化工厂总降压变电所电气部分设计

1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2015/2016学年第一学期）课程名称：企业供电系统工程设计题 目： 某化工厂总降压变电所电气部分设计专业班级：学生姓名：学 号：指导教师：设计周数：1 周设计成绩：2016年1月14日目录一、原始数据及设计任务 2二、技术要求 3三、负荷统计计算表 3四、无功功率补偿 9五、高低压供配电系统 65.1 高压线路导线的选择 105.2 低压线路导线的选择 10六、变压器台数、容量、型号选择 76.1 主变压器台数的选择 76.2 变电所主变压器容量的选择 76.3 型号的选择 12七、变电所主接线图 13八、短路电流的计算 14九、主要高压设备器件的选择与校

2、验 16169.1 变电所高压侧一次设备的选择9.2 变电所高压侧一次设备的校验 16十、学习心得与体会 18十一、参考文献 19一、原始数据及设计任务1 、工厂负荷情况2 、全厂负荷情况：该厂主要车间及辅助设施均为II类负荷，3班工作制，最大负荷利用小时数Tmax=5800h。 全厂各车间负荷情况见表1 和表2（注：同期系数为 0.9 ）。?表 1?各车间380V 负荷锻压车间10000.30.6B1工具车间2000.30.65加工车间18000.70.75B2供应车间2000.20.6焊接车间12000.30.45B3修理车间1000.250.65机加车间4000.850.75B4装配车间

3、3000.350.6仓库1000.30.65锅炉房3200.70.85B5水泵房800.750.8车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cos3 、供电电源情况（1）工作电源：工厂电源从距该厂10km的某220/35KV区域变电所取得，以一回架空线向工厂供电； ?（ 2）备用电源：由正北方向其他工厂引入 10kV 电缆作为备用电源，平时不准投入，仅在该厂的主电源发生故障或检修时才允许备用电源供电； ?（ 3）功率因素值应在0.9 以上； ?（4）区变 35KV母线短路容量：Smax（3） =400MVA Smin （3） =345MVA ?（ 5） ?电能计量在变电所35kV 侧进行； ?（

4、 6） ?区域变电所出线定时限过电流保护动作时限t=2s 。 ?4 、设计任务（ 1）确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的 2-3 个方案， 经过技术经济比较，确定最优方案；（ 2）选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等；（ 3） 短路电流计算： 根据电气设备选择和继电保护整定的需要， 选择短路计算点，绘制等值网 络图，计算短路电流，并列表汇总；（ 4）电气设备选择与校验；5）主变压器继电保护方案配置。、技术要求1）保证供电安全，可靠，经济；2）功率因数达到0.9 及以上。三、负荷统计计算表表1各车间 380V 负荷车变代号车间名称设备容量 KW需要系数

5、Kd功率因数cos 'tg 'Pjs/KW计算负荷Qjs/KVARSjs/KVA锻压车间10000.30.61.33300399500B1工具车间2000.30.651.776070.292.3补偿容360kvar小计 1200360469.2592.3加工车1800 间0.70.750.8812601108.8 1680供应车200间B2补偿容量0.20.61.334053.266.67752.6kvar小计 20001746.4130011627焊接车1200 间0.30.451.98360712.8800修理车B3100间0.250.651.172529.25800补偿容

6、量616kvar小计1300385742.05834.47机加车4000.850.750.88340299.2453.3间装配车3000.350.61.33105139.65175间B4仓库1000.30.651.173035.146.15补偿容372.8k var量小计800475473.95674.45锅炉房3200.70.850.62224138.88263.53水泵房800.750.80.75604575B5补偿容89.7k var小计 400284183.88 338.53表2 各车间10KV高压负荷计算负荷序车间名称设备容量 KW需要系数 Kd功率因数cos 'tg 

7、9;Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVA1空压车间5000.70.80.75350262.5437.52模具车间5600.850.80.754763575953溶质车间6000.80.90.48480357533.34磨抛车间4000.870.820.7384243.6424.45锅炉房20000.750.80.75150011251875补偿容1160.7k var小计 406031542218.5 3865.2全厂的同期系数为：K=0.9,则全厂的计算负荷为 P30=0.9XEP30=0.9X5958kw=5362.2kw; Q30=0.9 X E Q30=0.9 X 5249.58

