工厂供电段斌斌

中中国国地地质质大大学学长长城城学学院院 本 科 课 程 设 计 题题 目目 某毛纺厂总配变电所配电系统设计 系系 别别信息工程系 学学生生姓姓名名段斌斌 专专 业业电气工程及其自动化 学学 号号04311229 指指导导教教师师李建勋 职职 称称高级工程师 2014 年年 06 月月 16 日日 某化纤毛纺织厂总配电所配电系统设计某化纤毛纺织厂总配电所配电系统设计 摘 要 工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中 去 它由工厂降压变电所 高压配电线路 车间变电所 低压配电线路及用电 设备组成 工厂总降压变电所及配电系统设计 是根据各个车间的负荷数量和 性质 生产工艺对负荷的要求 以及负荷布局 结合国家供电情况 解决对各部 门的安全可靠 经济技术的分配电能问题 其基本内容有以下几方面 进线电 压的选择 变配电所位置的电气设计 短路电流的计算及继电保护 电气设备 的选择 车间变电所位置和变压器数量 容量的选择 防雷接地装置设计等 关键词 总降压变电所 短路计算 继电保护 目 录 1 设计任务及原始资料 1 1 1 设计任务 1 1 2 原始资料 1 1 3 电力负荷计算 1 2 变电所高压电气设备选型 4 2 1 补偿电容器的选择 4 2 2 主变压器的选择 4 2 3 各车间变电所的选择 5 2 4 架空线路的选择 6 3 短路电流计算 7 3 1 三相短路电流计算目的 7 3 2 短路电流计算公式 8 3 3 各母线短路电流列表 8 4 主变压器继电保护 9 4 1 保护要求 9 4 2 整定计算 9 5 变电所的设计说明 12 5 1 概述 12 5 2 室内布置 12 5 3 室外布置 12 5 4 变电所所址选择 12 6 设计体会 15 参考文献 17 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 0 页 共 17 页 1 设计任务及原始资料 1 1 设计任务 为化纤毛纺织厂设计全厂总配变电所及配电系统本厂规模为万锭精梳化纤毛 织染整联合厂 全部生产化纤产品 全年生产能力为 230 万米 其中厚织物占 50 中厚织物占 30 薄织物占 20 全部产品中以晴纶为主体的混纺物占 60 以涤纶为主体的混纺物为 40 1 变电所电气主接线设计 2 短路电流计算 3 主要电气设备选择 1 2 原始资料 工厂供电设计的一般原则 按照国家标准 GB50052 95 供配电系统设计规范 GB50053 94 10kv 及以 下设计规范 GB50054 95 低压配电设计规范 等的规定 进行工厂供电设 计必须遵循以下原则 1 遵守规程 执行政策 必须遵守国家的有关规定及标准 执行国家的有关方针政策 包括节约能源 节约有色金属等技术经济政策 2 安全可靠 先进合理 应做到保障人身和设备的安全 供电可靠 电能质量合格 技术先进和经济合 理 采用效率高 能耗低和性能先进的电气产品 3 近期为主 考虑发展 应根据工作特点 规模和发展规划 正确处理近期建设与远期发展的关系 做 到远近结合 适当考虑扩建的可能性 4 全局出发 统筹兼顾 按负荷性质 用电容量 工程特点和地区供电条件等 合理确定设计方案 工 厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分 工厂供电设计的质量直接影响 到工厂的生产及发展 作为从事工厂供电工作的人员 有必要了解和掌握工厂 供电设计的有关知识 以便适应设计工作的需要 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 1 页 共 17 页 1 3 电力负荷计算 表表 1 11 1 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表 计算负荷序 号 用电或 车间单 位名称 设备 容量 千 瓦 Kd cos tan Pjs 千瓦 Q js 千乏 Sjs 千伏 安 备注 K 1 No1变电所 1织造车间3400 80 80 752722043401 2纺纱车间3400 80 80 752722043401 3软 水 站860 650 80 7555 9741 98701 4锻工车间370 30 651 1711 0712 9517 041 5机修车间2960 30 51 7388 86153 73177 561 6幼儿园12 80 60 61 337 6810 2212 781 7仓 库380 30 51 1710 2511 9915 320 9 8小 计1150717 83638 87960 