毕业设计 甲醇装置变配电所设计

1、湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院hunan technical college of water resources and hydro power毕业设计成果 项目：甲醇装置变配电所设计姓 名： 李 潇 阳 专 业： 供用电技术 班 级： 06级供用电班 学 号： 200630010347 校内指导老师： 杨老师 前言 毕业设计是完成本专业教学的最重要教学环节，通过毕业设计，使学生对各门课程的综合运用提高，巩固和加深学生所学专业理论知识，锻炼学生分析和解决实际工程问题的能力。培养和提高解决实际工程问题的能力，培养和提高学生综合使用技术规范，技术资料，进行有关计算，设计，绘图和编

2、写技术文件的初步技能，为今后参加工厂供电和变电所电气设计，安装运行，检修试验的基础。此次毕业设计是为一生产甲醇的化工厂进行变配电，本设计根据所学知识和变配电所设计原则进行设计。由于时间有限和技术资料缺失所限，有许多技术资料无法找到，所以设计中有许多不足之处。在今后的学习和工作之中，不断完善知识和技术，以解决设计的不足之处。 设计总说明此次进行的甲醇工厂的变电所设计，我们进行了分组设计，总体设计分为了电气一次部分设计和电气二次部分设计。我是电气一次部分设计组成员，我只对电气一次部分进行设计。电气一次部分设计的主要内容包括电气主接线方案的确定，短路计算，电气设备的选型和校验，电气设备的布置，配电系

3、统的布置设计，接地和防雷的设计说明。本次设计中，主要对6和0.4kv侧电压等级进行设计，对于毕业设计指导书中提到的10kv电压等级的内容不进行设计。 目录一.设计总纲1.1设计目的1.2设计原始资料1.3设计范围1.4设计原则 二电气设计说明书： 2.1变电所所址选择 2.2电气主接线选择 2.3变电所的配电设计 2.4电气二次屏的设计 2.5防雷说明 2.6接地说明 2.7站用电与直流设备布置说明 2.8备用电源自动投入三电气一次部分设计计算书： 3.1短路计算书 3.2电气设备选型和校验书 一设计总纲1.1 设计目的：通过本次设计，初步掌握一个工厂变配电的设计的思路，内容，方法和设计步骤。

4、通过本次设计将供用电技术专业的课程所学的主要知识联系起来，将理论知识与工程实际联系起来，综合运用。1.2设计原始资料：（1）本变电所建设的不得是为了xx工厂甲醇装置提供配电的电源。（2）本变电所为降压变电所，负荷有高压负荷（6kv）及低压负荷（0.4kv）。（3）电源。1）动力站系统阻抗标值最大运行方式下：i段：=0.1768， 段：=0.1861最小运行方式下：i段：=0.298， 段：=0.3062）动力站1#2#主变容量为31500kva，ud%=10.53)从动力站至变电所2.0km，变电所至甲醇2.5km高压电机电缆长度110m，变压器电缆长度40m低压电机电缆长度80m，高压电缆总

5、长度850m，低压电缆总长2100m，控制电缆总长2900m4）负荷 （见表）名 称容 量高压负荷 i段1#变压器500kva1#电容器柜240kvar1#合成气压缩机500kw1#循环气压缩机280kw1#co2压缩机132kw 段2#变压器500kva2#电容器柜240kvar2#合成气压缩机500kw2#循环气压缩机280kw2#co2压缩机132kw低压负荷 i段磷酸盐泵0.55kw粗甲酸泵5.5kw顶塔回流泵5.5kw加压塔进料泵15kw加压塔回流泵15kw常亚塔回流泵15kw废水泵37kw常压废水泵3kw精甲醇泵37kw碱液泵0.55kw轴流风机1.2.3.4.50.753kwup

6、s电源18kva1#电控柜7.4kw本所照明箱编队4kw合成工序照明箱5kw压缩照明箱10kw1#精馏照明箱10kw段杂醇油泵4kw地下槽泵2.2kw顶塔回流泵5.5kw加压塔进料泵15kw加压塔回流泵15kw常亚塔回流泵15kw废水泵()3kw废水泵3kw精甲醇泵37kw碱液泵0.55kw轴流风机6.7#0.752kw2#电气柜7.4kw2#精馏照明箱10kw装置照明箱20kw检修动力箱10kw1.3设计范围:1)根据变电所原始资料选择变电所地址.2)确定变电所电气主接线方案3）进行6kv侧短路电流计算及0.4kv侧低压短路计算4)电气设备的选择和校验5）变电所电气布置及低压配电系统的布置设

