棉纺厂供配电系统设计

1、2010 级供电技术课程设计棉纺织厂供配电系统设计1!姓 名学 号院、系、部班 号完成时间王君明20107559电气工程系方1053-4班2013年7月2日第1章设计任务01.1设计内容01.2设计依据0第2章负荷计算和无功功率补偿22.1负荷计算22.2无功功率补偿和主变压器的选择3第3章工厂变电所主接线图5第4章总配变电所所址选择6第5章短路电流的计算85.1短路计算电路图85. 2短路计算过程8第6章变电所一次设备的选择校验106.1 10kv侧一次设备的选择校验106.2 380v侧一次设备的选择校验11第7章工厂电源进线的选择12第8章降压变电所防雷保护的设计138.1直接防雷保护1

2、38.2雷电侵入波的防护14第9章设计总结14参考文献15第1章设计任务1.1设计内容根据已知的设计依据，合理设计棉纺厂供配电系统。确定该厂所需变压器的台数 与容量、类型。选择变电所主接线方案、高低压设备和进岀线。确定防雷接地装置。 按要求写出设计说明书。绘制该厂的主接线图和该厂供电系统的平而布线图。要求该 厂功率因数不低于09。1.2设计依据1.2.1设计条件单位建筑面积照明：纺炼车间、原液车间和酸站按10 w/m2。排毒机房按8 w/m2。 办公室和仓库按5w/m2 0锅炉房按4w/m2 0电源情况:本厂供电电源来自本厂西北方向9公里处的35/lokv地区变电站，以 10kv双回路架空线供

3、电。电力系统参数:系统最大运行方式时，其短路容量为200mv - a；系统最小运行方 式时，其短路容量为175mv ao气象及地质资料：年最高平均气温为34°c；年平均温度为25°c,年最高气温为 38°c,年最低气温为-4°c,年雷暴雨日数为35天，厂区土壤为砂质粘土，p二100q /cm2,地下水位为2853米。1.2.2数据和要求本厂负荷一、二级负荷较多，其车间为三班制，最大负荷利用小时数为6000h, 车间负荷情况见表l-lo表1-1各车间负荷情况表序号车间及设备名称安装容最(kw)需要系数cos01纺炼车间纺丝机1440. 800. 80筒搅机

4、520. 700. 75烘t机720. 700. 70脱水机140. 500. 75通风机2320. 750. 80淋洗机3.70. 800. 80变频机8000. 800. 70深水泵280. 750. 80传送机120. 750. 802原液车间碱站220. 700. 75冷冻2660. 750. 80空调1000. 700. 75工艺设备7080. 750. 803酸站设备2060. 600. 804锅炉房设备2040. 750. 805排毒机房鼓风机2000. 750.806其他附属年间设备1500. 700. 75第2章 负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算2.1.1单组用电设备计算

5、负荷计算公式s30 二 pso/cos©人。二。）/屁“，""为用电设备的额定电压1. 有功计算负荷（单位为kw）2. 无功计算负荷（单位为kvar）3. 视在计算负荷（单位为kva）4. 计算电流（单位为a）2. 1.2多组用电设备计算负荷计算公式1有功计算负荷（单位为kw）p30 二 k"工戶30“式中工心是所冇设备组有功计算负荷心之和，k"是冇功负荷同时系数，取0. 850. 95o2. 无功计算负荷（单位为kvar）oso 二 k工 ©片z230./是所有设备无功！23（）之和；k%是无功负荷同时系数，可取0.90. 97o3

6、视在计算负荷（单位为kva）s30 v30 + 2304.计算电流（单位为a），30 二 s（3o）/vun5. 同时系数kzp = 0.85-0.95. kzq = 0900.97经过计算，得到负荷计算表，如表2-1所示。表2-1负荷计算表设备功率/kw需耍 系数功率 因数有功计算 功率/kw视在计 算功率 /kv a无功计 算功率 /kvar纺炼车 间纺丝机1440. 800. 80115. 20144. 0086. 40筒搅机520. 700. 7536.448. 5332. 10烘干机720. 700. 7050. 4072. 0051.42淋洗机3.70. 800. 802.963.

