某冶金机械修造厂全厂总降压及配电系统设计

2015 本科毕业设计（论文）I摘 要电能是当今工业生产的主要动力能源。随着工业电气自动化技术的迅速发展，工厂用电量的飞速增长，对电能的质量、供电可靠性以及经济技术指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善可靠，不仅影响工厂的基本投资建设、运行费用以及有色金属消耗量，同时也反映了工厂供电可靠性和工厂的生产性，它与企业的经济效益，人身和设备安全等是密切相关的。在文章里，我们认真仔细地对工厂所提供的原始资料进行分析。首先进行电力负荷运算，根据功率因数要求在低压母线侧进行无功补偿，进而对主变和各车间变压器进行选择。同时对架空线也进行了选择和校验。我们对 35KV 和6KV 母线处发生短路时的短路电流进行计算，得到最大运行方式和最小运行方式下相对应的短路电流。而且根据本厂对继电保护的要求，进行了继电保护装置的整定计算。关键词：供电设计，电力负荷，短路电流，继电保护2015 本科毕业设计（论文）IIABSTRACTElectricity is the main power of todays industrial production. With the rapid development of industrial electrical automation technology, with the rapid growth of power plant, the power quality, supply reliability and economic technical index requirements are also increasing. The power supply design is perfect and reliable, not only affect the plants basic construction investment, operation cost and the consumption of non-ferrous metals, but also reflects the factory power supply reliability and factory production, and the economic efficiency of enterprises, people and equipment safety is closely related to each other.In the article, the original data we carefully provided to factory analysis. First, the power load calculation, according to the power factor requirements of reactive power compensation in the low-pressure side of the bus, then the main transformer and the workshop transformer selection. At the same time also on overhead line selection and validation. We calculate the short-circuit current of short circuit 35KV and 6KV bus when the maximum short-circuit current, operation mode and operation mode corresponding to the minimum. And according to the requirements of relay protection of the factory, the relay protection setting calculation device.Keywords: power supply design,Power load,Short circuit current,Relay protection1. THE INTRODUCTION TO GENERAL RESEARCH INSTITUTE FOR NON-FERROUS METALSJ. 有色金属 ,1987,02:76-82.1. Non-ferrous Metals Companies Post Gloomy Operating Results for Q1-Q3J. China Nonferrous Metals Monthly,2013,11:9-10.2. Guangxi non-ferrous metal industry speeding up its restructuringJ. China Nonferrous Metals Monthly,2007,08:1-4.2015 本科毕业设计（论文）III目 录摘 要 .IABSTRACT.II第 1章 设计任务及原始资料 .11.1 设计任务 .11.2 原始资料 .11.3 电力负荷计算 .2第 2章 变压所高压电气设备选型 .52.1 主变压器的选择 .52.2 架空线路的选择 .52.3 补偿电容器的选择 .52.4 各车间变电所的选择第 3章 短路电流的计算3.1 三相短路电流的计算目的3.2 短路电流的计算公式3.3 各母线短路电流的计算第 4章 主变压器继电保护4.1 保护要求 4.2 整定计算结 论 .6参考文献 .7致 谢 .8附录 1 硬件电路原理图 .92015 本科毕业设计（论文）4第 1章 设计任务及原始资料1.1设计任务完成某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计1.2 原始资料（1）供用电协议1) 工厂电源从电业部门某 220/35 千伏变电所，用 35 千伏双回架空线引入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧 8 公里。2) 1. Non-ferrous Metals Companies Post Gloomy Operating Results for Q1-Q3J. China Nonferrous Metals Monthly,2013,11:9-10.3) 2. Guangxi non-ferrous metal industry speeding up its restructuringJ. China Nonferrous Metals Monthly,2007,08:1-4.4) 供电系统短路技术数据区域变电所 35KV 母线短路数据如下：系 统 运 行 方 式 短 路 容 量 说 明最大运行方式 兆伏安20)(maxsdS35KV最小运行方式 兆伏安175in 35KV5) 电业部门对本厂提出的技术要求1 区域变电所 35 千伏配出现路定时限过流保护装置的整定时间为 2 秒，工厂“总降”不应大于 1.5 秒；2 在总降压变电所 35 千伏侧进行测量；2015 本科毕业设计（论文）53 本厂的功率因素值应在 0.9 以上；4 本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为 6000 小时。