課程設(shè)計(jì)某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)11

1、2012 2013 學(xué)年第 二 學(xué)期課程名稱(chēng)：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(hào):姓名:年級(jí)：2010專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化評(píng)語(yǔ)：成績(jī)： 評(píng)卷人：目錄第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)11.1設(shè)計(jì)題目11.2 設(shè)計(jì)要求11.3 設(shè)計(jì)資料11.4 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)42.1 各車(chē)間計(jì)算負(fù)荷和無(wú)功補(bǔ)償（需要系數(shù)法）42.1.1 紡煉車(chē)間（數(shù)據(jù)為乙組）42.1.2 其余車(chē)間負(fù)荷計(jì)算52.2 各車(chē)間變電所的設(shè)計(jì)選擇62.2.1 各車(chē)間變電所位置及全廠供電平面草圖62.2.2 各車(chē)間變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇72.2.3 廠內(nèi)10kV線路截面的選擇102.3 工廠總降壓變電所及

2、接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)132.3.1 工廠總降壓變電所住變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇132.3.2 35kV供電線路截面選擇142.3.3 35kV線路功率損耗和電壓降計(jì)算142.4 短路電流的計(jì)算152.4.1 工廠總降壓變35kV母線短路電流（短路點(diǎn)1）162.4.2 10kV母線短路電流（短路點(diǎn)2）172.4.3 0.4kV車(chē)間低壓母線短路電流（短路點(diǎn)3）182.5 變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇192.5.2 中壓10kV側(cè)設(shè)備202.5.3 低壓0.4kV側(cè)設(shè)備202.6 繼電保護(hù)的配置21主變壓器保護(hù)222.6.2 35kV進(jìn)線線路保護(hù)222.6.3 10kV線路保護(hù)22心得體會(huì)22參考文獻(xiàn)23附錄2

3、4第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1.1 設(shè)計(jì)題目 某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)1.2 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(guò)負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器臺(tái)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(xiě)出設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1.3 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(jiàn)圖1，本計(jì)算示例選用數(shù)據(jù)是：安裝容量為乙類(lèi)，組合方案為乙。圖1-1（2）工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)：本工廠多數(shù)車(chē)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(jiàn)表1-1，學(xué)生組合方案見(jiàn)表1

4、-2。表1-1序號(hào)車(chē)間設(shè)備名稱(chēng)安裝容量（KW）計(jì)算負(fù)荷丁P(KW)Q(KVAR)S(KVA)1紡煉車(chē)間紡絲機(jī)2200.800.78筒絞機(jī)560.750.75烘干機(jī)700.751.02脫水機(jī)180.600.80通風(fēng)機(jī)2400.700.75淋洗機(jī)220.750.78變頻機(jī)9500.800.70傳送機(jī)300.800.70小計(jì)2原液車(chē)間照明11600.750.70小計(jì)3酸站照明3100.650.70小計(jì)4鍋爐房照明2700.750.75小計(jì)5排毒車(chē)間照明1400.700.60小計(jì)6其他車(chē)間照明2400.700.75小計(jì)78910全廠計(jì)算負(fù)荷總計(jì)1112表1-2序號(hào)紡煉車(chē)間原液車(chē)間酸站鍋爐房排毒機(jī)房其他

5、附屬車(chē)間6BADEFC（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)35KV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

6、容量每1KVA為15元/月，動(dòng)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。1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（一）設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（二）設(shè)計(jì)圖紙1.工廠變電所設(shè)計(jì)計(jì)算用電氣主接線簡(jiǎn)圖（見(jiàn)附圖）2.變電所供電平面布線圖第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)2.1 各車(chē)間計(jì)算負(fù)荷和無(wú)功補(bǔ)償（需要系數(shù)法）2.1.1 紡煉車(chē)間（數(shù)據(jù)為乙組）1.單臺(tái)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：

7、。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(chē)間單臺(tái)機(jī)械負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2-1表2-1 紡煉車(chē)間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)列表序號(hào)車(chē)間設(shè)備名稱(chēng) 安裝容量/kWKdtancos計(jì)算負(fù)荷P/kWQ/kvarS/kVA1紡煉車(chē)間紡絲機(jī)1500.80.780.7912093.6152.19筒絞機(jī)400.750.750.83022.537.5烘干機(jī)800.751.020.76061.285.7脫水機(jī)150.60.80.7997.211.39通風(fēng)機(jī)2200.70.750.8154115.5192.5淋洗機(jī)50.750.780.793.75

8、2.9254.75變頻機(jī)8000.80.70.82640448781.22傳送機(jī)380.80.70.8230.421.2837.07小計(jì)13481047.15772.2051301.092車(chē)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)：2.1.2 其余車(chē)間負(fù)荷計(jì)算1.原液車(chē)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(chē)間已知：。故：5.其他車(chē)間已知：。故：各車(chē)間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2-2表2-2 各車(chē)間計(jì)算負(fù)荷統(tǒng)計(jì)列表序號(hào)車(chē)間設(shè)備名稱(chēng)安裝容量（甲）（kW）1紡煉車(chē)間1348 942.435733.591194.292原液車(chē)間1040780507 930.303酸站26016

