工厂供电设计说明书.doc

目录 目录1一、各车间计算负荷和无功功率补偿21、负荷计算的内容和目的22、根据下列公式计算：23、各车间计算负荷34、无功功率补偿。5二、各车间变电所的设计选择6（一）各车间变电所位置及全厂供电平面草图6（二）各车间变压器台数及容量选择7（三）厂内10KV线路截面选择9三、工厂总降压变电所及接入系统设计111.工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择112. 35KV供电线路截面选择12四、短路电流计算12（一）、短路电流计算的目的及方法12（二）、短路电流计算13五、变电所高低压电气设备的选择151、高压35KV侧设备152 中压10KV侧设备163低压侧0.4KV侧设备16六、继电保护的配置16 、主变压器的继电保护装置16 、 35KV进线线路保护17、10KV进线线路保护18七、个人心得体会19八、参考文献19设计计算说明一、 各车间计算负荷和无功功率补偿负荷计算首先讲各车间设备分组，求出各设备组的设备容量，然后用需要系数法逐级由下向上求出各用电设备组的计算负荷,车间计算负荷和全厂计算负荷。若功率因数不满足供电规程，还要进行无功功率补偿。无功功率补偿要考虑补偿设备安装地点和控制方式，根据补偿要求选择相应的成套补偿装置。1、负荷计算的内容和目的一负荷计算的内容负荷计算是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。1.计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。2.尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。3 .平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。二负荷计算的目的工业企业电力负荷计算的主要目的是：1.全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。2.在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。2、根据下列公式计算：（1）单组计算负荷有功功率（KW） 无功计算负荷（kvar） 视在计算负荷（kVA） 计算电流（A） （2）多组计算负荷，利用同时系数法K3、各车间计算负荷A组 Pc=900 KW Qc=630 kvar Sc=1098.6 kva Ic=1669.2 AB组 纺丝机 Pc=160KW Qc=124.8 kvar Sc=202.9 kva Ic=308.3 A筒绞机Pc=225KW Qc=16.9 kvar Sc=28.1 kva Ic=42.7 A 烘干机Pc=63.8KW Qc=65.0 kvar Sc=91.06 kva Ic=138.35A 脱水机Pc=7.2KW Qc=5.76 kvar Sc=9.22 kva Ic=14A 通风机Pc=126KW Qc=94.5 kvar Sc=157.5 kva Ic=239.3A 淋洗机Pc=4.5KW Qc=3.51 kvar Sc= 5.7kva Ic=8.67A 变频机Pc=672KW Qc= 470.4kvarSc= 820.28kva Ic=1246.32A 传送机Pc=32KW Qc= 22.4kvar Sc= 39.06kva Ic=59.35AB组总计算负荷P30=870.36KW Q30= 642.616kvar S30= 1081.89kva I30=1643.8A20C组 P30=126KW Q30=75.6 kvar S30=146.94kva I30=223.26AD组 P30=210KW Q30= 157.5kvar S30=262.5kva I30=398.84AE组 P30=130KW Q30= 91kvar S30=158.69kva I30=241.1AF组 P30=217.5KW Q30=163.125 kvar S30=271.88kva I30=413.08A全厂总负荷P30=858.85KW Q30= 644.13825kvar S30=1073.56kva I30=1631.16A 序号车间设备名称安装容量（kw）Kdtancos计算负荷P（kw）Q（kvar）S(KV.A)1纺练车间（B）纺丝机2000800.78160124.8202.91筒绞机300.750.7522.516.87528.125烘干机850.751.0263.7565.02591.06脱水机120.600.807.25.769.22通风机1800.700.7512694.5157.5淋洗机60.750.784.53.515.7变频机8400.800.7067.2470.4820.28传送机400.800.703222.439.06小计870.36462.6161081.892原液车间照明（A）12000.750.709006301098.59小计3酸站照明（E）2000.650.7013091158.69小计4锅炉照明（F）2900.750.75217.5163.125163.125小计5排毒车间照明（C）1800.700.6012675.6146.94小计6其他车间照明(D)3000.700.75210157.5262.5小计7全厂计算负荷总计858.85644.1381073.56表1-1 本厂负荷统计资料表主变压器容量的选择条件为 SN.TS30，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250KV.A（附表3。）4、无功功率补偿。