工厂供电方案设计书w

1、沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：某厂总降压变电所及配电系统设计系别、班级 自控系电自 101、102学生姓名学号指导教师郭永树起止日期：2012 年 12 月 10 日起至 2012 年 12 月 20 止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：某厂总降压变电所及配电系统设计系别自控系班级电自 101、102学生姓名学号指导教师郭永树职称副教授课程设计进行地点：教学图书馆任务下达时间：2012 年 12月10日起止日期：2012 年 12 月 10 日起 至 2012年12月20日止教研室主任2012 年 10月 20日批准设计任务书某厂总电压变电所及配电系统设计一、基础资料1. 全厂

2、用电设备情况负载大小用电设备总安装容量6370KW计算负荷（ 10KW ）有功： 4370KW无功： 1570KW各车间负荷统计见表负荷类型本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷， 要求不间断供电。 停电时间超过两分钟将造成产品报废；停电时间超过半小时，主要设备池，炉将全损坏；全厂停电将造成严重经济损失，故主要车间及辅助设施均为I 类负荷。本厂为三班工作制，全厂工作时数8760 小时，最大负荷利用小时数5600小时。全厂负荷分布，见厂区平面布置图。 （图一）表 1 全厂各车间负荷统计表序负计算负荷序负荷计算负荷荷车间名称PjsQjsSjs车间名称PjsQjsQjs号kkvAkVA号类型KwKVA

3、KVA类WRR型1空气压缩车间I781808007锅炉房I4201104342熔制成型（模具）I01505808厂区其他负荷IIII4001634343车间I561706149（一）I4402004834熔制成型（熔制）I0220686厂区其他负荷IIII476014485车间I59150580（二）I0.950.976后加工（磨抛）车I0100374共计间65同时系数后加工（封接）车0全厂计算负荷间56配料车间03602. 电源情况工作电源本厂拟由距其 5 公里处的 A 变电站接一回架空线路供电， A 变电站 110KV 母线短路容量为*MV A，基准容量为 1000MVA，A 变电站安装两

4、台SFSLZ1-31500KVA/110KV 三卷变电器，其短路电压u高 中 =10.5%， u高 低 =17%，u低 中 =6%。详见电力系统与本厂连接图（图2）供电电压等级，由用户选用35KV 或 10KV 的一种电压供电。最大运行方式：按A 变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式：按A 变电站两台变压器分列运行考虑。（ 2）备用电源拟又 B 变电站一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。（ 3）功率因数供电部门对本厂功率因数要求值为：当以 35KV 供电时， COS0.9当以 10KV 供电时， COS0.95（ 4）电价供电局实行两部电价。基本电

5、价：按变压器安装容量每1 千伏安每月 4 元计费。电度电价： 35KV=0.05 元/kwh10KV=0.06 元/kwh（ 5）线路的功率损失在发电厂引起的附加投资每千瓦 1000 元。二、设计任务及设计大纲1高压供电系统设计根据供电部门提供的资料，选择本厂最优供电电压等级。2总降压变电站设计（ 1）主结线设计：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多个方案，经过概略分析比较，留下 23 优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标） ，确定最优方案。（ 2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路

6、电流，计算结果列出汇总表。（ 3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量汇成设备一览表。（ 4）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算（ 5）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。（ 6）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。3车间变电所设计根据车间负荷情况， 选择车间变压器的台数、 容量，以及变电所位置的原则考虑。4厂区 10KV 配电系统设计根据所给资料， 列出配电系统接线方案， 经过详细计算和分析比较， 确定最优方案。三、设计成果1设

7、计所明书包括对各种设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。2设计图纸（ 1）总降压站电气主接线单线图。（ 2）主变压器保护原理接线图。（ 3）总降压站平面布置简图。沈阳工程学院工厂供电课程设计成绩评定表系（部）： 自动控制工程系班级： 电自 101姓名：指导教师评审意见评价具体要求权重评分加权内容分调研能独立查阅文献, 收集资料；能制定课程设计方案0.15432论证和日程安排。工作工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能能力0.25432够独立完成设计工作，态度工作按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满， 难度0.25432量适宜。说明说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文