属二级负荷；5 厂的自然条件a. 最热月平均最高气温为 30C；b. 土壤中 0.71 米深处一年中最热月平均温度为 20C；c. 年雷暴日为 31 天；d. 土壤冻结深度为 1.10 米；e. 夏季主导风向为南风。（2）全厂各车间负荷计算表如下：各车间 380 伏负荷序号名称 设备容量(KW)NP负荷等级 dKcostg123456铸钢车间铸铁车间铆焊车间木模车间锻造车间机修车间(综合楼)2000615120038522018050%50%10%20%0.40.40.30.40.30.250.650.70.450.70.550.651.171.021.981.021.521.17高压设备 电弧炉(10 ) 工频炉KV空压机2 12502 3002 2500.90.80.850.870.90.850.570.480.62计 算 负 荷序号车间或电单位名称设备容量(千瓦)dKcostanP(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)变压器台数及容量备注 K(1) No1 变电所 2X12501 铸钢车间 2000 0.4 0.65 0.17 720 842.4 1107.7 0.9(2) No2 变电所 2X4001 铸铁车间 1000 0.4 0.7 1.02 246 250.9 351.42 砂库 110 0.7 0.6 1.33 66 100.3 120.13 小计 280.8 316.1 422.8 0.9(3) No3 变电所 2X8001 铆焊车间 1200 0.3 0.45 1.98 324 641.52 718.72 1#水泵房 28 0.75 0.8 0.753 小计 0.9(4) No4 变电所 1X4001 变压站 390 0.85 0.75 0.882 木型车间 185.85 0.35 0.6 1.33 154 157.08 2203 机修车间 150 0.25 0.65 0.17 45 52.65 69.262015 本科毕业设计（论文）6各车间 6000V 负荷计算计 算 负 荷序号车间或电单位名称设备容量(千瓦)dKcostgP(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)说 明1 电弧炉 2 X 12500.9 0.87 0.57 2250 1282.5 2586.22 工频炉 2 X 300 0.8 0.9 0.48 480 230.4 533.333 变压机 2 X 250 0.85 0.85 0.62 425 263.5 5004 小计 3155 1776.4 3620.7说明：NQ1 、NQ2 车间变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器。1付强. 电力机车主变压器故障诊断技术研究D.中南大学,2013.2宋宛净. 变电工程全寿命周期成本优化方法研究D.湖南大学,2013.3王姿雅. 韶山 7 型电力机车主变压器的分析与计算D.湖南大学,2001.4 锻造车间 220 0.3 0.55 1.525 制材场 20 0.28 0.6 1.336 综合楼 20 0.9 1 0 18 0 187 小计 217 209.73 301.79 0.9(5) No5 变电所1 锅炉房 300 0.75 0.8 0.752 2#水泵房 28 0.75 0.8 0.753 仓库(1、2) 88.12 0.3 0.65 1.174 污水提升站 14 .65 0.8 0.755 小计 0.92015 本科毕业设计（论文）7第 2章 变压所高压电气设备选型2.1 主变压器的选择 主变压器的选择主要根据负荷计算表 1-3。因为要求全厂的功率因数在 0.92以上，所以要进行无功补偿 1,4-5，从而计算出补偿后变电所的视在功率。本厂的负荷性质属于二级负荷，可靠性要求较高，所以主变压器应选择两台，其中一台备用。当一台故障时，另一台可以马上投入运行以保证此冶金机械修造厂全厂的供电需求。2.1.1 无功补偿计算 总有功功率 P = 0.9*4696.8kw=4226.4kw总无功功率 Q = 0.9*3786.15kvar=3407.5 kvar 总视在功率 S = 5428.95KVA全厂功率因数 =4226.4/5428.95=0.778 0.9293.0/2CO2.1.2 主变压器的选择 主变压器选择要求 ，故选择型号为 SC8-6300/35 的变压器两台。一2S台工作，一台备用。表 2-1主变型号及参数1陶海军. 分布式智能型无功补偿系统研究D.浙江大学,2014.2宋舜波. 智能低压无功补偿系统的设计D.杭州电子科技大学,2013.1姜京京,唐昊. 浅谈无功补偿和几种无功补偿设备J. 黑龙江科技信息,2010,35:67+132.2栗然,唐凡,刘英培,王铁强,贾京华,程伦. 双馈风电场新型无功补偿与电压控制方案J. 中国电机工程学报,2012,19:16-23+180.3王成福,梁军,张利,冯江霞,韩学山. 考虑风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化决策J. 电力系统自动化,2012,14:119-124.2.2 架空线路的选择2.2.1根据经济电流密度选择导线截面积因为工业电源从电业部门某 220/35 千伏变电所用 35 千伏双回架空线引入本厂，其中一个做工作电源，一个做备用电源，两个电源不并列运行。架空线最大工作电流： A 3.7c2NUSI因为本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为 6000 小时。属于二（W）0PkPKU0I总质量 电压组合 (kV)型号标准 节能 W % % kg 高压 低压联结组标号SC8-6300/35 11500 9660 37000 8 0.7 16900 35 6.3 Y,d112015 本科毕业设计（论文）9级负荷，所以选取经济电流密度： 9.0ecJ导线的经济截面积： 285mISecj选 LGJ-95 型铝导线。2.2.2 长时允许电流校验导线截面积LGJ-95 型铝导线，长期允许工作电流 ，最高允许温度为 900C 。AIy35其中 CCOOO35,2,9001 长时允许电流： Iy081 线路承受的最大负荷电流就为 符合要求。c3.7yIAI2.2.3电压损失校验双回路供电，每条导线上的最大负荷电流： AIg3.7cmax.kr/20kmx/4.0线路电压损耗百分比：=2.97%5%Ng UrLIU/)sinco(3%00max. 符合要求2.2.4功率因数校验35KV 最小允许截面积为 10 ,满足负荷要求。235KV 架空线的损耗： var4.5710/)( 3822 kXUQPwRNl 35kv 架空线电路电源入口处的功率因数 92.05.co