电机修造厂变电所设计(供配电设计)

１概述

ﻫ电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站(或称发电厂)中生产的，各发电站孤立运行。随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加，而热能资源(如煤田)和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为了解决这个矛盾,就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时,为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体,即称为电力系统。电力系统在技术和经济上都可以收到很大的效益,主要的有：减少系统中的总装机容量，由电力系统供电的各用户的最大负荷并不是同时出现的,因此，系统中综合最大负荷总是小于各用户最大负荷的总和。由于系统综合最大负荷的降低,也就可以相应地减少系统的总装机容量。同时,有些形式的电站，如热电站，水电站、风力电站、原子能电站等,如果不与系统并列,就很难保证持续正常供电以及发挥其最佳经济效益。

1.１加题目

1.2设计内容及步骤ﻫ35KV变电所设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。

１.2．1负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算,是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

1.2.2 3５ＫV变电所主接线设计

根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数,确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济,安装容易维修方便。

１.2.３短路电流计算

由系统不同运行方式下的短路参数,求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

1.2.4变电所高、低压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

1.2.5继电保护及二次结线设计

为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。

设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表,控制和信号装置,操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统,用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。

1.2．6变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算,避免产生反击现象的空间距离计算,按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。

2 供配电系统的负荷计算

电力负荷计算方法包括：利用系数法、单位产品耗电量法、需要系数法、二项式系数法。我国一般使用需要系数法和二项式系数法,前者适用于确定全厂计算负荷、车间变电所计算负荷及负荷较稳定的干线计算负荷;后者用于负荷波动较大的干线或支线。在实际设计和实践中,电力负荷计算的有关计算系数和特征参数的选择都会影响电负荷计算结果,使其偏大、偏高。

2.４负荷的计算

2.4.1负荷计算的内容和目的

（１）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时,还应考虑启动电流的非周期分量。ﻫ(2)平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。

本设计采用需要系数法确定。ﻫ主要计算公式有:有功功率：P30 ＝Pｅ·Kｄﻫ无功功率: Q30 = P30 ·tｇφ

视在功率:S3O =P30/Cosφ

计算电流: I30 ＝S30/√3UNﻫ２.4．2各用电车间负荷计算列表如下表（1．１) 表（1.1)电机修造厂各车间符合负荷情况及各车间变电所容量

取95.0,92.0=∑=∑

q

p

k

k

()kw k

p 2880338163640365187301181197361993102221636091

30++++++++++++++=∑⋅

kw 6520=

()kw

k Q 230028813948028711827159172581581833362585001

30++++++++++++++=∑⋅

kv 5463=

则:kw kw k k

P p p 5998652092.01

3030=⨯=∑∑=⋅

KVA Q P S k q k k

Q q 223030303051905998var 546395.01.30+=+=⨯=∑

=∑

KVA 7932=

A U S I n

13135

3793233030=⨯=

=

故：75.0cos 865.05998

5190

tan 3030=∴===

ϕϕP Q

由以上计算可知在为进行功率补偿之前功率因数仅为0.75电能的利用效率很低，对电能时一种极大的浪费因此修要进行功率因数的补偿。提高供电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗，稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。在电弧炉炼钢、电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。

３ 功率的补偿

3.1电能节约和无功功率补偿的意义ﻫ 在工业、企业供电系统中,由于绝大多数

用电设备均属于感性负载,这些用电设备在运行时除了从供电系统取用有功功率Ｐ外，还取用相当数量的无功功率Ｑ。有些生产设备(如轧机，电弧炉等)在生产过程中还经常出现无功冲击负荷，这种冲击负荷比正常取用的无功功率可能增大５~６倍。从电路理论知道,无功功率的增大使供电系统的功率因数降低。功率因数的降低将致使：电网回