某化纤毛纺织厂全厂总配变电所及-配电系统设计

河南科技大学河南科技大学 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 课程名称课程名称 电气控制技术 题题 目目 饮料罐装生产线控制 学学 院院 农业工程学院 班班 级级 农电 111 班 学生姓名学生姓名 付亚州 指导教师指导教师 王 俊 日日 期期 2014 06 25 农业工程学院课程设计说明书 2 配电系统设计 摘 要 在国民经济高速发展的今天 电能的应用越来越广泛 生产 科学 研究 日常生活都对电能的供应提出更高的要求 因此确保良好的供电质量十分必要 本设计书注重理论联系实际 理论知识力求全面 深入浅出和通俗易懂 本课程设计选择进行了一个模拟的中小型工厂 区域变电站经 10KV 双回进 线对该厂供电 该厂多数车间为三班制 本厂绝大部分用电设备属长期连续负 荷 要求不间断供电 全年为 306 个工作日 年最大负荷利用小时为 6000 小时 属于二级负荷 本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识 重点介绍了工厂 供配电系统的组成和部分 系统的设计和计算相关系统的运行 并根据工厂所 能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况 并适当考虑到工厂的发展 按照安 全可靠 经济合理的要求 确定了配电变电所的位置与形式及配电变电所变压 器的台数与容量 类型及选择配电变电所主接线方案及高压低压设备与进出线 本设计书共包括 负荷计算和无功功率补偿 变电所位置和形式选择 变 电所主变压器的台数 类型容量及主接线方案的选择 短路电流的计算 变电 所一次设备的选择与校验 变电所电气主接线图 继电保护的设计与整定以及 防雷 接地设计 包括直击雷保护 行波保护和接地网设计 关键词 可编程控制器 灌装流水线 顺序功能图 梯形图 农业工程学院课程设计说明书 3 目 录 第一章 原始材料分析 4 第二章 全厂负荷计算 4 三 无功功率的补偿及变压器的选择 5 四 主接线设计 8 五 架空双回线导线选择 8 六 短路电流计算 9 七 变电所的一次设备选择和校验 12 八 继电保护装置配置 19 九 变配电所的布置与机构设计 22 十 防雷装置及接地装置设计 22 十一 结束语 24 附录 24 农业工程学院课程设计说明书 4 第一章 原始材料分析 某化纤毛纺厂 10kV 配变电所供电给织造车间 染整车间 锅炉房 食堂 水泵房 化验室及其他车间变电所 已知工厂三班制工作 年最大负荷利用小 数 6000h 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 中织物占 30 薄织物占 20 全 部产品中以腈纶为主体的混纺物占 60 以涤纶为主的混纺物占 40 第二章 全厂负荷计算 采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷 具体数据如表 2 1 所示 表 2 1 全厂负荷计算 相关计算公式 30 P N S cos 30 P P K 30 P 计 算 负 荷 序号 车间或用 电 单位名称 设备 容量 kW x K cos tg 30 P kW 30 Q kVar 30 S kVA 变压器 台数及 容量 P K Q K 1制条车间3400 80 80 75272204340 2纺纱车间3400 80 80 75272204340 3软水站86 10 650 80 7555 9741 9869 96 4锻工车间36 90 30 651 1711 0712 9517 03 5机修车间296 20 30 51 73 88 86153 72 177 7 2 6幼儿园12 80 60 61 337 6810 2112 80 7仓库37 960 30 51 1711 3913 3322 78 SL7 1000 1 0 1000kV A 1 0 9 0 9 8织造车间5250 80 80 75420315 525 9染整车间4900 80 80 75392294490 10浴室1 880 811 5001 50 11食堂20 630 750 80 7515 4711 6019 34 12独身宿舍200 8116016 SL7 1000 1 0 1000kV