自来水厂供电系统设计方案

自来水厂供电系统设计方案一、课程设计的目的与任务供电系统与电气掌握是自动化专业的专业课，具有很强的实践性和工程背计计算和绘图力量，试验争论及系统调试力量，编写设计说明书的力量。二、原始资料自来水厂用电设备一览表〔附表2〕自来水厂平面布置图〔附图5〕自来水厂机修车间平面布置图〔附图6〕该厂年最大有功负荷利用小时数T=8000max该厂一、二泵房为二级负荷，机修及办公室为三级负荷。电源条件：35kV各供给一回电源，这两段母线的短路容量皆为：气象及其他有关资料

P(3)sd

350MVA要求车间变电所低压侧的功率因数为0.85。高压侧功率因数为0.95。年平均温度及最高温度35℃

18℃

30℃地区变点所d(3)B1l=5km d(3)B1l=5km x=0.4Ω/km0Se,=20,000KA〔同上〕d(3)B〔同上〕1

总降压变电所Ue=10KV水厂水厂图二课题〔2〕电力系统构造图三、设计要求内容：偿容量。量。〔线图，场内高压电力网接线。选择高压电力网导线型号及截面。选择和校验总降压变电所的一次电气设备。〔包括车间变电所一次接线及车间低压电力网接线。选择机修车间的低压电力网的导线型号及截面。 〔包括各支线上的开关及熔丝。四、负荷计算用电设备如下表所示：序序号用电设备名称数量〔台〕单台设备额定参数P(KW)eI(A)ecosφtanφKd一一泵房高压异步电动机变压器SJ2-50/6二泵房高压异步电动机高压同步电动机5138050KVA44A0.830.852.50.8二33440100047.6A114A0.890.846.830.80.8变压器SJL-180/6V=0.38KV〕2180KVA0.85e*车床〔C620〕27.6*I=15.4e0.750.2*车床〔C616〕23.3 *I=6.8e0.740.2*铣床22.5 I=5.95e0.640.2*刨床24 I=10.1e0.60.2*刨床23 I=7.8e0.5840.2三*钻床21.5 I=3.4e0.670.2*砂轮机21.5 I=3.2e0.710.2吊车〔5吨〕2I=19.11.4 js0.80.2电焊机22KVA 560.5电阻炉2121车间照明160.85/1四所用电变压器，SJ2-20/6220KVA0.87说明：各机床的I及尖峰电流I仅作参考，可将变压器额定容量作计算负荷7e jf总负荷的计算：(一) 一泵房负荷计算1P=380kWK 1P=380kWK 0.8cos 0.83tan 0.67U 6KVc11d111111NPc11