96 2 No2变电所 1织造车间5250 80 80 754203155251 2染整车间4900 80 80 753922944901 3浴室 理发室1 880 81 1 5101 511 4食 堂20 630 750 80 7515 4711 619 341 5独身宿舍200 81 160161 6小 计1057 51844 98620 61048 4 工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下 1 从电业部门某 110 35 千伏变电所 用 35 千伏双回架空线路向本厂配电 该变电所在厂南侧 0 5 公里 2 该变电所 35 千伏配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为 1 5 秒 要求配电所不大于 1 0 秒 在总配电所 35 千伏侧计量 功率因数应在 0 9 以上 3 配电系统技术数据 变电所 35 千伏母线短路数据为 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 2 页 共 17 页 运 行 方 式电源 35 千伏母线短路容量说明 系统最大运行方式时 187 兆伏安 3 dmax S 系统最小运行方式时 107 兆伏安 3 dmin S 系统为无限 大容量 图 1 1 某化纤毛纺织厂全厂总平面布置图 1 制条车间 2 纺纱车间 3 织造车间 4 染整车间 5 软水站 6 锻工车间 7 机修车间 8 托儿所 幼儿园 9 仓库 10 锅炉房 11 宿舍 配电系统如下图所示 图 1 2 配电系统 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 3 页 共 17 页 设计范围 工厂总降压变电所及配电系统设计 包括主变压器 输电线路以及继电保 护器件等设备的选择 本厂负荷性质 多数车间三班制 少数车间为一班或二班制 全年为 306 个工作日 年最 大负荷利用小时数为 6000 小时 属于二级负荷 本厂自然条件 1 气象条件 1 最热月平均最高温为 30 2 土壤中 0 7 1 米深处一年中最热月平均温度为 20 3 年雷暴日为 31 日 4 土壤冻结深度为 1 10 米 5 夏季主导风向为南风 2 地质及水文条件 根据工程地质资料获悉 厂区地址原为耕田 地势平坦 地层以砂质粘土 为主 地质条件较好 地下水位为 2 8 5 3 米 地耐压力为 20 吨 平方米 2 变电所高压电器设备选型 表 1 1 根据公式 PKPsxjs tan P Q js js cos PSjsjs 分别计算出各车间的有功和无功功率及视在功率的计算值填入表 1 1 2 1 补偿电容器选择 由于本设计中上级要求 0 9 而全厂自然功率因数 cos 0 90 782332 3 1823 06 cos SP jsjs 因此需要进行无功补偿 考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗 因此暂 取 0 92 来计算 10KV 侧所需无功功率 故 补偿无功功率 cos 685 840 92 tan arccos 78 n arccos0 1823 06 tatantanPQ 21jsc kVar 采用 18 个 BWF10 40 1 并联电容器进行补偿 总共补偿容量kVar72018 40 2 2 主变压器的选择 由于该厂的负荷属于二级负荷 对电源的供电可靠性要求较高 宜采用两台变 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 4 页 共 17 页 压器 以便当一台变压器发生故障后检修时 另一台变压器能对一 二级负荷 继续供电 故选暗备用 每台容量按 SN T 0 8 1978 55kVA 1582 84kVA 因 此选两台 S9 1600 35 型低损耗配电变压器 其联接组别采用 Yd11 表表 2 12 1 无功补偿后工厂的计算负荷无功补偿后工厂的计算负荷 计算负荷 项目 cos jsP kW js Q kVar jsS kVA 380V 侧补偿前负荷 0 781823 061454 672332 30 10kV 侧无功补偿容量 720 10kV 侧补偿后负荷 0 921823 06734 671978 55 主变压器功率损耗 0 01 19 78 jsS 0 05 98 9 jsS 35KV 侧负荷总计 0 9161842 84833 572022 05 2 3 各变电所变压器选择 No1 安装两台变压器互相暗备用 其容量按 SN T 0 7 0 7 