光明印染厂供配电系统设计.doc

目录第1章 设计任务11.1 设计要求11.2 设计依据11.2.1 工厂负荷情况11.2.2 供电电源情况21.2.3 气象资料21.2.4 地质水文资料21.2.5 电力系统参数2第2章 负荷计算和无功功率补偿计算22.1 负荷计算22.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式22.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式32.1.3 本厂用电负荷的实际情况32.2 无功功率补偿6第3章 主变压器和主接线方案的选择7第4章 短路电流的计算94.1 绘制计算电路94.2 计算短路电路中短路电流9第5章 高低压设备的选择校验95.1 10kV侧设备的选择校验95.2 380V侧设备的选择校验10第6章 变压器进线的选择116.1 10kV高压进线的选择校验116.2 电缆的选择校验116.2 电缆的选择校验126.3 低压母线的选择126.4 车间电缆的选择12第7章 电气装置的防雷与接地137.1 电气装置的防雷137.1.1 架空线路的防雷措施137.1.2 变电所的防雷措施137.2 电气装置的接地13第8章 设计总结14参考文献15附录16石家庄铁道大学四方学院供电技术课程设计第1章 设计任务1.1 设计要求根据已知的设计依据，合理设计光明印染厂供配电系统，确定该厂所需变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案、高低压设备和进出线，确定防雷接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制该厂的主接线图和该厂供电系统的平面布线图，要求该厂功率因数不低于0.9。1.2 设计依据1.2.1 工厂负荷情况本厂负荷均属三级负荷，多数车间为两班制，最大负荷利用小时数为4600h，日最大负荷持续时间为6小时。本厂负荷统计情况如下表所示：表1-1 工厂负荷统计资料车间（单位）名称 设备容量（kW） 需要系数Kd 功率因数cos制条车间3400.80.80纺纱车间3400.80.80软水站860.650.80锻工车间370.20.65机修车间2960.30.50幼儿园130.60.60仓库380.30.50织造车间5250.80.80染整车间4900.80.80浴室、理发室50.81.0食堂400.750.80单身宿舍500.81.0锅炉房1510.750.80水泵房1180.750.80化验室500.750.80油泵室280.750.801.2.2 供电电源情况本厂供电电源来自本厂东北方向3公里处的35/10kV地区变电站的10kV电源，其首端断路器断流容量为500MVA。1.2.3 气象资料年最高气温为41，年平均气温为23，年最低气温为-8，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26，年雷暴日为21天。1.2.4 地质水文资料本厂所在地区平均海拔500米，底层以砂粘土为主。1.2.5 电力系统参数系统最大运行方式时，其断路容量为200MVA；系统最小运行方式时，其断路容量为175MVA。第2章 负荷计算和无功功率补偿计算2.1 负荷计算2.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式(1)有功计算负荷（单位为KW） = （2-1）(2)无功计算负荷（单位为kvar）= tan （2-2）(3)视在计算负荷（单位为kvA）=（2-3）(4)计算电流（单位为A） =（2-4）为用电设备的额定电压（单位为kV）2.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式(1)有功计算负荷（单位为KW）= （2-5）式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，在车间干线可取0.850.95，在低压母线上时，由车间干线计算负荷计算取0.900.95，由设备计算负荷计算取0.800.90。这里都取可能的最大值。 (2)无功计算负荷（单位为kvar）= （2-6）是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，在车间干线可取0.900.97，在低压母线上时，由车间干线计算负荷计算取0.930.97，由设备计算负荷计算取0.850.95。这里都取可能的最大值。(3)视在计算负荷（单位为kvA） = （2-7）(4)计算电流（单位为A） =（2-8）此工厂内不只是工作区，还包括生活区，为了提高供电的可靠和灵活性将低压用电设备的接线分为三段供电，包括生活区、车间区和生产辅助区。每一部分都由各自的母线段供电。