车间变电所及其低压配电系统的设计

车间变电所及其低压配电系统的设计姓 名张勋学 号 20097353 院、系、部 电气工程系 班 号 方0953-3 完成时间2012年6月20日※※※※※※※※※ ※※ ※※※※※※※※※※※※※ 2009级工厂供电课程设计第1章设计任务1.1 设计要求(1)由总降压变电所的配出电压和用电设备的电压要求，参考国际规定的标准电压等级确定车间变电所的电压级别。

(2)计算负荷采用需用的系数法，计算出单台设备支线、用电设备组干线和车间变电所低压母线和进线的计算负荷。

(3)由计算负荷结果，确定补偿方式，计算出补偿容量，选择电容器个数和电容柜个数。

(4)按对负荷可靠性要求，确定车间变电所电气主接线。

(5)按车间变电所低压母线的计算负荷，确定变电器的容量和台数。

(6)导线截面积的选择，支线和干线按发热条件选择，进线电缆按经济电缆密度选择，按允许发热，电压损耗进行校验。

(7)短路电流计算，绘制计算电路和等值电路图，确定短路点，计算出各短路点短路电流值及短路容量。

(8)车间变电所低压母线按发热条件选择，按短路的热合力校验。

(9)按国家规定的标准符号和图符，用CAD画出车间变电所的电气主接线图、车间配电系统和配电平面图。

1.2. 设计条件1、负荷全部为三级负荷，对供电可靠性要求不高。

2、车间平面布置图如图1所示，车间电气设备明细表如表1所示，外车间低压母线转供负荷如表2所示。

图1 某车间平面布置图表1 机加车间电气设备明细表如下表所示表2 车转供负荷名细表如下表所示；d低压母线有功功率同时系数为0.90，无功功率同时系数为0.95。

3.车间采用三班制。

年最大有功负荷利用小时数为5500H。

4.供电电源条件：从本厂35/10KV总降变电所用架空线引进10KV电源，该变电所距本车间南0.3KM。

供电部门提出的技术要求如下：工厂总降压变电所10KV配电出线定时限过电流保护装置的整定时间tp=1.3s。

车间最大负荷时功率因数不得低于0.9。

在车间变电所10KV侧进行计量。

5.工厂自然条件。

气象条件。

年最高气温38度，年平均气温35度，年最低气温8度，年最热月平均最高温30度，年最热月地下0.7米-1米处平均温度20度，常年主导风向为南风；年雷暴日180天；土壤冻结深度1.1米。

地质水文资料。

平均海拔200米，地层以沙质黏土为主，地下水位3米-5米，地耐压力位20吨每平方米。

第2章车间变电所的电压级别根据已知车间变电所负荷均为三级负荷，对供电可靠性要求不高，因此可采用线路-变压器接线方式。

它的优点是接线简单、使用设备少和建设投资省；其缺点是供电可靠性比较差。

当供电线路，变压器及其低压母线上发生短路或任何高压设备检修时，全部负荷均要停止供电。

条件选定为10kV，低压侧额定电压为380V，因此选降压变电器额定电压为10/0.4kV。

机加车间低压配电网络接线方式的选择，低压配电网路接线方式有放射式、树干式、环式和链式。

低压配电网络接线设计应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单，操作安全方便，具有一定灵活性，适应性广和使用上变化及设备检修的需要，配电系统层次一般不超过三级。

根据GB50052-1995《供配电系统设计规范》的规定，由于机加车间的电动机容量不大又集中，对供电可靠性要求不高，因此低压配电网接线可采用树干式或链式接线。

车间低压配电网络接线图参考附录表B。

第3章负荷计算和无功功率补偿3.1 负荷计算3.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW ） η=ed 30P K P b)无功计算负荷（单位为kvar ） φ.tan 3030P Q =c)视在计算负荷（单位为kvA ）30S =φcos 30P d)计算电流（单位为A ）30I =NU S 330, N U 为用电设备的额定电压（单位为KV ）3.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW ）30P =i p P K 30∑∑式中i P 30∑是所有设备组有功计算负荷30P 之和，p K ⋅∑是有功负荷同时系数，取0.95b)无功计算负荷（单位为kvar ） 30Q =i q Q K ⋅⋅∑∑30式中i Q ⋅∑30是所有设备无功30Q 之和；q K ⋅∑是无功负荷同时系数，取0.97c)视在计算负荷（单位为KVA ） 30S =230230Q P + d)计算电流（单位为A ） 30I =N U S 330表3 车间变电所第一个车间的计算负荷3.2 无功功率补偿3.2.1低压母线计算负荷及无功功率补偿（1）低压母线计算负荷P30M=K∑p∑8130iP=0.95×（119.84+100+82+82+55+45）=477.85 KWQ 30M =K ∑p ∑8130i Q =0.97×（88.88+98+86+95+80+0）= 445.20 KvarS 30M A KV ⋅=10.65393.0tan 1=ϕ 由于车间负荷功率因数小于0.92，因此应在变压器低压母线上进行集中无功补偿。

