昌盛冶金機(jī)修廠供配電專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※級(jí)供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)昌盛冶金機(jī)修廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)院、系、部電氣工程系班號(hào)方1010-1完成時(shí)間7月 目錄 第1章設(shè)計(jì)任務(wù) 11.1設(shè)計(jì)要求 11.2設(shè)計(jì)依據(jù) 11.2.1工廠負(fù)荷情況 11.2.2供電電源情況 11.2.3其它設(shè)計(jì)資料 2第2章負(fù)荷計(jì)算和無功功率賠償 22.1負(fù)荷計(jì)算公式 22.1.1每個(gè)車間計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式 22.1.2各支路計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式 22.1.3低壓母線計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式 22.2廠負(fù)荷實(shí)際計(jì)算 32.3無功功率賠償 4第3章變電所主變壓器及主接線方案選擇 53.1變壓器臺(tái)數(shù)確實(shí)定 53.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn) 53.1.2選擇一臺(tái)或兩臺(tái)變壓器優(yōu)缺點(diǎn) 63.2變壓器選擇 63.3主接線方案 6第4章短路計(jì)算 84.1短路計(jì)算目標(biāo) 84.2短路計(jì)算方法 84.3求各元件電抗標(biāo)幺值 8第5章變電所一次設(shè)備選擇校驗(yàn) 105.135kV高壓斷路器選擇 105.2隔離開關(guān)選擇 10第6章工廠電力線路選擇和校驗(yàn) 116.135kV高壓進(jìn)線選擇 116.210kV高壓進(jìn)線選擇 12第7章降壓變電所防雷 127.1雷防護(hù) 127.2變電所公共接地裝置設(shè)計(jì) 137.3接地裝置設(shè)計(jì) 13第8章設(shè)計(jì)總結(jié) 13參考文件 14附錄 15第1章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求依據(jù)已知設(shè)計(jì)依據(jù)，合理設(shè)計(jì)昌盛冶金機(jī)修廠供配電系統(tǒng)，確定該廠變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、類型，選擇變電所主接線方案、高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定防雷接地裝置，最終按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪制該廠主接線圖，要求該廠功率因數(shù)不低于0.9。1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1.2.1工廠負(fù)荷情況本廠屬于二、三級(jí)負(fù)荷，廠內(nèi)車間為三班制，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h。本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)情況以下表所表示：序號(hào)車間名稱設(shè)備容量(kW)1鉚焊車間7000.300.55鑄鐵車間3000.350.71號(hào)水泵房1900.750.652機(jī)修車間6000.850.65鑄造車間3200.30.652號(hào)水泵房4600.250.603制材場600.750.7綜合樓300.750.63號(hào)水泵房3000.650.654鑄鋼車間3200.600.90倉庫2200.850.84號(hào)水泵房2900.850.65表1-1各車間負(fù)荷情況表1.2.2供電電源情況本廠供電電源來自本廠東南方向8KM1.2.3其它設(shè)計(jì)資料(1)氣象及地質(zhì)資料年最高平均氣溫為35℃；年平均溫度為24℃，年最高氣溫為39℃，年最低氣溫為-5℃，年雷暴雨日數(shù)為31天，廠區(qū)土壤為砂質(zhì)粘土，ρ=100Ω/，地下水位為2.8~(2)電力系統(tǒng)參數(shù)35kV側(cè)系統(tǒng)最大運(yùn)行方法時(shí)，其短路容量為320MV·A；35kV側(cè)系統(tǒng)最小運(yùn)行方法時(shí)，其短路容量為160MV·A。第2章負(fù)荷計(jì)算和無功功率賠償2.1負(fù)荷計(jì)算公式2.1.1每個(gè)車間計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷：，為系數(shù) 無功計(jì)算負(fù)荷： 視在計(jì)算負(fù)荷： 計(jì)算電流：，為用電設(shè)備額定電壓2.1.2各支路計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷：,可取0.85～0.95。