8、字书的通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表0.55432质量完备，书写工整规范。指导教师评审成绩加权分合计（加权分合计乘以分12）指导教师签名：年月日评阅教师评审意见评价具体要求权重评分加权内容分查阅查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432文献工作工作量饱满，难度适中。0.55432量说明说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字书的通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表0.35432质量完备，书写工整规范。评阅教师评审成绩分加权分合计（加权分合计乘以8）评阅教师签名：年月日课程设计总评成绩分目录. .01 . .01 .03 . . .07.09. . .10

9、 . .10 . .10 . .12 . .13总降压变电所设计一、总降压变电所的电气主接线设计根据上节确定的供电方案，可决定总降压变电所采用如图83所示的电气主接线。该接线的主要特点如下：1、总降压变电所设一台 5000KVA35/KV 的降压变电器，变电器与 35KV 架空线；路变压器组。在变压器高压侧设少油是断路器。这便于变电所的控制、运行和维修。2、总降压变电所的10KV 侧采用单母线分段接线，用10KV 少油断路器将母线分成两段。3、主变压器低压侧经少油式断路器接在10KV 母线的一个分段上，而10KV 备用线路也经少油断路器接在另一分段上。4、各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保

10、证供电可靠性。5、根据规定、备用电源只有在主电源停止运行及主变压器故障或检修时才能投入、因此备用电源金线开关在正常时时断开的，而 10KV 母线的分段断路器的分段断路器在正常时则是闭合的。6、在 10KV母线侧，工作电源与备用电源之间没有备用电源自动投入装置（ BZT），当工作电源因故障而断开时，备用电源会立即投入。7、当主电源发生故障时、变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。二、短路电流计算短路电流按正常的运行方式计算如图85 所示。根据计算电路作出的计算短路电流的等效值电路如图85 所示。为了选择高压电器设备，整定继电保护，需计算总降压变电所的35KV 侧，10KV 母线以及厂

11、区高压配电线路末端（即车间变电所高压侧）的短路电流，但因工厂厂区不大， 总降压变电所到最远车间的距离不过数百米，因此 10KV 母线与 10KV 馈电线末端处的短路电流差别极小， 故先计算主变压器高， 低压侧两点短路电流。1、求各元件电抗，用标幺值计算设基准容量 sj1000MVA基准电压 U j137KVU j 210.5KV系统电抗 x 1已知地区变电所110KV 母线的短路容量 Sd 为 2018MVA 、因此系统电抗标幺值由表 31 中公式算得 x 1S j1000Sd0.49552018地区变电所三绕组变压器的高压中压绕组之间的电抗x b()U% Sj=10.510003.3100

12、Sd10031.535KV 供电线路的电抗xSj0.359 5 10001.3xoiU j1237总降压变电所的主变压器电抗x bU d % Sj7100014xoi100 Sd10052. d1 点三相短路电流计算(1) 系统最大运行方式 ,等值电路见图 8-5(b) 短路回路总电抗X= X* xl+ X*b( ?- ?)/2+ X* l=0.4955+ 3.3 +1.3=3.445* d1 m a x2按无限大系统计算 ,由公式 (3-5)计算d1 点的三相短路电流标幺值为I (3)=I(3)= I(3)=I(3)=1=1=0.29* d1* 0.2*X* d max3.4451由公式 (

13、3-2)可求基准电流 I =Sj= 1000 =15.6KAj13U j13 37由公式 (3-1)可求 d1 点三相短路电流的有名值为I (3)= II (3) =15.60.29=4.5KAd 1j1* d1冲击电流由公式 (3-9)求得i (3)=2.55 I (3) =2.554.5=11.48KAchdd11d1 点的短路容量由公式 (3-8)算得=Sj=1000=290.47MVASdx* d max3.44511(2) 系统最小运行方式 ,等值电路见图 8-5(c)短路回路总电抗X =0.4955+3.3+1.3=5.09* d min1三相短路电流表幺值I = 1 =0.196

