某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)：某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)2012 2013 學(xué)年第 二 學(xué)期課程名稱：電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)任課教師：陳穎題 目：某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)學(xué)號：姓名：年級：2010專業(yè)：電氣工程及其自動化評語：成績： 評卷人： 提交日期：2013年7 月23日目 錄第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書1一、設(shè)計(jì)題目1二、設(shè)計(jì)要求1三、設(shè)計(jì)資料1四、設(shè)計(jì)任務(wù)書4第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算書4一、各車間計(jì)算負(fù)荷和無功補(bǔ)償（需要系數(shù)法）5二、各車間變電所的設(shè)計(jì)選擇7三、工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)13四、短路電流的計(jì)算15五、變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇19六、繼電保護(hù)的配置20七、心得體會21參考文獻(xiàn)22第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)

2、題目某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)要求 根據(jù)本廠用電負(fù)荷，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定工廠變電所的位置與型式，通過負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器臺數(shù)及容量 ，進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變電所的主接線及高、低壓電氣設(shè)備，選擇整定繼電保護(hù)裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。三、設(shè)計(jì)資料 設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目情況如下（1）工廠總平面圖見圖1，本計(jì)算示例選用數(shù)據(jù)是：安裝容量為丙類，組合方案為丙。圖1（2）工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)：本工廠多數(shù)車間為3班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)6400小時(shí)，本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見表1，學(xué)生組合方案見表2。表1序號車間設(shè)備名稱安裝容量（kw）計(jì)算負(fù)荷甲乙丙

3、丁p（kw）q（kvar）s（kva）1紡煉車間紡絲機(jī)1801502002200.80.78筒絞機(jī)624030560.750.75烘干機(jī)788085700.751.02脫水機(jī)201512180.600.80通風(fēng)機(jī)2002201802400.700.75淋洗機(jī)1456220.750.78交頻機(jī)9008008409500.800.70傳送機(jī)423840300.800.70小計(jì)2原液車間照明10121040120011600.750.70小計(jì) 3酸站照明3042602003100.650.70小計(jì)4鍋爐照明2803202902700.750.75小計(jì)5排毒車間照明1861601801400.700.

4、60小計(jì)6其他車間照明3802403002400.700.75小計(jì)78910全廠計(jì)算負(fù)荷總計(jì)1112表2序號紡煉車間原液車間酸站鍋爐房排毒機(jī)房其他附屬車間1abcdef2abdefc3abefcd4abfcde5bacdef6badefc7baefcd8bafcde（3）供電電源情況：按與供電局協(xié)議，本廠可由東南方19公里處的城北變電所110/38.5/11kv，50mva變壓器供電，供電電壓可任選。另外，與本廠相距5公里處的其他工廠可以引入10kv線路做備用電源，但容量只能滿足本廠負(fù)荷的30%重要負(fù)荷，平時(shí)不準(zhǔn)投入，只在本廠主要電源故障或檢修時(shí)投入。（4）電源的短路容量（城北變電所）：當(dāng)35

5、kv母線的出線斷路器斷流容量為1500mva；10kv母線的出線斷路器斷流容量為350mva。（5）供電局要求的功率因數(shù)：當(dāng)35kv供電時(shí)，要求工廠變電所高壓側(cè)：當(dāng)以10kv供電時(shí)，要求工廠高壓側(cè)。（6）電費(fèi)制度：按兩部分制電費(fèi)計(jì)算。變壓器安裝容量每1kva為15元/月，動力電費(fèi)為0.3元/kwh，照明電費(fèi)為0.55元/（kwh）。（7）氣象資料；本廠地區(qū)最高溫度為，最熱月平均最高氣溫，最熱月地下0.8處平均溫度為，年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，年雷暴雨日數(shù)為20天。（8）地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m，底層一砂黏土為主，地下水位為2m。四、設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（二）設(shè)計(jì)圖紙1.工廠變電所設(shè)

6、計(jì)計(jì)算用電氣主接線簡圖（見附圖）2.變電所供電平面布線圖第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算書一、各車間計(jì)算負(fù)荷和無功補(bǔ)償（需要系數(shù)法）（一）紡煉車間（數(shù)據(jù)為丙組）1.單臺機(jī)械負(fù)荷計(jì)算（1）紡絲機(jī)已知：。故：（2）筒絞機(jī)已知：。故：（3）烘干機(jī)已知：。故：（4）脫水機(jī)已知：。故：（5）通風(fēng)機(jī)已知：。故：（6）淋洗機(jī)已知：。故：（7）變頻機(jī)已知：。故：（8）傳送機(jī)已知：。故：紡練車間單臺機(jī)械負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)見表3表3紡煉車間（丙）負(fù)荷統(tǒng)計(jì)列表序號車間設(shè)備名稱安裝容量（甲）（kw）計(jì)算負(fù)荷1紡絲機(jī)2000.80.78160124.82筒絞機(jī)300.750.7522.516.93烘干機(jī)850.751.0263.865.14

