发布时间 : 星期日 文章工厂60KV降压变电站设计 - 图文更新完毕开始阅读
第一章 绪 论
电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业[1,2]，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志[3,4,5]。
由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分[6]。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分[7,8]。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利[9]。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要[10]。
变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用[11]。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务[12]。
变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂[13,14]。降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是某工厂60KV总降压变电站。
变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的[15,16]。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有效的[17]。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献[18]。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件[19]。
由于某企业经济发展的需要电力供不应求的情况下，为了适应该企业经济的发展，要在该企业建设60kV总降压变电站。
具体要求如下：
本电力系统应包括变电，配电以及相应的通信、安全自动、继电保护、调度自动化等设施。在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发资源，用最少的资金为国民经济各部门
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及人民生活提供充足、可靠、合格的电能。
本次设计的变电站为60KV总降压变电站，其下级负荷为10KV级、工业车间及其它负荷。这些负荷不仅包括机械加工车间、铸造车间、电修车间等部门，也有工业行政部门用电。他们对供电的要求不同。依照先行的原则，依据远期负荷发展本设计该变电所，本变电站主要任务是把60KV变成10kV电压供周边车间使用。尤其对本地区大用户进行供电，改善提高供电水平，提高了本地供电质量和可靠性。
现在，随着大电网系统的建设，输电的电压等级越来越高，这一方面使降低损耗的需要，另一方面也是工业生产等负荷发展的需要[20]。我国目前广泛采用的输电等级有110KV、220KV等级别[21]，还有500KV级的输电线路也在迅速发展，所以60KV级的变电站在电力系统中的应用也十分广泛。并且伴随电力系统中所用电气元件产品诸如断路器、继电器、隔离开关等性能指标的提高，变电站的功能也会越来越完善，可靠性也会得到很大的提高。
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第二章 全厂负荷计算及系统主接线的选择
一、供电电压等级选择
该企业主电源为厂边某220/60KV区域变电站提供，因此该企业总降压变电所主电源采用60kV电压等级，经过变压后采用10kV输送至各个车间变电房降压至0.4kV直供负荷。同时采用10kV作为保安电源，为锅炉房等一级负荷提供备用电源。
二、全厂负荷计算 1 用电设备的负荷计算
根据设计要求，按照需要系数法及以下计算公式
[29]
:
P30?Pe?Kd
Q30?P30/1?COS?2?P30tg?
S30?P302?Q302?P30/cos?
I30?S30/3Ue
得各项数据列表如下（下表数据均为60kV侧）：
计 算 负 荷 用电设备 电机修理车间 机械加工车间 新品试制车间 原料车间 备件车间 锻造车间 锅炉房 空压房 汽车库 线圈车间 半成品试验车间 成品试验车间 加压站(10KV转供负荷)
Pe/(KW) 2300 880 650 550 560 180 260 302 56 328 750 2564 274 Kd 0.6 0.65 0.55 0.35 0.5 0.6 0.9 0.8 0.5 0.55 0.65 0.35 0.55 cos? P30/(KW) Q30/(KVA) S30/(KVA) I30/(A) 1380 572 357.5 192.5 280 108 234 241.6 28 180.4 487.5 897.4 150.7 1407.6 669.24 475.48 225.23 285.6 126.36 175.5 282.67 28.56 211.07 429 1193.54 176.32 1971.23 880.38 594.88 296.28 399.96 166.23 292.5 371.85 40 277.66 649.38 1493.27 231.95 32.52 14.52 9.83 4.89 6.6 2.74 4.83 6.13 0.66 4.58 10.72 24.67 3.82 0.7 0.65 0.6 0.65 0.7 0.65 0.8 0.65 0.7 0.65 0.75 0.6 0.65 - 3 -
设备处仓库(10KV转供荷) 成品试验站内大型集中负荷 654 3874 0.55 0.65 0.75 0.75 0.88 359.7 2518.1 7987.4 316.54 2215.93 8218.64 479.15 3357.20 11501.92 7.91 55.39 189.81 合 计 有功负荷同时系数取无功负荷同时系数取kk?P?0.95 7588.03 7927.08 10527.37 173.66 ?q?0.97 2 变压器损耗估算[32]：
?Pb?1%S30?0.01?10527.37?105.27(KV) ?Qb?5%S30?0.05?10527.37?526.37(kvar)
以上公式[32]得出变压器的有功损耗和无功损耗。
3 无功功率补偿计算
工厂60kV高压侧进线在最大负荷时，其功率因素不应小于0.9，考虑到变压器的无功
功率损耗?Qb，远远大于有功功率损耗?Pb，因此，在变压器的10kV侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于0.9，现设cosφ=0.95，则：
10kV侧在补偿前的功率因素为:
cos?1?P30/S30?7588.03?10527.37?0.72
因此，所需要的补偿容量为：
Qc?P30(tg?1?tg?2)?7588.03?(tgarccos0.72?tgarccos0.95)?4818(kvar) 选取Qc?5000kvar
60kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算：
P30g?P30??Pb?7588.03?105.27?7693.30(KW) Q30g?Q30??Qb?QC?7927.08?526.37?5000?3453.45(kvar)
22S30g?P307693.32?3453.452?8425(KVA) g?Q30g?cos?2?P30g/S30g?7693.3?8425?0.913
cos?2?0.913满足了设计任务书的要求。 其计算数据如下：
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