A 1 0 9 0 9 13锅炉房1510 750 80 75 113 2 584 94141 56 14水泵房1180 750 80 7588 566 38110 62 15化验室500 750 80 7537 528 1346 86 16卸油泵房280 750 80 752115 7526 25 SL7 200 10 200kV A 2 0 9 0 9 农业工程学院课程设计说明书 5 30 Q 30 P tg 30 Q Q K 30 Q 30 S 2 30 2 30 QP 30 S 2 30 2 30 QP 三 无功功率的补偿及变压器的选择 电力部门规定 无带负荷调整电压设备的工厂必须在0 9以上 为此 cos 一般工厂均需安装无功功率补偿设备 以改善功率因数 我们采取的无功补偿 方式是 高压补偿 低压补偿和就地补偿相结合 在需要补偿容量大的车间采 用就地补偿的方式其余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式 根据该工厂的 负荷特点 根据这一思路 我们选择在NO 1变电所选择5车间进行就地补偿 在各车间配电变电所进行低压集中补偿并在高压母线上进行高压集中补偿 1 就地补偿 NO 1 车间变电所 机修车间 153 7288 86 0 484 110 71 kVar 2 tan PQQc 根据 供电技术 233页表26知并列电容器的标称容量选择8个BW0 4 14 3 8 即补偿容量为112kVar 2 低压集中补偿 1 对NO 1变电所0 4kV母线 QB2 Q K Q P K P tan QB1 640 19 0 9 718 97 0 9 0 484 112 150 99kVar 采用11个型号为BW0 4 14 3 11进行低压集中补偿 补偿容量为154kVar 2 对NO 2变电所0 4kV母线 QB2 Q K Q P K P tan QB1 620 6 0 9 844 97 0 9 0 484 190 23kVar 采用3个型号为BW0 4 14 3 3和3个型号为BW0 4 50 3 3进行低压集中补偿 补偿容量为192kVar 3 对NO 3变电所0 4kV母线 QB2 Q K Q P K P tan QB1 195 2 0 9 260 25 0 9 0 484 62 24kVar 采用1个型号为BW0 4 12 3 1和1个型号为BW0 4 50 3 1进行低压集中补偿 补偿容量为62Var 农业工程学院课程设计说明书 6 3 变压器的选择 变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大 故应该先进行无功 补偿才能选出合适的容量 1 NO 1变压器 取 0 9 P K 9 0 Q K 647 07KW 30 P P K 30 P 310 17kVar 30 Q Q K 30 Q 717 57KVA 30 S 2 30 2 30 QP 考虑25 裕量 S 717 57 1 25 896 96 kVar 根据 供电技术 222页表4 选SL7 1000 10 接线方式Y y 0 n 该变压器的参数为 5 4 5 2 11600 1800 0 0 k k U I WP WP 1800 11600 7 77kVar 2 30 NT CuFeT S S PPP 2 1000 57 717 2 100 100 NT c NTNTT S S S U S I Q 48 17 kVar 2 1000 57 717 1000 100 5 4 1000 100 5 2 高压侧计算负荷 PC HV1 P30 PT 654 84KW QC HV1 Q30 QT 358 34kVar 2 NO 2 变压器 844 20KVA 30 S 2 30 2 30 QP 考虑15 裕量 S 844 20X 1 15 970 83 kVar 根据 供电技术 222页表4 选SL7 1000 10 接线方式Y y 0 n 农业工程学院课程设计说明书 7 该变压器的参数为 5 4 5 2 11600 1800 0 0 k k U I WP WP 1800 11600 10 07kVar 2 30 NT CuFeT S S PPP 2 1000 20 844 2 100 100 NT c NTNTT S S S U S I Q 57 07kVar 2 1000 20 844 