袁秀秀工廠供電課程設(shè)計.doc

工廠供電課程設(shè)計報告設(shè)計課題： 合肥廠降壓變電所的電氣設(shè)計姓 名：袁秀秀學(xué) 院:經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院專 業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化班 級:08機制三班學(xué) 號:08530080日 期2011年11月指導(dǎo)教師:吳揚 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院 目 錄前言一 設(shè)計任務(wù)及要求二 負荷計算和無功功率計算及補償三 變電所位置和形式的選擇四 主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇五 短路電流的計算六 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗七 變電所高、低壓導(dǎo)線的選擇八 變電所繼電保護選擇及整定 九 防雷和接地裝置的確定十 設(shè)計總結(jié)（或心得和體會）十一 參考文獻十二 附錄(一) 變電所主接線電氣原理圖(二) 變電所主要電氣設(shè)備明細表前 言總所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占比例一般很?。ǔ娀I(yè)）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于在產(chǎn)品成本或投資總額所占比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人勞動強度，改善工作條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。另一方面，如果工廠電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重后果。因此，做好工廠供電工作對發(fā)展工業(yè)生、實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化都具有極其重要的意義，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)同樣也具有重大意義。本設(shè)計為工廠變電所設(shè)計，對在工廠變電所設(shè)計中的若干問題：負荷計算，三相短路分析，短路電流計算，高低壓設(shè)備的選擇與校驗，變壓器的繼電保護，變電所二次回路及自動裝置，防雷與接地，變電所的過電壓保護，計量，無功補償?shù)葞追矫娴脑O(shè)計進行了闡述。工廠供電工作要很好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，同時做好節(jié)能工作，要從以下基本要求做起:（1）安全 在電能的供應(yīng)、分配和利用過程中，不應(yīng)發(fā)生人生事故及設(shè)備事故。（2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。（4）經(jīng)濟 供電系統(tǒng)投資要盡量少，運行費要低，盡可能節(jié)約電能和減少有色金屬消耗。 此外，在供電工作中，要合理處理局部和全局、當(dāng)前和長遠等關(guān)系，要做到局部與全局協(xié)調(diào)，顧全大局，適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求。一、工廠供電課程設(shè)計任務(wù)書(一)設(shè)計題目 合肥廠降壓變電所的電氣設(shè)計。(二)設(shè)計要求 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主結(jié)線方案及高低壓設(shè)備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖紙。(三)設(shè)計依據(jù)1.工廠總平面圖 如圖1所示。2.工廠負荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為3300h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。該廠除冶煉車間、制坯車間和熱軋車間屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表l所示。表1 工廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱負荷類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力2700.30.65照明6.30.851.02鍛壓車間動力2500.250.62照明7.20.781.07金工車間動力2900.280.61照明6.70.861.06工具車間動力3300.320.62照明5.70.881.04電鍍車間動力2500.580.72照明7.50.871.03熱處理車間動力1800.60.73照明6.20.881.09裝配車間動力1700.370.65照明8.20.871.010機修車間動力1400.260.61照明1.50.91.08鍋爐房動力600.80.74照明1.70.91.05倉庫動力220.30.82照明1.80.881.0生活區(qū)照明3100.720.923.