化工廠總降壓變電所電氣部分設(shè)計

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計說明書（2015/2016學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱：企業(yè)供電系統(tǒng)工程設(shè)計題目：某化工廠總降壓變電所電氣部分設(shè)計專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：設(shè)計周數(shù)： i 周設(shè)計成績：2016年1月14日目錄一、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計任務(wù) 2二、技術(shù)要求 3三、負荷統(tǒng)計計算表 3四、無功功率補償 9五、高低壓供配電系統(tǒng) 65.1 高壓線路導(dǎo)線的選擇 105.2 低壓線路導(dǎo)線的選擇 10六、變壓器臺數(shù)、容量、型號選擇 76.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 76.2 變電所主變壓器容量的選擇 76.3 型號的選擇 12七、變電所主接線圖 13八、短路電流的計算 14九、主要高壓設(shè)備器件的選擇與校驗

2、 169.1 變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇 169.2 變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的校驗 16十、學(xué)習(xí)心得與體會 18十一、參考文獻 19一、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計任務(wù)1 、工廠負荷情況2 、全廠負荷情況：該廠主要車間及輔助設(shè)施均為U類負荷，3班工作制，最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5800h全廠各車間負荷情況見表1和表2 (注：同期 系數(shù)為 0.9 )表1?各車間380V負荷鍛壓車間10000.3B1工具車間2000.3加工車間18000.7B2供應(yīng)車間2000.2焊接車間12000.3B3修理車間1000.25機加車間4000.85B4裝配車間3000.35倉庫1000.3鍋爐房3200.7B5水泵房800

3、.75骨口.序號車間名稱設(shè)備容量 KW需要系數(shù) Kd0.60.650.750.60.450.650.750.60.650.850.8功率因數(shù) COS3 、供電電源情況(1) 工作電源：工廠電源從距該廠10km的某220/35KV區(qū)域變電所取得，以 一回架空線向工廠供電； ?(2) 備用電源：由正北方向其他工廠引入 10kV電纜作為備用電源，平時不 準投入，僅在該廠的主電源發(fā)生故障或檢修時才允許備用電源供電； ?( 3)功率因素值應(yīng)在 0.9 以上； ?(4) 區(qū)變 35KV母線短路容量：Smax( 3)=400MVA Smin( 3)=345MVA ?(5) ?電能計量在變電所35kV側(cè)進行；

4、？(6) ?區(qū)域變電所出線定時限過電流保護動作時限 t=2s 。?4 、設(shè)計任務(wù)( 1 )確定主接線：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能 實現(xiàn)的 2-3 個方案， 經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)方案；( 2)選擇主變壓器：選擇變壓器的容量、臺數(shù)、型號等；( 3)短路電流計算： 根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護整定的需要， 選擇短路計 算點，繪制等值網(wǎng) 絡(luò)圖，計算短路電流，并列表匯總；( 4)電氣設(shè)備選擇與校驗；5)主變壓器繼電保護方案配置。、技術(shù)要求（1）保證供電安全，可靠，經(jīng)濟；（ 2）功率因數(shù)達到 0.9 及以上。三、負荷統(tǒng)計計算表表 1 各車間 380V 負荷計算負荷車變代 車間名

5、號稱鍛壓車間工具車B1間設(shè)備容 需要系 量 KW 數(shù) Kd1000 0.3200 0.3補償容量功率因數(shù) tgcos 0.6 1.330.65 1.77Qjs/KVPjs/KWAR300 39960 70.2Sjs/KVA50092.3360k var小計 1200360 469.2 592.30.8812601108.816801.334053.266.67var加工車1800 0.7 0.75 間供應(yīng)車200 0.2 0.6 間B2補償容752.6k量小計 2000焊接車間12000.30.45修理車B31000.250.65間補償容616k130011621746.471.9836071