7、计6)防雷与接地的设计说明7）厂用点系统的设计说明1.4设计原则:1)贯彻国家有关建设及各项方针政策，设计规程规范。2）贯彻和执行国家安全生产的电气设计原则，在确保安全生产的情况下尽量做到经济合理。3)设备的选用坚持技术进步，安全可靠等原则，尽可能地选择小型化，免维修或少维护的设备。4）在设计中在满足以上设计要求的条件时，尽量做到设备的统一标准化。二电气设计说明书：2.1变电所地址的选择：变电所时为甲醇工程配电，变电所应选择在靠近公路的地方，便于修建和设备运输。变电所应该建在地势平缓的地区，便于线路的架设和敷设。这样可以减少架设和敷设线路的投资，也便于线路的维修。 变电所本身的用地应该满足变电

8、所和负荷的5-10年发展需求，所以建设用地要为变电所的发展留出空间，本变配电设备均为户内型，配电房内本身的设备都在户内，配电房要有为配电设备5-10的发展留出空间，所以配电房的空间要足够大。 2.2电气主接线方案的选定：本次设计的变电所要为甲醇工厂进行变配电，首先确定工厂的负荷性质。甲醇为化工产品，本身为有毒物质气体和溶液都有毒，气体溶于水后被人饮用可试人中毒死亡。甲醇是易燃易爆一挥发的物质，在工厂生产和处理甲醇时必须防火和电力的可靠供应。据此甲醇工程的负荷等级应为类负荷，类负荷供电要求在线路维修是允许短时停电或部分长期，但不允许线路全部长期停电。为避免因停电带来安全生产事故，必须选择安全可靠

9、的电气主接线方案。从供电可靠性出 发我们组推荐了2中主接线方案，一为高低压负荷均为单母线分段接线方案，二为高低压负荷均为双母线不分段接线方案。（双母线不分段接线以下简称双母线接线）双母线接线的可靠性高，采用双母线可以在任何一段母线维修时将该段负荷切换的另一母线上，并且不用长期停电，短时停电为切换母线时的操作时间，大大提高了供电可靠性。他便于扩建，在扩建时只用横向建设，不必另加入母线。灵活性高且有多种运行方式，但是进行调度并网操作复杂。但其安全性相对低，在母线故障时倒闸操作复杂，易产生误操作，稍有不慎会造成带负荷拉开隔离开关的重大事故。在经济上双母线由于有二条母线，它所配备的设备也要相应增加，对

10、应负荷的断路器与隔离开关也要增加，所以它的建设投资大。由于它连接母线的设备较多维修的对象多，它的维护费用也多，经济性较差。双母线接线图： 单母线分段接线克服了单母线不分段接线的可靠性低的缺点，大大提高了供电可靠性。虽然在任一母线的隔离开关维修时，该段母线上的回路都要停止工作，但不会形成全部停电，而是部分停电。检修任一电源或出线断路器时，该回路要长期停电，由此可以分别把负荷接在不同分段母线上同时供电。这样不但满足了对类负荷的供电要求，也能满足对类负荷的要求。安全上单母线分段接线接线简单，在维护的倒闸时的操作简单。灵活性高调度方便，可以快速并网。在扩建时建设方便只用横向建设，不必多加入母线。在经济

11、性上由于母线数少，增加出线回路的投资不高。由于连接母线的重要设备少，所以维护设备的费用也少，运行维护费用不高，经济性好。单母线分段接线图：通过对两中方案的比较，从可靠性上：双母线比单母线分段的可靠性高。从安全性灵活性上：双母线接线倒闸操作复杂，易发生是事故，维护不便。单母线分段接线的倒闸操作简单，调度灵活。在经济性上：单母线分段的运行与维护费用比双母线要少，扩建的投资也比双母线经济。进行综合的考虑，本次设计中虽然双母线的可靠性比单母线分段的高，但是从灵活性安全性和经济性上：单母线分段比双母线都要好，经过我们组对接线方案的讨论，最后认定单母线分段的接线方案比双母线接线的方案跟适合本次设计，所以我

12、在本次设计中最终采用了单母线分段的电气主接线方案。采用单母线分段的方案后，决定为了提高对工厂的供电可靠性，对变压器进行暗备用运行方式，负荷按照变压器运行方案进行分配。单母线分段接线方案：2.3变电所的配电设计：设计中配电房共有2个房间，一间配电设备和变压设备在一起的变配电间，一间用于监控运行的主控室。本次变电所的配电设备与变电设备都在同一配电房间，在配电房内有4台变压器，2台6kv的和2台0.4kv的变压器，他们按照单母线接线方式安装。6kv的2台变压器在房间最里面，他们之间有3米的距离间隔，3米是便于维修和巡查设备的回车道，变压器离墙面保持2米的安全距离。6kv的变压器与0.4kv的变压器之

