1、2015 本科毕业设计（论文） I 摘 要 电能是当今工业生产的主要动力能源。随着工业电气自动化技术的迅速发展，工厂用电量的飞速增长，对电能的质量、供电可靠性以及经济技术指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善可靠，不仅影响工厂的基本投资建设、运行费用以及有色金属消耗量，同时也反映了工厂供电可靠性和工厂的生产性，它与企业的经济效益，人身和设备安全等是密切相关的。 在文章里，我们认真仔细地对工厂所提供的原始资料进行分析。首先进行电力负荷运算，根据功率因数要求在低压母线侧进行无功补偿，进而对主变和各车间变压器进行选择。同时对架空线也进行了选择和 校验。我们对 35KV 和 6KV 母线处发生短路时
2、的短路电流进行计算，得到最大运行方式和最小运行方式下相对应的短路电流。而且根据本厂对继电保护的要求，进行了继电保护装置的整定计算。 关键词： 供电设计，电力负荷，短路电流，继电保护 2015 本科毕业设计（论文） II ABSTRACT Electricity is the main power of todays industrial production. With the rapid development of industrial electrical automation technology, with the rapid growth of power plant, the p
3、ower quality, supply reliability and economic technical index requirements are also increasing. The power supply design is perfect and reliable, not only affect the plants basic construction investment, operation cost and the consumption of non-ferrous metals, but also reflects the factory power sup
4、ply reliability and factory production, and the economic efficiency of enterprises, people and equipment safety is closely related to each other. In the article, the original data we carefully provided to factory analysis. First, the power load calculation, according to the power factor requirements
5、 of reactive power compensation in the low-pressure side of the bus, then the main transformer and the workshop transformer selection. At the same time also on overhead line selection and validation. We calculate the short-circuit current of short circuit 35KV and 6KV bus when the maximum short-circ
6、uit current, operation mode and operation mode corresponding to the minimum. And according to the requirements of relay protection of the factory, the relay protection setting calculation device. Keywords: power supply design,Power load,Short circuit current,Relay protection 1. THE INTRODUCTION TO G
7、ENERAL RESEARCH INSTITUTE FOR NON-FERROUS METALSJ. 有色金属 ,1987,02:76-82. 1 . N o n - f e r r o u s M e t a l s C o mp a n i e s P o s t G l o o my O p e r a t i n g R e s u l t s f o r Q 1 - Q 3 J . C h i n a N o n f e r r o u s M e t a l s M o n t h l y, 2 0 1 3 , 1 1 :9 - 10. 2 . G u a ng xi no n -
8、 fe r ro us me ta l i n d us t r y s pe e d i ng u p i t s r e s t r u c t u r i n g J . C h i n a N o n f e r r o u s M e t a l s M o n t h l y, 2 0 0 7 , 0 8 :1 - 4. 2015 本科毕业设计（论文） III 目 录 摘 要 . I ABSTRACT .II 第 1 章 设计任务及原始资料 . 4 1.1 设计任务 . 4 1.2 原始资料 . 错误 !未定义书签。 1.3 电力负荷计算 . 2 第 2 章 变压所高压电气设备选型