供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該電源干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ-120，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.5m；干線首端(即電力系統(tǒng)的饋電變電站)距離本廠約6km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為300MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為1.6s。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為70km，聯(lián)絡(luò)線電纜線路總長度為15km。4.氣象資料 本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為35，年平均氣溫為26，年最低氣溫為-8，年最熱月平均最高氣溫為35，年最熱月平均氣溫為27，年最熱月地下0.8m處平均溫度為24。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向為東南，年雷暴日數(shù)為15。5.地質(zhì)水文資料 本廠所在地區(qū)平均海拔600m，地層以粘土為主；地下水位為3m 。6.電費制度 本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費：每月基本電費按主變壓器容量計為18元/kVA，動力電費為0.20元/kWh，照明(含家電)電費為0.56元/kWh。工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9。表2 原始數(shù)據(jù)代號原始數(shù)據(jù)資料代號原始數(shù)據(jù)資料a3300n35b6p27c10q24dLGJ-120r東南e1.5s15f6t600g300u粘土h1.6v3i70w18j15x0.20k35y0.56l26z0.9m-8工廠總平面圖如圖11- 4 （4） 設(shè)計任務(wù)1.設(shè)計說明書 需包括：1）前言2）目錄3）負荷計算和無功功率補償。4)變電所位置和型式的選擇。5)變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇。6)變電所主結(jié)線方案的設(shè)計。7)短路電流的計算。8)變電所一次設(shè)備的選擇與校驗。9)變電所進出線的選擇。10)變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定。11)防雷保護概述和接地裝置的設(shè)計。12)附錄參考文獻。2.設(shè)計圖紙 需包括： （1）變電所主結(jié)線圖(CAD) 1張（圖紙）。（2）變電所平剖面圖1張（圖紙）。（3）其他，如某些二次回路接線圖等。（五）設(shè)計時間 自 年 月 日至 年 月 日 指導(dǎo)老師 年 月 日二、設(shè)計說明書（一）負荷計算和無功功率補償1. 負荷計算 各廠房和生活區(qū)的負荷計算如下表所示：表3負荷計算編號名稱類別容量Pe/KWKdcostanP30/KWQ30/kvarS30/KVAI30/A1鑄造車間動力2700.30.651.1581.0092.99照明6.30.851.00.5.350.00 小計86.3592.991271932鍛壓車間動力2500.250.621.2762.579.06照明7.20.781.00.5.620.00小計68.1279.061041587金工車間動力2900.280.611.30.81.2105.48照明6.70.861.00.4.560.00小計85.76105.481362076工具車間動力3300.320.621.27105.6133.58照明5.70.881.00.5.020.00小計110.62133.581732634電鍍車間動力2500.580.720.96145139.2照明7.50.871.00.6.530.00小計151.53139.22063133熱處理車間動力1800.60.730.9410699.23照明6.20.881.00.5.460.00小計111.45699.231492269裝配車間動力1700.370.651.1562.972.21照明8.20.871.07.130.00小計70.0372.2110015210機修車間動力1400.260.611.3036.447.28照明1.50.91.00.1.350.00小計37.7547.2861938鍋爐房動力600.80.740.914843.68照明1.70.91.00.1.530.00小計49.5343.68661005倉庫動力220.30.820.706.64.61照明1.80.881.00.1.580.00小計8.184.61914生活區(qū)照明3100.720.920.43223.294.86243369總計（380v側(cè)）動力19621002.5912.2 照明362.8K=0.8K=0.850.7280277511151694例如計算鑄造車間過程：動力： 照明： A2、無功功率補償 由上表可知，該廠380V側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有0.72。而供電部門要求該廠10KV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：參照圖2，選PGJ1型低壓自動補償評屏，并聯(lián)靜電電容器電容器為BWF63-100型，采用其方案1（主屏）1臺與方案3（輔屏）5臺相結(jié)合，總共容量為84kvar6=504kvar。