無功計(jì)算負(fù)荷：，可取0.9～0.97。視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：2.1.3低壓母線計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷：,可取0.85～0.95。無功計(jì)算負(fù)荷：，可取0.9～0.97視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：2.2廠負(fù)荷實(shí)際計(jì)算 本設(shè)計(jì)共將負(fù)荷分為兩條支路，其中支路一直接接六個(gè)車間，支路二又分為兩條支路，一條支路接車間，另一支路經(jīng)過10KV/0.4KV變壓器接低壓用電車間。表2-1支路一負(fù)荷計(jì)算表車間名稱設(shè)備容量kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A鉚焊車間7000.300.551.52210319.20382.08580.53機(jī)修車間6000.850.651.17510596.70784.951193.65鑄造車間3200.300.651.1796112.32147.76224.50鑄鋼車間3200.600.900.4819292.16212.97323.59制材場600.750.701.0245.0045.9064.2897.66 表2-2支路二負(fù)荷計(jì)算表車間名稱設(shè)備容量kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A一號(hào)水泵房1900.750.651.17142.50166.73219.33333.24二號(hào)水泵房4600.250.601.33115152.95191.36290.75三號(hào)水泵房3000．650.651.17195.00228.15300.13456.01四號(hào)水泵房2900．850.651.17246.5288.41379.39576.45倉庫2200.850.800.75187140.25233.75355.16綜合樓300.750.601.3322.5029.9337.4456.89鑄鐵車間3000.350.701.02105107.1149.98227.88表2-3各支路變壓器低壓母線總負(fù)荷計(jì)算表支路名稱計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A支路一0.950.970.661.141000.351131.291510.2487.19支路二0.950.970.621.27932.471172.621498.1886.50低壓支路0.950.970.641.20863.081034.431347.201944.522.3無功功率賠償 工廠中因?yàn)橛写罅慨惒诫妱?dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐等感性負(fù)荷，還有感性電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。在充足發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提升自然功率因數(shù)情況下，尚達(dá)不到要求廠功率因數(shù)，則需要考慮增設(shè)無功功率賠償裝置。在供配電系統(tǒng)中普遍采取在感性負(fù)載兩端并聯(lián)適宜電容器，本設(shè)計(jì)即采取并聯(lián)電容、就地賠償方法來進(jìn)行無功賠償。支路一主變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)為：為使高壓側(cè)功率因數(shù)大于0.90，則低壓側(cè)賠償后功率因數(shù)應(yīng)取0.92，低壓側(cè)賠償電容器賠償容量為：=(-)=1000.35[tan(arccos0.66)-tan(arccos0.92)]=712.53kvar取=800kvar，則賠償后主變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為：變壓器功率損耗為：賠償后變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：賠償后功率因數(shù)為0.93，所以滿足要求。支路二主變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)為：為使高壓側(cè)功率因數(shù)大于0.90，則低壓側(cè)賠償后功率因數(shù)應(yīng)取0.92，低壓側(cè)賠償電容器賠償容量為：=(-)=1000.35[tan(arccos0.62)-tan(arccos0.92)]=783.27kvar取=800kvar，則賠償后主變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為：變壓器功率損耗為：賠償后變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：賠償后功率因數(shù)為0.91，所以滿足要求。