工厂供电课程设计-光化纤.doc

工化纤2009级工厂供电课程设计工化纤姓 名李想学 号 20097315院、系、部电气工程系班 号方0953-3完成时间2012年6月21日目 录第一章 设计任务21.1设计依据21.2设计内容2第二章 负荷计算和无功功率补偿52.1 负荷计算52.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式52.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式52.2 无功功率补偿和主变压器的选择7第三章 工厂变电所主接线图10第四章 总配变电所所址选择12第五章 短路电流的计算135.1 绘制计算电路135.2 确定短路计算基准值135.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值135.3.1电力系统135.3.2架空线路135.3.3电力变压器145.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算145.4.1总电抗标幺值145.4.2 三相短路电流周期分量有效值145.4.3 其他短路电流145.4.4 三相短路容量145.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算155.5.1总电抗标幺值155.5.2三相短路电流周期分量有效值155.5.3 其他短路电流155.5.4三相短路容量15第六章 变电所一次设备的选择校验166.1 10kV侧一次设备的选择校验166.1.1按工作电压选则166.1.2按工作电流选择166.1.3按断流能力选择166.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验166.2 380V侧一次设备的选择校验18第七章 工厂电源进线的选择19第八章 降压变电所防雷保护的设计208.1 直接防雷保护208.2 雷电侵入波的防护20第九章 总结心得21参考文献22附录 主接线图23第一章 设计任务1.1设计依据（一） 条件1、 该厂平面布置图，见附图。2、 经当地供电部门同意由距该厂9公里处的地区变电所，以两回路10千伏架空线供电。3、 该厂设10/0.4千伏总降变电所，功率因数补偿到cos=0.9。4、 设备选型代表90年代后期水平，考虑技术、性能价格比。（二） 数据和要求1、 纺炼车间中，纺丝机，功率：144千瓦，Kx=0.8，cos=0.8;筒搅机, 功率：51.6千瓦，Kx=0.7cos=0.75；烘干机，功率：72千瓦，Kx=0.7，cos=0.7;淋洗机，功率：3.7千瓦，Kx=0.8cos=0.8。脱水机，功率：14千瓦，Kx=0.5，cos=0.75；通风机，功率：232千瓦，Kx=0.75，cos=0.；传送机带，功率：118千瓦，Kx=0.75，cos=0.；深水泵，功率：千瓦，Kx=0.75，cos=0.8；变频机，功率：千瓦，Kx=0.8，cos=0.。2、 原液车间中，碱站，功率：千瓦，Kx=0.7，cos=0.75；冷冻，功率：千瓦，Kx=0.75，cos=0.；空调，功率：千瓦，Kx=0.7，cos=0.75；工艺设备，功率：708.3千瓦，Kx=0.75，cos=0.8。3、 酸站，功率：千瓦，Kx=0.6，cos=0.；4、 锅炉房，功率：千瓦，Kx=0.75，cos=0.8；5、 排毒机房，功率：千瓦，Kx=0.75，cos=0.；6、 其他附属车间. 功率：150千瓦，Kx=0.7，cos=0.75；化纤厂单位建筑面积照明：纺炼车间、原液车间、酸站、试验车间按。排毒机房，动力车间按。办公室，仓库按。锅炉房，单身，食堂按。1.2设计内容1、工厂的负荷计算及无功补偿（要求列表）2、确定工厂总配变电所的所址和型式。3、确定工厂总配变电所的主结线方案，确定主变压器的型式、容量和数量。4、短路计算，并选择一次设备。5、选择工厂电源进线。附表：各车间内一、二类负荷设备容量序号名称安装容量(kW)负荷类别cosKx1纺炼车间纺丝机变频机14480010.80.80.80.82原液车间熟成工段第三段齿轮泵1410.80.753酸站酸液输送泵8410.80.64排毒机房鼓风机20010.80.755锅炉房3010.80.756原液车间其它用电设备27其它车间2第二章 负荷计算和无功功率补偿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）= ， 为系数(2)无功计算负荷（单位为kvar）= tan(3)视在计算负荷（单位为kVA）=(4)计算电流（单位为A） =, 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）=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，取0.850.95。(2)无功计算负荷（单位为kvar）=是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97。(3)视在计算负荷（单位为kvA） =(4)计算电流（单位为A） =(5)同时系数 经过计算，得到负荷计算表，如下表所示表2-1 负荷计算表设备功率需要系数功率因数有功计算功率视在计算功率无功计算功率单位kW11kWkVAkVar纺织车间纺丝机144.0 0.80 0.80 115.200 144.000 86.400筒搅机51.6 0.70 0.75 36.120 48.160 31.855烘干机72.0 0.70 0.70 50.400 72.000 51.418淋洗机3.7 0.80 0.80 2.960 3.700 2.220脱水机14.0 0.50 0.75 7.000 9.333 6.173通风机232.0 0.75 0.80 174.000 217.500 130.500传送机带11.8 0.75 0.80 8.850 11.063 6.638深水泵28.0 0.75 0.80 21.000 26.250 15.750变频机800.0 0.80 0.80 