13、间有高压开关柜和电容柜，高压开关柜和电容柜离变压器有3米的间隔距离。以段和段为分界，每段各有1个高压开关柜和电容柜，两段各组之间有3米的回车道。0.4kv的变压器与低压开关柜同段同组并排安装，每段每组低压配开关电柜都为7台，在配电房内共有低压配电柜14台。低压负荷中1台配电柜为3台泵配电，共有4台为泵配电的配电柜。其他的照明线路的开关都在一个配电柜。其他2台为今后的变电所和甲醇工厂的发展预留的配电柜。在低压开关柜旁与其并排各段每组各安装一各直流屏，直流屏一共2台。主控室主要用于监控变压器与设备的正常运行，观察继电保护动作的情况，监视中央音响设备的报警情况。设计主控室有一个控制台，8台继电保护柜

14、，2台故障事故报警器和1台设备运行监视屏。在继电保护柜中，有4台为6kv侧设备进行保护的继电保护柜，4台为0.4kv侧设备进行保护的继电保护柜。在主控室墙上有变电所的电气主接线图一副。本次设计中对主控室没有对做具体的技术参数设计要求，所以在这里不进行详细设计。（变配电设备房布置图如下） 中央控制室布置图： 2.4电气二次屏的设计：本次设计中的继电保护装置主要有中间继电器.电流继电器.电压继电器.纵差保护继电器。考虑便于监视的原则决定把这些保护设备分成段线路设备保护和段线路设备保护。把他们按线路分段各装在保护柜上，6kv侧和0.4kv侧段线路高低压侧设置四个继电保护柜，6kv侧和0.4kv侧段线

15、路高低侧设置四个继电保护柜，由继电保护柜对线路和设备进行保护，主控室一共8太继电保护柜。配电用的二次系统按单母线分段接线进行供电。2.5防雷设计说明：本次设计为户内配电，变配电设备都为户内设备，所以要装设避雷设备。避雷设备为户内用避雷器，考虑防雷能力应该在10kv进线端安装避雷器。在6kv侧的高压电动机回路上，也要设计防雷设备，防止雷击对电动机影响，一般在电动机的末端装设氧化锌避雷器。在3-10kv配电所的重要设备是变压器，其价格高绝缘水平低，必须有可靠防雷。在防雷设计中，避雷器应靠近变压器安装，但也要考虑保护其他电气设备。在3-10kv配电装置中，应该在每组母线和架空进线上安装避雷器，在3-

16、10kv进线电缆上，电缆与架空连接处装设避雷器，此次设计中户内使用氧化锌避雷器。由于需要设置的避雷器多，所以设计避雷设备接入避雷网，用避雷网保护变电所整体。3.6接地电阻的设计说明： 接地系统主要分为保护接地和工作接地。保护接地主要用于保护电气设备的安全运行与人身安全。工作接地主要用于设备的正常工作，如：变压器中性点的直接接地和经消弧线圈接地。本次设计为了保护工厂设备和生产安全，使用三相五线制接线方式。为了保护电动机和泵的正常工作，保证人员安全需要接地保护。本变电所内的6/0.4kv的变压器的运行需要中性点接地，需要设置工作接地。电动机的外壳需要保护接地，为了防止人员触壳发生触电，防止电动机碰

17、壳产生电火花发生火灾。避雷器需要接地将雷击引入地下，需要对其单独使用接地体接地。此次接地设计建议使用接地网进行设备保护和中性点接地的工作接地并且电阻要小于4。避雷器单独接地体可以使用地下管道连接入接地网，达到降低接地电阻的目的。三相五线制接线方式图：3.7站用电与直流布置说明：变电所内的用电负荷少，主要是配电房照明主控室照明和生活照明。站用电的电源从低压母线上的末端引出一条线路，此线路对站用电提供电源。 为保证直流系统负荷的供电，对本次变电所直流系统装设额定电压为2v的蓄电池108个，串联组成210-220v的直流电源，为直流设备提供电源。在变电所中，为了防止突发电气设备突发的故障和事故，要考

18、虑备用电源的使用。本次设计对变压器采用暗备用运行。为了变压器能够自动入换备用，变压器的容量考虑了他在过载70%时的最大容量。各段的负荷只接入变压器容量的70%。3.8备用电源自动投入： 本次设计中设计为了提高供电可靠性，设计了备用电源自动投入的装置。在6kv侧的分段母线的母联断路器和隔离开关出设置了自动投入装置。在6kv的电源供电出线突然事故时，自动装置将备用电源投入使用，防止应停电产生你的安全事故。三电气一次部分设计计算书3.1短路计算书：1）6kv侧短路电流计算：此次设计中基准容量=100ma，=，对短路计算主用采用标么值计算。此次设计的主接线方案为单母线分段，6kv侧的短路点设置在6kv