14、* d 1 5.09其他计算结果见下d1 点三相短路电流计算结果项目I d(3)I (3)i ch(3 )Sd(3)计算公式I J 1(3)I(3)( 3)SJX0 d1I d2.55I dX d 1系统最大运行方式4.54.511.48288.18系统最小运行方式3.053.057.78195.313.d2 点三相短路电流计算1 系统最大运行方式下短路回路总电抗x* d 2maxx* xt x* b ( II ) /2+ x* l x* b=0.4955+3.3/2+1.3+14=17.442 系统最小运行方式时短路回路总电抗x* d 2 min =0.4955+3.3+1.3+14=19.

15、1Sj1000基准电流 I j 255 KA3 U j 23 10.5d2 点三相短路电流计算结果见下表。d 2 点三相短路电流计算结果项目I d(3)I (3)i ch(3 )Sd( 3)计算公式I J 2(3)I(3)( 3)SX 0 d 2I d2.55I dX 0 d 2系统最大运行方3.153.28.1657.24式2.872.877.3152.30系统最小运行方式图 8-4短路电流的计算电路三 .电气设备选择根据上述短路电流计算结果按正常条件选择和按短路情况校验确定的总降压变电所高低压电气设备如下 (查第四章所列各种设备技术数据表 )1.35KV 侧设备设备名高压断路器隔离开关电

16、压电流互感器避雷称,型号SW 2 -35/1000GW 2 -35GD/互 感LCW-35器及器FZ-3保600JDJJ-35证值5计算数据U=35KV35KV35KV35KV35KV35KI=82.48A1000A600A150/5Vl d ( 3) =4.5KASd =288.18MVA1500MVA(3)2t(650.15)21i ch=11.48KA63.4KAI t100215021.2KV50KVI2t j =4.5 20.32t 24.8244I142 4t210KV 侧设备（变压器低侧及备用电源进线）设备名称，高压断路器隔 离 开电流互感器隔 离备注型号及SN10-10/600

17、关LAJ-10-300/5开关保证GN8-10GN6-值T/60010T/6计算数据00U=10KV10kv10KV10KV10KA采 用I=274。 9600A600A300/5A600AGG-( 3)52KA52KA18030.3=57K52KA10 高i ch=8.16KA压 开I2 t j =3.2 20.34I t t=20.2 24 20 25 A0.3)2 120 2关柜(100Sd =58.2MVA350MVA5 310KV 馈电线路设备选择以去第一车间的馈电线路设备选择为例，选用GG-10 型高压开关柜。备注互感器的二次负荷计算在后面设备名称，型号及高压断路器SN8-10隔离

18、开关GN8-10电流互感器LDC-10/0 。5-300/5保证值计算数据U=10KV10A10KV10KVI=46A600A400A300/5i ch =8.15ka33KA50KA135 2 0.311.624 14 25 I 2 t j =3.2 0.2 2OOMASd =57.24MVA4、10KV 母线选择（1）变压器低压侧引出线选择主变压器低压侧引出线安经济电流密度选择：工作电流5000I j 3I e2274.94A310.5母线计算截面SeI js274.942J t305.49mm0.9选用标准截面 650mm2 的铝母线允许电流740A 大于工作电流274.94A，满足要求

19、。热稳定校验Sm i nIt f11.48 10376.94 A 6 50mm2c0.3487满足要求动稳定校验母线采用平放装设 W0.167bh20.1670.6522.5cm 2f 1.76(i ch )2 110 21.76 11.482110 29.28 10 2 kg / cma25母线最大允许跨度已知 y700kg / cm210yW10 7002.5434.25cml maxf9.28 102进线的绝缘子间距离取2 米即可。绝缘子采用 ZNA 10MM 破坏负荷 375 公斤，满足要求10KV 母线选择按发热条件选用 440 mm 2 铝母线，允许电流395A 大于计算电流。按上

