10kv配电网设计毕业设计.doc

供电工程课程设计供电工程课程设计 题 目 某炼染厂10kV配电网络设计 班 级 电气 082 学 号 108032058 学生姓名 汪 旭 莹 指导教师 何 致 远 完成日期 2011年7月10日 VIII供电工程课程设计目录1 设计任务1.1 设计材料1.2工厂总平面图2 负荷计算2.1 各用电车间负荷计算2.2 各车间无功功率补偿的计算 2.3 变压器选择2.3.1 变压器台数选择2.3.2 变压器型号的选择2.3.3 变压器损耗的计算及其容量的选择3 短路电流计算3.1 短路电流计算4 高压设备选择4.1 各变电所高压开关柜的选择5 电力线路选择与校验5.1 输电线路的选择与校验5.1.1 10kV高压线路的选择与校验5.1.2 0.4kV低压线路的选择与校验5.2 母线的选择6 继电保护装置6.1继电保护的整定6.1.1 带时限过电流保护的整定6.1.2 电流速断保护的整定7 总结II供电工程课程设计1 设计任务1.1 设计材料工厂负荷均为380V低压负荷，属于三级负荷。全厂各车间的的负荷情况见表1-1。表1-1 某丝绸炼染厂负荷资料及计算序号车间或设备名称设备容量/kWKdcostan计算负荷Pca/kWQca/kvarSca/kVA1锅炉房206.40.750.80.751551172染丝车间1500.650.80.7598733烘房500.80.80.7540304整理间热定型机（动力）600.80.80.754836整里间（电热）5001105000整里间（电热）600.80.80.754836整里间焙烘机130.80.80.7510.48整里间其他设备3100.650.80.752011515染炼车间81.50.650.80.7553406金丝绒车间820.650.80.7565497机修车间500.30.51.7315268污水处理580.80.80.7546.5359照明10010.90.484100481.2 工厂总平面图工厂总平面图见图1-1。按厂区车间分布情况，拟设厂总变电所一座，车间变电所两座。厂总变电所负责序号1,6,7,8车间的供电，染丝车间变电所负责序号2,3,9车间的供电，整理间变电所负责序号4,5车间的供电。 19表1-1序号； 10厂总变电所； 11食堂； 12托儿所； 13金丝绒车间；14准备间； 15仓库； 16传达室 图1-1 某丝绸炼染厂中平面图2 负荷计算2. 1 各用电车间负荷计算厂总变电所所供电的车间及相关数据见表2-2。表2-2 厂总变电所所供电的车间及相关数据序号车间或设备名称设备容量/kWKdcostan计算负荷Pca/kWQca/kvarSca/kVA厂总变电所1锅炉房206.40.750.80.756金丝绒车间820.650.80.757机修车间500.30.51.738污水处理580.80.80.75锅炉房的计算：Pca1=Kd1Pe1=0.75206.4kW=154.8kW Qca1=Pca1tan=154.8kW0.75=116.1kvar Sca1=Pca1/cos=154.8kW/0.8=193.5kVA Ica1=Sca1/UN=193.5kVA/0.38=294A同理可得金丝绒车间、机修车间、污水处理的负荷情况。故总计算负荷（取Kp=0.95，Kq=0.97）为 Pc=Kp=0.95(154.8+53.3+15+46.4) kW=256 kW Qc=Kq=0.97(116.1+40+26+34.8) kvar=210.4 kvar Sc= kVA=331.4 kVAIc=Sc/UN=331.4 kVA/0.38 kV=503.5 A厂总变电所所供电的车间的负荷统计见表2-3。表2-3 厂总变电所负荷统计表序号车间或设备名称设备容量/kWKdcostan计算负荷Ica/APca/kWQca/kvarSca/kVA厂总变电所1锅炉房206.40.750.80.75154.8116.1193.52946金丝绒车间820.650.80.7553.34066.6101.27机修车间500.30.51.7315263045.68污水处理580.80.80.7546.434.85888.1小计396.4-0.77-256210.4331.4503.5同理可得工厂个车间的负荷情况见表2-4。表2-4 工厂个车间负荷统计表序号车间或设备名称设备容量/kWKdcostan计算负荷Ica/APca/kWQca/kvarSca/kVA厂总变电所1锅炉房206.40.750.80.75154.8116.1193.52946金丝绒车间820.650.80.7553.34066.6101.27机修车间500.30.51.7315263045.68污水处理580.80.80.7546.434.85888.1小计396.4-0.77-256210.4331.4503.5染丝车间变电所2染丝车间1500.650.80.7597.573121.9185.23烘房500.80.80.75403050769照明10010.90.4849043.6100151.9小计300-0.84-216.1142.2258.7393整里间变电所4整理间热定型机（动力）600.80.80.7548366091.2整里间（电热）5001105000500759.7整里间（电热）600.80.80.7548366091.2整里间焙烘机130.80.80.7510.47.81319.8整里间其他设备3100.650.80.75201.5151252382.75染炼车间81.50.650.80.75534066.3100.7小计1024.5-0.96-772.3227.8805.212242. 