960 96 672 67 jsS kVAkVA 因此选两台 S9 800 10 型低损耗配电变压器 其联接组别采用 Yyn0 No2 安装两台变压器互相暗备用 其容量按 SN T 0 7 0 7 1048 4 733 88 jsS kVAkVA 因此选两台 S9 800 10 型低损耗配电变压器 其联接组别采用 Yyn0 No3 安装两台变压器 其容量按 SN T 325 32kVA 因此选两台 S9 400 10 型低损耗配电变压器 其联接组别采用 Yyn0 各变压器型号及其参数见表 2 2 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 5 页 共 17 页 表表 2 22 2 各变压器型号及其参数各变压器型号及其参数 额定电压 kV损耗 W 型号 高压低压 连接 组别 空载负载 空载电 流 阻抗电 压 主变压器两 台暗备用 S9 1600 353510Yd112100175501 26 5 两台 1NO 暗备用 S9 800 10100 4Yyn0140075000 84 5 两台 2NO 暗备用 S9 800 10100 4Yyn0140075000 84 5 两台 3NO 明备用 S9 400 10100 4Yyn080043001 04 2 4 架空线的选择 1 在正常情况下架空线可选择一条工作 一条备用 2 架空线截面积的选择 1 按经济电流密度选择导线 线路在工作时的最大工作电流 33 36A35 32022 05 3 USI njsg 该生产车间为三班制 部分车间为单班或两班制 全年最大负荷利用时数为 6000 小时 属于二级负荷 其钢芯铝线的电流密度 J 0 9 所以导线的经济截面 面积 2 j mm07 379 0 36 33 J S I g 考虑到线路投入使用的长期发展远景 选用截面积为 50 mm2的导线 所以 35KV 架空线为 LGJ 50 的导线 2 按长时允许电流校验导线 查表得 LGJ 50 型裸导线的长时允许电流 当环境温度为 30 度时 220A Iy 导线最高工作温度为 70 度 其长时允许电流为 A42 207 01 01 yI Iy 式中 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 6 页 共 17 页 为导线的允许载流量所采用的环境温度 0 25 0 为导线敷设地点实际的环境温度 0 30 0 70 1 当一台变压器满载 一条输电线检修时导线负荷最大 这时的负荷电流为 26 4A 3 US ne Ie 由于 所以符合要求 yeII 3 按电压损失校验 查表得 LGJ 50 导线的单位长度电阻和电抗为 0 65 R0 0 42 X0 输电线路长度为 0 5 公里 所以线路电阻 0 325R 0 21X 线路总的电压损失为 22 11V UXQRPU n 式中 P 为 35KV 侧负荷总有功功率 Q 为 35KV 侧负荷总无功功率 电压损失百分比为 5 0 63 UUU n 所以导线符合要求 4 按机械强度校验 钢芯铝线非居民区 35KV 最小允许截面为 所以符合要求 2 mm10 表表 2 32 3 LGJ 50LGJ 50 型钢芯铝绞线规格型钢芯铝绞线规格 股数及直径 mm 型号 额定 截面 2 mm 铝股钢芯 计算直 径 mm 电阻 1 km 单位重量 1 kmkg 长期容许 电流 A LGJ 50506 3 21 3 29 60 65195220 注 1 额定截面系指导电部分的铝截面 不包括钢芯截面 2 电阻系指导线温度为 20 时的数值 3 长期容许电流系指在周围空气温度为 25 时的数值 3 短路电流的计算 3 1 三相短路电流的计算目的 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 7 页 共 17 页 为了保证电力系统安全运行 择电气设备时 要用流过该设备的最大短路 电流进行热稳定校验和动稳定校验 以保证设备在运行中能够经受住突发短路 引起的发热和点动力的巨大冲击 同时 为了尽快切断电源对短路点的供电 继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸 继电保护装置的整定和断路器的选 择 也需要短路电流数据 3 2 短路电流的计算公式 标幺值计算方法 基准容量 基准电压 基准100MVA Sd KV37 Uc1 KV 5 10 U2c 电流电力变压器的电抗标幺值 3 USI Cdd SSUX Ndk3 100 1 三相短路电流周期分量有效值 XII d 3 k 2 在无限大容量系统中 短路点处的次暂态短路电流 3 