课程设计化纤厂降压变电所电气设计

1、实训题目：某化纤厂降压变电所电气设计院 系：信息工程与自动化学院自动化系专业班级：测控101班姓 名：学 号：指导教师：第一部分设计任务书一、设计题目某化纤厂降压变电所电气设计二、设计摘要电力行业的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科 学技术和国防提供必不可少的动力。以发电厂电气部分、高电压技术、继电保护等专 业知识为理论依据，主要对该厂变电站高压部分进行毕业设计训练。设计步骤主要包 括：符合统计、负荷计算、方案比较、供电方式确定、短路电流计算、电气设备选择 与继电保护整定以及防雷接地等内容。三、设计要求根据本厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济

2、合理 的要求，确定工厂变电所的位置与型式，通过负荷计算，确定主变压器台数以容量， 进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，选择整定继电保护装 置，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。四、设计资料设计工程项目情况如下（1）工厂总平面图见图1图1某化学纤维厂总平面图（2）工厂负荷数据：本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数 6400小时，本厂负荷统计资料见表1，组合方案见表2表1某化学纤维厂负荷情况表序号车间设备名称安装容量（KWKdtanecos e计算负荷P(Kw)Q(Kvar)1纺练车间纺丝机2200.800.78筒搅机560.750.75烘干机700.751.

3、02脱水机180.600.80通风机2400.700.75淋洗机220.750.78变频机9500.800.70传送机300.800.70小计2原液车间照明11600.750.70小计3酸站照明3100.650.70小计4锅炉房照明2700.750.75小计5排毒车间照明1400.700.60小计6其他车间照明2400.700.75小计78910全厂计算负荷总计1112表2组合方案序号纺练车间原液车间酸站锅炉房排毒车间其他附属车间1ABCDEF2ABDEFC3ABEFCD4ABFCDE5BACDEF6BADEFC7BAEFCD8BAFCDE(3)供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方19

4、公里处的城北变电所110/38.5/11kV，5QMVA变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入10kV线路做备用电源，弹容量只能满足本厂负荷的30师要负荷，平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。(4) 电源的短路容量(城北变电所)：35kV母线的出线断路器断流容量为1500MVA 10kV母线的出线断路器断流容量为 350MVA(5) 供电局要求的功率因数：当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧 Cos仝 0.9 ;当10kV供电时，要求工厂变电所高压侧 Cos 0.95。(6) 电费制度：按两部制电费计算。变压器安装容量每1kVA为15元/月，动力

5、电费为0.3元/kWh,照明电费为0.55/ ( kWh)。(7) 气象资料：本厂地区最高温度为 38C，最热月平均最高气温29C,最热月地 下0.8m处平均温度为22C，年主导风向为东风，年雷暴雨日数为 20天。(8) 地质水文资料：本厂地区海拔 60m底层以砂黏土为主，地下水位为 2m四、设计任务书(一)设计任务书说明设计计算的内容，按下列标题及顺序，逐项计算并加以说明。一、各车间计算负荷和无功补偿二、各车间变电所的设计选择三、工厂总降压变电所及接入系统设计四、短路电流计算五、变电所高低压电气设备的选择六、继电保护的配置七、收获和体会八、参考文献（二）设计图纸1. 工厂变电所设计计算用电气

6、主接线简图2. 变电所供电平面布置图第二部分设计计算书、各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）（一）纺练车间1. 单台机械负荷计算(1) 纺丝机已知.Pe =220kW , Kd =0.80,tan =0.78。 故：P30=PeKd =220X0.80=176(kW)(2) 筒绞机已知.Pe=56kW , Kd =0.75,tan=0.75。故：P30 =Pe K d =56X0.75=42(kW)(3) 烘干机已知：Pe=70kW , Kd =0.75,tan=1.02。故：P3o =PeK d =70X0.75=52.5(kW)(4) 脱水机已知：Pe=18kW , Kd =0.60,t