2 各车间无功功率补偿的计算图2-1 全厂总变电所草图如图2-1 所示：已知：B1点的计算负荷 PcaB1=256kW, QcaB1=210.4kvar, ScaB1=331.4kVA, IcaB1=503.5A, cos=0.77无功补偿容量QN.CB1=PcaB1(tan-tan)=256tan(arccos0.77)-tan(arccos0.92)=103.1 kvar初选BSMJ0.4-15-3型自愈式并联电容器，每组容量qN.C=15kvar。n=QN.CB1/qN.C=103.1kvar/15kvar=6.87所以可安装的电容器组数为7组，总容量为715kvar=105kvar。实际最大负荷时的补偿容量为715kvar=105kvar。补偿后B1点的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷及功率因数为有功计算负荷 PcB1=PcaB1=256kW无功计算负荷 QcB1=QcaB1-QN.CB1=210.4-105=105.4kvar视在计算负荷 ScB1=276.8kVA功率因数 cos=PcaB1/ScB1=256kW/276.8kVA=0.925同理可得其他各变电所的无功功率补偿见表2-5。表2-5 变电所无功功率补偿统计变电所补偿容量补偿前cos补偿后cos补偿后计算负荷Pca/kWQca/kvarSca/kVA厂总变电所715kvar*0.770.925256105.4276.8染丝车间变电所510kvar*0.840.92216.192.2234.9整里间变电所00.960.96772.3227.8805.2 *电容器组均为BSMJ0.4型自愈式并联电容器2.3 变压器选择2.3.1 变压器台数选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。由第1章的设计原始资料可知，该厂属于三级负荷。因此，各个变电所都可以选用一台变压器投入运行即可。2.3.2变压器型号的选择考虑到变压器在厂房建筑物内，故选用低损耗的S9系列10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用有载调压方式，分接头5%，联接组别Dyn11,带风机冷却并配置温控仪自动控制。2.3.3 变压器损耗的计算及其容量的选择由2.2.2小节可知厂总变电所ScB1=276.8kVA，根据上文容量选择的原则，变压器可选用的型号为S9-400/10 Dyn11，即SN.T=400kVA。查表得 P0=0.87kW, Pk=4.2kW, I0%=3.0, Uk%=4.0所以变压器损耗PT=P0+Pk(ScB1/SN.T)2=0.87+4.2(276.8/400)2=2.88kWQT=SN.TI0%/100+Uk%(ScB1/SN.T)2/100=4003.0/100+4.0(276.8/400)2/100=19.66kvarPcA1=PcB1+PT=256kW+2.88kW=258.88kWQcA1=QcB1+QT=105.4kvar+19.66kvar=125kvarScA1=287.48kVAIcA1=ScA1/UN=287.48kVA/10kV=16.6Acos=PcA1/ScA1=258.88kW/287.48kVA=0.90同理可得其他各点的负荷情况见表2-6和图2-2。其他变电所选用的变压器型号见表2-7。表2-6 各点负荷情况计算点Pca/kWQca/kvarSca/kVAcosIca/AA1259.88125287.480.9016.6A2218.74108.65244.240.9014.1A3780277.22827.800.9447.810kV进线1195.68495.541294.300.9274.73表2-7 各变电所选用变压器型号机器参数变电所变压器型号P0/kWPk/kWI0%Uk%厂总变电所S9-400/10 Dyn110.874.23.04.0染丝车间变电所S9-315/10 Dyn110.723.453.04.0整里间变电所S9-1000/10 Dyn111.79.21.75.0图2-2 全厂总配电系统草图3 短路电流的计算3.1 短路电流计算本设计采用标幺值法进行短路计算。短路计算点见图3-1，以k-1点为例。图3-1 短路计算点1） 确定基准值取 Sd=100MVA, Uc1=10.5kV而 Id1=Sd/Uc1=100MVA/(10.5kV)=5.499kA2） 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值（1） 电力系统（Sk=200MVA）=Sd/Sk=100MVA/200MVA=0.5（2） 架空线路（=0.35/km）=0.35/km2km=0.635绘制短路等效电路如图3-2所示。 