9、 . 7 2.1 主变压器的选择 . 7 2.2 架空线路的选择 . 7 2.3 补偿电容器的选择 . 8 2.4 各车间变电所的选择 第 3章 短路电流的 计算 3.1 三相短路电流的计算目的 3.2 短路电流的计算公式 3.3 各母线短路电流的计算 第 4章 主变压器继电保护 4.1 保护要求 4.2 整定计算 结 论 . 18 参考文献 . 19 致 谢 . 19 附录 1 硬件电路原理图 . 错误 !未定义书签。 2015 本科毕业设计（论文） 4 第 1 章 设计任务及原始资料 1.1 设计任务 完成 某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计 1.2 原始资料 （ 1） 供用电
10、协议 1) 工厂电源从电业部门某 220/35千伏变电所，用 35千伏双回架空线引入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧 8公里。 2) 1. Non-ferrous Metals Companies Post Gloomy Operating Results for Q1-Q3J. China Nonferrous Metals Monthly,2013,11:9-10. 3) 2. Guangxi non-ferrous metal industry speeding up its restructuringJ. China Nonferrou
11、s Metals Monthly,2007,08:1-4. 4) 供电系 统短路技术数据 区域变电所 35KV 母线短路数据如下： 系 统 运 行 方 式 短 路 容 量 说 明 最大运行方式 200)( maxsdS兆伏安 35KV 最小运行方式 175)( min sdS 兆伏安 35KV 5) 电业部门对本厂提出的技术要求 区域变电所 35 千伏配出现路定时限过流保护装置的整定时间为 2 秒，工厂“总降”不应大于 1.5 秒； 在总降压变电所 35 千伏侧进行测量； 2015 本科毕业设计（论文） 5 本厂的功率因素值应在 0.9 以上； 本厂为三班工作制，最大有 功负荷年利用小时数为
12、6000 小时。属二级负荷； 厂的自然条件 a. 最热月平均最高气温为 30 C； b. 土壤中 0.71 米深处一年中最热月平均温度为 20 C； c. 年雷暴日为 31 天； d. 土壤冻结深度为 1.10 米； e. 夏季主导风向为南风。 （ 2） 全厂各车间负荷计算表如下： 各车间 380 伏负荷 序号 名称 设备容量 NP (KW) 负荷等级 dK cos tg 1 2 3 4 5 6 铸钢车间 铸铁车间 铆焊车间 木模车间 锻造车间 机修车间 (综合楼 ) 2000 615 1200 385 220 180 50% 50% 10% 20% 0.4 0.4 0.3 0.4 0.3 0
13、.25 0.65 0.7 0.45 0.7 0.55 0.65 1.17 1.02 1.98 1.02 1.52 1.17 高压设备 电弧炉 (10KV ) 工频炉 空压机 21250 2300 2250 0.9 0.8 0.85 0.87 0.9 0.85 0.57 0.48 0.62 序 号 车间或电 单位名称 设备 容量 (千瓦 ) dK cos tan计 算 负 荷 变压器台 数及容量 备 注 K P (千瓦 ) Q (千乏 ) S ( 千伏安 ) (1) No1 变电所 2X1250 1 铸钢车间 2000 0.4 0.65 0.17 720 842.4 1107.7 0.9 (2)
14、 No2 变电所 2X400 1 铸铁车间 1000 0.4 0.7 1.02 246 250.9 351.4 2 砂库 110 0.7 0.6 1.33 66 100.3 120.1 3 小计 280.8 316.1 422.8 0.9 (3) No3 变电所 2X800 1 铆焊车间 1200 0.3 0.45 1.98 324 641.52 718.7 2 1#水泵房 28 0.75 0.8 0.75 3 小计 0.9 (4) No4 变电所 1X400 1 变压站 390 0.85 0.75 0.88 2 木型车间 185.85 0.35 0.6 1.33 154 157.08 220
15、 3 机修车间 150 0.25 0.65 0.17 45 52.65 69.26 2015 本科毕业设计（论文） 6 各车间 6000V 负荷计算 序 号 车间或电 单位名称 设备 容量 (千瓦 ) dKcos tg 计 算 负 荷 说 明 P (千瓦 ) Q (千乏 ) S (千伏安 ) 1 电弧炉 2 X 1250 0.9 0.87 0.57 2250 1282.5 2586.2 2 工频炉 2 X 300 0.8 0.9 0.48 480 230.4 533.33 3 变压机 2 X 250 0.85 0.85 0.62 425 263.5 500 4 小计 3155 1776.4 3
16、620.7 说明： NQ1 、 NQ2 车间变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器。 1付强 . 电力机车主变压器故障诊断技术研究 D.中南大学 ,2013. 2宋宛净 . 变电工程全寿命周期成本优化方法研究 D.湖南大学 ,2013. 3王姿雅 . 韶山 7 型电力机车主变压器的分析与计算 D.湖南大学 ,2001. 4 锻造车间 220 0.3 0.55 1.52 5 制材场 20 0.28 0.6 1.33 6 综合楼 20 0.9 1 0 18 0 18 7 小计 217 209.73 301.79 0.9 (5) No5 变电所 1 锅炉房 300 0.75 0.8 0.75 2