经过计算，得到计算负荷如下： 2.1.3 本厂用电负荷的实际情况经过计算，得到计算负荷如下： 表2-1 工厂负荷统计资料序号车间名称设备容量kW需要系数Kd功率因数cos正切tan计算负荷kWkvarkVA AA1幼儿园130.60.601.337.810.371319.75浴室、理发室50.81.004046食堂400.750.800.753022.537.560单身宿舍500.81.0040040612制条车间3400.80.800.75272204340516.6纺纱车间3400.80.800.75272204340516.6锻工车间370.20.651.177.48.6611.3917机修车间2960.30.501.7388.8153.62177.6270织造车间5250.80.800.75420315525798染整车间4900.80.800.753922944907443软水站860.650.800.7555.941.9369.88106仓库380.30.501.7311.419.7222.835锅炉房1510.750.800.75113.2584.94141.88216水泵房1180.750.800.7588.566.38110.63168化验室500.750.800.7537.528.1346.8871油泵室280.750.800.752115.7526.2539.8各区的计算负荷如下： = （2-9）生活区： （2-10） （2-11） （2-12） （2-13）车间区： （2-14） （2-15） （2-16） （2-17） 辅助区： （2-18） （2-19） （2-20） （2-21）则全厂的计算负荷为： （2-22） （2-23） （2-24） =3350.16（2-25）2.2 无功功率补偿 由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。经计算补偿前变压器高、低压侧功率因数： （2-26）供电部门要求该厂10kV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量。 =1680.05tan(arccos0.76)-tan(arccos0.92) =720.11kvar （2-27）所以选择BCMJ0.4-40-3并联18个，在低压侧进行补偿，选为720kvar补偿后变压器容量和功率因数：（1428.11-720）kvar=708.11kvar，（2-28）视在功率= 1822.76kV.A，因此主变压器容量选择2000kV.A。计算电流：=2769.47A,变压器的功率损耗为：0.011822.76kW=18.23kW（2-29）0.051822.76 kvar =91.14kvar （2-30）变压所高压侧的计算负荷为：（1680.05+18.23 ）kW =1698.28kW(708.11+91.14 kvar )=799.25kvar1876.95kvar补偿后工厂高压侧的功率因数为：1698.28/1876.95=0.910.9 （2-31）高压侧计算电流：（2-32）无功补偿后工厂的计算负荷如下表：表2-2 无功补偿后工厂的计算负荷项目计算负荷kWkvarkVAA高压侧补偿前0.751696.851499.512264.47129.70380V侧补偿前负荷0.761680.051428.112205.013350.17380V侧无功补偿容量-720.00-主变压器功率损耗-18.2391.14-10kV侧负荷计算0.911698.28799.251876.95108.37第3章 主变压器和主接线方案的选择 压器的台数选择，应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。 根据纺染厂的负荷性质和电源情况，该厂均属三级负荷且容量较大，纺染厂的主变压器装设2台，型号为S11型，条件：kV.A（3-1）选两台S11-1600/10型低损耗配电变压器。考虑到当地温度的影响=0.92-(23-20/100) =1424KVA1126.18kV.A（3-2） 则满足要求，可选用两台S11-1600/10型低损耗配电变压器，。根据以上变压器的选择可确定系统主接线方案，经简要的分析计算可初步得到系统电气主接线草图。如图3-1所示系统电气主接线草图图3-1 电气主接线草图第4章 短路电流的计算计算电路图如图4-1： 图4-1 短路计算电路4.2 计算短路电路中短路电流短路计算结果综合图如表格4-1所示：表4-1 短路计算短路计算点三相短路电流/kA短路容量/MVAk-14.774.774.7712.167.2086.75k-256.4756.4756.47103.961.5539.12第5章 高低压设备的选择校验5.1 10kV侧设备的选择校验经过稳定度校验，如表5-1所示，经过比较和分析可知所选一次设备均满足要求。选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度结论装置地点条件项目KVAKAKAA-数据10kV/11.5108.374.7712.16-一次设备型号规格额定参数KVKVKAKA-高压熔断器RN2-10/2001020050-合格高压隔离开关GN8-10/630102001025.5合格高压少油断路器SN10-10I/630106301640合格电压互感器JDZJ1-1010-合格电流互感器LMZJ1-1010200-合格表5-1 10kV一次侧设备的选择校验5.2 380V侧设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-2所示，所选数据均满足要求。 