7、脫水機(jī)120.600.87.25.85通風(fēng)機(jī)1800.700.7512694.56淋洗機(jī)60.750.784.53.517變頻機(jī)8400.800.70672470.48傳送機(jī)400.800.703222.4小412車間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（計(jì)及同時(shí)系數(shù)）取同時(shí)系數(shù)：（二）其余車間負(fù)荷計(jì)算1.原液車間已知：。故：2.酸站照明已知：。故：3.鍋爐房照明已知：。故：4.排毒車間已知：。故：5.其他車間已知：。故：各車間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表4表4 各車間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)列表序號紡煉車間安裝容量（甲）（kw）1紡煉車間1393979.2763.241241.52原液車間120090063010

8、98.63酸站20013091158.74鍋爐房290217.5163.1271.95排毒車間18012675.6146.96其他車間300210157.5262.5二、各車間變電所的設(shè)計(jì)選擇（一）各車間變電所位置及全廠供電平面草圖根據(jù)地理位置及個(gè)車間計(jì)算負(fù)荷大小，決定設(shè)立3個(gè)變電所，各自供電范圍如下：變壓所：原液車間、排毒車間。變壓所：紡煉廠、辦公及生活區(qū)。變壓所：鍋爐房、其他車間、酸站。全廠供電平面圖見圖2圖2 全廠供電平面圖（1cm=0.1km）（二）各車間變壓器臺數(shù)及容量選擇1.變壓所變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）變壓所的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：同時(shí)系數(shù)?。?）變壓所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9

9、以上）無功補(bǔ)償試取：補(bǔ)償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）：選擇變壓器型號為sl7系列，額定容量為1000kva，兩臺。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4）計(jì)算每臺變壓器的功率損耗（n=1）也可用化簡經(jīng)驗(yàn)公式：2變壓所變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）變壓所的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)：（2）變壓所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無功補(bǔ)償試取：補(bǔ)償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）：選擇變壓器型號為sl7系列，額定容量為630kva（附帶供電給辦公室及生活區(qū)）。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4

10、）計(jì)算每臺變壓器的功率損耗也可用化簡經(jīng)驗(yàn)公式：3.變壓所變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）變壓所的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)： 同時(shí)系數(shù)取（2）變壓所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無功補(bǔ)償試?。貉a(bǔ)償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）：選擇變壓器型號為sl7系列，額定容量為315kva，兩臺。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4）計(jì)算每臺變壓器的功率損耗也可用化簡經(jīng)驗(yàn)公式：（三）廠內(nèi)10kv線路截面的選擇1.供電給變電所的10kv線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷：計(jì)及變壓器的損耗：先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面：由于任務(wù)書中

11、給出的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：可選導(dǎo)線型號為lj35，其允許載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)：已知，溫度修正系數(shù)為：由式上可知，所選導(dǎo)線符號長期發(fā)熱條件。由于變電所緊鄰35/11kv主變壓器，10kv線路很短，其功率損耗可忽略不計(jì)。線路首段功率：2.供電給變電所的10kv線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷：計(jì)及變壓器的損耗：先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：可選導(dǎo)線型號為lj25，其允許載流流量為。相應(yīng)

12、參數(shù)為再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)：已知，溫度修正系數(shù)為：由式上可知，所選導(dǎo)線符號長期發(fā)熱條件。根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長度為l=0.32km。10kv線路功率損耗：線路首端功率：3.供電給變電所的10kv 線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計(jì)算負(fù)荷：計(jì)及變壓器的損耗：先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：可選導(dǎo)線型號為lj25，其允許載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為,線路長度為：l=0.64km10kv線路功率損耗：線路首端功率：線路電壓降計(jì)算（僅計(jì)算最長的廠內(nèi)10kv線路電壓降）：合格（

13、其余線路更合格了）4. 10kv聯(lián)絡(luò)線（與相鄰其他工廠）的選擇已知全廠總負(fù)荷：。10kv聯(lián)絡(luò)線容量滿足全廠總負(fù)荷30%：因運(yùn)用時(shí)間很少，可按長期發(fā)熱條件選擇和校驗(yàn)。選導(dǎo)線lj-25，其允許載流量為：三、工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 工廠總降壓變電所住變壓器臺數(shù)及容量的選擇2.35kv供電線路截面選擇為保證供電的可靠性，選用兩回35kv供電線路。3.35kv線路功率損耗和電壓降計(jì)算（1）35kv線路功率損耗計(jì)算已知lg-35參數(shù)：線路的功率損耗：線路首段功率：（2）35kv線路電壓降計(jì)算：四、短路電流的計(jì)算按無窮大系數(shù)供電計(jì)算短路電流。短路計(jì)算電路圖見圖3。 大系統(tǒng)車間負(fù)荷車間變0.4kv