7、an=0.80。故：B0=PeKd=18X0.60=10.8(kW)(5) 通风机已知.Pe=240kW ,Kd =0.70,tan=0.75。故：P/PeKd =240X0.70=168(kW)(6) 淋洗机已知.Pe=22kW , Kd =0.75,tan=0.78。故：P30 =Pe K d =22X0.75=16.5(kW)（7）变频机已知.Pe =950kW ,Kd =0.80,tan =0.70。 故:P3o=PeKd =950X0.80=760(kW)(8)传送机已知.Pj =30kV , Kd =0.80,tan =0.70o故:P,0=PeKd =30X0.80=24(kW)

8、纺练车间单台机械负荷计算统计见表 3表3纺练车间单台机械负荷计算统计表序车间设备名称安装容Kdtan计算负荷号量（KvyP(Kw)Q(Kvar)1纺丝机2200.800.78176137.282筒搅机560.750.754231.53烘干机700.751.0252.553.554脱水机180.600.8010.88.645通风机2400.700.751681266淋洗机220.750.7816.512.877变频机9500.800.707605328传送机300.800.702416.8小计16061249.8918.642.车间计算负荷统计（计及同时系数）K2p =0.9, K2q=0.95

9、取同时系数:（二）其余车间照明负荷计算1. 原液车间已知.Fe=1160kW ,Kd =0.75,tan=0.70。故:Pso=PeKd =1160X0.75=870(kW)2. 酸站照明已知.Pe=310kW , Kd =0.65,tan=0.70。故:P30=PeKd =310X0.65=201.5(kW)3. 锅炉房照明已知.巳=270kW , K d =0.75, tan =0.75=故:Pso=PeKd =270X0.75=202.5(kW)4. 排毒车间已知.Fe=140kW ,Kd =0.70,tan=0.60。故:P30=PeKd =140X0.70=98(kW)5. 其他车间

10、已知.Pe=240kW ,Kd =0.70,tan=0.75故：R=PeKd =240X0.70=168（kW）各车间计算负荷统计见表4表4各车间计算统计列表序号车间设备名称安装容量（Kvy(Kw)(Kvar)(kVA)1纺练车间16061124.82872.711423.672原液车间照明11608706091061.973酸站照明310201.5141.05245.964锅炉房照明270202.5151.875253.135排毒车间照明1409858.8114.296其他车间照明240168126210、各车间变电所的设计选择（一）各车间变电所位置及全场供电平面草图根据地理位置及各车间计算

11、负荷大小，决定设立 3个车间变电所，各自供电范围如下: 变压所I :纺练车间、锅炉房。变压所II :原液车间、办公及生活区。变压所III :排毒车间、其他车间、酸站。全厂供电平面图见图2图2全厂供电平面图（二）各车间变压器台数及容量选择1.变压所I变压器台数及容量选择（1）变压所I的供电负荷统计。同时系数取：K沖=0.9, K2q=0.95（2）变压所I的无功补偿（提咼功率因数到 0.9以上）。无功补偿试取：Qc =400k var补偿以后：Q30=973.36-400=573.36k var（3）变压所I的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间 总负荷的 70%）：选择

12、变压器型号为SL7系列，额定容量为lOOOkVA两台。 查表得出变压器的各项参数：空载损耗 W&w负载损耗A Pk=11.6kW阻抗电压 U k%=4.5 空载电流 IO%=1.1 （4）计算每台变压器的功率损耗 （n=1）.也可用简化公式：2. 变压所 II 变压器台数及容量选择（1）变压所 II 的供电负荷统计（2）变压所 II 的无功补偿（提高功率因数到 O.9 以上） 无功补偿试取： Qc =2OOk var补偿以后： Q3O =6O9-2OO=4O9k var（3）变压所 II 的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车 间总负荷的 7O%）：选择变压器型号为SL7