k 3 3 III 3 短路冲击电流 高压系统 3 3 shIi 55 2 低压系统 3 3 shIi 84 1 4 冲击电流有效值 高压系统 3 3 shII 1 51 低压系统 3 3 shII 1 09 5 三项短路容量 3 kc 3 kIUS 3 6 3 2 II 0 866 3 sh 2 shii 866 0 3 sh 2 shII 866 0 3 3 各母线短路电流列表 根据下图和以上公式计算 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 8 页 共 17 页 Sd 100MVAK 1 S9 1600 35 K 2 K 1 K 2 图 3 1 短路计算电路 表表 3 13 1 母线短路电流列表母线短路电流列表 三相短路电流 KA三相短路容量 MVA 短路计算点 3 I 3 I 3 I 3 shi 3 shI 3 kS K 12 862 862 867 294 32183 28 最大运行 方式 K 22 142 142 145 463 2338 9 K 11 641 641 644 192 48105 1 最小运行 方式 K 21 851 851 854 712 7933 64 4 主变压器继电保护 4 1 保护要求 对于本设计中高压侧为 35KV 的工厂总降压变电所主变压器来说 应装设瓦 斯保护 过电流保护和电流速断保护 4 2 保护装置及整定计算 1 瓦斯保护 采用 FJ 80 型开口杯挡板式气体继电器 2 装设反时限过电流保护 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 9 页 共 17 页 采用 GL15 型感应式过电流继电器 两相两继电器式接线 去分流跳闸的操作方 式 3 电流互感器的选择 高压侧 1600 35 26 39A 电流互感器采用三角形接法 计 N1 I3 算电流互感器变比 26 39 5 45 71 5 选用电流互感器变比 i K3 100 5 20 i K 低压侧 1600 10 92 38A 电流互感器采用星形接法计算电流互 N2 I3 感器变比 92 38 5 选用电流互感器变比 100 5 20 i K i K 表表 4 14 1 电流互感器的主要技术参数电流互感器的主要技术参数 额定电流 A 额定二次负荷 8 0cos 型号 额定电 压 kV 一次二次0 513 10 误差时 一次电流倍 数 1s 热稳定 倍数 动稳定倍 数 LCZ 353510052 2 10 3 级 65100 LQJ 101010050 40 6 10 3 级 90225 4 装设电流速断保护 采用 GL15 型继电器的电流速断装置来实现 1 速断电流的整定 KA14 2 II2k 3 maxk 42 8A3 5 2 14 2011 4 K KIKKI Timaxkwrelqb 速断电流倍数整定为 13 7 642 8 Kqb 满足规定的倍数 2 电流速断保护灵敏度系数的校验 1 qbminkp I IS A KA42 1 64 1 866 0 I mink 8561 20 8 42K KII wiqb1qb 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 10 页 共 17 页 所以 满足规定的灵敏系数 1 5 的要求 5 166 1 856 1420Sp 3 过电流动作电流的整定 iremaxLwrelop KK IKKI 式中 为 变压器的最大负荷电流 取为 2 5 可取 1 3 3 maxL I N1 I N1 I 为可靠系数 对定时限取 1 2 对反时限取 1 3 rel K 接线系数 对相电流接线取 1 对相电流差接线取 w K3 继电器返回系数 一般取 0 8 re K 电流互感器的电流比 i K 注意 对 GL 型继电器 应整定为整数 且在 10A 以内 op I 因此 A 故 动作电流整定为 6A36 5 208 0 39 265 213 1Iop 4 过电流保护电流动作时间的整定 过电流保护动作时间 t t t 1 5 1 0 5s 12 故其过电流保护的动作时间可整定为最短的 0 5S 5 过电流保护灵敏系数的校验 1opminkp I IS KA458 0 10 35 85 1 866 0 K II T 2 k 2 mink A1201 206K KII wiop1 op 5 182 3 120 458Sp 满足规定的灵敏系数 1 5 的要求 6 35Kv 侧和 10Kv 侧断路器和隔离开关的选择 表表 4 24 2 断路器的技术数据断路器的技术数据 极限通过电 流 KA 热稳定电流 KA 