某化工廠總降壓變電氣所電氣部分設(shè)計(jì)

1、 科信學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2013 /2014學(xué)年第 一 學(xué)期） 課程名稱 企業(yè)供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 題 目 ：某化工廠總降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 1周 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2014年 1月9日 目錄 一、原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)3 1、工廠負(fù)荷情況3 2、供電電源情況43、根據(jù)課題的原始資料4二、技術(shù)要求4三、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表5四、無(wú)功功率補(bǔ)償7五、高低壓配電系統(tǒng)8六、變壓器臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)選擇9七、變電所主接線圖 108、 短路電流計(jì)算119、 高壓設(shè)備器件的選擇及校驗(yàn)13十、心得14一、原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)1、 工廠負(fù)荷情況：2、 全廠負(fù)荷情況&

2、#160;3、 該廠主要車間及輔助設(shè)施均為類負(fù)荷，3班工作制，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=5800h。全廠各車間負(fù)荷情況見(jiàn)表1和表2（注：同期系數(shù)為0.9）。 4、 表1 各車間380V負(fù)荷 車變代號(hào)車間名稱設(shè)備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cosB1鍛壓車間10000.30.6工具車間2000.30.65B2加工車間18000.70.75供應(yīng)車間2000.20.6B3焊接車間12000.30.45修理車間1000.250.65B4機(jī)加車間4000.850.75裝配車間3000.350.6倉(cāng)庫(kù)1000.30.65B5鍋爐房3200.70.85水泵房800.750.8

3、序號(hào)車間名稱設(shè)備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cos1空壓車間5000.70.82模具車間5600.850.83溶質(zhì)車間6000.80.94磨拋車間4000.870.825鍋爐房20000.750.85、 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(shí)不準(zhǔn)投入，僅在該廠的主電源發(fā)生故障或檢修時(shí)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：Sma

4、x（3）=400MVA，Smin（3）=345MVA （5） 電能計(jì)量在變電所35kV側(cè)進(jìn)行； （6） 區(qū)域變電所出線定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限t=2s。 根據(jù)課題的原始資料 確定主接線：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的2-3個(gè)方案， 經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)方案。 選擇主變壓器：選擇變壓器的容量、臺(tái)數(shù)、型號(hào)等。 短路電流計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)整定的需要，選擇短路計(jì)算點(diǎn)，繪制等值網(wǎng) 絡(luò)圖，計(jì)算短路電流，并列表匯總 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn) 主變壓器繼電保護(hù)方案配置 2、 技術(shù)要求 （1）保證供電安全，可靠，經(jīng)濟(jì)； （

5、2）功率因數(shù)達(dá)到0.9及以上三、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表表1車變代號(hào)車間名稱設(shè)備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)costg計(jì)算負(fù)荷Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVAB1鍛壓車間10000.30.61.33300399500工具車間2000.30.651.776070.292.3補(bǔ)償容量 360k·var小計(jì)1200360469.2592.3B2加工車間18000.70.750.8812601108.81680供應(yīng)車間2000.20.61.334053.266.67補(bǔ)償容量 752.6k·var小計(jì)2000130011621746.47B3焊接車間12000.30.451.9836

6、0712.8800修理車間1000.250.651.172529.25800補(bǔ)償容量 616k·var小計(jì)1300385742.05834.47B4機(jī)加車間4000.850.750.88340299.2453.3裝配車間3000.350.61.33105139.65175倉(cāng)庫(kù)1000.30.651.173035.146.15補(bǔ)償容量 372.8k·var小計(jì)800475473.95674.45B5鍋爐房3200.70.850.62224138.88263.53水泵房800.750.80.75604575補(bǔ)償容量 89.7k·var小計(jì)400284183.88338

7、.53表2序號(hào)車間名稱設(shè)備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)costg計(jì)算負(fù)荷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(bǔ)償容量 1160.7k·var小計(jì)406031542218.53865.2全廠的同期系數(shù)為：K=0.9，則全廠的計(jì)算負(fù)荷為P30=0.9×P30=0.9×

8、;5958kw=5362.2kwQ30=0.9×Q30=0.9×5249.58kw=4724.622k·var=7146.69kv·A=10.86KA四、無(wú)功功率補(bǔ)償 由以上計(jì)算可得變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：S30=7146.69kv·A這時(shí)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(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90，取 。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.75提高到0.92，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：=Q30(tan- tan)=4724.622×tan(arccos0.75) - tan(arcc

9、os0.95) =2613.8k·var取:=3000則補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：=5632.7kv·A計(jì)算電流=8558.3A變壓器的功率損耗為： Pt0.02=112.65kw Qt0.06=337.9變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：P30=5362.2kw+112.65kw=5474.85kwQ30=（4724.622-3000）+337.9=2062.5=5850.47kv·A =5132.3A補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：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(jì)，選擇導(dǎo)線和電纜時(shí)應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱

10、條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)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(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)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(jìn)行選擇，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。（一）高壓線路導(dǎo)線的選擇架空進(jìn)線后接銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼鎧護(hù)套電力電纜BLV-95。（二）低壓線路導(dǎo)線的選擇由于沒(méi)有設(shè)單獨(dú)的車間變電所，進(jìn)入各個(gè)車間的導(dǎo)線接線采用TN-C-S系統(tǒng)；從變電所到各個(gè)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(fù)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)

11、相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，；2) 中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足；3) 保護(hù)線（PE線）的截面選擇一、 時(shí)，；二、 時(shí)，三、 時(shí)，4) 保護(hù)中性線（PEN）的選擇，?。∟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(hào)。六、變壓器臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)選擇（一）主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器：有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級(jí)重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺(tái)主變壓器。（二）變電所主變壓器容量的選擇每臺(tái)變壓器

12、的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：1、暗備用條件：任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足：2、明備用條件：任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）×5850.47=（3510.2824095.329）?？紤]到未來(lái)510年的負(fù)荷發(fā)展，初步取=5000 ?？紤]到安全性和可靠性的問(wèn)題，確定變壓器為S9系列10kv配電變壓器。（3） 型號(hào)的選擇S9-5/10 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示：型號(hào)額定容量(kVA) 電 壓 組 合聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)空載損耗(kW)負(fù)載損耗(kW)空載電流(%)阻抗電壓(%) 重量（kg） 外形尺寸（mm）軌距（mm） 高壓(kV)

13、高壓分接范圍(%)低壓(kV) 油重 器身重 總重 長(zhǎng) 寬 高S9-5/10566.310±50.4Yyno0.040.182.8544350125780450850400×400七、 變電所主接線圖裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主接線方案，如下圖所示：8、 短路電流的計(jì)算 本廠的供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如下圖所示。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(jì)），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計(jì)算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。圖（一）下面采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路

14、電流計(jì)算。（一）確定基準(zhǔn)值：取，則： （二）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值： 1) 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值： 2) 架空線路的電抗標(biāo)么值：3）電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此： 短路等效電路圖如圖（二）所示:圖（二）Ø 計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標(biāo)么值：2) 三相短路電流周期分量有效值： 3) 其他三相短路電流： 4) 三相短路容量：Ø 計(jì)算k-2點(diǎn)短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標(biāo)么值：2) 三相短路電流周期分量有效值：3) 其他三相短路電流： 4) 三相短路容量：九、 主要高

15、壓設(shè)備器件的選擇與校驗(yàn)（一）變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇 根據(jù)機(jī)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(kāi)式交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。此高壓開(kāi)關(guān)柜的型號(hào)：JYN2-10/4ZTTA（說(shuō)明：4：一次方案號(hào)；Z：真空斷路器；T：彈簧操動(dòng)；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?ZN2-10/600 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(kāi)關(guān)：GN6-10/200（二）變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的校驗(yàn)校驗(yàn)項(xiàng)目電壓kV電流A動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流斷流能力kA4skA裝設(shè)點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)0.38115.29 一

16、次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓斷路器ZN2-10/600106003011.6高壓熔斷器RN1-10/150 1015012電流互感器LQJ-10-200/510200/5電壓互感器JDZJ-10 高壓隔離開(kāi)關(guān)GN6-10/2001020025.5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(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定均滿足要求。十、 心得通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，把所學(xué)理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際很好的聯(lián)系起來(lái),真正做到了學(xué)以致用，方才覺(jué)著自己幾年畢竟沒(méi)白學(xué)，能切切實(shí)實(shí)的解決一些實(shí)際問(wèn)題了。從設(shè)計(jì)之初的模糊、困惑到設(shè)計(jì)完成之后的豁然開(kāi)朗，真正地可謂是脫胎換骨。之前對(duì)供電設(shè)計(jì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)是如何設(shè)計(jì)使系統(tǒng)能正常工作，通過(guò)設(shè)計(jì)才認(rèn)識(shí)到之前的觀念是片面的，因?yàn)橄到y(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)定的甚至是不正常的，那么對(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就不僅僅是使其能正常工作，恰恰相反設(shè)計(jì)的核心卻是系統(tǒng)在環(huán)境不正常的情況下如何工作以避免、減小事故。不同的企業(yè)對(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求不同，但不同的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程卻基本一致，即有一套成熟的設(shè)計(jì)理論。當(dāng)然設(shè)計(jì)過(guò)程中可以創(chuàng)新，但是對(duì)于工程設(shè)計(jì)，如果新方案沒(méi)有得到充分地論證、實(shí)踐，最好還是選擇成熟的設(shè)計(jì)的方案，不要一味地追求標(biāo)新立異，增加設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，甚至釀出事故。當(dāng)