13、系列，额定容量为630kVA（附带供电给办公及生活区）。 查表得出变压器的各项参数：空载损耗 A PU =1.3kW负载损耗 A PK =8.1kW阻抗电压 U k%=4.5空载电流 I O%=2.O（ 4）计算每台变压器的功率损耗 也可用简化公式：3. 变压所 III 变压器台数及容量选择（1）变压所 III 的供电负荷统计2）变压所 III 的无功补偿（提高功率因数到 0.9 以上） 无功补偿试取： Qc =150k var补偿以后： Q30 =309.56-150=159.56k var（3）变压所 III 的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车 间总负荷的 70%

14、）：选择变压器型号为SL7系列，额定容量为315kVA两台。 查表得出变压器的各项参数：空载损耗 R=0.76kW负载损耗 E=4.8kW阻抗电压 U K %=4空载电流 I 0%=2.3（4）计算每台变压器的功率损耗也可用简化公式：三）厂内 10kV 线路截面选择1.供电给变电所I的10kV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的损耗：先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h,查表可得：架空线的经济电流密2 度 jec=0.9A /mm 。所以可得经济截面：可选导线型号为LJ-35，其允许载流量为In1=170A相

15、应参数为 ro=.96 Q/kmXo=O.34 Q/km 。再按发热条件检验:70-9 =70-29 =0.95已知9 =29C，温度修正系数为: 70-25. 70-25由上式可知，所选导线符合长期发热条件 由于变电所I紧邻35/11kV主变压器，10kV线路很短，其功率损耗可忽略不计 线路首端功率：P = P =604.19（kW ） 2.供电给变电所II的10kV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷:计及变压器的损耗：先选经济截面： 可选导线型号为LJ-25，其允许载流量为Im=135A 相应参数为0=1.33 Q/ km, X0 =0.35 Q/km再按长期发热

16、条件检验：由上式可知所选导线符合发热条件。根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为I =.32km10kV线路功率损耗：线路首端功率：3. 供电给变电所III的10kV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的功率损耗：电流很小，按长期发热条件可选择导线为LJ-16，但根据最小导线截面的规定，应选择导线为LJ-25，其允许载流量为Ia1=135A o相应参数：r0=1.33 Q/km， X0=O.35 Q/km。线路长度为：l=0.64km线路功率损耗：线路首端功率：线路电压降计算（仅计算最长的厂内10kV线路电压降）： U0 02 U%=X100%=X100%

17、=0.2%合格（其余线路也合格）U N104.10kV联络线(与相邻其他工厂)的选择已知全厂总负荷：P30 总=2050.8kW Q30 总=735.8kvar， 10kV联络线容量满足全厂总负荷30%因运用时间很少，可按长期发热条件选择和校验选导线LJ-25，其允许载流量为：Ia1=135A相应参数:r0=1.33 Q/kmx0 =0.35 Q/ km, 已知线路长度:l=5km线路电压降计算: U%=X100%= 047 X100%=4.47%Un10合格三、工厂总降压变电所及接入系统设计1、工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择总降变10kV侧无功补偿试取：Q=300kvarcos =

18、P2268.58,P2 +(Q-Qc)2. 2268.582+(1225.27-300)2=0.93 0.90合格为保证供电的可靠性，选用两台主变压器（每台可供总负荷的70%:所以选择变压器型号为SL71600/35，两台。查表得：空载损耗 P0=2.65kW负载损耗 Pk=19.5kW阻抗电阻U k %=6.5空载电流I0%=1.12、35kV供电线路截面选择为保证供电的可靠性，选用两回 35kV供电线路。用简化公式求变压器损耗：每回35kV供电线路的计算负荷：按经济电流密度选择导线的截面：可选LGJ-25，其允许载流量为：1 a1=135A再按长期发热条件检验：所选导线符合发热条件。但根据

19、机械强度和安全性要求，35kV供电线路截面不应小于2 _35mm，因此，改选为LGJ-35.相应参数.心=0.91 Q/km x0 =0.3433 Q/km3. 35kV线路功率损耗和电压降计算(1) 35kV线路功率损耗计算已知LGJ-35参数:r0=0.91 Q/kmx0 =0.3433 Q/ km i=i9km线路功率损耗：线路首端功率：(2) 35kV线路电压降计算: U%=丄X100%=X100%=2.2% 10%合格Un35四、短路电流计算按无穷大系统供电计算短路电流。 短路计算电路图见图3。为简单起见，标幺值符 号*全去掉。图3短路计算电路图1、工厂总降压变压器 35kV母线短路