1000 100 5 4 1000 100 5 2 高压侧计算负荷 PC HV1 P30 PT 770 54KW QC HV1 Q30 QT 423 61kVar 3 NO 3 变压器 260 35KVA 30 S 2 30 2 30 QP 选SL7 200 10两台 接线方式Y y 0 n 该变压器的参数为 4 5 3 3400 540 0 0 k k U I WP WP 540 3400 1 98kVar 2 30 NT CuFeT S S PPP 2 200 35 2605 0 2 100 100 NT c NTNTT S S S U S I Q 10 39kVar 2 200 35 2605 0 200 100 4 200 100 5 3 PC HV1 P30 PT 236 30KW QC HV1 Q30 QT 124 07kVar 4 高压集中补偿 以上在车间和车变补偿之后 在高压侧的有功和无功变为各 个车间变电所高压侧的有功 无功之和 于是高压侧的有功与无功为 农业工程学院课程设计说明书 8 PC PC HV1 PC HV2 PC HV3 654 84 770 54 230 30 1661 68KW QC QC HV1 QC HV2 QC HV 358 34 423 61 124 07 906 02kVar SC 1892 63KVA 1661 68 1892 63 0 8780 cos QB QC PCtan 101 23kVar 选用两个型号为 BWF10 5 40 1W 2 和一个型号为 BWF10 5 22 1W 1 进行高 压集中补偿 补偿容量为 102kVar 四 主接线设计 本厂主接线设计方案主要有三种较优方案 分别是 1 单母线分段 桥型 接线 2 简单单母线 3 10kV 0 4kV母线均采用单母线分段接线 由 于本厂是二级负荷 在国名经济中占有重要地位 且大多数车间是三班工作制 为了保证供电的可靠性 再考虑经济型因素 所以10kV母线选用单母线分段接 线方式 在NO 3车变中两台变压器互为暗备用 采用这种接线方式的有点主要 是可靠性和经济性比较好 单母线分段提高了三个车间供电的可靠性 正常运 行时 分段断路器闭合 当任一段母线故障时 分段断路器在继电保护装置作 用下断开 将故障母线和非故障段隔开 保障非故障段母线所带负荷的供电可 靠性 五 架空双回线导线选择 IC109 27A 3 1892 36 3 10 1 按经济电流密度选择 P 0 7元 kwh TMAX 6000h 查表得JN 0 8A min2 A Imax JN 109 27 0 8 136 6mm2 选择LJ 150裸铝导线 2 热稳定校验 LJ 150裸铝导线户外30度时允许载流量为414A KT 0 94 I 0 94414 389 16 满足发热条件 农业工程学院课程设计说明书 9 3 机械强度校验 10KV下二级架空线铝绞线满足机械强度需A 16mm2 所选15016 mm2满足机械强度要求 4 电压损失校验 U PQ QX UN2 0 3 5 1035 73A 校验 IQF9 MAX 50KA 836 30 3 max Ish 2 QS18 QS19 QS26 QS33选择 HD11 14 杠杆式 UNQS 0 4KV INQS 1500 1035 73A 农业工程学院课程设计说明书 14 校验 Iet 80KA 52 054KA I 2tj 28 2902 It2t 402 I 2tj UNTA 0 4KV 校验 31 88 Kd 135 2 1 52 054 2 1 155 1 2 75 1154 7 2 7 4 109 I 2tj 28 29021218 50A 校验 IQF9 MAX 50KA KA Ish 708 7 3 max 2 QS20 QS21 QS34 QS39选择 HD11 14 杠杆式 UNQS 0 4KV INQS 1500 1218 50A 校验 Iet 80KA 52 054KA I 2tj 28 2902 It2t 402 1 I 2tjIfz max 1218 50A UNTA 0 4KV 校验 21 252 Kd 135 2 1 52 054 2 1 732 I 2tj 28 2902375 78A 校验 IQF9 MAX 25KA KA Ish 708 7 3 max 2 QS22到 QS25 QS40到 QS44选择 HD11 到 14 