某化工廠總降壓變電所電氣部分設計

1、信息與電氣工程學院課程設計說明書（2015/2016學年第一學期） 課程名稱 ： 企業(yè)供電系統(tǒng)工程設計 題 目 ： 某化工廠總降壓變電所 電氣部分設計 專業(yè)班級 ： 學生姓名 ： 學 號 ： 指導教師 ： 設計周數(shù) ： 1周 設計成績 ： 2016年1月14日目錄一、原始數(shù)據(jù)及設計任務2二、技術要求3三、負荷統(tǒng)計計算表3四、無功功率補償6五、高低壓供配電系統(tǒng)65.1高壓線路導線的選擇75.2低壓線路導線的選擇7六、變壓器臺數(shù)、容量、型號選擇76.1主變壓器臺數(shù)的選擇76.2變電所主變壓器容量的選擇76.3型號的選擇9七、變電所主接線圖10八、短路電流的計算10九、主要高壓設備器件的選擇與校驗1

2、29.1變電所高壓側(cè)一次設備的選擇129.2變電所高壓側(cè)一次設備的校驗13十、學習心得與體會13十一、參考文獻14一、原始數(shù)據(jù)及設計任務 1、工廠負荷情況 2、全廠負荷情況：該廠主要車間及輔助設施均為類負荷，3班工作制，最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5800h。全廠各車間負荷情況見表1和表2（注：同期系數(shù)為0.9）。 表1 各車間380V負荷車變代號車間名稱設備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cosB1鍛壓車間10000.30.6工具車間2000.30.65B2加工車間18000.70.75供應車間2000.20.6B3焊接車間12000.30.45修理車間1000.250.65

3、B4機加車間4000.850.75裝配車間3000.350.6倉庫1000.30.65B5鍋爐房3200.70.85水泵房800.750.8序號車間名稱設備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cos1空壓車間5000.70.82模具車間5600.850.83溶質(zhì)車間6000.80.94磨拋車間4000.870.825鍋爐房20000.750.8 3、供電電源情況 （1）工作電源：工廠電源從距該廠10km的某220/35KV區(qū)域變電所取得，以一回架空線向工廠供電；  （2）備用電源：由正北方向其他工廠引入10kV電纜作為備用電源，平時不準投入，僅在該廠的主電源發(fā)生故障或檢修時才允許備用電源供電

4、；  （3）功率因素值應在0.9以上；  （4）區(qū)變35KV母線短路容量：Smax（3）=400MVA，Smin（3）=345MVA；  （5） 電能計量在變電所35kV側(cè)進行；  （6） 區(qū)域變電所出線定時限過電流保護動作時限t=2s。  4、設計任務 （1）確定主接線：根據(jù)設計任務書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術上可能實現(xiàn)的2-3個方案， 經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)方案； （2）選擇主變壓器：選擇變壓器的容量、臺數(shù)、型號等； （3）短路電流計算：根據(jù)電氣設備選擇和繼電保護整定的需要，選擇短路計算點，繪制等值網(wǎng) 絡圖，計算

5、短路電流，并列表匯總； （4）電氣設備選擇與校驗； （5）主變壓器繼電保護方案配置。二、技術要求 （1）保證供電安全，可靠，經(jīng)濟； （2）功率因數(shù)達到0.9及以上。三、負荷統(tǒng)計計算表表1 各車間380V負荷車變代號車間名稱設備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)costg計算負荷Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVAB1鍛壓車間10000.30.61.33300399500工具車間2000.30.651.776070.292.3補償容量 360k·var小計1200360469.2592.3B2加工車間18000.70.750.8812601108.81680供應車間2000.20.61

6、.334053.266.67補償容量 752.6k·var小計2000130011621746.47B3焊接車間12000.30.451.98360712.8800修理車間1000.250.651.172529.25800補償容量 616k·var小計1300385742.05834.47B4機加車間4000.850.750.88340299.2453.3裝配車間3000.350.61.33105139.65175倉庫1000.30.651.173035.146.15補償容量 372.8k·var小計800475473.95674.45B5鍋爐房3200.70.8

7、50.62224138.88263.53水泵房800.750.80.75604575補償容量 89.7k·var小計400284183.88338.53表2 各車間10KV高壓負荷序號車間名稱設備容量KW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)costg計算負荷Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVA1空壓車間5000.70.80.75350262.5437.52模具車間5600.850.80.754763575953溶質(zhì)車間6000.80.90.48480357533.34磨拋車間4000.870.820.7384243.6424.45鍋爐房20000.750.80.75150011251875補償

8、容量 1160.7k·var小計406031542218.53865.2 全廠的同期系數(shù)為：K=0.9，則全廠的計算負荷為P30=0.9×P30=0.9×5958kw=5362.2kw；Q30=0.9×Q30=0.9×5249.58kw=4724.622k·var；=7146.69kv·A；=10.86KA。四、無功功率補償 由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為：S30=7146.69kv·A，這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos=0.75，為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應高于0.90，則取

9、，要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.75提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設的并聯(lián)電容器容量為：=Q30(tan- tan)=4724.622×tan(arccos0.75) - tan(arccos0.95) =2613.8k·var；取:=3000則補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為：=5632.7kv·A，計算電流=8558.003A。 變壓器的功率損耗為： Pt0.02=112.65kw； Qt0.06=337.96； 則變電所高壓側(cè)的計算負荷為：P30=5362.2kw+112.65kw=5474.85kw，Q30=（4724.622-3000）+337.96=206