表5-2 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度结论装置地点条件参数-数据380V2769.47A34.78kA64.00kA-一次设备额定参数-低压断路器DW15-4000/10380V3000A80kA70kA-合格电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-合格16第6章 变压器进线的选择6.1 10kV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架设3km长10kV架空线，一般10kV的高压线路和低压动力线路通常先按发热条件选线，对于工厂内较短的高压线路可不进行机械强度校验,因此只进行机械强度即可。按发热条件选择：由=108.37A及室外环境温度即年最热月平均最高气温为33，查附录表16得，初选LGJ-25,其35时的=119A,满足发热条件。校验机械强度：查附录表14得，最小允许截面积=16，而LGJ-25满足要求，故选它。选标准截面，即LGJ-25满足要求。6.2 高压电缆的选择校验 塑料绝缘电缆具有结构简单，制造加工方便，重量较轻，敷设安装方便且不受敷设高度差限制等优点，交联聚乙烯绝缘电缆的电气性能更优，因此工厂供电系统中他们会逐步代替油浸纸绝缘电缆。本设计采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆明敷。按发热条件选择：由=108.37A及室外环境温度即年最热月平均最高气温为33，查表附录18得，对于室外33空气中缆线芯截面为35的交联电缆允许载流量123A，此时校正系数查表的1.07，则实际环境允许载流量为1231.07=131A其=131A,满足发热条件。对于室内38空气中缆芯截面为35的交联电缆允许载流量123A，此时校正系数1.03，则实际环境允许载流量为1121.03=126A其=126,满足发热条件。校验热路稳定：（6-1）A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最小截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=4.77kA，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=84，把这些数据代入公式中得： A=35 （6-2）不满足热稳定条件，故选缆芯截面为50，因此JL22-10000-3 50电缆满足要求。6.3 低压母线的选择 经由低压母线上的计算负荷A，年最热月平均最高气温为33，校正系数0.88，则A。则选用LYM型矩形硬母线三条平方，即型。6.4 车间电缆的选择本设计采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆明敷。软水站，机修车间 ，锅炉房，水泵房，由及室外环境温度即年最热月平均最高气温为33度，查表附录18得，40度空气中缆线芯截面为150的电缆允许载流量283A，此时校正系数查表的1.09，则实际环境允许载流量为270x1.09=294.3A其=283A,不满满足发热条件。所以选185的电缆线。制条车间，纺纱车间，织造车间，染整车间，由及室外环境温度即年最热月平均最高气温为33度，查表附录18得，40度空气中缆线芯截面为500的电缆允许载流量579A，此时校正系数查表的1.09，则实际环境允许载流量为517x1.09=563.53A其=579A,满足发热条件。所以选579的电缆线。锻工车间，幼儿园，仓库，浴室、理发室，食堂 ，单身宿舍，化验室，油泵室由及室外环境温度即年最热月平均最高气温为33度，查表附录18得，40度空气中缆线芯截面为25的电缆允许载流量100A，此时校正系数查表的1.09，则实际环境允许载流量为71x1.09=77.39A其=100A,满足发热条件。所以选185的电缆线。第7章 电气装置的防雷与接地 由于主变压器装在室外和有露天配电装置，则应在变压器周围的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变压器。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长11.5m。7.1 电气装置的防雷7.1.1 架空线路的防雷措施在架空线路上采用木横担、瓷横担或高一级电压的绝缘子，来提高线路本身的绝缘水平，也就是防雷水平，这是10kV及以下架空线路防雷的基本措施。7.1.2 变电所的防雷措施在靠近主变压器的位置接入阀式避雷器用来防止雷电侵入波对变电所电气装置特别是主电压器的危害。避雷器应与被保护设备并联且安装在被保护设备的电源侧，另外配电变压器的高低压侧均应装设阀式避雷器，变压器两侧的避雷器应与变压器中性点及其金属外壳一同接地。本设计采用FS4-10型高压阀式避雷器和FS-0.38型阀式避雷器。7.2 电气装置的接地为了防止雷击时雷电流在接地装置上产生的高电位对被保护建筑和配电装置及其接地装置进行“反击闪络”，危及建筑物和配电装置的安全防直击雷的接地装置与建筑物和配电装置及其接地装置之间应有一定的安全距离。采用人工接地体垂直埋设常用直径50mm、长2.5m的钢管。根据附录表25有含砂粘土土壤电阻率参考值为300/m，电阻率偏高。因此为降低接地装置的接