杠杆式 UNQS 0 4KV INQS 400 375 78A 校验 Iet40KA 13 012KA I 2 tj 7 0722 It2 t 202 I 2 tjIfz max 375 78AA693 4070 3070 UNTA 0 4KV 校验 13 28 Kd 135 2 1 52 054 2 0 693 I 2tj 7 0722 1 5 变压器继电保护装置 No 1 1 过电流保护 1 3 2 0 85 41 43 126 73 0 5 0 5 1 电流继电器动作电流为 126 73 200 5 1 3 168 灵敏度校验合格 3 2 3 3 2 25 836 103 10 0 4 126 73 7 062 1 5 2 过负荷保护 变压器过负荷保护的动作电流 1 05 0 85 200 5 1000 3 10 1 783 3 电流速断保护 3 1 1 5 28 290 103 10 0 4 1697 4 0 1697 4 200 5 1 42 44 4 瓦斯保护 见图 No 2 农业工程学院课程设计说明书 21 1 过电流保护 1 3 2 0 85 844 20 3 10 149 09 0 5 0 5 1 电流继电器动作电流为 149 09 200 5 1 3 727 灵敏度校验合格 3 2 3 3 2 25 836 103 10 0 4 149 09 6 003 1 5 2 过负荷保护 变压器过负荷保护的动作电流 1 05 0 85 200 5 1000 3 10 1 783 3 电流速断保护 3 2 1 5 28 290 103 10 0 4 1697 4 0 1697 4 200 5 1 42 44 4 瓦斯保护 见图 No 3 1 过电流保护 1 3 2 0 85 1 2 260 35 3 10 22 99 0 5 0 5 1 电流继电器动作电流为 22 99 200 5 1 0 575 灵敏度校验合格 3 2 3 3 2 6 784 103 10 0 4 22 99 10 22 1 5 2 电流速断保护 3 3 1 5 7 072 103 10 0 4 424 32 0 424 32 200 5 1 10 61 农业工程学院课程设计说明书 22 图 8 瓦斯保护 九 变配电所的布置与机构设计 总配电所的地点应尽量接近工厂的负荷中心 进出线方便 靠近电源侧 尽量使进出线方便 设备运输方便 不应设在有爆炸危险或有腐蚀性气体的场 所周围 本设计中 工厂中心有一软水站和水塔 所以本工厂总配电所不宜设在工 厂中心位置 工厂东北角远离负荷中心 且有一卸油台和化验室 总配电所不 宜靠近易爆易燃与具有腐蚀性物品的场所 所以也不应该在此地建设总配电所 本厂最重负荷有 NO 2 变电所承担 且周围负荷较均衡 故宜将总配建在此所 附近 而且对负荷不大的用户 可将总配电所与某个 10kV 变电所合并 扩充 为变配电所 根据本厂实际情况 出线相对较少 负荷总体水平不大 所以在 设计时 将总配电所与 NO 2 变电所合并 建设成变配电所 同时节省了投资 便于管理 工厂总配电变电所平面布置简图见附图 2 十 防雷装置及接地装置设计 1 直击雷保护 1 本厂最高建设为水塔 设计高度为 20m 加设 2m 高的避雷针 现计 农业工程学院课程设计说明书 23 算水塔避雷针能否保护软水站 水塔上避雷针高度为 20 2 22m 软水站一般建筑高度 4m 经测量 x h 避雷针至软水站最远屋角距离为 r 20m 避雷针保护半径 1 5h 2 x r x h p 25 20m 因此水塔避雷针能保护软水站 2 由于 No 1 No 3 变电站中电气设备并不集中 只各有一台或两台变压 器 所以不设独立的避雷保护 而采用在各变压器侧加装避雷器的方法来防止 雷电波和操作过电压 3 因总配与 No 2 变电站合并 建设成总配电所 电气设备较集中 所 以设置独立的避雷针保护 设避雷针高度为 22m 保护半径同上计算 25m 同 时为防止反击 避雷针建设在距离总配 10m 处 并使避雷针接地体与总配接地 体相距大于 3m 4 锅炉与卸油台属易燃易爆建筑 且有一定高度 因此在锅炉烟囱上装 设避雷针来进行保护 设避雷针高度为 26m 卸油台建筑高度为 6m 避雷针保 护半径 1 5h 2 p 所以锅炉避雷针可以 x r x h 62265 1 m271 保护卸油台与 NO 3 车间变电所 2 配电所公共接地装置的设计