10、2.58，=5850.49kv·A，=5132.3A，則補償后的功率因數(shù)為：cos=0.936滿足（大于0.90）的要求。五、高低壓供配電系統(tǒng)為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，選擇導線和電纜時應滿足下列條件：發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟電流密度、機械強度。根據(jù)設計經(jīng)驗：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。 5.1高壓線路導線的選擇 架空進線后接銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼鎧護套電力電纜BLV-95。 5.2低壓線路導線

11、的選擇由于沒有設單獨的車間變電所，進入各個車間的導線接線采用TN-C-S系統(tǒng)；從變電所到各個車間及宿舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用LGJ-185型鋼芯鋁線電纜，根據(jù)不同的車間負荷采用不同的截面。其中導線和電纜的截面選擇滿足條件： （1）相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，； （2）中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足； （3）保護線（PE線）的截面選擇一、 時，；二、 時，；三、 時，； （4）保護中性線（PEN）的選擇，?。∟線）與（PE）的最大截面。另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導線BV型號。六、變壓器臺數(shù)、容量、型號選擇 6.1主變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器臺數(shù)

12、應根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷較大。結合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。 6.2變電所主變壓器容量的選擇 每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：（1）暗備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：；（2）明備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，應滿足：，即滿足全部一、二級負荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）×5850.49=（3510.2944095.343）。 考慮到未來510年的負荷發(fā)展，初步取=5000；考慮到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為

13、S9系列10kv配電變壓器。 6.3型號的選擇 S9-5/10 ，其主要技術指標如下表所示：型號額定容量(kVA) 電 壓 組 合聯(lián)結組標號空載損耗(kW)負載損耗(kW)空載電流(%)阻抗電壓(%) 重量（kg） 外形尺寸（mm）軌距（mm） 高壓(kV)高壓分接范圍(%)低壓(kV) 油重 器身重 總重 長 寬 高S9-5/10566.310±50.4Yyno0.040.182.8544350125780450850400×400七、變電所主接線圖 裝設兩臺主變壓器的主接線方案，如下圖所示：八、短路電流的計算 本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖（一）所示。采用兩路電源供線，一路為距

14、本廠8km的饋電變電站經(jīng)LGJ-150架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡線。 下面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量圖（一） 下面采用標么制法進行短路電流計算。 （一）確定基準值：取， 則： ；（二）計算短路電路中各主要元件的電抗標么值： 1) 電力系統(tǒng)的電抗標么值： 2) 架空線路的電抗標么值：3）電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術參數(shù)得，因此： 短路等效電路圖如圖（二）所示:圖（二）Ø 計算k-1點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量：1) 總電抗標

15、么值：2) 三相短路電流周期分量有效值： 3) 其他三相短路電流： 4) 三相短路容量：Ø 計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量：1) 總電抗標么值：2) 三相短路電流周期分量有效值：3) 其他三相短路電流： 4) 三相短路容量：九、主要高壓設備器件的選擇與校驗 9.1變電所高壓側(cè)一次設備的選擇 根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用JYN2-10（Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關設備，此高壓開關柜的型號：JYN2-10/4ZTTA（說明：4：一次方案號；Z：真空斷路器；T：彈簧操動；TA ：干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設備根據(jù)本廠需求選?。焊邏簲嗦菲鳎?ZN2-1

16、0/600 高壓熔斷器：RN1-10/150電流互感器：LQJ-10/5 電壓互感器：JDZJ-10 高壓隔離開關：GN6-10/200 9.2變電所高壓側(cè)一次設備的校驗校驗項目電壓kV電流A動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流斷流能力kA4skA裝設點條件參數(shù)數(shù)據(jù)0.38115.29 一次設備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓斷路器ZN2-10/600106003011.6高壓熔斷器RN1-10/150 1015012電流互感器LQJ-10-200/510200/5電壓互感器JDZJ-10 高壓隔離開關GN6-10/2001020025.5 由上表知高壓側(cè)所選一次設備的額定電壓、額定電流、動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定均滿足要求。十、學

17、習心得與體會 通過本次課程設計，我把所學理論知識和生產(chǎn)實際很好的聯(lián)系起來,真正做到了學以致用，方才覺著自己幾年畢竟沒白學，能切切實實地解決一些實際問題了。從設計之初的模糊、困惑到設計完成之后的豁然開朗，真正地可謂是脫胎換骨。之前對供電設計系統(tǒng)的認識是如何設計使系統(tǒng)能正常工作，通過設計才認識到之前的觀念是片面的，因為系統(tǒng)所處的環(huán)境是不斷變化的，某一正常工作的系統(tǒng)在特定情況下是不穩(wěn)定的甚至是不正常的，那么對供電系統(tǒng)的設計就不僅僅是使其能正常工作，恰恰相反設計的核心卻是使系統(tǒng)在環(huán)境不正常的情況下如何工作以避免、減少事故。不同的企業(yè)對供電系統(tǒng)的設計要求不同，但不同的供電系統(tǒng)的設計流程卻基本一致，即有一套成熟的設計理論。當然設計過程中可以創(chuàng)新，但是對于工程設計，如果新方案沒有得到充分地論證、實踐，最好還是選擇成熟的設計的方案，不要一味地追求標新立異，增加設計風險，甚至釀出事故。當然任何事情都不是絕對的，具體問題要具體分析。這次工廠供電課程設計總算圓滿完成了。通過對其中總降壓變電所的電氣部分設計包括負荷計算、電氣主接線選擇、短路電路、電氣設備選擇、繼電保護及防雷裝置設計以及廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設計等的深入研究，進一步鞏固了自己