因此無功補償后工廠380v側(cè)和10kV側(cè)負荷計算如下表所示：圖2.1 PGJ1型低壓無功功率自動補償屏的接線方案表4 無功補償后工廠的計算負荷項目cos計算負荷/KW/kvar/kVA/A380V側(cè)補償前負荷0.7280277511151694380V側(cè)無功補償容量-431380V側(cè)補償后負荷0.935802344872.61326主變壓器功率損耗0.015=130.06=5210KV側(cè)負荷計算0.9282539691553（2） 變電所位置和型式的選擇和型式變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負荷中心，工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一直角坐標(biāo)的軸和軸，然后測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標(biāo)位置，、分別代表廠房1、2、3.10號的功率，設(shè)定（14，52）、（14，36）、（35，52）、（35，36）、（41，18）、（67，64）、（67，47）、（67，31）、（67，15）、（94，47 ），并設(shè)（7，3）為生活區(qū)的中心負荷，如圖3-1所示。而工廠的負荷中心假設(shè)在P(,),其中P=+=。因此仿照力學(xué)中計算中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標(biāo)： 把各車間的坐標(biāo)代入（1-1）、（2-2），得到和 ，得到位置坐標(biāo)。在4號廠房(電鍍車間)的上方也就是北面建造工廠變電站，其型式為附設(shè)式。（三）變電所主變壓器及主接線方案的選擇1、變電所主變壓器的選擇裝設(shè)兩臺變壓器型號為S9型，即因此選兩臺S9-630/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Dyn11 。2、變電所主接線方案的選擇 （四）短路電流的計算 繪制計算電路 4.1 確定短路計算基準值選基準容量Sj=100MVA取Uj1=10.5KV 則Ij1= 取Uj2=0.4KV 則Ij2=4.2 計算短路電路中個元件的電抗標(biāo)幺值4.2.1電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量Soc=300MVA，故 4.2.2架空線路的電抗標(biāo)幺值查表得LGJ-120的線路電抗，而線路長6km，故4.2.3電力變壓器的電抗標(biāo)幺值查表得變壓器的短路電壓百分值=5，故 式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖所示：圖5-2 短路計算等效電路4.3 k-1點（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算4.3.1總電抗標(biāo)幺值 4.3.2 三相短路電流周期分量有效值 4.3.3 其他短路電流 4.3.4 三相短路容量 4.4 k-2點（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計算4.4.1總電抗標(biāo)幺值 4.4.2三相短路電流周期分量有效值 4.4.3 其他短路電流 4.4.4三相短路容量以上短路計算結(jié)果綜合圖表所示:表5-3短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量/MVAk-12.462.462.466.2744.78k-223.123.123.142.516（5） 變電所一次設(shè)備的選擇校驗表6 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV36.4A()2.46kA6.27kA一次設(shè)備型號規(guī)格 額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-1010kV600kA44.1kA高壓隔離開關(guān)GN6-10T/20010kV200A25.5 kA高壓熔斷器RN3-1010kV50A-電壓互感器JDJ-1010000/100V-電壓互感器JDZJ-10-電流互感器LQJ-1010kV100/5A=31.8 kA=81避雷針FS4-1010kV-戶外隔離開關(guān)GW1-6(10)/40010kV400A25kA單個變壓器10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗的項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV36.4A（）1.96kA6.27kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA高壓隔離開關(guān)10kV400A-25.5kA電流互感器LQJ-1010kV100/5A-二次負荷備用電源10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇選擇校驗的項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV36.4A（）1.96kA6.27kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA高壓隔離開關(guān)10kV200A-25.5kA電流互感器LQJ-1010kV100/5A-二次負荷低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于所在線路的額定電壓,即斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的脫口器額定電流,即斷路器斷流能力的校驗條件對動作時間在0.02s以上的萬能式斷路器（DW型）為由前面算得，低壓斷路器DW15-1500/3D 的,滿足斷流能力要求。