Kd11

Pe11

380kW0.8351577kW ；Qc11

P

tan11

1577kW0.671057kvarP2 P2 Q2c11 c11c11c113UI c113Uc11

157721057218981kVA1.7321577210572N

183A

1898kVA ；2、变压器SJ2-50/6〔一台：S Pc12

50kVA cos12

0.85

U1eU2e

0.4kVPc12

Sc12

cos50*0.8542.5KWQc12

Pc12S

tan42.5*0.61926.34Kvar50c123c123*Uc12

1.732*6N

4.8A取同时系数为K K 0.9。可以计算出一泵房的总的计算负荷：p qK30

P

P

0.9*(157742.5)1457.55KWq c11Q q c11Q 2P230 3030

Qc12

)0.9*(105726.34)1083.34KvarS 30303UI 303U

1816.1KVA1861.1179.1A30 1.732*6N(二) 二泵房负荷计算1、高压异步电动机组1〔三台：Pe21

=440kW

d21

0.8 cos21

0.89 tan21

0.51 UN

6KVPc21

Kd21

Pe21

440kW0.8931174kWQc21

Pc21

tan21

1174kW0.51599kvarP2 P2 Q2c21 c21c21c213UI c213Uc21

117425992 1317kVA1.732117425992N

127A

1317kVA ；22〔三台〕Pe22

1000kW

d22

0.8 cos22

0.84 tan22

0.65 UN

6KVPc22

KPd

1000kW0.8932670kW ；Qc22

Pc22

tan22

2670kW0.842243kvarP2QP2Q2c22 c22c22c223UI c223Uc22

2670222432 3487kVA1.7322670222432N

336A

3487kVA ；2SJL-180/6〔两台〕Sc23

P2360kVA cose 23

0.85 U1eU1e2e

0.4kVPc12

Sc12

cos180*2*0.85306KWQc12

Pc12S

tan306*0.619189.4Kvar180c123c123*Uc12

1.732*6N

17.3A取同时系数为K K 0.9。可以计算出二泵房的总的计算负荷：p qK30

P

P

P 3735KW23q c21Q q c21Q 2P230 3030

Qc22

Q )3031.4Kvar23S 30303UI 303U

4812.7KVA4812.7463A30 1.732*6N(三) 机修车间负荷计算1、车床〔C620〕组〔两台：Pe31

=7.6kW

d31

0.2 cos31

0.75 tan31

0.88 UN

0.38KVPc31

Kd31

Pe31

7.6kW0.2211.4kWQc31

Pc31

tan31

11.4kW0.8810kvarP2 P2 Q2c31 c31c31c313UI c313Uc31

11.42102 15.2kVA1.73211.42102N

15.2kVA ；23.2A2、车床〔C616〕组〔两台：Pe32

=3.3kW

d32

0.2 cos32

0.74 tan32

0.91 UN

0.38KVPc32Q

Kd32P

Pe32tan

3.3kW0.221.32kW1.32kW0.911.2kvarc32 c32 32P2Q2c32 c321.2P2Q2c32 c321.221.322

1.78kVA ；c32c323UI c323Uc32

1.78kVA1.7320.38kVN

2.7A3、铣床组〔两台〕：Pe33

=2.5kW

d33

0.2 cos33

0.64 tan33

1.2 UN

0.38KVPc33

Kd33

Pe33

2.5kW0.221kW Qc33

Pc33

tan33

1kW1.21.2kvarP2 P2 Q2c33 c33c33S

12121.22

1.56kVA ；c333UI c333Uc33

2.37A1.7320.38kVN4、刨床组1〔两台：Pe34

=4kW

d34

0.2 cos34

0.6 tan34

1.33 UN

0.38KVPc34Q

Kd34P

Pe34tan

4kW0.221.6kW1.6kW1.332.1kvarc34P2P2C34Q2C34C34I

c34S

34223UC343UC34

2.64KVA4.01AC34

1.732*0.38KVN5、刨床组2〔两台：Pe35

=3kW

d35

0.2 cos35

0.584 tan35

1.39 UN

0.38KVP

KD35

*P

3KW*0.2*21.2KWQ

P

*tan 1.2KW*1.391.67Kvar35P2P2C35Q2C35C353UC353UC35

6726722

2.05KVA3.12AC35

1.732*0.38KVN6、钻床组〔两台：Pe36

=1.5kW

d36

0.2 cos36

0.67 tan36

1.11 UN

0.38KVPc36

Kd36

Pe36

1.5kW0.220.6kWQc36

Pc36

tan36

0.6kW1.110.67kvarP2P2C36Q2C36C363UC363UC36

62622

0.9KVA1.36AC36

1.732*0.38KVN7、砂轮机组〔两台：Pe37

=1.5kW

d21

0.2 cos21

0.71 tan21

0.99 UN

0.38KVP

KD37

*P

1.5KW*0.4*21.2KWQ

P

*tan1.2KW*0.991.18Kvar37P2P2C37Q2C37C373UC373UC37

2212

1.7KVA2.6AC37

1.732*0.38KVN8、吊车组〔两台：P

11.4KWK

D38

0.15 COS

0.8 tan 0.75 38 38

0.38KVNPC38

KD38

P

11.4KW*0.15*23.42KWQ