20、电流(短路点)(1) 确定标幺值基准：Sd=100MVA Uav=37kV（2）计算各主要元件的电抗标幺值：系统电抗（取断路器SOC =1500MVA ）35kV 线路电抗（LGJ-35）（3）求三相短路电流和短路容量：1 ）总电抗标幺值：2 ）三相短路电流周期分量有效值：3）其他三相短路电流周期分量有效值:I=I；3）=I=4.25（kA）、4）三相短路容量：2. 10kV 母线短路电流（短路点）（1）确定标幺值基准:Sd=100MVAUd2=10.5kV（2）计算短路电流中各元件的电抗标幺值:）系统电抗:X1 =100= 1500=0.067100)35kV 线路电抗：X 2=0.433X

21、19X 372=0.63 ） 35/11kV电力变压器电抗（Uk%=6.5）（3）求三相短路电流和短路容量：1 ）总电抗标幺值:2 ）三相短路电流周期分量有效值:3 ）其他三相短路电流：4 ）三相短路电流：3. 0.4kV 车间低压母线短路电流（短路点）（1）确定标幺值基准:Sd=100MVAUd3=0.4kV（2）计算各元件的电抗标幺值:1）系统电抗:Sd = 100Soc 1500=0.0671002 ) 35kV 线路电抗：X 2=0.433X19X 3=0.63 ） 35/11kV电力变压器电抗（Uk%=6.5）4 ）10kV厂内架空线路电抗（给变电所I供电）:因这段10kV架空线路很

22、短，l 0，电抗可不计5 ） 10/0.4kV 电力变压器（1000kVA变压器 U k%=4.5 ）:（3）计算三相短路电流和短路容量：1 ）总电抗标幺值：2 ）三相短路电流周期分量有效值：3 ）其他三相短路电流：4 ）三相短路容量：三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如表5所示表5三相短路电流计算列表短路点计算三相短路电流（kA）三相短路容o 量Sk（MVA）35kV 点4.254.254.2510.86.427210kV 点2.32.32.35.83.541.70.4kV 点3131315733.821.5五、变电所高低压电气设备的选择根据上述短路电流的计算结果，按正常工作条件选择和按

23、短路情况检验，总降压变电 所主要高低压电器设备确定如下。1. 高压35kV侧设备35kV侧设备的选择如表6所示。2. 中压10kV侧设备10kV侧设备的选择如表7所示。表6 35kV侧设备的选择计算数据咼压断路器SW2-35/600隔离开关GW2-35G电压互感 器JDJJ2-35电流互感器 LB-35避雷器FZ-35备注U=35kV35kV35kV35kV35kV35kVl=22.72A600A600A2X20/56.6kA400MVA17kA42kA3.3X20 V2表7 10kV侧设备的选择计算数据高压断路器SN10-101隔离开关GN6-10T/200电流互感器LA-10备注U=10k

24、V10kV10kV10kV采用GG-21高I=39.40A630A200A40/5低开关柜16kA300MVA40kA25.5kA160X4(V 23.高压0.4kV侧设备0.4kV侧设备的选择如表8所示。计算数据低压断路器DZ20Y-1250隔离开关HD11-1000电流互感器LM-0.5备注U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV采用BFC-0.5G-08低压开关柜l=839A1250A1250A1000/550kA六、继电保护装置总降压变压器所需配置以下继电保护装置：主变压器保护，35kV进线保护，10kV线路保护；此外还需配置以下装置：备用电源自动投入装置和绝缘检查装置。（一）主变压器保护根据规程规定1600kVA变压器应设下列保护：1. 瓦斯保护防御变压器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. 电流速断