（1）无功补偿容量的确定 由上述计算已知该工厂补偿前的计算负荷为, P30=858.85KW Q30= 644.13825kvar S30=1073.56kva I30=1631.16A 若要求把功率因数提高到COS10.9，COS2经查表取COS2=0.92 则： Qc= Pc(tan1-tan2)=858.85(0.936-0.426)kvar =438.014 kvar (2) 选择并联电容器型号为BCMJ0.4203 单个容量qc=20,则容电器的个数n=21.922(个)。（3）、无功补偿后的主变压器容量和功率因数 变电电所低压侧的视在计算负荷为：S30=kv.A=883kv.A因此无功功率补偿后主变压器容量可选为1000KV.A变电所变压器的功率损耗为： PT0.015883KV.A=13.245KV.A QT0.06883KV.A=52.98KV.A变电所高压侧的计算负荷为：P30(1)、=858.851KW+13.245KW=872.096KWQ30(1)、=(644.138-438.014)kvar+52.98kvar=259.104kvarS30(1)、=KV.A=909.73KV.A在无功补偿后，企业的功率因数提高为：COS(1)=0.952这一功率因数满足规定要求（4）无功补偿前后主要容量的变化：主变压器容量在补偿后减小容量：SN.T-SN.T1=1250KV.A-1000KV.A=250KV.A二、各车间变电所的设计选择 因时间有限，未设计选择车间变电所低压侧的导线和设备。 （一）各车间变电所位置及全厂供电平面草图 根据地理位置及各车间计算负荷大小，决定设立3个车间变电所，各自供电范围如下： 变压所：纺炼车间、锅炉房。 变电所：原液车间、办公及生活区。 变电所：排毒车间、其他车间、酸站。 （附：全厂供电平面图）（二）各车间变压器台数及容量选择 1、变压所变压器台数及容量选择 （1）变压所的供电负荷统计。同时系数取PP=0.9，KQ=0.95，计算出P30 和Q30。 P30=0.9（P30纺炼车间+P30锅炉房） =0.9（1087.95+217.5）KW =1174.91KW Q30=0.95（Q30纺炼车间+Q30锅炉房） =0.95（803.27+163.13）kvar =918.08kvar （2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿试取：QC=400kvar 补偿以后：算出Q30=Q30-QC=518.08kvar COS= = =0.91 = = =1284.06KV.A （3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）： =0.71284.06KV.A =898.84KV.A选择变压器型号为SL7系列，额定容量为1000kvA，两台。查表取变压器各项参数：SL7-1000/35 空载损耗1800W；负载损耗；阻抗电压6.5%；空载电流1.5%；短路损耗13500W(4)每台变压器的功率损耗（n=1），也可以用筒化经验公式： 2变电所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计QC=400kvar（2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿试取：QC=400kvar （3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：选SL7800/35 空载损耗1540W；负载损耗；阻抗电压6.5%；空载电流1.6%；短路损耗11000W(4)每台变压器的功率损耗（n=1），也可以用筒化经验公式： 3、变压所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计QC=400kvar （2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿试取： （3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：SL7-500/35 空载损耗1080W；负载损耗；阻抗电压6.5%；空载电流1.8%；短路损耗7700W。(4)每台变压器的功率损耗（n=1），也可以用筒化经验公式： （三）厂内10KV线路截面选择 1、供电给变电所的10KV线路 为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷： 计算变压器的损耗：P; Q; S; I30。 先按经济电流密度选择导线经济截面： 由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得：架空线的经济电流密度所以可得经济截面： 初选标准截面积为95 可选型号为LJ-95，其允许载流量为325A 按发热条件检验：查附表7得LJ-95型铝绞线的载流量（室外25）。325AI30=85A,因此满足发热条件2、供电给变电所的10KV线路 为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷： 计算变压器的损耗：P; Q; S; I30。 先按经济电流密度选择导线经济截面： 由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得：架空线的经济电流密度所以可得经济截面： 初选标准截面积为70 可选型号为LJ-70，其允许载流量为265A 按发热条件检验：265AI30=63.37A,因此满足发热条件 3、供电给变电所的10KV线路 为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷： 计算变压器的损耗：P; Q; S; I30。 