图3-2 k-1点短路等效电路3） 求k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量（1） 总电抗标幺值=+=0.5+0.635=1.135（2） 三相短路电流周期分量有效值=/=5.499kA/1.135=4.84kA（3） 其他三相短路电流=4.84kA=2.554.84kA=12.34kA=1.514.84kA=7.31kA（4） 三相短路容量=Sd/=100MVA/1.135=88.11MVA3） 短路电流计算结果见表3-1：表3-1 短路电流计算结果短路计算点/kA/kA/kA/kA/kA/MVAk-11.1354.844.844.8412.347.3188.11k-21.1894.624.624.6211.786.9884.10k-31.1804.664.664.6611.887.0484.75k-411.13512.9612.9612.9629.2916.988.98k-513.88910.3910.3910.3923.4813.617.20k-66.18023.3623.3623.3652.7930.6016.184 高压设备选择4.1 各变电所高压开关柜的选择根据第3章短路电流计算结果，按正常工作条件选择和按短路情况校验，各变电所主要10kV高压电气设备确定如表4-1，表4-2，表4-3所示。表4-1 10kV高压设备的选择（厂总变电所10kV进线）计算数据高压断路器VS1-12/630隔离开关GN6-10T/200电流互感器LZZJ-10Q备注U=10kV12kV10kV10kV采用KYN28A-12高压中置式开关柜I=74.73A630A200A100/5Ik=4.84kA16kA=12.34kA40kA25.5kA25kA1.1=4.8421.1162410251021同理，其他高压断路器均可选择VS1-12/630型断路器，其他高压隔离开关均可选择GN6-10T/200型隔离开关。电流互感器可选型号分别为：厂总变电所变压器支线，LZZJ-10Q-20/5型电流互感器；染丝车间支线，LZZJ-10Q-20/5型电流互感器；整理间支线，LZZJ-10Q-50/5型电流互感器。高压开关柜均采用KYN28A-12高压中置式开关柜。5 输电线路选择与校验5.1 输电线路的选择与校验5.1.1 10kV高压线路的选择与校验1）10kV高压架空线的选择与校验线路计算电流Ic=74.73A，因10kV架空线铝绞线的最小截面为35mm2，查表可得LJ-35型铝绞线在25时的载流量为170AIc，满足发热条件和机械强度，故初选LJ-35型铝绞线。查表得r0=0.95/km，x0=0.357/km，可得U%=(Pcr0L+Qcx0L)/10UN2=(1195.680.952+495.540.3572)/(10102)=2.63Ic，因此初选YJV-8.7/10-325型电缆。（2） 按短路热稳定条件进行校验由AAmin=进行校验，热稳定系数C=143Amm2，而=4.62kA，所以Amin=23.96mm2IL.max其中，Iop.1为过电流保护一次动作电流。（2） 保护装置的返回电流Ire也应躲过IL.max，否则，保护装置还可能发生误动作。10kV侧动作电流的整定以厂总变电所变压器之路为例，整定如下。IL.max=2Ic=216.6A=33.2A，Krel取1.2，KW取1，Kre取0.85，Ki=20/5=4=A=11.72A2） 动作时间的整定过电流保护的动作时间应按“阶梯原则”整定，以保证前后两级保护装置动作的选择性。由于上一级变电所过电流保护动作时间为1.5s，10kV进线处过电流保护动作时间整定为1s，故该级过电流保护动作时间整定为0.5s。3） 灵敏度检验Sp=89.4同理可得10kV侧其他各点定时限过电流保护的整定见表6-1。表6-1 10kV侧定时限过电流保护的整定过电流保护点动作电流整定（A）动作时间（s）灵敏度厂总变电所10kV进线10.55118.39厂总变电所变压器支线11.720.589.4厂总变电所染丝车间支线9.950.5100.53厂总变电所整理间支线13.500.529.89染丝车间变电所10kV进线9.950.5100.53整理间变电所10kV进线13.500.529.896.1.2 电流速断保护的整定1） 速断电流的整定=A=1452A2） 灵敏度检验Sp=3492.8同理可得10kV侧其他各点电流速断保护的整定见表6-2。表6-2 10kV侧电流速断保护的整定过电流保护点速断电流的整定（A）厂总变电所10kV进线290.4厂总变电所变压器支线1452厂总变电所染丝车间支线1386厂总变电所整理间支线587.16染丝车间变电所10kV进线1386整理间变电所10kV进线578.167 总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关供电设计方面的知识，在设计