640.000 800.000 480.000第一车间总和-1002.7541274.478786.625原液车间碱站21.7 0.70 0.75 15.190 20.253 13.396冷冻266.4 0.75 0.80 199.800 249.750 149.850空调100.0 0.70 0.75 70.000 93.333 61.734工艺设备708.3 0.75 0.80 531.225 664.031 398.419第二车间总和-775.404983.316604.697酸站205.5 0.60 0.80 123.300 154.125 92.475锅炉房204.2 0.75 0.80 153.150 191.438 114.863排毒机房200.0 0.75 0.80 150.000 187.500 112.500其他附属车间150.0 0.70 0.75 105.000 140.000 92.601总和-2309.612930.861803.76表2-2 各车间内一、二类负荷设备容量的统计结果序号名称安装容量(kW)有功计算负荷（kW）无功计算负荷(kvar)视在功率(kVA)1纺炼车间944717.44549.40903.642原液车间816.21775.40604.70983.323酸站酸液输送泵8450.437.8634排毒机房鼓风机200150112.5187.55锅炉房3022.516.8816.886其它车间15010592.60140总和-1820.741413.882378.74表2-3 化纤厂单位建筑面积照明计算统计序号比功率()平面面积()安装容量(W)照明需要系数有功计算负荷（W）无功计算负荷(kvar)视在功率(kVA )11010.196101.960.881.5700.082280.6244.9920.83.993600.003351.0565.280.84.22400.004440.8123.2480.82.598400.003求和115.4892.38400.092注：经测量可测出各车间的平面面积，再经1:4000的比例换算出其实际面积。2.2 无功功率补偿和主变压器的选择2.2.1 无功功率补偿无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。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。选择变压器并进行无功补偿由附录表5得主变压器的容量为2500,型号为这时变电所低压侧的功率因数为按规定，变电所高压侧的考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗,一般，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取要使低压侧功率因数由0.788提高到0.95，低压侧需装设的并联电容器容量为取补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：再计算、级负荷的无功补偿同样取取补偿后变电所低压侧级负荷的试在计算负荷为：再由，得因此主变压器的容量可改选为，型号为变压器的功率损耗为：变压器高压侧的计算负荷为：补偿后工厂的功率因数为这一功率因数满足要求。所以该厂主变压器的容量为。2.2.1 主变压器的选择主变压器联结组别的选择。电力变压器的联结组别，是指变压器一二次绕组因采取不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对于的线电压直接不同相位关系。6-10KV配电变压器（二次侧电压为220V/380V）有和两种常见联结组。又因为承受单相不平衡负荷能力比强，所以选择联结组。变压器的台数选择，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。两台变压器容量的选择，每台变压器的容量应同时满足一下两个条件：由附录表5得主变压器的容量为2500,型号为经无功补偿后，工厂的功率因数为这一功率因数满足要求。所以该总配变电所主变压器的容量为。综上所述，此总变配电所主变压器选择两台型号为， 联结组的变压器。第三章 工厂变电所主接线图图3-1 总配变电所主接线图 一级负荷属于重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严重，因此要求有两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。二级负荷也属于重要负荷，要求有两回路供电，供电变压器也应有两台。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断电源，或中断后能迅速恢复供电。 把单母线分成两段，并在两段之间装设能够分段运行的开关电器，称为单母线分段接线。我们采用高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图（如图2-1）这种主接线的两段高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作均可迅速恢复整个变电所的供电。因此，其供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。当此主接线图正常运行时，断路器、是断开的，由一个回路来供电（比如左侧回路供电）。若WL1进线故障，为保证供电连续性，我们可进行如下倒闸操作：先合隔离开关QS10、QS11，再合断路器；对于WL2先闭合母线侧隔离开关QS8，再合线路侧隔离开关QS7，再合断路器QF7 。对于WL1先断开断路器QF6，再断线路侧隔离开关QS6，再断母线侧隔离开关QS5，至此便可安全检修WL1进线。若变压器T1故障，为保证供电连续性，我们可进行如下倒闸操作：先合隔离开关QS10、QS11，再合断路器；再合隔离开关QS2和QK4，再合断路器QF2和QF4；断开QF1和QF3，再断开QK3和QS1，至此便可安全检修T1。第四章 总配变电所所址选择变配电所位址选择的一般原则：尽量靠近负荷中心、靠近电源侧、进出线方便、设备运输方便、有扩建和发展的余地。 