某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計電力系統(tǒng)綜合設(shè)計說明

1、2012 2013 學(xué)年第 二 學(xué)期課程名稱：電力系統(tǒng)綜合設(shè)計題 目：某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計專業(yè)：電氣工程與其自動化評語：成績： 評卷人： 提交日期：2013年7 月23日目 錄第一部分設(shè)計任務(wù)書1一、設(shè)計題目1二、設(shè)計要求1三、設(shè)計資料1四、設(shè)計任務(wù)書4第二部分設(shè)計計算書4一、各車間計算負荷和無功補償（需要系數(shù)法）5二、各車間變電所的設(shè)計選擇7三、工廠總降壓變電所與接入系統(tǒng)設(shè)計13四、短路電流的計算15五、變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇19六、繼電保護的配置20七、心得體會21參考文獻22第一部分設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目某化纖廠降壓變電所電氣設(shè)計二、設(shè)計要求 根據(jù)本廠用電負荷，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的

2、發(fā)展，按安全可靠，技術(shù)先進，經(jīng)濟合理的要求，確定工廠變電所的位置與型式，通過負荷計算，確定主變壓器臺數(shù)與容量 ，進行短路電流計算，選擇變電所的主接線與高、低壓電氣設(shè)備，選擇整定繼電保護裝置，最后按要求寫出設(shè)計計算說明書，繪出設(shè)計圖紙。三、設(shè)計資料 設(shè)計工程項目情況如下（1）工廠總平面圖見圖1，本計算示例選用數(shù)據(jù)是：安裝容量為丙類，組合方案為丙。圖1（2）工廠負荷數(shù)據(jù)：本工廠多數(shù)車間為3班制，年最大負荷利用小時數(shù)6400小時，本廠負荷統(tǒng)計資料見表1，學(xué)生組合方案見表2。表1序號車間設(shè)備名稱安裝容量（KW）計算負荷甲乙丙丁P（kW）Q（kvar）S（kVA）1紡煉車間紡絲機180150200220

3、0.80.78筒絞機624030560.750.75烘干機788085700.751.02脫水機201512180.600.80通風(fēng)機2002201802400.700.75淋洗機1456220.750.78交頻機9008008409500.800.70傳送機423840300.800.70小計2原液車間照明10121040120011600.750.70小計 3酸站照明3042602003100.650.70小計4鍋爐照明2803202902700.750.75小計5排毒車間照明1861601801400.700.60小計6其他車間照明3802403002400.700.75小計78910全

4、廠計算負荷總計1112表2序號紡煉車間原液車間酸站鍋爐房排毒機房其他附屬車間1ABCDEF2ABDEFC3ABEFCD4ABFCDE5BACDEF6BADEFC7BAEFCD8BAFCDE（3）供電電源情況：按與供電局協(xié)議，本廠可由東南方19公里處的城北變電所110/38.5/11KV，50MVA變壓器供電，供電電壓可任選。另外，與本廠相距5公里處的其他工廠可以引入10KV線路做備用電源，但容量只能滿足本廠負荷的30%重要負荷，平時不準投入，只在本廠主要電源故障或檢修時投入。（4）電源的短路容量（城北變電所）：當(dāng)35KV母線的出線斷路器斷流容量為1500MVA；10KV母線的出線斷路器斷流容量

5、為350MVA。（5）供電局要求的功率因數(shù)：當(dāng)35KV供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)：當(dāng)以10KV供電時，要求工廠高壓側(cè)。（6）電費制度：按兩部分制電費計算。變壓器安裝容量每1KVA為15元/月，動力電費為0.3元/kWh，照明電費為0.55元/（kWh）。（7）氣象資料；本廠地區(qū)最高溫度為，最熱月平均最高氣溫，最熱月地下0.8處平均溫度為，年主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)，年雷暴雨日數(shù)為20天。（8）地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m，底層一砂黏土為主，地下水位為2m。四、設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計計算說明書（二）設(shè)計圖紙1.工廠變電所設(shè)計計算用電氣主接線簡圖（見附圖）2.變電所供電平面布線圖第二部分設(shè)計計算書一、

6、各車間計算負荷和無功補償（需要系數(shù)法）（一）紡煉車間（數(shù)據(jù)為丙組）1.單臺機械負荷計算（1）紡絲機已知：。故：（2）筒絞機已知：。故：（3）烘干機已知：。故：（4）脫水機已知：。故：（5）通風(fēng)機已知：。故：（6）淋洗機已知：。故：（7）變頻機已知：。故：（8）傳送機已知：。故：紡練車間單臺機械負荷計算統(tǒng)計見表3表3紡煉車間（丙）負荷統(tǒng)計列表序號車間設(shè)備名稱安裝容量（甲）（kW）計算負荷1紡絲機2000.80.78160124.82筒絞機300.750.7522.516.93烘干機850.751.0263.865.14脫水機120.600.87.25.85通風(fēng)機1800.700.7512694.