7、 702. 22脱水机140. 500. 757.009. 3336. 17通风机2320. 750. 80174. 00217. 50130.5变频机8000. 800. 70640914. 29568.0深水泵280. 750. 8021.0026. 2515. 75传送机120. 750. 80911.2567.5纺炼车间总和1003.1621368.67931.26原液车间碱站220. 700. 7515.420. 5313. 58冷冻266.0. 750. 80199.5249. 38149. 63空调100.0. 700. 7570. 0093. 3361.73工艺设备7080.

8、750. 80531663. 75398.25原液车间总和775. 105982. 95604. 49酸站2060. 600. 80123.6154.5193. 13锅炉房2040. 750. 80153191.25114. 75排毒机房2000. 750. 80150. 00187. 50112. 50其他附属车间1500. 700. 75105. 00140. 0092. 60总和2309. 873024.872048. 732.2无功功率补偿和主变压器的选择2.2.1无功功率补偿1. 补偿前的变压器容量和功率因数s302)=3024.87kv-asn.t =(0.6 0.7)530(2)

9、 = (1814.92 2117.41) kv acos© = 2309.87/3024.87 = 0.762. 无功功率补偿容量按规定，变电所高压侧的cos > 0.9考虑到变压器本身的无功功率损耗aqt远大于 其有功功率apt，因此在变压器低压侧进行无功功率进行补偿时，低压侧补偿后的功 率因数应率高于0.9,取cos0 = o.95。耍使低压侧功率因数由0.76提高到0.95,低压侧并联的电容器容量为qc = 2048.73 x (tanarccos0.76 - tanarccos0.92) = 1088.52kvar ,取 q = 11 ookvar3. 补偿后的变压器容

10、量和功率因数补偿后变压器低压侧的视在计算负荷为s；°(2)= 72309.872 +(2048.73-1100)2 = 2497.12kv as；.t =(0.6 o.7)s；o(2)=(1498.27 1747.98) kv a变压器的功率损耗为p； =0.01s；()=24.97 kwq； = o.o5s；o(2)= 124.86k var高压侧的计算负荷为p；o =2309.87kw + 24.97 kw = 2334.84kwq；o(1) = (2048 .73 -1100) + 151.2kvar = 1099 .97kvars；o(i)=2580.97kva补偿后的功率因

11、数cos0 = p；o(i)/s；o=0.905 > 0.90,符合要求2.2.2主变压器的选择1. 主变压器联结组别的选择电力变压器的联结组别，是指变压器一二次绕组因采取不同的联结方式而形成变 压器一、二次侧对于的线电压直接不同相位关系。6-1okv配电变压器(二次侧电压 为220v/380v)有和两种常见联结组。又囚为承受单相不平衡负荷能力比强，所以选 择联结组。2. 变压器的台数选择应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采 用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负 荷继续供电。3. 两台变压器容量的选择每台变压器的容量

12、应同吋满足一下两个条件：snt =(0.6 - 0.7)s30(2) =(1814.92 - 2117.41) kv a考虑温度的影响:st =(1 - (%虻 20)/100)x s nt = (1724.17 2011.54)kv a通过查询附录表5,选择主变压器容量为2500kva,型号为s9-2500/10 (6)0经 无功补偿后，工厂的功率因数为cos0二瑞/s；()=0.905，该总配变电所主变压器 的容量为 s；°(2)= 2497.12kv a , s.t =(0.6 o.7)s；o(2) = (1498.27 1747.98) kv a。 综上所述，此总变配电所主变

13、压器选择网台型号为s9-2000/10 (6), dyn联结组的变 压器。第3章工厂变电所主接线图qs6wl2qs710kv电源进线qf6qf7qf5图3-1总配变电所主接线图一级负荷属于重要负荷，如果屮断供电造成的后果十分严重，因此要求有两路电 源供电，当其屮一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。二级负荷也 属于重要负荷，要求有两-冋路供电，供电变压器也应有两台。在其中一冋路或一台变 压器发生常见故障时，二级负荷应不致屮断电源，或屮断后能迅速恢复供电。把单母线分成两段，并在两段之间装设能够分段运行的开关电器，称为单母线分 段接线。我们采用高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图（如