由于工厂厂区供电来自总配电所，为经济起见：高压配电所采用室内型内附式。据前面已确定的供电方案,结合本厂区平面示意图,考虑总降压变电所尽量 接近负荷中心,且远离人员集中区,不影响厂区面积的利用,有利于安全等诸多因素,决定总配变电所的设置位置如图 4-1。图4-1 工厂负荷指示图负荷指示图是将电力负荷按一定比例（以代表）用负荷圆的形式标示在工厂平面图上如上图所示。负荷圆半径: 式中，为各车间内的有功计算负荷（）；为负荷圆比例（）。由图所示的工厂负荷指示图可以直观的大致确定工厂的负荷中心，综合比较分析，我们确定了如上图所示的总配变电所的所址。第五章 短路电流的计算5.1 绘制计算电路 图5-1 短路计算电路5.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值5.3.1电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=300MVA，故=100MVA/300MVA=0.33 5.3.2架空线路查表得架空线路单位长度电抗，而线路长9km，故 5.3.3电力变压器查表得变压器的短路电压百分值，故 式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。图5-2 短路计算等效电路5.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算5.4.1总电抗标幺值=0.33+2.857=3.187 5.4.2 三相短路电流周期分量有效值 5.4.3 其他短路电流=1.726 2.551.726=4.40 1.726=2.61 5.4.4 三相短路容量 5.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算5.5.1总电抗标幺值/=0.33+2.857+1.5=4.687 5.5.2三相短路电流周期分量有效值 5.5.3 其他短路电流 =30.723 1.8430.723=56.53 30.723=33.49 5.5.4三相短路容量 以上短路计算结果如下图表所示。表5-1短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/k-11.7261.7261.7264.402.6131.38k-230.72330.72330.72356.5333.4921.34第六章 变电所一次设备的选择校验6.1 10kV侧一次设备的选择校验6.1.1按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。6.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即= , = 148.3A6.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。6.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验(1)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值(2)热稳定校验条件 对于上面的分析，如下表所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表6-1 10 kV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其它装置地点条件参数数据10kV148.3A()1.726kA2.61kA=3.873.一次设备型号规格额定参数高压少油断路器（QF6、QF7、QF1、QF2）10kV630A16kA40 kA高压隔离开关（QS6、QS7、QS5、QS8、QS1、QS2、QS20、QS21）10kV200A-25.5 kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-10（FU1、FU2）10kV0.5A50 kA-电压互感器JDJ-10（TV1、TV2）10/0.1kV-电流互感器LQJ-10（TA1、TA2）10kV100A/5A-=31.8 kA=816.2 380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如下表所示，所选数据均满足要求。 表6-2 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装置地点条件参数数据380V4451A30.723kA33.49kA30.72320.7=660.73一次设备型号规格额定参数低压断路器QF3DW15（QF3、QF4）380V-低压刀开关（QK3、QK4）380V-第七章 工厂电源进线的选择10kV高压进线的选择校验,采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。根据设计经验，一般10kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选导线截面，再校验其电压损耗和机械强度。(1).按发热条件选择查表得，初选LGJ-50,其40C时的=,满足发热条件。(2).校验机械强度查表得，10kV非居民区钢芯铝线的最小允许截面积=16，而LGJ-50满足要求，故选它。（3）.校验电压损耗查附录表LGJ-50导线的电阻电抗（线距按3000mm计）,由,得线路的电压损耗为线路的电压损耗百分值为所以所选的LGJ-50导线不满足损耗要求。因此需选择更大截面积的导线，经计算，截面积为的导线都不满足要求。当所选导线截面积为时，查附录表6知，.所以所选LGJ-150型钢芯铝线满足电压损耗要求，所以选择LGJ-150型钢芯铝线。第八章 降压变电所防雷保护的设计8.1 直接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻。采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm4mm 的镀锌扁