表2-4總降壓變電所賠償前后負(fù)荷對(duì)比表支路序號(hào)/kW/kvar/kVA/A賠償容量/1前0.661000.351131.291510.2487.19800后0.931010.89387.981082.7962.522前0.62932.471172.621498.1886.50800后0.91942,51422,831033.0159.64第3章變電所主變壓器及主接線方案選擇3.1變壓器臺(tái)數(shù)確實(shí)定3.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)(1)應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷變電所，應(yīng)采取兩臺(tái)變壓器。(2)對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜采取經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法變電所，也可考慮采取兩臺(tái)變壓器。(3)在考慮變電所變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷發(fā)展，留有一定余地。3.1.2選擇一臺(tái)或兩臺(tái)變壓器優(yōu)缺點(diǎn)(1)選擇兩臺(tái)變壓器變電所，當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。當(dāng)負(fù)荷大時(shí)候，兩臺(tái)變壓器又能夠配合利用。不過兩臺(tái)變壓器投資比較大，運(yùn)行損耗也較大，增大了運(yùn)行成本。(2)選擇一臺(tái)變壓器變電所，當(dāng)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，那么將出現(xiàn)全場停電嚴(yán)重情況，假如一級(jí)負(fù)荷碰到了停電那么損失是無法估算，所以一臺(tái)變壓器供電可靠性比較差，不過一臺(tái)變壓器投資小，運(yùn)行損耗小，降低了運(yùn)行成本?？偠灾?，選擇兩臺(tái)變壓器即使它有部分缺點(diǎn)，但優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它缺點(diǎn)。變電所通常為了生產(chǎn)、生活、用電等需要，全部會(huì)選擇兩臺(tái)變壓器，另外選一臺(tái)車間變壓器。3.2變壓器選擇裝有兩臺(tái)變壓器變電所，任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷大約60%~70%需要。任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需要。由以上計(jì)算可得，本廠支路一負(fù)荷容量為1510.24，支路二負(fù)荷容量為1498.18，低壓支路負(fù)荷容量為1347.20?？紤]到未來負(fù)荷增加，故選擇兩臺(tái)主變壓器容量均別為型號(hào)為S92-/35，低壓支路選擇容量為1600型號(hào)為S9-1600/10。3.3主接線方案對(duì)工廠變配電所主接線有安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)。在此，主變壓器采取內(nèi)橋式接線，10KV側(cè)低壓母線采取單母線分段接線，其中一側(cè)母線若出現(xiàn)故障時(shí)，可使用另一側(cè)母線進(jìn)行供電，確保了供電可靠性，同時(shí)表現(xiàn)了主接線靈活性。聯(lián)接變壓器雖在低壓側(cè)接用單相不平衡負(fù)荷時(shí)，要求低壓中性線電流不超出低壓繞組額定電流25%，所以嚴(yán)重限制了其接用單相負(fù)荷容量，影響了變壓器設(shè)備能力發(fā)揮。不過因?yàn)槁?lián)接變壓器一次繞組絕緣強(qiáng)度要求比聯(lián)接變壓器稍低，從而制造成本降低，故可采取合理分配單相用電負(fù)荷方法，使三相符合盡可能平衡，三臺(tái)變壓器均為方法接線。主接線圖以下所表示：圖3-1系統(tǒng)主接線圖第4章短路計(jì)算4.1短路計(jì)算目標(biāo)短路是電力系統(tǒng)中最常見和最嚴(yán)重一個(gè)故障。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常情況以外一切相和相之間或相和地之間發(fā)生通路情況。引發(fā)短路關(guān)鍵原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。短路后，短路電流會(huì)達(dá)成很大數(shù)值，從而產(chǎn)生熱效應(yīng)和力效應(yīng)，所以短路帶來后果往往是破壞性。所以要進(jìn)行短路計(jì)算。4.2短路計(jì)算方法常見短路電流計(jì)算方法有歐姆法和標(biāo)幺制法。歐姆法，又稱有名單位制法，因其短路計(jì)算中阻抗全部采取有名單位“歐姆”而得名。標(biāo)幺制法，又稱相對(duì)單位制法，因其短路計(jì)算中相關(guān)物理量采取標(biāo)幺值即相對(duì)單位而得名。因?yàn)楦髟扇∠鄬?duì)值，和短路計(jì)算點(diǎn)電壓無關(guān)，所以電抗標(biāo)幺值無需進(jìn)行電壓換算，這是標(biāo)幺制法優(yōu)于歐姆法之處，所以下面采取標(biāo)幺制法進(jìn)行短路電流計(jì)算。4.3求各元件電抗標(biāo)幺值選擇基準(zhǔn)值則