P

*tan 3.42KW*0.752.57Kvar38P2P2C38Q2C38C383UC383UC38

424252

6.5A

4.28KVAC38

1.732*0.38KVN9、电焊机组〔两台：P

2KW K

D39

0.35 COS

0.5 tan 1.73239 39U 0.38KVNP KC39

D39

P

2KW*0.355*21.4KWQ

P

*tan1.4KW*0.752.42Kvar39P2P2C39Q2C39C393UC393UC39

42422

2.8KVA4.24AC39

1.732*0.38KVN10、电阻炉组〔两台：Pe41

=12kW

d41

0.7 cos41

1 UN

0.38KVPc41

Kd41

Pe41

12kW0.7216.8kW Qc41

Pc41

tan41

0kvarP2 P2 Q2c41 c41c41S

16.8216.8202

16.8kVA ；c413UI c413Uc41

25.56A1.7320.38kVN11、工厂照明，P 16kW16kW。Q 030(11)12.变压器SJ2-20/6

30(11)Sc12

P240kVA cose 12

0.85 U1eU1e2e

kVPc12

Sc12

cos20*2*0.832KWQc12

Pc12S

tan32*0.7524Kvar40c123c123*Uc12

1.732*0.38N

60.8A取同时系数为K K 0.9。可以计算出机修车间的总的计算负荷：p qK30

P

P P Pc22 23

P Pc25

P Pc27

P Pc29

P 87.94KWc42K30

(Q

Q

Q Q Q23 c24

Q Qc26

Q Qc28

Q Qc41

)47.39KvarQ2Q2P230 3030303UI 303U

89.2KVA 89.2 135.5A30 1.732*0.8N五、主变压器的选择和无功功率补偿选用的变压器的台数6KV35KV/6KV6KV/3KV无功功率补偿6KV/0.4KV低压侧的功率因数cos87.94/89.2=0.985无功补偿。高压侧的功率因数：变压器的损耗：P0.015ST 30Q 0.06S

0.015*89.21.338KW0.06*89.25.352KvarP30P30P2Q30Q2TS” 30

103.7KVA所以cos89.278/103.7=0.86不满足高压侧0.95以上的功率因数的要求。cos0.96出需要补偿的无功功率为：Qc

(Q30

QT

)(P30

PT

tan26.85Kvar。此时机修车间的计算负荷为：P 89.278KW30Q P30 P

tan0.29*89.27825.8Kvar89.278S 30 93KVA30 cos 0.9635KV/6KV取同时系数为K K 0.9。可以计算出全厂的总的计算负荷：p qK

P

5282KW30 pi0

30iK30 Q 2Q 2P230 3030

(i0

Q30i

)4140.5Kvar6711KVA低压侧的功率因数cos5282/6711=0.787不满足要求。假定功率补偿后的0.9。计算出需要补偿的无功功率为：Q 5282(tanarccos0.787tanarccos0.9)kvar1582.5kvarCP30Q30S30

5282KW2558Kvar5869KVAP变压器的损耗：T

0.015S300.06S

0.015*586988KW0.06*5869352KvarP30P30P2Q30Q2TS” 30

6108KVA高压侧的功率因数cos5370/6108=0.880.950.96.可计算出需要补偿的无功功率为：Q 5370(tanarccos0.88tanarccos0.96)kvar1332kvarCP30Q30S30

5370KW1566Kvar5594KVAS

5594303303*U30主变压器容量的选择

1.732*35N

92.3A每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：S

的大学百分之六十到百分之七十30的需要，即S

(0.6~0.7)S30任一台变压器单独运行时，应满足全部一二级负荷的需要，即S SN.T 30(1〕车间变电所主变压器的单台容量上限1000KV.A(1250KV.A)。这一方面是受以往低压开关电器断流力量和短路稳定度要求的限制;另一方面也是电影损耗和有色金属消耗量。4〕适当考虑负荷的进展应适当考虑进货5~10年电力负荷的增长，留有肯定得余地。S

是在肯定温度条件下的持续最大1器的容量相应的减小百分之一。因此户外变压器的实际容量为：S(1av20)ST 100

N.T15度高出大约8°C，因此户内变压器的实际容量较之上式所计算的容量还要减小百分之八。案，经技术经经济比较择优而定。最热月平均最高温度35℃

18℃

30℃

高于室外8摄氏度 (取其系数为0.7)avS(1av20)ST 100

N.T选择两个变压器供电：负荷供电。S(0.6~0.7)ST 30

(0.6~0.7)*5594(3356~3915)KV.AS.T

100 S80av

1.05STSN.T

4121KV.ASL7-5000/35六、一次侧主接线图的选择QF10QF11QF12的工厂。假设某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11，投QF1〔QSWL2T1切换的总降压变电所。如以下图：WL1WL135KV电源进线WL2QS111QF11QS121QF12QS11QF10 QS113T1QF21QS123T2QF226~10KVQS211QS221QF20承受内桥式接线的总降压变电所主接线图主接线方案的选择：方案一：单母线接线电装置停电。方案二：单母线分段Dlf点是：或供电量，并使单独由该段母线供电的用户停电。检修任意出线断路器时，该出线必需停电方案三：单母线带旁路母线即出线侧带有旁路母线，装置正常运行时，旁母不带电，当检修母线时，而利用接线如下：110kV经济性，且电压等级高，和牢靠性，选择方案二，即单母线带旁路母线。七、短路电流的计算低压侧：(一) 确定基准值：取S 100MVA，U 6kV，U 0.4kVd c2 c2所以：I d1