6、2.88001.172529.25800var小計1300機加車4000.850.75間裝配車3000.350.6間B4倉庫1000.30.65補償容372.8k量小計 800鍋爐房3200.70.85水泵房800.750.8B5補償容89.7k385742.05834.470.88340299.2453.31.33105139.651751.173035.146.15 var475473.95674.450.62224138.88263.530.75604575var小計 400284 183.88 338.53表 2 各車間 10KV 高壓負荷計算負荷 功率因骨口.序號車間名稱設(shè)備容量 K

7、W需要系數(shù) Kd數(shù) cos tg Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVA1空壓車間5000.70.80.75350262.5437.52模具車間5600.850.80.754763575953溶質(zhì)車間6000.80.90.48480357533.34磨拋車間4000.870.820.7384243.6424.45鍋爐房20000.750.80.75150011251875補償容1160.7k-var小計 406031542218.53865.2全廠的同期系數(shù)為：K=0.9，則全廠的計算負荷為 P30=0.9XE P30=0.9X 5958kw=5362.2kw; Q30=0.9 X 刀 Q

8、30=0.9 X 5249.58kw=4724.622k var ;S3o=P3； Q30 =7146.69kv A; 130= ,J =10.86KAOv3U n四、無功功率補償由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為：S30=7146.69kv A,這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos = -=0.75，為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)高于 0.90，則取cos 0.95 要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.75提高到0.95，貝血壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：QC=Q30(tan 1-var ；tan 2 )=4724.622 X tan(arccos0.75) - tan(a

9、rccos0.95) =2613.8k?。篞c =3000kvar則補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為:S30vPao Qa0 =5632.7kv A,計算電流 G 匯=8558.003A。v3Un變壓器的功率損耗為: Pt 0.02 s30 =112.65kw; Qt 0.06 S30 =337.96 kvar ；則變電所高壓側(cè)的計算負荷為：P30 =5362.2kw+112.65kw=5474.85kw,Q30 = (4724.622-3000 ) kvar+337.96 k var=2062.58 k varS30 vP=5850.49kv -A，i30盤=513込，則補償后的功率因數(shù)為

10、:COS=0.936滿足（大于0.90 ）的要求。五、高低壓供配電系統(tǒng)為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條 件：發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟電流密度、機械強度。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般10K V及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā) 熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路, 因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和 機械強度。5.1高壓線路導(dǎo)線的選擇架空進線后接銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼鎧護套電力電纜BLV-95。5.2低壓線路導(dǎo)線的選擇由于沒有設(shè)單獨的車間變電所，進入各個車間的導(dǎo)線接線采用TN-C-S系統(tǒng);

11、從變電所到各個車間及宿舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用LGJ-185型鋼芯鋁線電 纜，根據(jù)不同的車間負荷采用不同的截面。 其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件：（1）相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即， Ial I30 ；（2） 中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足 Ao 0.5A ；（3）保護線（PE線）的截面選擇一、A 35mm2 時， APE 0.5A ；二、A 16mm2 時， APE A ；三、16mm2 A 35mm2 時， APE 16mm2 ；（4）保護中性線（PEN的選擇，取（N線）與（PE的最大截面。另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線 BV型號。六、

12、變壓器臺數(shù)、容量、型號選擇6.1 主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時， 宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器： 有大量一級或二級負荷； 季節(jié)性負荷變化較大； 集中 負荷較大。 結(jié)合本廠的情況， 考慮到二級重要負荷的供電安全可靠， 故選擇兩臺 主變壓器。6.2 變電所主變壓器容量的選擇每臺變壓器的容量 SN T 應(yīng)同時滿足以下兩個條件：(1)暗備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：SNT (0.6 0.7) S30；?(2)明備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：SN T S30(I II ) ，即滿足全部一、二級負荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：Snt= (0.