14、图2-1）这种主接 线的两段高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任 一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作均可迅速恢复整个变电所的供 电。因此，其供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。当此主接线图正常运行时，断路器、是断开的，由一个回路来供电（比如左侧凹 路供电）。若wl1进线故障，为保证供电连续性，我们可进行如下倒闸操作：先合隔离开关 qs10、qs11,再合断路器；对于wl2先闭合母线侧隔离开关qs8,再合线路侧隔离开 关qs7,再合断路器qf7。对于wl1先断开断路器qf6,再断线路侧隔离开关qs6, 再断母线侧隔离开关qs5,至此便可安全检修wl1进线

15、。若变压器t1故障，为保证供电连续性，我们可进行如下倒闸操作：先合隔离开 关qs10、qs11,再合断路器；再合隔离开关qs2和qk4,再合断路器qf2和qf4；断 开qf1和qf3,再断开qk3和qs1,至此便可安全检修t1。第4章 总配变电所所址选择变配电所位址选择的一般原则：尽量靠近负荷屮心、靠近电源侧、进岀线方便、 设备运输方便、有扩建和发展的余地。由于工厂厂区供电来自总配电所，为经济起 见：高压配电所采用室内型内附式。据前而已确定的供电方案,结合本厂区平而示意 图，考虑总降压变电所尽量 接近负荷屮心，且远离人员集屮区，不影响厂区面积的利 用，有利于安全等诸多因素，决定总配变电所的设置

16、位置如图4-1所示。11itmwfb（l：4000）图例说明思陀变电所负福圆高压电沥进坎图4-1工厂平面布置图负荷指示图是将¥力负荷按一定比例，用负荷圆的形式标示在工厂平面图上如上卑愆稻j负荷圆半径：师 =而可w式中，p30为各车间内的有功计算负荷（w）； k为负荷圆比例（而）。由图所示的工厂负荷指示图可以直观的大致确赵工厂的负荷中心，综合比较分 析，我们确泄了如上图所示的总配变电所的所址。第5章短路电流的计算5.1短路计算电路图8系统lgj-150sn10-10 i k-1/ dynllk-2s9(3)000dynlls9-200010kv a： 380v图5-1短路计算电路图5.

17、2短路计算过程5.2.1基准值的计算设基准容量5,=100mva,基准电压ud = uc=1.05un, /为短路计算电压，即高 压侧udl=lq. 5kv,低压侧ud2=0. 4kv,则i(jl =sd/v3udl =100mva/(v3xl0.5kv) = 5.50miil2 =sd/v3ud2 = 100mva/(v3 x 0.4kv) = 144m5.2.2电抗标幺值的计算1. 电力系统已知屯力系统出口断路器的断流容量soc = 300mva ,故 x； = 100mva/300mva = 0.332. 架空线查表得架空线路单位长度电抗x = ®-3sfl4m,线路长9km,

18、故x； = 0.35 q/bw x 9km x 100a7m/(10.5z:v)2 =2.8573.电力变压器v* zx t6% 1oomvax100 2mva0.33rwyy22.857rww-ryyyyx43zv y图5-2短路计算等效电路图5. 2. 3 k-1点短路计算1总电抗计算xl=0.33 + 2.857 = 3.1872. 三相短路电流周期分量有效值3. 其他短路电流丄i _丄_丄8ish = 2.551" = 4.40kaish = 1.511" = 2.61ka4. 三相短路容量s 色=sd/x； = 100mva/3.187 = 31.38mv - a

19、5.2.4 k-2点短路计算1总屯抗计算x； = 0.33 +2.857+ 3/3 = 4.6872.三相短路屯流周期分量有效值人一2=5以二2 =30.72曲3. 具他短路电流i r丨 h-2 _ 1_ xooish = 1.841" = 56.53kaish = 1.091" = 33.49ka4.三和短路容量s 昌1 二 sd/xj = 100mk4/4.687 = 21.34mv - a表5-1短路计算结果短路计算点三相短路电流/ka三相短路容量/mvia厂/x cos严k-11.731.731.734. 402.6131.39k-230. 7230. 7230.