S 100MVA9.165kA I 3U33U36.3kVdc1

S 100MVA144.342kA3U33U30.4kVd(二) 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值〔无视架空线至变电所的电缆电抗〕电力系统的电抗标么值：X*100MVA0.2001 500MVAX0

0.35/km，因此：X*0.35(/km)1.5km100MVA0.4762 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Uk%6，因此：X* X* 6100MVA 6.0003 4 1001000kVA如以下图〔二〕3/6.01/0.23/6.01/0.24/6.0图〔二〕(三) 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总电抗标么值：X* XX

0.2000.4760.676(k1) 1 2

I 9.165kA三相短路电流周期重量有效值：I(3) d1X

0.676

13.557kA3)I””(3)I(3)I(3)

(k1)13.557kA i(3)sh

2.5513.557kA34.570kA sh

1.5113.557kA20.471kAS4)三相短路容量：S(3) dX

100MVA0.676

147.930MVA(k1)(四) 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：X* XX(X||X)0.2000.6766/23.876(k2) 1 2

3 4I 144kA三相短路电流周期重量有效值：I(3) k2 X

3.876

37.152kA2)I””(3)I(3)

I(3)

(k2)37.152kAi(3)sh

1.8437.152kA68.359kA sh

1.0937.152kA40.496kAS三相短路容量：S(3) dk2 X

100MVA3.876

25.800MVA高压侧：

(k2)(五) 确定基准值：取Sd100MVA，Uc137.5kV，Uc26.3kV所以：3UdI 3Udd1

100MVA 1.540kA I 3337.5kV

S 100MVA9.165kA3U33U36.3kVd(六) 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值〔无视架空线至变电所电缆电抗〕电力系统的电抗标么值：X*100MVA0.2861 350MVAX0

0.35/km，因此：X*0.35(/km)5km100MVA0.1242 (37.5kV)23〕电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得U%6，因此：kX*X* 6100MVA 6.0003 4 1001000kVA如以下图〔二〕3/6.01/03/6.01/02.2864/6.0图〔二〕(七) 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总电抗标么值：X* XX

0.2860.1240.410(k1) 1 2

I 1.540kA三相短路电流周期重量有效值：I(3) d1k1 X

0.410

(k1)7)I””(3)I(3)I(3)3.756kAi(3)sh

2.553.756kA9.578kA sh

k11.513.756kA5.6721kAS三相短路容量：S(3) dk1 X

100MVA0.410

243.902MVA(k1)(八) 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3)总电抗标么值：X* XX(X||X)0.4106/23.410(k2) 1 2

3 4I 9.165kA三相短路电流周期重量有效值：I(3) d2k2 X

3.410

2.688kAI””(3)I(3)

I(3)

(k2)2.688kAi(3)sh

1.842.688kA4.945kA sh

1.092.688kA2.930kA三相短路容量：S(3) Sdk2 X

100MVA3.410

29.326MVA(k2)八、导线和电缆截面的选择导线和电缆选择原则：缆的型号及截面时，既要保证工业企业供电的安全牢靠，又要充分利用导线和建设需用量很大的物资，因此，正确地选择导线和电缆的型号及截面，节约有色金属，是有重要意义。1、35kV线截面依据经济电流密度来选择，然后依据发热条件来校验。选择经济截面此工厂的年最大有功负荷利用小时数Tmax

6500h，查表得经济电流密度为j 0.90。由于计算所得计算电流ec303*U303*U30

5594 92.3A。所以其经济截面为1.732*35NA I30

92.3 106.1mm ec jec

0.90选择标准截面120mm2，即选择LGJ-120型钢芯铝绞线。校验发热条件查表得，LGJ-12070℃Ia1

245A，导线35℃。所以其温度校正系数为 al al0al 090359070所以在当地环境温度下，导线的允许载流量为IKIal al

1.658245406.21AI30

98.2A3)校验机械强度35kVAmin

35mm2A120mm2，因此LGJ-120对于一泵房：补偿后的视在功率为：500Kvar，依据经济电流密度选择导线和电缆截面，有：I 137A，由设计原始资料可知：30年最大负荷利用小时数Tmax