19、侧的母线上，段母线与段母线都有短路点，短路点都在每段相同位置。线路短路点计算电路图：线路短路电等效电路图：此短路点为段短路点：查表得知线路的阻抗为0.4，动力站系统阻抗=0.1768线路总阻抗为=2.01 变压器的阻抗为 =0.333 所以2.01+0.1768+0.333=2.53 短路电流此短路点为段短路点:查表得知线路的阻抗为0.4，动力站系统阻抗=0.1861线路总阻抗为=2.01 变压器的阻抗为 =0.333 所以2.01+0.1768+0.333=2.53 短路电流根据三相电路全电流冲击值公示根据三相电路全电流有效值公式6kv侧短路电流成果表：短路电流三相电路全电流冲击值（）三相电

20、路全电流有效值（）段3.63ka9.25ka5.48ka段3.62ka9.23ka5.46ka2）0.4kv侧短路电流计算：线路短路点计算电路图：0.4kv侧的短路计算采用有名值计算，0.4kv侧短路点为低压负载最大的一条支路上，此支路为3台15kw的精甲醇泵进线端。计算负荷公式 查表泵的需用系数为0.75-0.85cos=0.8 tan=0.75 查表得出变压器短路损耗为=5.85-6.08kw 低压侧主变压器阻抗： 低压侧短路点至变压器要经过：断路器，隔离开关，电缆，母线，电缆和自动空气开关 断路器接触电阻查表得: =0.06 隔离开关接触电阻查表得：母线单位电阻与单位电抗查表得:=0.0

21、76 电缆单位电阻与单位电抗查表得:=0.079 变压器的电阻与电抗得: =3.89 自动开关的接触电阻与电抗查表得:=0.36 已知变压器至低压电缆长度40m，低压电机电缆长度80m，低压侧最大负荷支路与变压器电缆接入母线的位置距离为0.5m。0.06+0.0760.5+0.07940+0.89+0.36=0.150.5+0.13580+40+3.38+0.2=三相电路全电流有效值：三相电路全电流冲击值：3.2电气设备的选型和校验：由于设备资料的落后和技术资料的缺失，对互感器不进行校验1）6kv侧设备的选择和校验：高压侧各段负荷进行统计转换后根据公式总功率为2207kva,据此选择高压6kv

22、变压器容量为2500kva选择sc8-2500/10 环氧树脂浇注式电力变压器容量为2500kva，高压额定电压10kv，低压额定电压6kv变压器得工作电流为6kv侧变压器出口断路器：根据工作额定电流，额定电压选择zn28-10/630-12.5 真空断路器设备校验：额定电压 10kv6kv 额定电流 630a329a 开断电流 12.5ka5.45ka 关合电流 31.5ka9.25ka 动稳校验 31.5ka9.25ka 热稳校验 kaka满足条件。6kv侧高压隔离开关：根据工作额定电流，额定电压选择gn30-10型户内高压隔离开关设备校验：额定电压 10kv6ka 额定电流 630a32

23、9a 动稳校验 50ka9.25ka 热稳校验 满足条件。6kv侧母线的选测母线最高工作温度查表为70，母线平均温度查表为40，母线室内工作温度查表为25。=269.78a根据载流量选择截面为404 的铜芯母线tmy 校验母线截面：查表当时 c=171根据s 满足条件。6kv电缆的选择电缆最高工作温度查表为90，电缆平均温度查表为40，电缆室内工作温度查表为30。6kv侧电缆根据变压器工作电流= =286.23a根据载流量选择电缆为yjv22 铜材3芯，在6kv线路中电缆截面为25校验母线截面：查表当时 c=140根据s 满足条件6kv电流互感器的选择：根据工作额定电流，额定电压选择ldzb-

24、10型电流互感器6kv电压互感器得选择：根据工作额定电流，额定电压选择jszx-6型电压互感器电抗器的选择：此电抗器用以高压侧中电动机的降压启动根据工作额定电流，额定电压选择xksukl-6-400-5型电抗器设备校验：额定电压 6kv=6kv 额定电流 400a 329a 动稳校验 20ka16.3ka 热稳校验 kaka满足条件。6kv高压开关柜得选择：根据工作额定电流，额定电压选择与接线方式选择gg-1a型高压开关柜，额定电压10-6kv，额定电流1000a.2）低压侧0.4kv设备得选择和校验：根据负荷表已经给出得0.4kv主变压器容量，选择选择sc8-500/10 环氧树脂浇注式电力变压器.容量为500kva，高压额定电压6kv，低压额定电压0.4kv.变压器得工作电流为0.4kv侧变压器出口断路器的选择：根据工作额定电流，额定电压选择3wn65型断路器。设备校验：额定电压 415v400v 额定电流 1000a984.8a 动稳校验 65ka23.97ka热稳校验 100kaka接通电流 143ka23.94ka开断电流 65ka23.94ka满足条件。0.4kv侧隔离开关的选择：根据工作额定电流，额定电压选择qa800型隔离开关。设备校验：额定电压 415v400v 额定电流 1