20、述计算的热稳定最小截面为76.94mm 2 小于 440 mm 2 ，满足要求。动稳定校验母线放平W0.1 624227 b h 0.1 6 7 0.41.0 7 c m据前面计算f9.2810-2 kg / cm求得l max10 y W10 700 1.07f9.2810-22 8 .41 c mGG-10 高压开关柜宽为 1m 进线柜最宽 1.5m，因此上述检验满足动稳定要求。由于采用标准高压开关柜，故不必选择母线支持绝缘子。5. 35KV 侧电压互感器二次负荷计算35KV 电源进线装设下列仪表：电流表（三只） ，电压表，功率表，有功电度表，无功电度表各一只。35KV 电压互感器二次负荷

21、如下表所示。负荷电 压每个线圈cosAB 相BC 相仪表名称仪表型号线 圈消耗功率PabQ abPbcQ bc数 目（VA）电压表ITI-V14.514.5功率表IDI-W20.7510.750.75有功电度表DSI21.50.380.571.390.571.39无功电度表DX121.50.380.571.390.571.39总计6.392.781.892.78电压互感器二次负荷计算（见4-20 公式）SabPab2Qab26.3922.7826.97VASbc1.8922.7823.34VAcos abPab6.390.92ab23 4Sab6.97cos bc1.890.566bc55 5

22、63.34A 相负荷PA1 Sab cos( ab30 )36.97cos( 6 56 )4.02 0.9927 3.99W3QA130 )4.02(0.121)0.48VARSab sin(ab3B相负荷PB130 )Sbc cos(bc - 30 ) Sab cos(ab31 6.97cos53 43.34cos25 564.15W3QB1 Sab sin(ab30 )Sbc sin(bc 30 )34.020.7991.930.4374.94VARC 相无电压表负荷最小，而B 相负荷最大，以 B 相负荷校验电压互感器容量SB4.1524.94 26.45VA已知 JDJJ-35 型互感器

23、在 0.5 级时额定容量为150VA 大于 6045VA，满足要求635KV 侧电流互感器二次负荷计算35KV 电流互感器二次侧负荷如下页表所示采用 LCW 35 型电流互感器，在0.5 级时最大额定负荷为2，二次导线采用铝芯，控制电缆取最小截面Smin 2.5mm2 。二次导线长度为L20.1280.1532.5222.87mmax1电流二次负荷仪表名称型号线圈ABC数目VAVAVA电流表1T1-A130.1230.1230.12功率表1T1-W21.450.0581.450.058有功电度表DS-120.50.020.50.02无功电度表DS-120.50.020.50.02总计5.450

24、.21830.125.450.213四、继电保护的选择与整定总降压变电所需设置以下继电保护装置：1主变压器保护2备用电源进线保护3变电所 10KV 母线保护410KV 馈电线路保护此外还需设置以下装置：1备用电源自动投入装置2绝缘监察装置1主变压器保护根据规程规定 5000KVA 变压器设下列保护：(1) 瓦斯保护：防御变压器铁壳内部短路和油面降低。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。(2) 过电流保护：防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。(3) 过电流保护：防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护。保护动作于跳闸。(4) 过负荷保护：防御变压器本身的对称过负荷及外部短

25、路引起的过载。按具体条件装设。各个保护的具体整定计算如下：(1) 电流速断保护速断保护采用两相不完全星行接法，动作电流应躲过系统最大运行方式时，变压器二次侧三相短路值。即按公式计算I dz K k I dzmas(3)1.3 3.2KA 4.16KA归算到 35KV 侧 I dz 4160(1035)1190 A灵敏度按系统最小运行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验I dzmas(2)0.87 30502Kcm2.23I ds1190满足要求。（ 2）过电流保护采用三个电流互感器接成全星形接线方式， 以提高保护动作灵敏度， 继电器采用 DL-11 形保护动作电流按躲过变压器一次侧可能出现