先按经济电流密度选择导线经济截面： 由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得：架空线的经济电流密度所以可得经济截面： 初选标准截面积为16 可选型号为LJ-16，其允许载流量为105A 按发热条件检验：105AI30=16.41A,因此满足发热条件三、工厂总降压变电所及接入系统设计1.工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择为保证供电的可靠性，选用两台主变压器（每台可供负荷的70%）：所以选择变压器型号为SL7-1600/35,两台。查表得参数：空载损耗：2650w；负载损耗：19500w；阻抗电压为：104V；空载电流为：22.4A。为保证供电的可靠性，选用两回35KV供电线路。用简化公式求变压器损耗：空载损耗为3400w;短路损耗为19800w.2. 35KV供电线路截面选择每回35KV供电线路的计算负荷:kd=1.0; cos=1.0P30=总负荷的70%=2511(kw) q30= P30.kd=0(kvar) s30=2511(kvA)I=41.4(A)按经济电流密度选择导线的截面：I= P30/(uncos)=46(A)由表5.1查得jec=1.15mm2,故Aec=106/1.15=51mm2因此初选的标准截面为95mm2可选LGJ- 50. 再按长期发热条件检验：查附表7得LGJ- 50型钢芯铝绞线的载流量（室外25c时）ial=231(A)i30=106(A),因此满足要求。所选导线符合发热条件，同时也满足机械强度要求。四、短路电流计算（一）、短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。（二）、短路电流计算本设计采用标幺制法进行短路计算图4.2.11、确定基准值取 Sd = 100MVA,Uc1 = 37KV,Uc2 = 10.5KV,Uc3=0.40KV而 Id1 = Sd /3Uc1 = 100MVA/(337KV) = 1.55KAId2 = Sd/3Uc2 = 100MVA/(310.5KV) = 5.50KA Id3=Sd/3Uc3=100MVA/(30.40)=144.34KA2、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统（SOC = 1500MVA）X1* = 100MVA/1500MVA= 0.072）架空线路（XO = 0.4/km）X2* = 0.419100/ (37.7537)= 0.563）电力变压器（UK% = 6.5%）X3* =X4*= UK%Sd/100Sn =(6.51001000KVA) /(1001600KVA)=4.063、求k点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值X*(K)= X1*X2*= 0.07+0.56=0.632）三相短路电流周期分量有效值IK(3) = Id1/X*(K)= 1.56/0.63 =2.48KA3)其他三相短路电流I(3) = I(3) = Ik (3) =2.48KAish(3) = 2.552.48KA = 6.32KAIsh(3)=1.512.48KA=3.74KA4)三相短路容量Sk(3) = Sd/X*(k) =100MVA/0.63=158.73MVA4、在最大运行方式下：(1)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标幺值X*(K-1) = X1*X2*X3*X4* =0.07+0.56+(4.064.06)/(4.062)=2.662）三相短路电流周期分量有效值IK-1(3) = Id2/X*(K-1) = 5.50KA/2.66= 2.07KA3) 其他三相短路电流I(3) = I(3) = Ik-1(3) = 2.07KAish(3) = 2.552.07KA =5.28KAIsh(3)=1.512.07KA=3.13KA4) 三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/2.07 = 48.31MVA最大运行方式下：A;总电抗标幺值X*(K-1)= X1*+ X2*+ X3*=0.07+0.56+4.06=4.69B; 三相短路电流周期的有效值：IK-1(3)=Id2/ X*(K-1)=5.50KA/4.69=1.17C;其他三相短路电流I(3)= I(3) = Ik-1(3) =1.17ish(3) =2.551.17=2.98KAIsh(3)=1.511.17=1.76KAD；三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/4.69=21.32KVA（2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统（SOC = 350MVA） X1*= 100MVA/350MVA= 0.29 2）架空线路 X2* =0 3）电力变压器（UK% = 6.5%） X3* =6.5100MVA/(1001000KVA)=6.5X4*=6.5100MVA/（100800）=8.13X5*=6.5100MVA/（100500）=13(3)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量最大运行方式；1)总电抗标幺值X*(K-2) = X1*X2*+X3*X4X5 = 0.29+0+2.82= 3.112)三相短路电流周期分量有效值IK-2(3) = Id3/ X*(K-2)=144.34KA/3.11 = 46.41KA3)其他三相短路电流I(3) = I(3) = Ik-2(3) = 