某化工厂总降压变电气所电气部分设计

1 科信学院 课程设计说明书课程设计说明书 2013 2014 学年第 一 学期 课程名称 企业供电系统 课程设计 题 目 某化工厂总降压变电所电气部分设计 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 设计周数 1 周 设计成绩 2014 年 1 月 9 日 2 目录 一 原始数据及主要任务 3 1 工厂负荷情况 3 2 供电电源情况 4 3 根据课题的原始资料 4 二 技术要求 4 三 负荷统计计算表 5 四 无功功率补偿 7 五 高低压配电系统 8 六 变压器台数 容量 型号选择 9 七 变电所主接线图 10 8 短路电流计算 11 9 高压设备器件的选择及校验 13 十 心得 14 一 原始数据及主要任务一 原始数据及主要任务 1 工厂负荷情况 3 2 全厂负荷情况 3 该厂主要车间及辅助设施均为 类负荷 3 班工作制 最大负荷利用小时数 Tmax 5800h 全厂各车间负荷情况见表 1 和表 2 注 同期系数为 0 9 4 表 1 各车间 380V 负荷 车变代号车间名称设备容量 KW需要系数 Kd功率因数 cos 锻压车间 10000 30 6 B1 工具车间 2000 30 65 加工车间 18000 70 75 B2 供应车间 2000 20 6 焊接车间 12000 30 45 B3 修理车间 1000 250 65 机加车间 4000 850 75 装配车间 3000 350 6B4 仓库 1000 30 65 锅炉房 3200 70 85 B5 水泵房 800 750 8 序号车间名称设备容量 KW需要系数 Kd功率因数 cos 1 空压车间 5000 70 8 2 模具车间 5600 850 8 3 溶质车间 6000 80 9 4 磨抛车间 4000 870 82 5 锅炉房 20000 750 8 4 5 供电电源情况供电电源情况 1 工作电源 工厂电源从距该厂 10km 的某 220 35KV 区域变电所取得 以 一 回架空线向工厂供电 2 备用电源 由正北方向其他工厂引入 10kV 电缆作为备用电源 平时不准 投入 仅在该厂的主电源发生故障或检修时才允许备用电源供电 3 功率因素值应在 0 9 以上 4 区变 35KV 母线短路容量 Smax 3 400MVA Smin 3 345MVA 5 电能计量在变电所 35kV 侧进行 6 区域变电所出线定时限过电流保护动作时限 t 2s 根据课题的原始资料根据课题的原始资料 确定主接线 根据设计任务书 分析原始资料与数据 列出技术上可能实现的 2 3 个 方案 经过技术经济比较 确定最优方案 选择主变压器 选择变压器的容量 台数 型号等 短路电流计算 根据电气设备选择和继电保护整定的需要 选择短路计算点 绘制等 值网 络图 计算短路电流 并列表汇总 电气设备选择与校验 主变压器继电保护方案配置 2 技术要求技术要求 1 保证供电安全 可靠 经济 2 功率因数达到 0 9 及以上 三 负荷统计计算表三 负荷统计计算表 表 1 计算负荷 车变代 号 车间名 称 设备容 量 KW 需要系 数 Kd 功率因 数 cos tg Pjs KW Qjs KV AR Sjs KV A 5 锻压车 间 10000 30 61 33300399500 工具车 间 2000 30 651 776070 292 3 补偿容 量 360k var B1 小计 1200360469 2592 3 加工车 间 18000 70 750 8812601108 81680 供应车 间 2000 20 61 334053 266 67 补偿容 量 752 6k var B2 小计 200013001162 1746 4 7 焊接车 间 12000 30 451 98360712 8800 修理车 间 1000 250 651 172529 25800 补偿容 量 616k var B3 小计 1300385742 05834 47 机加车 间 4000 850 750 88340299 2453 3 装配车 间 3000 350 61 33105139 65175 仓库 1000 30 651 173035 146 15 B4 补偿容 量 372 8k var 6 小计 800475473 95674 45 锅炉房 3200 70 850 62224138 88263 53 水泵房 800 750 80 75604575 补偿容 量 89 7k var B5 小计 400284183 88338 53 表 2 计算负荷 序号 车间名 称 设备容 量 KW 需要系 数 Kd 功率因 数 cos tg Pjs KW Qjs KV AR Sjs KV A 1 空压车 间 5000 70 80 75350262 5437 5 2 模具车 间 5600 850 80 75476357595 3 溶质车 间 6000 80 90 48480357533 3 4 磨抛车 间 4000 