(1)電力系統(tǒng)電抗當(dāng)初，當(dāng)初， (2)架空線路WL電抗標(biāo)幺值 (3)主變壓器電抗標(biāo)幺值=工廠供電主接線短路計(jì)算點(diǎn)簡圖以下圖所表示;4-1短路計(jì)算點(diǎn)簡圖4-1短路計(jì)算點(diǎn)簡圖圖4-1短路計(jì)算簡圖表4-1短路電流計(jì)算匯總表短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方法三相短路電流/kA短路容量/MV·A最大2.892.892.897.374.36185.19最小1.811.811.814.532.73116.28最大2.992.992.997.624.5154.35最小2.552.552.556.503.8346.30第5章變電所一次設(shè)備選擇校驗(yàn)5.135kV高壓斷路器選擇為了確保電力線路穩(wěn)定運(yùn)行，高壓設(shè)備選擇很關(guān)鍵，其中高壓斷路器選擇應(yīng)該從額定電壓，額定電流，熱穩(wěn)定性，動(dòng)穩(wěn)定性短路電流等方面來校驗(yàn)，要求：、、、、高壓斷路器選擇校驗(yàn)如表5-1：表5-135kV高壓斷路器選擇校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件SW2-35/1000型斷路器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格234.881000A合格32.89kA16.5kA合格47.37kA45kA合格510.861089合格10kV側(cè)，選SN10-10=2\*ROMANII型號(hào)斷路器，經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。5.2隔離開關(guān)選擇（1）隔離開關(guān)選擇和校驗(yàn)：（2）=34.88A=600A（3）穩(wěn)定校驗(yàn)=7.37kA，kA，滿足。（4）穩(wěn)定校驗(yàn)=滿足隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)如表5-2：表5-235kV隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件GW2-35G型隔離開關(guān)項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格234.88A600A合格37.37kA42kA合格410.86kA合格10KV側(cè)，選GN-8-10/600型號(hào)隔離開關(guān)，經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。第6章工廠電力線路選擇和校驗(yàn)6.135kV高壓進(jìn)線選擇因?yàn)橹髯儔浩鳛殡妷簽?5kv，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h，所以架空線截面面積按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按發(fā)燒條件和機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。選擇經(jīng)濟(jì)截面最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，查表得，所以可選標(biāo)準(zhǔn)截面，即LGJ-35型鋼芯鋁線。(2)校驗(yàn)發(fā)燒條件當(dāng)?shù)啬曜罡咂骄鶜鉁貫?5℃，查表LGJ-35許可載流量。當(dāng)?shù)刈罡邷囟葹?9℃因?yàn)椋赃x線滿足條件。(3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，35KV鋼芯鋁絞線最小截面積，所以所選LGJ-35型鋼芯鋁絞線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。(4)校驗(yàn)電壓損耗利用A=35查表得LGJ型鋼芯鋁絞線，電抗（線幾何均距按2m計(jì)，水平排列），所以線路電壓損耗為:線路電壓損耗百分值為所以所選LGJ-35型鋼芯鋁線滿足許可電壓損耗要求。6.210kV高壓進(jìn)線選擇(1)支路一按發(fā)燒條件選擇截面積計(jì)算電流：查得環(huán)境溫度為35時(shí)明敷BLX-500型截面積為16許可載流量。，所以滿足發(fā)燒條件。所以選擇截面積為16BLX型橡皮絕緣導(dǎo)線穿硬塑料管導(dǎo)線。(2)支路一按發(fā)燒條件選擇截面積計(jì)算電流而查得環(huán)境溫度為35攝氏度時(shí)明敷BLX-500型截面積為16許可載流量， 所以滿足發(fā)燒條件。所以選擇截面積為16BLX型橡皮絕緣導(dǎo)線穿硬塑料管導(dǎo)線。第7章降壓變電所防雷7.1雷防護(hù) 在峽谷地域變配電所，能夠利用避雷線來防護(hù)直擊雷。而且，在35kv及以上變配電所架空進(jìn)線上，架設(shè)1-2km避雷線，能夠消除一段進(jìn)線上雷擊閃絡(luò)，避免其引發(fā)雷電侵入波對(duì)變配電所電氣裝置危害。避雷器能夠有效預(yù)防雷電侵入波對(duì)變配電所電氣裝置尤其是主變壓器危害。而且，在變配電所高壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器，其接地端和