公司6KV電力系統(tǒng)供電技術(shù)設(shè)計報告

1、一、目的和要求1、 課程設(shè)計的目的和要求目的：通過課程設(shè)計進(jìn)一步提高收集資料、專業(yè)制圖、綜述撰寫的能力，培養(yǎng)理論與實際應(yīng)用結(jié)合的能力，開發(fā)獨(dú)立思考的能力，尋找并解決工程實際問題的能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計與實際工作打下堅實的基礎(chǔ)。要求：（1）自學(xué)供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)的基本概念和分析方法。（2）要求初步掌握工程設(shè)計的程序和方法，特別是工程中用到的電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，常用符號，計算公式和編程技巧（3）通過獨(dú)立設(shè)計一個工程技術(shù)課題，掌握供配電系統(tǒng)的設(shè)計方法，學(xué)會查詢資料，了解電力系統(tǒng)中常用的設(shè)備及相關(guān)參數(shù)。（4）在設(shè)計過程中，要多思考，多分析，對設(shè)計計算內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行整理和總結(jié)。2、設(shè)計原則（1）

2、必須遵守國家有關(guān)電氣的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。（2）必須嚴(yán)格遵守國家的有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)。（3）滿足電力系統(tǒng)的基本要求（電能質(zhì)量、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、負(fù)荷等級）。（4）必須從整個地區(qū)的電能分配、規(guī)劃出發(fā)，確定整體設(shè)計方案。3、設(shè)計具體內(nèi)容 該35/6KV電力系統(tǒng)初步設(shè)計，是根據(jù)該廠各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況，解決對電能分配的安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面： （1）全產(chǎn)負(fù)荷統(tǒng)計，計算功率因素補(bǔ)償，選擇主變壓器。 （2）擬制全產(chǎn)供電系統(tǒng)接線草圖。 （3）選擇6KV供電線路和主要供電設(shè)備。 （4）計算6KV母線的短路電流。 （5）確定變壓器的基本

3、保護(hù)方案和整定1條出線的過流保護(hù)裝置。二、設(shè)計主要內(nèi)容1、全廠負(fù)荷統(tǒng)計 負(fù)荷計算是指導(dǎo)體通過一個等效負(fù)荷時，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實際的變動負(fù)荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計算負(fù)荷。工廠電力負(fù)荷計算的主要目的是： （1）全廠在工程設(shè)計的可行性研究階段要對全廠用電量進(jìn)行估算以便確定整個工程的方案。 （2）在設(shè)計工廠供電系統(tǒng)時，為了正確選擇變壓器的容量，正確選擇各種電氣設(shè)備和配電網(wǎng)絡(luò)，以及正確選擇無功補(bǔ)償設(shè)備等，需要對電力負(fù)荷進(jìn)行計算。 確定負(fù)荷計算的方法有多種，包括估算法、需用系數(shù)法、二項式法和單相復(fù)合的計算，在此次設(shè)計中采用需用系數(shù)法。 對于單組用電設(shè)備的計算負(fù)荷公式如下：（1）

4、有功功率：P=Kd*Pe；（2）無功功率：Q=P*tan；（3）視在功率：S=（P+Q）； 式中：Kd該用電設(shè)備組的需用系數(shù)tan功率因數(shù)角的正切值所以本廠的負(fù)荷統(tǒng)計如下： 表(1)：本廠車間相關(guān)量裝機(jī)容量（KW）需用系數(shù)Kdcostan供電距離（KM）1車間6000.650.780.800.52車間7000.650.780.800.43車間8000.650.780.800.64車間10000.650.780.800.75車間12000.650.780.800.96車間14000.650.780.800.8由表(1)可計算出1車間:有功功率：P=Kd*Pe=0.65600=300KW無功功率：

5、Q=P*tan=3000.80=240KVAR視在功率：S=（P+Q）=384.12KVA2車間：有功功率：P=Kd*Pe=0.65700=455KW無功功率：Q=P*tan=4550.80=364KVAR視在功率：S=（P+Q）=582.68KVA其他車間的負(fù)荷計算方法如上，見表（2）:負(fù)荷名稱有功功率（KW）無功功率（KVAR）視在功率（KVA）1車間300240384.122車間455364582.683車間520416665.924車間650520832.415車間780624998.896車間9107281165.36合計361528924629.382、功率因數(shù)補(bǔ)償由負(fù)荷統(tǒng)計表可知

6、道，全廠總的有功功率P=3615KW，無功功率Q=2892KVAR，由原始數(shù)據(jù)可知全廠需用系數(shù)Kl=0.45，該廠自然功率因數(shù)cos=0.68，不能達(dá)到供電部門的要求。在供電營業(yè)規(guī)則中規(guī)定：“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時的功率因素應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：100kVA及以上高壓供電的用戶功率因素為0.90以上，并規(guī)定凡功率因素未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)增添無功補(bǔ)償裝置?！保匀⊙a(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.94，且補(bǔ)償電容為:Qc=Ptan(arccos0.68)-tan(arccos0.94)=1171.26KVA補(bǔ)償電容采用的并聯(lián)電容器選擇BWF6.31001W，其工作電壓為6.3KV, 額定容量為1