13、60.7 ) X 5850.49 kv A= (3510.2944095.343 ) kV A。考慮到未來510年的負荷發(fā)展，初步取Sn t =5000kV A ；考慮到安全性和 可靠性的問題，確定變壓器為 S9系列10kv配電變壓器。6.3 型號的選擇S9-5/10 ，其主要技術(shù)指標如下表所示：額定容量型( 電 壓號k 合VA空負聯(lián)載載結(jié)損損組耗耗組標(kk號WW) )空阻載抗電電流壓(%) )kg)重量軌距( mm)外形尺寸( mm)壓高低分壓壓接( 范 ( k 圍 k VV() )%油器總重 身 長 寬 高重重90Y y002-65535n018/4o48511S60 0745 124

14、43 8 5 8500 50 0400X 400七、變電所主接線圖裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案，如下圖所示：八、短路電流的計算本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖（一）所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠8km 的饋電變電站經(jīng)LGJ-150架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路 器的斷流容量為500MV A ; 一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。F面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2F面采用標么制法進行短路電流計算（一）確定基準值:則：Idi100MV A3 10.5kV取 Sd 100MV A , Uc1 10.5kV , Uc2 0.4kV5.500kA ;（二）計算短路

15、電路中各主要元件的電抗標么值:1）電力系統(tǒng)的電抗標么值:*X1皿上0.200500 MV A2) 架空線路的電抗標么值：X* 0.35( /km) 8km 100MV A 2.5387(10.5kV)3) 電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得Uk% 6，因此：短路等效電路圖如圖(二)所示：圖(二)計算k-1點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量：1) 總電抗標么值：X*(ki) Xi X20.200 2.5387 2.73872) 三相短路電流周期分量有效值：|畀5.50kA 2.008kAX (k 12.73873) 其他三 相短路 電流：I1畀 2.008kA 謂

16、2.55 2.008kA5.120kAI S3)1.51 2.008kA 3.032kA4) 三相短路容量：Sk3)|100MV A 36.514MV AX (k 1)2.7387計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量：1) 總電抗標么值：X*(k 2) X1 X2 (X3 |X4)0.200 2.7387 3/2 4.43872) 三相短路電流周期分量有效值：|：3)2亙化耳32.442kAX (k 2)4.43873) 其他三相短路電流：Ilk3)2 32.442 kASd100MV A4）三相短路容量:4.438722.529MV A九、主要高壓設(shè)備器件的選擇與校驗9.

17、1變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用JYN2-10（ Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，此高壓開關(guān)柜的型號：JYN2-10/4ZTTA（說明：4: 一次方案號；Z:真空斷路器；T:彈簧操動；TA :干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù) 本廠需求選?。焊邏簲嗦菲鳎篫N2-10/600高壓熔斷器：RN1-10/150電流互感器：LQJ-10/5電壓互感器：JDZJ-10高壓隔離開關(guān)：GN6-10/2009.2變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的校驗校驗項目電壓kV電流A動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流斷流能力kA4skA裝設(shè)點條參數(shù)件數(shù)據(jù)0.38115.29一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓斷路器

18、ZN2-10/600106003011.6高壓熔斷器RN1-10/1501015012電流互感器LQJ-10-200/510200/5電壓互感器JDZJ-10高壓隔離開關(guān)1020025.5GN6-10/200由上表知高壓側(cè)所選一次設(shè)備的額定電壓、 額定電流、動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定均滿 足要求。十、學(xué)習(xí)心得與體會通過本次課程設(shè)計，我把所學(xué)理論知識和生產(chǎn)實際很好的聯(lián)系起來，真正做到了學(xué)以致用，方才覺著自己幾年畢竟沒白學(xué)，能切切實實地解決一些實際問題 了。從設(shè)計之初的模糊、困惑到設(shè)計完成之后的豁然開朗， 真正地可謂是脫胎換 骨。之前對供電設(shè)計系統(tǒng)的認識是如何設(shè)計使系統(tǒng)能正常工作，通過設(shè)計才認識到之前的觀念是片面的，因為系統(tǒng)所處的環(huán)境是不斷變化的， 某一正常工作的系 統(tǒng)在特定情況下是不穩(wěn)定的甚至