380V側(cè)其他一次設(shè)備的選擇校驗同理，如表所示380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗的項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)-低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低壓斷路器DZ20-630380V630A（大于）30Ka（一般）-低壓斷路器DZ20-200380V200A（大于）25kA（一般）-低壓刀開關(guān)HD13-1500/30380V1500A-電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-高低壓母線的選擇10KV母線選LMY-3(404),即母線尺寸為40mm4mm；380V母線選LMY-3(808)+505,，即相母線尺寸為80mm8mm，而中性線母線尺寸為50mm5mm。6、 變壓所高、低壓導(dǎo)線的選擇6.1 10kV高壓進線和引入電纜的選擇6.1.1 10kV高壓進線的選擇校驗采用TJ型裸銅絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。1).按發(fā)熱條件選擇由=36.4A及室外環(huán)境溫度35，查表得，初選TJ-35,其40C時的=139A,滿足發(fā)熱條件。2).校驗機械強度查表得，最小允許截面積=35，而TJ-35滿足要求，故選它。由于此線路很短，故不需要校驗電壓損耗。6.1.2由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1).按發(fā)熱條件選擇由=36.4A及土壤溫度24，查表得，初選TJ-35,其40C時的=139A,滿足發(fā)熱條件。2).校驗短路熱穩(wěn)定 因此YJL22-10000-335電纜滿足短路熱穩(wěn)定條件。6.2 380低壓出線的選擇6.2.1鑄造車間 饋電給1號廠房（鑄造車間）的線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地縛設(shè)。1). 電纜截面的選擇按發(fā)熱條件初選 選擇電纜的規(guī)格由，查表8-43，初選95mm2，其Ial = 195A 193A ，滿足發(fā)熱條件。2）低壓斷路器及其過流脫扣器規(guī)格的選擇a.低壓斷路器過電流脫扣器額定電流的選擇 過電流脫扣器的額定電流應(yīng)不小于線路的計算電流查附錄表知，DW16-630型低壓斷路器的過電流脫扣器額定電流故初步選DW16-630型斷路器，其b.瞬時過電流脫扣器動作電流的整定 瞬時過電流脫扣器的動作電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流即 瞬時過電流脫扣器的動作電流 線路的尖峰電流 為可靠系數(shù)萬能式低壓斷路器（DW型），可取1.35;塑料外殼式（DZ型），則宜取 22.5。瞬時過電流脫扣器的動作電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流整定為4倍時:滿足躲過尖峰電流的要求。校驗斷流能力：查附錄表5-19 知所選DW16-630型斷路器Ioc=30kA，滿足要求。3).校驗電纜與低壓斷路器保護的配合 由于瞬時過電流脫扣器的動作電流整定為從而滿足電纜與保護裝置配合的要求。選用VLV221000-3150 + 195的鋁芯電纜 。其他車間計算同上6.2.2 饋電給生活區(qū)的線路 采用BLX-630型鋁芯橡皮絕緣架空敷設(shè)。1） 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度為30，查表8-40，初選BLX-630-1240，其30時的,滿足發(fā)熱條件。2） 校驗機械強度 查表8-35，最小允許截面積，因此BLX-630-1240滿足機械強度要求。3） 校驗電壓損耗 由工廠平面圖量得變電所至生活區(qū)負荷中心距離約200m，而由表8-36查得其阻抗值與BLX-630-1240近似等值的LJ-240的阻抗(按線間幾何均距0.8m計），又生活區(qū)的，因此 不滿足允許電壓損耗要求。為確保生活用電的電壓質(zhì)量，決定采用四回BLX-630-1120的三相架空線路對生活區(qū)供電。PEN線均采用BLX-630-170橡皮絕緣線。編號名稱裝置地點條件低壓斷路器電纜校驗斷路器與電纜配合計算電流尖峰電流短路電流型號截面面積允許截流量1鑄造車間19357936.4DW16-630250A/1000A/30kA1502424.5242=1089100010892鍛壓車間15847436.4DW16-630250A/1000A/30kA1502424.5242=1089100010893熱處理車間22667836.4DW16-630250A/750A/30kA1202124.5212=9547509544電鍍車間31393936.4DW16-630315A/1260A/30kA2403194.5319=1435.512601435.55倉庫144236.4DW16-630100A/100A/30kA4314.531=139.5100139.56工具車間26378936.4DW16-630315A/1260A/30kA2403194.5319=1435.512601435.57金工車間20762136.4DW16-630250A/1000A/30kA1502424.5