20、7256. 5333. 4921. 34第6章变电所一次设备的选择校验6. 1 10kv侧一次设备的选择校验1.按工作电压选则设备的额泄电压un,e-般不应小于所在系统的额定屯压un，即un.e > un ,高压 设备的额眾电压u机应不小于其所在系统的最高电压/nax，即> t/maxo 2.按工作电流选择设备的额疋电流in.e不应小于所在电路的计算电流厶。，3o = 3o/* un3.按断流能力选择设备的额泄开断电流g或断流容量,疋，对分断短路屯流的设备来说，不应小于 它可能分断的最大短路冇效值厅）或短路容量sj ,即loc » f 或 s'? > sf对

21、于分断负荷设备电流的设备來说，则为ioc > i0l.,为最人负荷电流。4. 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳眾度校验动稳定校验条件肾或几ax n心）分别为开关的极限通过屯流峰值和有效値，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬吋值和有效值。 热稳定校验条件表6-1 35kv 一次侧设备的选择校验选择校验项口电压电流断流 能力动稳定度热稳定度其 它装置地点 条件参数/1 sh/2r.suna数据10kv148. 3a1. 726ka2. 61ka26 孑 xl.3=&99次设备型乃规格额定参数5i ne'maxift高压少油断 路器sn1c- 101（qf6、 qf7、qf

22、1、 qf2）10kv630a16k a40 ka16=4 = 1024高压隔离开 关gn8- 10/200（qs6、 qs7、qs5、 qs8、qs1、 qs2、qs20、 qs21）10kv200a25. 5 ka102 x5 = 500次 负 荷 0.6高压熔断器rn2-10（fu1、 fu2）lokv0. 5a50 ka电压互感器jdj-10（tv1、 tv2）10/0. lkv电流互感器lqj-10 （ta1、ta2）lokv100a/5av2kgsilx =225x2x0=31.8 ka（90x0.1）2xl=816.2 380v侧一次设备的选择校验同样，做岀380v侧一次设备的选

23、择校验，如下表所示，所选数据均满足要求。表6-2 380v 一次侧设备的选择校验压 也流力 断能装置地 点条件nn/3)(ia28/v8030.72m94 a3.k3次设备型号规格数 参 定 额n/c 0/zft2 r/讹3 q ffiffiw15ja-n-ov83-第7章 工厂电源进线的选择10kv高压进线的选择校验，采用lgj型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kv公用干线。根据设计经验，一般10kv及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选导线截面，再校验其电压损耗和机械强度。1. 按发热条件选择ho = 530/(v3(/) = 2580.97/(7310.5)= 149.01a查表

24、得，初选lgj-50,其40° c时的ial =179a> /3(),导线截面为50mm2。满足发热条件。2. 校验机械强度查表得，10kv非屈民区钢芯铝线的最小允许截面积ainin=16mm2,而lgj-50满足要求，故选它。3. 校验电压损耗查附录表lgj-50导线的电阻rq =抗（线距按3000mm计）xo = 0a2q/km,ufll% = 6%,由a（/pr/un mj =晋,at/ = 100at/t/jv au% =x 100.,得线路的电压损耗为“"arz 2334.84 x 0.68 +1099.97 x 0.42 n 1o/1/1u lv=x9 =

25、 1844.71vn10线路的电压损耗百分值为s 1844.71 x 100“ ye r7 * 十u% = 18.45% > u .% = 6%10kv所以所选的lgj-50导线不满足损耗要求。因此需选择更大截面积的导线，经计算，截面积为70mm2,95mm2,150mm2j85mm2的导线都不满足要求。当所选导线截面积为240mm 2 久5帕1胪时，查附录表 6 知，r? = o.24q/km., x（）= 0.37o/s。au 2334.84x9x0.15 + .099.97x0,37x9okv= 581vatt 100x581 ucs “au% = 5.81% < 6%10k

26、v所以所选lgj-150型钢芯铝线满足电压损耗要求，所以选择lgj-150型钢芯铝 线。第8章 降压变电所防雷保护的设计8. 1直接防雷保护在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相 连。如变电所的主变压器装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个 变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内吋，则可不另设独立的避雷 针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻r<10wo采用3-6根<2.5 m的刚 管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m,打入地下，管顶距 地面0. 6 m。接地管间用40mmx4mm的镀锌扁钢焊接相接。引下线用25 mm x4 mm 的镀锌扁钢，下与接地体焊接和连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接， 上与避雷针焊接和连。避雷针采用直径20mni的镀锌扁钢，长11.5。独立避雷针的 接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。8.2雷电侵入波的防护在10