9、9109.85201.564鍋爐房3202401803005排毒車(chē)間16011278.4136.716其他車(chē)間240168117.6205.072.2 各車(chē)間變電所的設(shè)計(jì)選擇 2.2.1 各車(chē)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(chē)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：紡煉車(chē)間、鍋爐房。變壓所：原液車(chē)間、辦公及生活區(qū)。變壓所：排毒車(chē)間、其他車(chē)間、酸站。圖2-1 全廠供電平面圖（1cm=0.1km）2.2.2 各車(chē)間變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇1. 變壓所變壓器臺(tái)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(wú)功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無(wú)功補(bǔ)償試

10、?。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(tái)變壓器（每臺(tái)可供車(chē)間總負(fù)荷的70%）：選擇變壓器型號(hào)為SC系列，額定容量為1000kVA，兩臺(tái)。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4）計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗（n=1）也可用化簡(jiǎn)經(jīng)驗(yàn)公式：2變壓所變壓器臺(tái)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(wú)功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無(wú)功補(bǔ)償：補(bǔ)償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用一臺(tái)變壓器。選擇變壓器型號(hào)為SC系列，額定容量為1000kVA（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）計(jì)算變壓器的功率損耗也可用化簡(jiǎn)經(jīng)驗(yàn)公式：3. 變壓

11、所變壓器臺(tái)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(wú)功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無(wú)功補(bǔ)償：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(tái)變壓器（每臺(tái)可供車(chē)間總負(fù)荷的70%）：選擇變壓器型號(hào)為SC系列，額定容量為400kVA，兩臺(tái)。查表得出變壓器的各項(xiàng)參數(shù)：（4）計(jì)算每臺(tái)變壓器的功率損耗也可用化簡(jiǎn)經(jīng)驗(yàn)公式：2.2.3 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：變壓器高壓測(cè)的容量：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(shū)中給出的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6400h，查表可得，

12、架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：1可選導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-35，其允許屋外載流流量為。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(hào)長(zhǎng)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：變壓器高壓側(cè)的容量：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(shū)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(hào)為L(zhǎng)GJ-25，其允許屋外載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)：已知

13、，溫度修正系數(shù)為：由式上可知，所選導(dǎo)線符號(hào)長(zhǎng)期發(fā)熱條件。根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長(zhǎng)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：變壓器高壓側(cè)的容量：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(shū)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(hào)為L(zhǎng)GJ-25，其允許載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為,線路長(zhǎng)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(zhǎng)的廠內(nèi)10kV線路電壓降）。合格（其余線路更合格了）

14、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(zhǎng)期發(fā)熱條件選擇和校驗(yàn)。選導(dǎo)線LGJ-25，其允許載流量為：2.3 工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 工廠總降壓變電所住變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇總降壓變10kv側(cè)無(wú)功補(bǔ)償：補(bǔ)償后的無(wú)功功率：補(bǔ)償后的功率因數(shù)：滿足要求。則為了保證用電的可靠性，選擇兩臺(tái)主變壓器（每臺(tái)可供總負(fù)荷的70%）：所以選擇變壓器的型號(hào)為S9-1600/35，兩臺(tái)。則參數(shù)為：空載損耗；負(fù)載損耗；阻抗電壓；空載電流。2.3.2 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。2.3

15、.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LGJ-35參數(shù)：35kV線路的功率損耗：線路首段功率：2. 35kV線路電壓降計(jì)算：2.4 短路電流的計(jì)算按無(wú)限大容量電源供電系統(tǒng)計(jì)算短路電流。短路計(jì)算電路圖見(jiàn)圖2-2。圖2-22.4.1 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：2.4.2 10kV母線短路電流（短路點(diǎn)2）1. 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：2

16、. 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（）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：2.4.3 0.4kV車(chē)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

17、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)果列表匯總?cè)绫?-4。表2-4 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)5.255.255.2513.397.93336.710kV2點(diǎn)2.292.292.295.443.4641.720.4kV3點(diǎn)31.0631.06 31.0657.1533.8621.512.5 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。2.5.1 高壓3

18、5kV側(cè)設(shè)備35kV側(cè)設(shè)備的選擇如表2-5所示。表2-5 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(kāi)關(guān)GW2-35G電壓互感器電流互感器LB-35避雷器FZ-35備注U=35kV35kV35kV35kV35kV35kVI=18.6600A600A2×20/56.6kA400MVA17kA42kA2.5.2 中壓10kV側(cè)設(shè)備10kV側(cè)設(shè)備如表2-6所示。表2-6 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(kāi)關(guān)GN2-10T/200電流互感器LA-10備注U=10kV10kV10kV10kVI=34.49A630A200A40/516kA300MVA

19、40kA25.5kA2.5.3 低壓0.4kV側(cè)設(shè)備低壓0.4kV側(cè)設(shè)備如表2-7所示。表2-7 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(kāi)關(guān)HD11-1000電流互感器LM-0.5備注U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV采用BFC-0.5G-08低壓開(kāi)關(guān)I=839A1250A1250A1000/550kA2.6 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(dòng)投入裝置和絕緣監(jiān)察裝置。2.6.1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(dòng)作于信號(hào)、重瓦斯動(dòng)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(dòng)作于跳砸。3.過(guò)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(dòng)作于跳砸。4.過(guò)負(fù)荷保護(hù)防御變壓器本身的對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷及外部短路引起的過(guò)載。2.6.2 35kV進(jìn)線線路保護(hù)1.電