7、00KVAR，額定電容為8.0uF。補(bǔ)償電容個數(shù)：n=1176.26/100=11.71，取12個，每相裝4個，實際補(bǔ)償電容12100=1200KVAR。3、選擇主變壓器無功補(bǔ)償后的全廠總視在功率:S=P+（Q-Qc）=3991.38KVA，因為本設(shè)計接線采用內(nèi)橋接線方式,因此選兩臺主變壓器,。根據(jù)變壓器的工作環(huán)境，電壓等級，容量選擇主變壓器的型號是：SC10-10000/35的變壓器（一臺工作，一臺備用）。其主要參數(shù)如表（3）所示：表（3）：SC10-10000/35的變壓器參數(shù)表額定容量KVA高壓（KV）高壓分接范圍（%）低壓（KV）連接組標(biāo)號損耗（KW）空載電流（%）阻抗電壓（%）空載負(fù)

8、載100003542.5%6.3YND1111.6050.580.87.5該變壓器的計算損耗如下：Pt=P0+Pk(S/Snt)=19.66KWQt=Snt(I0%/100)+（Uk%/100）（S/Snt）=199.48KVAR則變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷為：有功功率：P（高）=P+Pt=3615+19.66=3634.66KW無功功率：Q（高）=Q+Qt-Qc=1891.48KVAR視在功率：S（高）=4097.37KV4、擬制全產(chǎn)供電系統(tǒng)接線草圖根據(jù)設(shè)計要求，35KV采用內(nèi)橋接線，6KV采用單母線分段接線，見下圖：YY YY 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 車 車 車 車 車

9、 車 車 車 車 車 車 車 間 間 間 間 間 間 間 間 間 間 間 間采用內(nèi)橋接線的特點(diǎn)是：線路的投切較方便，變壓器的投切比較復(fù)雜。單母線分段接線的特點(diǎn)是：母線分段后，對于重要用戶可由分別接于兩段母線上的兩條出線同時供電，當(dāng)任一組母線故障或檢修時，重要用戶仍可通過正常母線段繼續(xù)供電，而兩段母線同時故障檢修的概率很小，大大提高了對重要用戶的供電可靠性。5、選擇6KV供電線路和主要供電設(shè)備1、選擇6KV供電線路為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，由于35KV電壓等級較高，輸電距離較長，選擇架空線。6KV電壓等級低，輸電距離較短，選擇電纜且地中直埋, 于該地區(qū)年最高溫度為38，則其地

10、中的溫度大約為15。2、選擇主要供電設(shè)備電氣設(shè)備的選擇時供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容之一。安全、經(jīng)濟(jì)、合理是選擇電氣設(shè)備的基本要求，應(yīng)根據(jù)實際工程情況保證安全、可靠的前提下，選擇合適的電氣設(shè)備，盡量采用新技術(shù)，節(jié)約投資。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號，按短路情況下校驗開關(guān)的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。2.1、35KV架空線上設(shè)備(1)斷路器：由于35KV處的最高正常工作電流為Ica=S（高）/3Un=67.59A，且戶外布置。選擇斷路器為戶外高壓SF6斷路器，型號是：LW-35/1600-25，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定工作電壓（KV）額定工作電流（A）額定

11、開端電流（KA）額定動穩(wěn)定電流（KA）額定熱穩(wěn)定電流（KA）額定熱穩(wěn)定時間（S）3516002563254(2) 隔離開關(guān)：由于35KV處的最高正常工作電流為Ica=67.59A，且戶外布置。選擇的隔離開關(guān)型號為：GW2-35G，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定工作電壓（KV）額定工作電流（A）極限通過電流峰值（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）熱穩(wěn)定時間（S）配用操動機(jī)構(gòu)型號3560042204CS11-G(3) 避雷器：根據(jù)電壓等級和工作環(huán)境選擇磁吹閥式避雷器，型號為：FCZ3-35，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓（KV）滅弧電壓(KV)工頻放電電壓（KV）沖擊放電電壓峰值不大于（KV）電導(dǎo)電流不小于不大于直

12、流實驗（KV）電流（uA）3541708511250250-400(4) 電壓互感器: 由于該互感器用于運(yùn)行監(jiān)視，選擇準(zhǔn)確度為1級，根據(jù)電壓等級和工作環(huán)境，選擇單相雙線圈油浸式戶外電壓互感器，型號為：JD6-35，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定工作電壓（V）額定頻率（HZ）二次線圈的額定容量（VA）二次線圈極限容量（VA）線圈連接組標(biāo)號一次線圈二次線圈350001005025010001/1-12(5) 熔斷器：該熔斷器用于保護(hù)電壓互感器，由于35KV處的最高正常工作電流為Ica=67.59A，且戶外布置。因此選擇的高壓限流熔斷器的型號是：RXW0-35/0.5，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定工作電壓（K