26、的最大负荷电流来整定，即按公式（ 5-4）计算I dz K KK zq1.23 82.48 349.33AI maxK f0.85进入继电器的电流I dz349.3311 .64 AI dzj150/5K i动作时与 10KV 母线保护配合， 10KV 馈电线的保护动作时间为0.5 秒，母线保护动作时间为 1 秒，则变压器过电流保护动作时间为t=1+0.5=1.5s灵敏度按二次侧母线发生两相短路的条件来校验，即按公式（5-6）计算I2min0.87(2.87 10)d 2352.04 1.5KlmI dz0.349满足要求主变压器保护的原理接线图如图8-6 所示。主变压器保护原理图10KV 母

27、线及馈电线路等的继电保护整定计算从略。五 配电装置设计1户内配电装置由于 10KV 电气设备采用成套的高压开关柜， 因此户内配电装置比较简单， 由供电系统主结线圈（图 8-3）可知， 10KV 配电室内共有高压开关柜 18 个（其中两个为备用）布置示意图见图 8-7。此外，在配电室附近还设有控制室，值班室等。2 户外配电装置35KV 的变压器及其他电气设备均置于户外，布置情况见图8-7六 防雷与接地为防御直接雷击， 在总降压所内设避雷针。 根据户内外配电装置及建筑的面积及高度，设三支避雷针：一支为 25 米的独立避雷针，另两支为置于户内配电装置建筑物边缘的 15 米高的附近式避雷针。根据作图，

28、三支避雷针可安全保护整个变电所不受直接雷击。避雷针保护范围图略之。为防止进行波侵入，在 35KV 进线杆塔前设 500m 架空地线（避雷线），且在进线断路器前设一组 FZ-35 型避雷器，在 10KV 备用电源进线一段电缆线段靠线路一侧有一组阀型避雷器，并在 10KV 的两段母线上各有一组阀型避雷器。总降压变电所接地采用环型接地网，用直径 50mm 长 250cm 钢管作接地体，埋深 1m，用扁钢连接，经计算接地电阻不大于 4 欧，计算过程从略。缺图 8-7七、车间变电所位置及变压器选择车间变电所位置一般按下述原则确定：分散设置并接近负荷中心；便于抵押网络的备用联络，节省变压器及开关等设备的投

29、资。根据厂区平面布置图提供的车间分布情况及各车间负荷的性质及大小，本厂拟设置五个车间变电所，由于主要车间的负荷均属I 类负荷，故每个车间变电所均设两台变压器。每台变压器的容量按能担负全部车间负荷来选择。车间变电所的名称，位置，型式以及变压器的容量和台数如下表所示。变 电 所变电所的变压器台数变 压 器名 称位置及型式及容量（ KVA ）型 号B1空气压缩车间内附2*800SJl-800/10B2模具与熔制车间外附2*1250SJL-1250/10B3磨抛与封接车间外附2*1250SJL-1250/10B4配料车间及其他负荷 外附2*800SJL-800/1-B5锅炉房及其他负荷外附2*1000

30、SJL-1000/10八、厂区高压配电系统设计为便于管理，实现集中控制，尽量提高用户用电的可靠性，在本降压变电所馈电线路不多的条件下， 考虑采用防射式配电方式， 每个车间变电所由两回电缆线路供电，分别接在总降压变电所 10KV 的两段母线上，见图 8-3由于厂区面积不大，各车间变电所与总降压变电所的距离较近，厂区高压配电网络决定采用直埋电缆线路。由于线路短，电缆截面按长期最大工作电流选择，然后进行热稳定校验。以 B1 车间变电所为例选择导线截面：变压器容量为 800KVA计算电流800I js46 A310采用单根 ZLQ2-3 16型电缆，敷设于 +150 C土壤中长期允许电流（土壤热阻系数