6500h137A密度为：jec

0.90A/mm2，Aec

0.90A/mm2

142mm2因此，选择标准截面150mm2LJ-150对其进展发热条件的校验：LJ-150型铝绞线(室外35C时)I 392AI 125.3A，因此满足发热条件。al 30对其进展机械强度的校验：LJ-150Amin

35mm2A150mm2LJ-150足机械强度的要求。对于二泵房补偿后的视在功率为：3931KVA，依据经济电流密度选择导线和电缆截面，30有：I P3030N

S 3931kVA3U cos3U36kV 30 3U cos3U36kVN年最大负荷利用小时数Tmax

6500hjec

0.90A/mm2Aec

378A0.90A/mm2

420mm2，选择标准截面，即450mm2LJ-450对其进展发热条件的校验：LJ-45035C时)Ial对其进展机械强度的校验：

597AI30

125.3A，因此满足发热条件。LJ-450Amin

35mm2A300mm2LJ-300足机械强度的要求。3、对于机修车间件：Ial

I ；30中性线〔N〕A0

0.5A；保护线〔PE线〕的截面选择AA

35mm2APE16mm2APE

0.5A；A三、16mm2A

35mm2APE

16mm2保护中性线〔PEN〕的选择，取〔N〕与〔PE〕的最大截面。为相线，再选中性线(N(PEBLX500(3相线截面+1N线截面PE截面)BLX-500BLX-500计算负荷序用电设备号 名称数N面/mm2P/kWQ /kvarS /kVA30 30 30I /A30相线PEN1车床C62020.660.60.891.352.52.522车床20.50.60.781.182.52.52C6163铣床20.81.051.3222.52.524刨床20.60.841.021.562.52.525刨床20.60.841.021.562.52.526刨床20.30.340.450.682.52.527钻床20.60.590.851.32.52.528砂轮机21.711.282.143.252.52.529吊车20.71.211.42.122.52.5210电阻炉28.408.412.782.52.5211照明线路1601624442九、一次侧保护设备的选择与校验断路器的选择和校验35kV时我们主要考虑的也是这三者。⑴高压断路器的额定电压须大于等于工作电网电压。⑵高压断路器的额定遮断容量S

必需大于或等于其安装处的短路容量S(3)。k

S

S(3)k

I(3)。kIN.QF

I(3)k⑷假设断路器装在较其额定电压低的电路中，其遮断容量也相应的削减。S S gUNN.QF

UN.QF注：UN：电网电压；UN.QF：断路器的额定电压。高压断路器的校验。⑴动稳定度的校验。按三相短路冲击电流校验。⑵热稳定度的校验。按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验。序序装设地点的电气条件DW8-353.756KA9.5KAIoci16.5KA41KA合格合格max3.762(1.10.2)18.4KAI2t55KA合格号工程数据工程数据号工程数据工程数据结论1UN35KVUN35KV合格2I92.3AI1000A合格30N3(3)k4i(3)sh5I(3)2t imat6V2.离开关的选择与校验6kV选择屋外GN6—10T/600型隔离开关型号极限通过电10s分压流流热稳时间闸峰值有效值定电流时间GN6—10T/610KV600A52KA36KA0.060.100ss同理：经校验符合动热稳定要求。35kV(1)依据上面断路器的选择的相关数据和条件，选择屋外GW5-35GD/1000型隔离开关。型号额定电额定电5s分压流流稳定时间闸峰值有效值电流时间GW5-35GD/1035KV1000A29KA14kA0.060.100ss同理：经校验符合动热稳定要求。35kVGW5-35GD/600开关。额定电额定电极限通过电5s分压流流热稳时间闸峰值 有效值定电流时间GW5-35GD/635KV600A29KA14KA0.060.100ss3.熔断器的选择(1)保护35kV3337Ig.zd

=1.05Ieb

=1.05×

=0.82AIerj

=K ×Ib

503337所以应计算短路容量，短路电流承受冲击电流有效值。33S = U i 33d p ch

×37×1.52×3.239=316MVARW5–35/100–40035RW5–35/100–40035100100500型号额定电流切