13、V）額定工作電流（KA）額定斷流容量（MVA）重量（kg）350.51000232.2、6KV電纜線上開關(guān)柜（配套，相關(guān)設(shè)備參數(shù)略）6、計算6KV母線的短路電流短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。短路計算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。對于工廠供電系統(tǒng)來說，常將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源。常用的計算方法有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺制法（又稱相對單位制法）。 在本設(shè)計中有三個短路點(diǎn)，分別是：主變壓器高壓側(cè)，變壓器低壓側(cè)以及6KV線路末端，本設(shè)計要求計算6KV母線的短路電流。計算方法采用標(biāo)幺制法，取Sd=100MVA

14、，電纜X=100/500=0.2/Km。各車間電纜的電抗標(biāo)幺值如下:1車間：X1=XL（Sd/Uav）=0.20.5（100/6.3）=0.252 2車間：X2=0.20.4（100/6.3）=0.202 其余車間電抗標(biāo)幺值計算方法如上，結(jié)果如下表：負(fù)荷名稱供電距離(Km)電抗標(biāo)幺值1車間0.50.2522車間0.40.2023車間0.60.3024車間0.70.3525車間0.90.4546車間0.80.403當(dāng)在6KV母線上（各個車間）發(fā)生短路時的短路電流：基準(zhǔn)電流：Id=Sd/3Uav=100/(36.3)=9.16KA1車間總電感：X1=X+X1=0.2+0.252=0.452短路電流

15、次暫態(tài)值：I1=Id/ X1=20.27KA短路沖擊電流值：Ish=2KshI2=2.5520.27=51.69KA2車間總電感：X2=X+X2=0.2+0.202=0.402短路電流次暫態(tài)值：I2=Id/X2=22.79KA短路沖擊電流值：Ish=2KshI2=2.5522.79=58.15KA其它車間的計算方法如，見下表：負(fù)荷名稱短路電流次暫態(tài)值（KA）短路沖擊電流值(KA)1車間20.2751.692車間22.7958.153車間18.2546.534車間16.5942.325車間14.0135.726車間15.1938.747、確定變壓器的基本保護(hù)方案和整定1條出線的過流保護(hù)裝置在本設(shè)

16、計中，該廠有兩個電源進(jìn)線，所以單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的相間電流、電壓保護(hù)不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的要求，對于高壓側(cè)為35KV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，也應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和瓦斯保護(hù)。在有可能過負(fù)荷時，也需裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，在本設(shè)計中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和瓦斯保護(hù)。1、變壓器的瓦斯保護(hù)(氣體保護(hù))瓦斯保護(hù)，又稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護(hù)裝置。按GB5006292規(guī)定，800kVA及以上的一般油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上。為了

17、使油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器安裝應(yīng)取1%1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時，聯(lián)通管對油箱頂蓋也有2%4%的傾斜度。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，由故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，進(jìn)入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落。這時上觸點(diǎn)接通而接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為“輕瓦斯動作”。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進(jìn)入油枕。這大量的油氣混合體在經(jīng)過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。這時下觸點(diǎn)接通跳閘回路（通過中間繼

18、電器），同時發(fā)出音響和燈光信號（通過信號繼電器），這稱之為“重瓦斯動作”。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進(jìn)入油枕。這大量的油氣混合體在經(jīng)過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。這時下觸點(diǎn)接通跳閘回路（通過中間繼電器），同時發(fā)出音響和燈光信號（通過信號繼電器），這稱之為“重瓦斯動作”。如果變壓器油箱漏油，使得氣體繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡。先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出報警信號，接著繼電器內(nèi)的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時發(fā)出跳閘信號。2、為了防止外部短路引起的變壓器線圈的過電流，并作為瓦斯保護(hù)的后備，變壓器還必須裝設(shè)過電流保護(hù)。過電流保護(hù)動作電流的整定：對于單側(cè)電源的變壓器，過電流保護(hù)安裝在電源側(cè)，保護(hù)動作時切斷變壓器各側(cè)開關(guān)。過電流保護(hù)的動作時間應(yīng)按躲過變壓器的最大工作電流整定，采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。(1) 動作電流整定： Iop=(KrelKw)/（KreKi）（1.53）Iln=8.45KA選擇DL-15型電流繼電器，動作電流整定為9A，則保護(hù)一次側(cè)的動作電流為： Iop1=(Ki/Kw)Iop=360A式中NI1變壓器一次側(cè)額定電流； Krel保護(hù)裝置的可