7、56淋洗機60.750.784.53.517變頻機8400.800.70672470.48傳送機400.800.703222.4小412車間計算負荷統(tǒng)計（計與同時系數(shù)）取同時系數(shù)：（二）其余車間負荷計算1.原液車間已知：。故：2.酸站照明已知：。故：3.鍋爐房照明已知：。故：4.排毒車間已知：。故：5.其他車間已知：。故：各車間計算負荷統(tǒng)計見表4表4 各車間計算負荷統(tǒng)計列表序號紡煉車間安裝容量（甲）（kW）1紡煉車間1393979.2763.241241.52原液車間12009006301098.63酸站20013091158.74鍋爐房290217.5163.127

8、1.95排毒車間18012675.6146.96其他車間300210157.5262.5二、各車間變電所的設(shè)計選擇（一）各車間變電所位置與全廠供電平面草圖根據(jù)地理位置與個車間計算負荷大小，決定設(shè)立3個變電所，各自供電圍如下：變壓所：原液車間、排毒車間。變壓所：紡煉廠、辦公與生活區(qū)。變壓所：鍋爐房、其他車間、酸站。全廠供電平面圖見圖2圖2 全廠供電平面圖（1cm=0.1km）（二）各車間變壓器臺數(shù)與容量選擇1.變壓所變壓器臺數(shù)與容量選擇（1）變壓所的供電負荷統(tǒng)計：同時系數(shù)?。?）變壓所的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無功補償試取：補償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用

9、兩臺變壓器（每臺可供車間總負荷的70%）：選擇變壓器型號為SL7系列，額定容量為1000kVA，兩臺。查表得出變壓器的各項參數(shù)：（4）計算每臺變壓器的功率損耗（n=1）也可用化簡經(jīng)驗公式：2變壓所變壓器臺數(shù)與容量選擇（1）變壓所的供電負荷統(tǒng)計：（2）變壓所的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無功補償試取：補償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負荷的70%）：選擇變壓器型號為SL7系列，額定容量為630kVA（附帶供電給辦公室與生活區(qū)）。查表得出變壓器的各項參數(shù)：（4）計算每臺變壓器的功率損耗也可用化簡經(jīng)驗公式：3.變壓所變壓器臺數(shù)與容量選擇（1

10、）變壓所的供電負荷統(tǒng)計： 同時系數(shù)?。?）變壓所的無功補償（提高功率因數(shù)到0.9以上）無功補償試取：補償以后：（3）變壓所的變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負荷的70%）：選擇變壓器型號為SL7系列，額定容量為315kVA，兩臺。查表得出變壓器的各項參數(shù)：（4）計算每臺變壓器的功率損耗也可用化簡經(jīng)驗公式：（三）廠10kV線路截面的選擇1.供電給變電所的10kV線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計算負荷：計與變壓器的損耗：先按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負荷利用小時數(shù)為6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟電流密度。所以可得經(jīng)

11、濟截面：可選導(dǎo)線型號為LJ35，其允許載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為再按發(fā)熱條件檢驗：已知，溫度修正系數(shù)為：由式上可知，所選導(dǎo)線符號長期發(fā)熱條件。由于變電所緊鄰35/11kV主變壓器，10kV線路很短，其功率損耗可忽略不計。線路首段功率：2.供電給變電所的10kV線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計算負荷：計與變壓器的損耗：先按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負荷利用小時數(shù)為6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟電流密度。所以可得經(jīng)濟截面：可選導(dǎo)線型號為LJ25，其允許載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為再按發(fā)熱條件檢驗：已知，溫度修正系數(shù)為：由式上可知，所選導(dǎo)線符號長期發(fā)熱條件

12、。根據(jù)地理位置圖與比例尺，得到此線路長度為l=0.32km。10kV線路功率損耗：線路首端功率：3.供電給變電所的10kV 線路為保證供電的可靠性選用雙回供電線路，每回供電線路計算負荷：計與變壓器的損耗：先按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟截面：由于任務(wù)書中給出的年最大負荷利用小時數(shù)為6400h，查表可得，架空線的經(jīng)濟電流密度。所以可得經(jīng)濟截面：可選導(dǎo)線型號為LJ25，其允許載流流量為。相應(yīng)參數(shù)為,線路長度為：l=0.64km10kV線路功率損耗：線路首端功率：線路電壓降計算（僅計算最長的廠10kV線路電壓降）：合格（其余線路更合格了）4. 10kV聯(lián)絡(luò)線（與相鄰其他工廠）的選擇已知全廠總負荷：。10