集中补偿便于维护和管理，采用电力电容器进行补偿。

(2)无功功率补偿1）补偿容量的确定Q C =P 30（tan φ1-tan φ2）=477.85×(0.93-0.43)=238.9 Kvar 2) 选择补偿装置选用BCMJ0.4-40-3型电容器并联，额定容量40Kvar 则n=Qc/qc=6 即并联6个电容器。

85.477M 30P 'M30P ==kW Q '30M =Q 30M -Q C =445.20-238.9=206.3Kvar 补偿后变电所低压侧视在计算负荷A KV 5.520S 'M 30⋅=选择S9-630/10（6）型变压器，容量为630KV.A 比补偿前减少了170KV.A (3)计算变电所变压器一次侧计算负荷 1）估算变压器功率损耗：varK 265.52006.0M 30S 06.0T Q Δ,KW 2.55.52001.0M 30S 01.0T P Δ=⨯='==⨯='=2)估算进线负荷：901.0536483301cos ),A (37.81438.03536302I A95.301035361N U 3301S 301I ,A KV 5362301Q 2301P 301S var,K 2323.20626M 30Q T Q Δ301Q ,KW 48385.4772.5M 30P T P Δ301P ===⨯==⨯=⨯=⋅=+==+='+==+='+=第4章 变电所主变压器及主接线方案的选择4.1 根据负荷性质和电源情况选择变压器台数和容量因为车间符合全部为三级负荷，对供电可靠性要求不高。

装设一台主变压器型号为S9型，而容量根据式30≥S S T N ⋅，T N S ⋅为主变压器容量，30S 为总的计算负荷。

选A KV S A KV S T N ⋅=>⋅=⋅7.77680030，查《工厂供电》附录表5选一台S9-800/10/0.4-Yyn0型低损耗配电变压器。

Yyn0联结变压器更有利于抑制高次谐波，且Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘强度要求比Dyn11联结变压器稍低，因此制造成本较低。

表4 S9型电力变压器技术数据按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。

4.2 主接线图设计4.2.1 车间进线架空线的选择根据设计任务要求选择总降压变电所到车间变电所的进线为架空线，按经济电流密度选择经济截面积。

选择经济电流密度J ec =1.73，已知I 30 =37.7A ，则2ec 301ec mm 5.2454.17.37J I A ===。

查《工厂供电》刘介才P185页表5-4选LGJ-35线，按发热条件校验：查附录表16允许载流量Ial=137A ，故满足要求。

按电压损耗校验：查附录表6得()()100km 39.0X ,89.0R -⋅Ω=Ω=%5%15.200<=+=∆NU QlX PlR u4.2.2 线路功率损耗、变压器功率损耗的计算 (1)车间进线的功率损耗查《工厂供电设计指导》P133页表8-1可知，6-10KV 的厂区架空线路的档距为35-50m ，查《工厂供电设计指导》表8-1课的6-10KV 的架空线路在线路档距为35-50m 时架空线倒显得最小间距为0.6m ，从而查《电力电子装置查》附表16的LJ-50的单位电阻值R1=0.64m k Ω，单位电抗值X1=0.323m k Ω(var)4.292249.0284.4433023WL Q Δ(w)6.57900.96284.44313023Δ=⨯⨯===⨯⨯==W L X I W LR I W L P R WL = R 1L 1=0.64 ⨯1.5=0.96（Ω），X WL =X 1L 1=0.323⨯1.5=0.49（Ω） (2) 变压器功率损耗和电能损耗： 1）变压器的功率损耗为KW 47.8943.05.74.1P P P 2K 0T =⨯+=β∆+∆=∆var 35.40800943.01005.48001008.02100%0100%0k T N S U T N S I T Q =⨯⨯+⨯=⋅+⋅=∆β2）变压器电能损耗为 var 4.68001008.0100%00k S I Q N =⨯==∆var 368001005.4100%k S U Q NT k k =⨯==∆ max200τ)ΔΔ(β)ΔΔ(ΔK W K W T Q K P T Q K P A +++=(943.08760)4.61.04.1(2×+××+=1.05.7+××)365500=78921.21()A KW ⋅S N 为每台变压器额定容量（kV ·A ） T 为变压器年运行小时数（h ）max τ为最大负荷损耗小时数（h ） K q 为功率损耗归算系数，一般取0.1 τ年最大负荷损耗小时数，取5500第5章 短路电流的计算5.1短路电流的计算短路电流计算目的是为了选择和校验车间变电所高、低压电气设备及提供继电保护整定计算所需要的技术数据。

因此应计算在最大运行方式下和最小运行方式下的短路电流值。

1．绘制计算电路（图1）图5-1 短路计算电路2．确定基准值 设S d =100MVA ，U d1=10.5kV ，低压侧U d2=0.4kV ，则kV MVA U I d d 5.510.5kV 31003S 1d 1=⨯==kA kVMVA U S I d d d 1444.03100322=⨯==3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值 （1）电力系统5.0200/100*1==MVA MVA X（2）架空线路 由LGJ-35的km x /39.00Ω=，而线路长1.5km,故()53.05.10100)5.139.0(2*2=⨯Ω⨯=kV MVAX（3）电力变压器 有%5%=Z U ，故25.68001001005*3=⨯=kVAMVAX 因此绘等效电路，如图2所示。