870 820 7384243 6424 4 5 锅炉房 20000 750 80 75150011251875 补偿容 量 1160 7k var 小计 406031542218 53865 2 全厂的同期系数为 K 0 9 则全厂的计算负荷为 P30 0 9 P30 0 9 5958kw 5362 2kw Q30 0 9 Q30 0 9 5249 58kw 4724 622k var 7146 69kv A 30 S 2 30 2 30 QP 10 86KA 30 I N U S 3 30 7 四 无功功率补偿四 无功功率补偿 由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为 S30 7146 69kv A 这时低压侧的功率因数为 cos 0 75 为使高压侧的功率因数0 90 30 30 S P 则低压侧补偿后的功率因数应高于 0 90 取 要使低压侧的功率 cos0 95 因数由 0 75 提高到 0 92 则低压侧需装设的并联电容器容量为 Q30 tan tan 4724 622 tan arccos0 75 C Q 1 2 tan arccos0 95 2613 8k var 取 3000则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 C Qvark 5632 7kv A 2 30 2 30 30 QPS 计算电流 8558 3A N U S I 3 30 30 变压器的功率损耗为 Pt 0 02 112 65kw 30 S Qt 0 06 337 9 30 Svark 变电所高压侧的计算负荷为 P30 5362 2kw 112 65kw 5474 85kw Q30 4724 622 3000 337 9 2062 5varkvarkvark 5850 47kv A 2 30 2 30 30 QPS 5132 3A N U S I 3 30 30 补偿后的功率因数为 cos 0 936满足 大于 0 90 的要求 30 30 S P 五 高低压供配电系统五 高低压供配电系统 为了保证供电的安全 可靠 优质 经济 选择导线和电缆时应满足下列 条件 发热条件 电压损耗条件 经济电流密度 机械强度 8 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 发热条件选择导线和电缆截面 再校验其电压损耗和机械强度 对于低压照明 线路 因对电压水平要求较高 通常先按允许电压损耗进行选择 再校验其发 热条件和机械强度 一 高压线路导线的选择 一 高压线路导线的选择 架空进线后接铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢铠护套电力电缆 BLV 95 二 低压线路导线的选择 二 低压线路导线的选择 由于没有设单独的车间变电所 进入各个车间的导线接线采用 TN C S 系 统 从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电 电缆采用 LGJ 185 型钢芯 铝线电缆 根据不同的车间负荷采用不同的截面 其中导线和电缆的截面选择 满足条件 1 相线截面的选择以满足发热条件即 30al II 2 中性线 N 线 截面选择 这里采用的为一般三相四线 满足 0 0 5AA 3 保护线 PE 线 的截面选择 一 时 2 35Amm 0 5 PE AA 二 时 2 16Amm PE AA 三 时 22 1635mmAmm 2 16 PE Amm 4 保护中性线 PEN 的选择 取 N 线 与 PE 的最大截面 另外 送至各车间的照明线路采用 铜芯聚氯乙烯绝缘导线 BV 型号 六 变压器台数 容量 型号选择六 变压器台数 容量 型号选择 一 主变压器台数的选择 一 主变压器台数的选择 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择 当符合下列条件之一时 宜装设两台及以上变压器 有大量一级或二级负荷 季节性负荷变化较大 集 中负荷较大 结合本厂的情况 考虑到二级重要负荷的供电安全可靠 故选择 两台主变压器 9 二 变电所主变压器容量的选择 二 变电所主变压器容量的选择 每台变压器的容量应同时满足以下两个条件 N T S 1 暗备用条件 任一台变压器单独运行时 宜满足 30 0 6 0 7 N T SS 2 明备用条件 任一台变压器单独运行时 应满足 即满足全 30 N TIII SS 部一 二级负荷需求 代入数据可得 0 6 0 7 5850 47 3510 282 4095 329 N T S kV A kV A 考虑到未来 5 10 年的负荷发展 初步取 5000 考虑到安全性和可 N T S kV A 靠性的问题 确定变压器为 S9 系列 10kv 配电变压器 3 3 型号的选择型号的选择 S9 5 10 其主要技术指标如下表所示 型 号 额 定 容 量 