14、母線 總降變10kv側(cè) 總降變35kv側(cè) 35kv母線 城北35kv母線x2=0.6x4=0 廠內(nèi)10kv線路x5=4.5x3=4.06x1=0.067圖3 短路計(jì)算電路圖1.工廠總降壓變35kv母線短路電流（短路點(diǎn)1）（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：（2）計(jì)算各主要元件的電標(biāo)幺值：系統(tǒng)電抗35kv線路電抗（lgj35）（3）求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有效值：3）其他三相短路電流值：4）三相短路容量：2.10kv母線短路電流（短路點(diǎn)2）（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：（2）計(jì)算各主要元件的電標(biāo)幺值：1）系統(tǒng)電抗2）35kv線路電抗（lgj35）3）35/11kv電力變壓器

15、電抗（）（3）求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有效值：3）其他三相短路電流值：4）三相短路容量：3.0.4kv車間低壓母線短路電流（短路點(diǎn)3）（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：（2）計(jì)算各主要元件的電標(biāo)幺值：1）系統(tǒng)電抗2）35kv線路電抗（lgj35）3）35/11kv電力變壓器電抗（）4）10kv廠內(nèi)架空線路電抗（給變電所供電）：因這段10kv架空線路很短，5）10/0.4kv電力變壓器（1000kva變壓器）（3）求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有效值：3）其他三相短路電流值：4）三相短路容量：三相短路電流和短路容量計(jì)算結(jié)果列表

16、匯總?cè)绫?。表4 三相短路電流計(jì)算列表短路點(diǎn)計(jì)算三相短路電流（ka）三相短路容量（mva）35kv1點(diǎn)4.254.254.2510.86.427210kv2點(diǎn)2.32.3235.83.541.70.4kv3點(diǎn)3131315733.821.5五、變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇根據(jù)上述短路電流計(jì)算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路情況校驗(yàn)，總降壓變電所主要高低壓電氣設(shè)備確定如下。1.高壓35kv側(cè)設(shè)備35kv側(cè)設(shè)備的選擇如表5所示。 表5 35kv側(cè)設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器sw-35/600隔離開關(guān)gw2-35g電壓互感器電流互感器lb-35避雷器fz-35備注u=35kv35kv35kv35kv3

17、5kv35kvi=18.6600a600a220/56.6ka400mva17ka42ka2.中壓10kv側(cè)設(shè)備10kv側(cè)設(shè)備如表6所示。 表6 10kv側(cè)設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器sn10-10i隔離開關(guān)gn2-10t/200電流互感器la-10備注u=10kv10kv10kv10kvi=34.49a630a200a40/516ka300mva40ka25.5ka3.低壓0.4kv側(cè)設(shè)備低壓0.4kv側(cè)設(shè)備如表7所示。 表7 0.4kv設(shè)備的選擇計(jì)算數(shù)據(jù)高壓斷路器dz20y-1250隔離開關(guān)hd11-1000電流互感器lm-0.5備注u=0.4kv0.4kv0.4kv0.4kv采用bfc-

18、0.5g-08低壓開關(guān)i=839a1250a1250a1000/550ka六、繼電保護(hù)的配置總降壓變電所需配置以下繼電保護(hù)裝置：主變壓器保護(hù)，35kv進(jìn)線保護(hù)，10kv線路保護(hù)；此外還需配置以下裝置：備用電源自動投入裝置和絕緣監(jiān)察裝置。（一）主變壓器保護(hù)根據(jù)規(guī)程規(guī)定1600kva變壓器應(yīng)設(shè)下列保護(hù)：1.瓦斯保護(hù)防御變壓器內(nèi)部短路和油面降低，輕瓦斯動作于信號、重瓦斯動作于跳閘。2.電流速斷保護(hù)防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動作于跳砸。3.過電流保護(hù)防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，動作于跳砸。4.過負(fù)荷保護(hù)防御變壓器本身的對稱過負(fù)荷及外部短路引起的過載。（二）35kv進(jìn)線線路保護(hù)1.電流速斷保護(hù)在電流速斷的保護(hù)區(qū)內(nèi)，速斷保護(hù)為主保護(hù)，動作于跳砸。但電流速斷保護(hù)存在著一定的“死區(qū)”，約占線全長的20%。2.過電流保護(hù)由于電流速斷保護(hù)存在著約占線路全長的20%的“死區(qū)”，因此由過電流保護(hù)作為其后備保護(hù)，