⋅-=⋅）（实也满足使用要求，同时又考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取N T S ⋅=1000kV A ⋅ 。

考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。

型号：SC3-1000/10 ，其主要技术指标如下表所示：（附：参考尺寸（mm ）：长：1760宽：1025高：1655 重量（kg ）：3410）3.3变电所主接线方案的选择方案Ⅰ：高、低压侧均采用单母线分段。

优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。

缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。

方案Ⅱ：单母线分段带旁路。

优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。

缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。

方案Ⅲ：高压采用单母线、低压单母线分段。

优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。

缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。

以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案Ⅰ。

根据所选的接线方式，画出主接线图，参见附图《变电所电气主接线图》。

4 短路电流的计算本厂的供电系统简图如图（一）所示。

采用两路电源供线，一路为距本厂6km 的馈电变电站经LGJ-185架空线（系统按∞电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为500MV A ⋅；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点短路和低压380V 母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

SC3-1000/10380VSC3-1000/10K-210KV图（一）下面采用标么制法进行短路电流计算。

4.1确定基准值取100d S MV A =⋅，110.5c U kV =，20.4c U kV =所以：1 5.500d I kA===2144.000d I kA===4.2计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1) 电力系统的电抗标么值：1100*0.200500MV AX MV A ⋅==⋅2) 架空线路的电抗标么值：查手册得00.35/X km =Ω，因此：22100*0.35(/)6 1.904(10.5)MV A X km km kV ⋅=Ω⨯⨯=3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得%6k U =，因此：346100** 6.0001001000MV A X X kV A⨯⋅===⨯⋅ 可绘得短路等效电路图如图（二）所示。

K-1K-2图（二）4.3计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量：1) 总电抗标么值：*(1)120.200 1.904 2.104k X X X **∑-=+=+=2) 三相短路电流周期分量有效值： (3)11(1)5.50 2.6142.104d k k I kAI kA X -*∑-=== 3) 其他三相短路电流：''(3)(3)(3)1 2.614k I I I kA ∞-===(3) 2.55 2.614 6.666sh i kA kA =⨯= (3) 1.51 2.614 3.947sh I kA kA =⨯=4) 三相短路容量：(3)1(1)10047.5292.104dk k S MV AS MV A X -*∑-⋅===⋅4.4计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量：1) 总电抗标么值：*(2)1234(||)0.200 1.9046/2 5.104k X X X X X ****∑-=++==++=2) 三相短路电流周期分量有效值：(3)22(2)14428.2135.104d k k I kAI kA X -*∑-=== 3) 其他三相短路电流：''(3)(3)(3)228.213k I I I kA ∞-===(3) 1.8428.21351.912sh i kA kA =⨯= (3) 1.0928.21330.752sh I kA kA =⨯=4) 三相短路容量：(3)2(2)10019.5925.104dk k S MV AS MV A X -*∑-⋅===⋅5 变电所一次设备的选择与校验5.1变电所高压一次设备的选择根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用天津市长城电器有限公司生产的JYN2-10（Z ）型户内移开式交流金属封闭开关设备。

此高压开关柜的型号：JYN2-10/4ZTTA （说明：4：一次方案号；Z ：真空断路器；T ：弹簧操动；TA ：干热带）。

其内部高压一次设备根据本厂需求选取，具体设备见附图《变电所电气主接线图》。

初选设备： 高压断路器： ZN24-10/1250/20 高压熔断器：RN2-10/0.5 -50电流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5 电压互感器：JDZJ-10 接地开关：JN-3-10/25 母线型号：TMY-3⨯（50⨯4）；TMY-3⨯（80⨯10）+1⨯（60⨯6） 绝缘子型号：ZA-10Y 抗弯强度：al F ≥3.75kN （户内支柱绝缘子）从高压配电柜引出的10kV 三芯电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆，型号：YJV-3⨯50，无钢铠护套，缆芯最高工作温度90C 。