k V A 电 压 组 合 联 结 组 标 号 空 载 损 耗 k W 负 载 损 耗 k W 空 载 电 流 阻 抗 电 压 重量 kg 外形尺寸 mm 轨距 mm 高 压 k V 高 压 分 接 范 围 低 压 k V 油 重 器 身 重 总 重 长 宽 高 10 S 9 5 1 0 5 6 6 3 1 0 5 0 4 Y y n o 0 0 4 0 1 8 2 8 5 443 5 0 12 5 7 8 0 4 5 0 850 400 400 七 七 变电所主接线图变电所主接线图 装设两台主变压器的主接线方案 如下图所示 8 短路电流的计算短路电流的计算 本厂的供电系统简图如下图所示 采用两路电源供线 一路为距本厂 8km 的 馈电变电站经 LGJ 150 架空线 系统按 电源计 该干线首段所装高压断路器 11 的断流容量为 一路为邻厂高压联络线 下面计算本厂变电所高压500MV A 10kV 母线上 k 1 点短路和低压 380V 母线上 k 2 点短路的三相短路电流和短路 容量 图 一 下面采用标么制法进行短路电流计算 一 确定基准值 取 100 d SMV A 1 10 5 c UkV 2 0 4 c UkV 则 1 1 100 5 500 33 10 5 d d c SMV A IkA UkV 2 2 100 144 000 330 4 d d c SMV A IkA UkV 二 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值 1 电力系统的电抗标么值 1 100 0 200 500 MV A X MV A 2 架空线路的电抗标么值 2 2 100 0 35 82 5387 10 5 MV A Xkmkm kV 3 电力变压器的电抗标么值 由所选的变压器的技术参数得 因此 6 k U 34 6 100 3 000 100 2000 MV A XX kV A 短路等效电路图如图 二 所示 12 图 二 计算 k 1 点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 1 总电抗标么值 1 12 0 2002 53872 7387 k XXX 2 三相短路电流周期分量有效值 3 1 1 1 5 50 2 008 2 7387 d k k IkA IkA X 3 其他三相短路电流 3 3 1 2 008 k IIkA 3 2 55 2 0085 120 sh ikAkA 3 1 51 2 0083 032 sh IkAkA 4 三相短路容量 3 1 1 100 36 514 2 7387 d k k SMV A SMV A X 计算 k 2 点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 1 总电抗标么值 2 1234 0 2002 73873 24 4387 k XXXXX 2 三相短路电流周期分量有效值 3 2 2 2 144 32 442 4 4387 d k k IkA IkA X 3 其他三相短路电流 3 3 2 32 442 k IIkA 3 1 84 32 44259 693 sh ikAkA 3 1 09 32 44235 362 sh IkAkA 4 三相短路容量 3 2 2 100 22 529 4 4387 d k k SMV A SMV A X 九 九 主要高压设备器件的选择与校验主要高压设备器件的选择与校验 一 变电所高压侧一次设备的选择 一 变电所高压侧一次设备的选择 根据机械厂所在地区的外界环境 高压侧采用 JYN2 10 Z 型户内移开式 13 交流金属封闭开关设备 此高压开关柜的型号 JYN2 10 4ZTTA 说明 4 一 次方案号 Z 真空断路器 T 弹簧操动 TA 干热带 其内部高压一次设 备根据本厂需求选取 高压断路器 ZN2 10 600 高压熔断器 RN1 10 150 电流互感器 LQJ 10 5 电压互感器 JDZJ 10 高压隔离开关 GN6 10 200 二 变电所高压侧一次设备的校验 二 变电所高压侧一次设备的校验 动稳定电流热稳定电流断流能力校验项目电压 kV 电流 AkA4skA 参数 NUNIshishI 3 2 imatI 3 kI 装设点条件 数据0 38115 295 1203 032 2 2 008416 2 008 额定参数 N eU N eImaximaxI 2 t t I ocI 高压断路器 ZN2 10 600 1060030 2 11 64538 11 6 高压熔断器 RN1 10 150 10150 12 电流互感器 LQJ 10 200 5 10200 5 22520 2 63 64 2 90 0 2 1 324 电压互感器 JDZJ 10 1010 1 333 一次设备型号规格 高压隔离开关 GN6 10 200 1020025 5 2 104100 由上表知高压侧所选一次设备的额定电压 额定电流 动稳定 热稳定均满足要 14 求 十