13、kV聯(lián)絡(luò)線容量滿足全廠總負荷30%：因運用時間很少，可按長期發(fā)熱條件選擇和校驗。選導(dǎo)線LJ-25，其允許載流量為：三、工廠總降壓變電所與接入系統(tǒng)設(shè)計1. 工廠總降壓變電所住變壓器臺數(shù)與容量的選擇2.35kV供電線路截面選擇為保證供電的可靠性，選用兩回35kV供電線路。3.35kV線路功率損耗和電壓降計算（1）35kV線路功率損耗計算已知LG-35參數(shù)：線路的功率損耗：線路首段功率：（2）35kV線路電壓降計算：四、短路電流的計算按無窮大系數(shù)供電計算短路電流。短路計算電路圖見圖3。 大系統(tǒng)車間負荷車間變0.4kV母線 總降變10kV側(cè) 總降變35kV側(cè) 35kV母線 城北35kV母線X2=0.6

14、X4=0 廠內(nèi)10kV線路X5=4.5X3=4.06X1=0.067圖3 短路計算電路圖1.工廠總降壓變35kV母線短路電流（短路點1）（1）確定標(biāo)幺值基準：（2）計算各主要元件的電標(biāo)幺值：系統(tǒng)電抗35kV線路電抗（LGJ35）（3）求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有效值：3）其他三相短路電流值：4）三相短路容量：2.10kV母線短路電流（短路點2）（1）確定標(biāo)幺值基準：（2）計算各主要元件的電標(biāo)幺值：1）系統(tǒng)電抗2）35kV線路電抗（LGJ35）3）35/11kV電力變壓器電抗（）（3）求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有

15、效值：3）其他三相短路電流值：4）三相短路容量：3.0.4kV車間低壓母線短路電流（短路點3）（1）確定標(biāo)幺值基準：（2）計算各主要元件的電標(biāo)幺值：1）系統(tǒng)電抗2）35kV線路電抗（LGJ35）3）35/11kV電力變壓器電抗（）4）10kV廠架空線路電抗（給變電所供電）：因這段10kV架空線路很短，5）10/0.4kV電力變壓器（1000kVA變壓器）（3）求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有效值：3）其他三相短路電流值：4）三相短路容量：三相短路電流和短路容量計算結(jié)果列表匯總?cè)绫?。表4 三相短路電流計算列表短路點計算三相短路電流（kA）三相短路容量（MV

16、A）35kV1點4.254.254.2510.86.427210kV2點2.32.3235.83.541.70.4kV3點3131315733.821.5五、變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇根據(jù)上述短路電流計算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路情況校驗，總降壓變電所主要高低壓電氣設(shè)備確定如下。1.高壓35kV側(cè)設(shè)備35kV側(cè)設(shè)備的選擇如表5所示。表5 35kV側(cè)設(shè)備的選擇計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW-35/600隔離開關(guān)GW2-35G電壓互感器電流互感器LB-35避雷器FZ-35備注U=35kV35kV35kV35kV35kV35kVI=18.6600A600A2×20/56.6kA400MVA1

17、7kA42kA2.中壓10kV側(cè)設(shè)備10kV側(cè)設(shè)備如表6所示。表6 10kV側(cè)設(shè)備的選擇計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-10I隔離開關(guān)GN2-10T/200電流互感器LA-10備注U=10kV10kV10kV10kVI=34.49A630A200A40/516kA300MVA40kA25.5kA3.低壓0.4kV側(cè)設(shè)備低壓0.4kV側(cè)設(shè)備如表7所示。 表7 0.4kV設(shè)備的選擇計算數(shù)據(jù)高壓斷路器DZ20Y-1250隔離開關(guān)HD11-1000電流互感器LM-0.5備注U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV采用BFC-0.5G-08低壓開關(guān)I=839A1250A1250A1000/550kA六、

18、繼電保護的配置總降壓變電所需配置以下繼電保護裝置：主變壓器保護，35kV進線保護，10kV線路保護；此外還需配置以下裝置：備用電源自動投入裝置和絕緣監(jiān)察裝置。（一）主變壓器保護根據(jù)規(guī)程規(guī)定1600kVA變壓器應(yīng)設(shè)下列保護：1.瓦斯保護防御變壓器部短路和油面降低，輕瓦斯動作于信號、重瓦斯動作于跳閘。2.電流速斷保護防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動作于跳砸。3.過電流保護防御外部相間短路并作為瓦斯保護與電流速斷保護的后備保護，動作于跳砸。4.過負荷保護防御變壓器本身的對稱過負荷與外部短路引起的過載。（二）35kV進線線路保護1.電流速斷保護在電流速斷的保護區(qū)，速斷保護為主保護，動作于跳砸。但電流速斷保護存在著一定的“死區(qū)”，約占線全長的20%。2.過電流保護由于電流速斷保護存在著約占線路全長的20%的“死區(qū)”，因此由過電流保護作為其后備保護，同時防御