17、 2#水泵房 28 0.75 0.8 0.75 3 仓库 (1、 2) 88.12 0.3 0.65 1.17 4 污水提升站 14 .65 0.8 0.75 5 小计 0.9 2015 本科毕业设计（论文） 7 第 2 章 变压所高压电气设备选型 2.1 主变压器的选择 主变压器的选择主要根据负荷计算表 1-3。因为要求全厂的功率因数在 0.92以上，所以要进行无功补偿 1,4-5，从而计算出补偿后变电所的视在功率。本厂的负荷性质属于二级负荷，可靠性要求较高，所以主变压器应选择两台，其中一台备用。当一台故障时，另一台可以马上投入运行以保证此冶金机械修造厂全厂的供电需求。 2.1.1 无功补偿
18、计算 总有功功率 P = 0.9*4696.8kw=4226.4kw 总无功功率 Q = 0.9*3786.15kvar=3407.5 kvar 总视在功率 S = 5428.95KV A 全厂功率因数 SPCOS / =4226.4/5428.95=0.778 0.92 2.1.2 主变压器的选择 主变压器选择要求 2SS ，故选择型号为 SC8-6300/35 的变压器两台。一台工作，一台备用。 表 2-1 主变型号及参数 1陶海军 . 分布式智能型无功补偿系统研究 D.浙江大学 ,2014. 2宋舜波 . 智能低压无功补偿系统的设计 D.杭州电子科技大学 ,2013. 1姜京京 ,唐昊
19、. 浅谈无功补偿和几种无功补偿设备 J. 黑龙江科技信息 ,2010,35:67+132. 2栗然 ,唐凡 ,刘英培 ,王铁强 ,贾京华 ,程伦 . 双馈风电场新型无功补偿与电压控 制方案 J. 中国电机工程学报 ,2012,19:16-23+180. 3王成福 ,梁军 ,张利 ,冯江霞 ,韩学山 . 考虑风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化决策 J. 电力系统自动化 ,2012,14:119-124. 2.2 架空线路的选择 2.2.1根据经济电流密度选择导线截面积 因为工业电源从电业部门某 220/35千伏变电所用 35 千伏双回架空线引入本厂，其中一个做工作电源，一个做备用电源，两个电
20、源不并列运行。 架空线最大工作电流： 3.773c 2 NUSI A 因为本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为 6000 小时。属于二型号 0P （ W） kP KU 0I 总质量 电压组合 (kV) 联结组标号 标准 节能 W % % kg 高压 低压 SC8-6300/35 11500 9660 37000 8 0.7 16900 35 6.3 Y,d11 2015 本科毕业设计（论文） 9 级负荷，所以选取经济电流密度： 9.0ecJ 导线的经济截面积： 2c 9.85 mmJISecj 选 LGJ-95 型铝导线。 2.2.2 长时允许电流校验导线截面积 LGJ-95 型铝导线
21、，长期允许工作电流 AIy 335 ，最高允 许温度为 900C 。其中 CCC OOO 35,25,90 001 长时允许电流： AIIyy 3080101 线路承受的最大负荷电流就为 c 3.77 yIAI 符合要求。 2.2.3电压损失校验 双回路供电，每条导线上的最大负荷电流： AII g 3.77cm ax. kmr /27.00 kmx /4.00 线路电压损耗百分比： Ng UxrLIU /)s inc o s(3% 00m a x. =2.97%5% 符合要求 2.2.4功率因数校验 35KV 最小允许截面积为 10 2mm ,满足负荷要求。 35KV 架空线的损耗： var4
22、.5710/)( 7.3810/)( 322222322222kXUQPQ kwRUQPP Nl Nl 35kv 架空线电路电源入口处的功率因数 92.09 2 5.0c o s8.4 7 4 5v a r2.1 9 3 64.578.1 8 7 89.4 3 3 27.382.4 2 9 42222QPk V AQPSkQQQkwPPPll 满足要求 2015 本科毕业设计（论文） 10 2.3 补偿电容的选择 为了提高功率因数，安装并联电容器，用于无功补偿。补偿无功后可以提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设备的使用效率。本设计中本厂的功率因数值应在 0.
23、92 以上，必须 6KV 母线上并联电力电容器，使变电所 35KV 处的功率因数得到提高到 0.92，需要补偿的总电力电容器容量为 CQ 1800kvar, 所以选 18台 BWF-6.3-100-1w 的电容器。 表 2-2 电容器参数 型号 额定电压 额定容量 标算电容 C BWF-6.3-100-1w 6.3KV 100Kvar 2.89uF 注： B 并联电容器， W浸渍剂为烷基苯， F聚丙烯薄膜和电容器纸复合介质 2.4 各车间变电所的选择 表 2-3 各变电所变压器选择型号 车间 型号 电压组合 (kV) 损耗 (kW) 阻抗电压 (%) 联接租 标号 总质量 (kg) 轨距 (mm) 高压 低压 空载 负载 NO.1 S9-1250 6 0.4 1.950 12.000 4.5 Y,yn0 3477 820 NO.2 S9-400 6 0.4 0.800 4.300 4.0 Y,yn0 1387 660 NO.3 S9-800 6 0.4 1.400 7.500 4.5 Y,yn0 2920 820 NO.4 S9-400 6 0.4 0.800 4.300 4.0 Y,yn0 1387 660