型号 额定电 压 KV 额定电 流 KA 开断 容量 MV A 额定开 断电流 KA 峰值 有效 值 2s4s 固有分 闸时间 s 合闸时 间 s SW2 35 600 356004006 6179 8 6 60 060 12 SN10 10I 630 10630 1610 16 0 050 2 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 11 页 共 17 页 表表 4 34 3 隔离开关的技术参数隔离开关的技术参数 热稳定电流 KA 型号 额定电压 KV 额定电流 A 极限通过 电流峰值 KA 4s5s 操作机构型号 GN2 35T 400 523540052 14CS6 2T GN6 10 600 52106005220 5 变电所设计说明 5 1 概述 该设计为 35KV 地面变电所一次设计 该变电所是针对全场全年生产能力为 百万米的化纤毛纺织厂设计的 变电所内一次设备主要有 两台主要变压器 S9 1600 35 和多油断路器 隔离开关 电源变压器 所用变压器 避雷针 高压开关柜进线柜等 5 2 室内布置 整个主控制室和高压配电室坐南朝北 这样便于主控制室采光 变电所房 屋建筑布置见室内平面图 主控制室内装设有低位配电屏 主变保护屏 中央信号 中央信号继电器 及电度表屏 主变保护控制屏 主变控制屏 中央信号布置在北侧 正对着值 班人员 母线的配电装置分别设在两个单独的房间内 两个配电室之间通过两面双 开钢门相连接 另外两个配电室来由一个外开式双开钢门 电容器应单独放置 在一个房间内 5 3 室外布置 35KV 电源线由变电所南部引进 配电装置采用低式布置 避雷器 电源变 压器及它的保护用的熔断器 低式布置在母线两端 避雷器 电源变压器布置 在主控制器的南东侧 10KV 高压电缆从高压配电室引进来 低电压经穿墙套管 进入主控制室 配电装置间隔为 5 米 进线相间距离为 1 3 米 最大允许尺度 为 0 7 米 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 12 页 共 17 页 5 4 变电所所址的选择 变电所所址的一般原则 1 选择工厂变电所的所址 应根据下列要求并经技术 经济比较后择优确 定 2 接近负荷中心 3 进出线方便 4 接近电源侧 5 设备吊装和运输方便 6 不应设在有剧烈振动或高温的场所 7 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所 当无法远离时 不应设在污染源 的下风侧 8 不应设在厕所 浴室或其他经常积水场所的正下方 且不宜于上述场所 相贴邻 负荷圆及负荷中心的计算 K P r 30 i ii P x P x i ii P y P y 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 13 页 共 17 页 No2 No3 No1 1111 11 图 5 1 工厂变电所选址图 主变电所 车间变电所 负荷圈 高压配电线 低压配电线 1 34 2 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 14 页 共 17 页 No1No2No3 图 5 2 电气主接线图 中国地质大学长城学院供配电实训报告 第 15 页 共 17 页 设计体会与心得设计体会与心得 本次课程设计持续了两周 说是两周 实则一周半 第一周因连续有多门 课程要考试 因而无暇搞设计 一周半的时间紧迫 于是不得不抽出一些晚上 和周末的时间来继续搞设计 时间抓的很紧也很充实 作为电气工程及自动化大三的学生 我们一致觉得能做这样的课程设计是 十分有意义 在已度过的两年半大学生活里我们大多数接触的是专业基础课 我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面 如何去面对现实中的各种电 气设计 如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢 我想做类似 的大作业就为我们提供了良好的实践平台 在做本次课程设计的过程中 我感 触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书 为了让自己的设计更加完善 更 加符合工程标准 一次次翻阅设计书是十分必要的 同时也是必不可少的 我 们做的是课程设计 而不是艺术家的设计 艺术家可以抛开实际 尽情在幻想 的世界里翱翔 我们是工程师 一切都要有据可依 有理可寻 不切实际的构想 永远只能是构想 永远无法升级为设计