46.41KAish(3) = 1.8446.41KA =85.39KAIsh(3)=1.0946.41KA=50.59KA4)三相短路容量Sk-2(3) = Sd/X*(k-2)= 100 MVA/3.11 = 32.15MVA最小运行方式：a;总电抗标幺值X*(K-2)= X1*X2*+X3*=0.29+6.5=6.79b;三相短路电流周期分量有效值为IK-2(3)= Id3/ X*(K-2)=144.34/6.79=21.26C;其他三相短路电流为I(3) = I(3) = Ik-2(3) =21.26KAish(3) = 1.8421.26KA=39.12KAIsh(3)=1.0921.26KA=23.17KAd;三相短路容量为Sk-2(3) = Sd/X*(k-2)= 100 MVA/6.79=14.73KVA五、变电所高低压电气设备的选择根据上述短路电流计算结果，按正常工作条件选择和 短路情况校验，总降压变电所主要高低压电气设备确定如下。1、高压35KV侧设备 35KV侧设备的选择如表5、1所示。 计算数据高压断路器SW2-351500高压隔离开关GW4-35G高压负荷开关FKN-351250高压熔断器RW5-35200U=35KV35KV35KV35KV35KVI=1.57KA1.5KA1KA1250A200AIK=2.5KA24.8KA1200ASK=160MVA1500MVA800MVAIsh3=4.6KA63.4KA80KA25KAI24=IK4=0.072924.8(4S)KA15KA表5、1 35KV侧设备的选择2 中压10KV侧设备 10KV侧设备如表5、2所示计算数据高压断路器SN10-10高压隔离开关GN19-10D1250高压熔断器RN-10U=10KV10KV10KV10KVI=1.65KA3KA1250A0.5KAIK=9KA40KA50ASK=164MVA750MVA1000MVAIsh3=16.6KA125KA100KA1000KAI24=IK4=324KA40KA40KA表5、2 10KV侧设备的选择3低压侧0.4KV侧设备低压0.4KV侧设备如表5、3所示计算数据低压断路器DW16-4000低压熔断器RM-600自动空气开关DZ15U=0.4KV0.4KV380V380VI=137.5KA4KA600A600AIK=0.73KA80KA10KA20KASK=0,53MVAIsh3=1.34KA12KAI24=IK4=2.13KA表5、3 低压0.4KV设备六、继电保护的配置 、主变压器的继电保护装置（一)、带时限的过电流保护:采用GL15型感应过电流继电器,两相两继电器式接线,去分流跳闸的操作方式.1.过电流保护动作电流的整定IL.max =2182,2=364.4A 取可靠系数Krel = 1.3 , 电流互感器变比 Ki = 35/10=3.5 ,接线系数 KW = 1 , 返回系数Kre = 0.8因此动作电流为:Iop = KrelKWIL.max/(KreKi) =1.31364.4/(0.83.5) =169.2A故动作电流整定为169.2A2过电流保护动作时间整定3.变压器过电流保护的灵敏度：Sp = KwIk.min/(KiIop) =12.48/(3.5169.2) =4.2满足保护灵敏度的要求(二) 电流速断保护装置1 速断电流整定Ik.max =46.41 取可靠系数Krel = 1.5 , 电流互感器变比 Ki = 3.5 ,接线系数 KW = 1 因此动作电流为:Iqb = KrelKWIk.max/Ki =1.5146.41/3.5=19.89故速断电流整定为19.892 速断电流的灵敏度：Sp = KwIk.min/(KiIpb) =121.26/(3.519.89) =0.3(三) 瓦斯保护装置瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%4%的倾斜度。当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”。如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。变压器瓦斯保护动作后的故障分析变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求。(四)、变压器的过负荷保护装置过负荷保护动作电流的整定IOP = 1.3I1N.T/Ki =1.3182.2/3.5=67.67动作时间取1015s(五) 变压器的差动保护变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流应躲过变压器的励磁涌流在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作 、 35KV进线线路保护(一)线路过电流保护1.过电流保护动作电流的整定IL.max =2170=340A 取可靠系数Krel = 1.3 , 电流互感器变比 Ki=3.5,接线系数 KW = 1 , 返回系数Kre = 0.8因此动作电流为:Iop = KrelKWIL.max/(KreKi) =1.31340/(0.83.5) =157.9A故动作电流整定为157.9A2过电流保护动作时间整定3.变压器过电流保护的灵敏度：Sp = KwIk.min/(KiIop) = 12.48/(3.5157.9)=1370.6满足保护灵敏度的要求(二) 电流速断保护装置1 速断电流整定Ik.max = 2.48 取可靠系数Krel = 1.5 , 电流互感器变比 Ki =3.5 ,接线系数 KW = 1 因此动作电流为:Iqb = KrelKWIk.max/Ki =1.512.48/3.5=1.06A故速断电流整定为1.06A2