8、kw=4724.622k - var ;S30)" Q30 =7146.69kv A;屋3U=10.86KA。N四、无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：S30=7146.69kv A,这P30时低压侧的功率因数为：cos '-P=0.75,为使高压侧的功率因数0.90,则S30低压侧补偿后的功率因数应高于 0.90,则取cos 0.95 要使低压侧的功率因数由0.75提高到0.95,则低压侧需装设的并联电容器容量为：QC=Q30(tan tan 2 )=4724.622 义tan(arccos0.75) - tan(arccos0.95) =2613.8k

9、取：Qc =3000kvar则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为:S30vPao Q32 =5632.7kv A,计算电流 I30 rS=8558.003A。3Un变压器的功率损耗为: Pt = 0.02s30' =112.65kw; Qt= 0.06 S30 ' =337.96 k var ；则变电所高压侧的计算负荷为：P30' =5362.2kw+112.65kw=5474.85kw,Q30 = (4724.622-3000) kvar+337.96 k var=2062.58 k var'一'S30cosv'Pao Qa2 =5850.49

10、kv A, 130 S=5132.3A,则补偿后的功率因数为:3Un30J =0.936满足（大于0.90）的要求。S30五、高低压供配电系统为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条 件：发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度。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 热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路, 因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和 机械强度。5.1 高压线路导线的选择架空进线后接铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢铠护套电力电缆BLV-95。5.2 低压线路导线的选

11、择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统;从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用LGJ-185型钢芯铝线电缆， 根据不同的车间负荷采用不同的截面。 其中导线和电缆的截面选择满足条件：（ 1）相线截面的选择以满足发热条件即，I al I 30 ；（2）中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足 A 0.5A ；（3）保护线（PE线）的截面选择1、 A 35mm2 时， APE 0.5A ；2、 A 16mm2 时， APE A ；3、 16mm2 A 35mm2 时， APE 16mm2 ；（4）保护中性线（PEN的选择，取（N线）与（PE

12、）的最大截面。另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BV型号。六、变压器台数、容量、型号选择6.1 主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器： 有大量一级或二级负荷； 季节性负荷变化较大； 集中负荷较大。 结合本厂的情况， 考虑到二级重要负荷的供电安全可靠， 故选择两台主变压器。6.2 变电所主变压器容量的选择每台变压器的容量SN T 应同时满足以下两个条件：（ 1）暗备用条件：任一台变压器单独运行时，宜满足：SN T （0.6 0.7） S30；（2）明备用条件：任一台变压器单独运行时，应满足：SN T S30（

13、 I II） ，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：SNT= （0.60.7 ） X 5850.49 kv A= （3510.2944095.343） kV A。考虑到未来510 年的负荷发展，初步取SN T =5000kV A ； 考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9系列10kv配电变压器。6.3 型号的选择S9-5/10 ，其主要技术指标如下表所示：额定容量型（电压组号k 合VA）空负十八 十八载载十且 +H损损耗耗kkWW空阻载抗电电流压kg)重量轨距（ mm）外形尺寸 （ mm）高低分压压接( 范(k 围kVV()%)油器总重 身 长宽高重重S6 96Y002-055.4

14、4335n018o 4851174512858500500400X 400七、变电所主接线图装设两台主变压器的主接线方案，如下图所示：八、短路电流的计算本厂的供电系统简图如图（一）所示。采用两路电源供线，一路为距本厂8km的馈电变电站经LGJ-150架空线（系统按电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为500MV A ; 一路为邻厂高压联络线。卜面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2路的短路电流和路容量St：o 2O<X>/ LO<30OKV3SOV2门门口1门图（一）卜面采用标么制法进行短路电流计算（一）确定基准值:取 Sd 100M

15、V AUc1 10.5kV , Uc2 0.4kV则：IdiSd. 3U ci100MV A3 10.5kV5.500kA ;（二）计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：1）电力系统的电抗标么化X*黑W0.2002)架空线路的电抗标么值：X* 0.35( /km) 8km 100MV A 2.5387 (10.5kV)3)电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得Uk% 6,因此：短路等效电路图如图(二)所示：图(二)计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量：1)总电抗标么值：X (k 1) Xi X2 0.200 2.5387 2.73872)三相短路电流周期分量有

16、效值：Ik3)1堂吆2.008kA X (k 1)2.73873) 其他三 相短路 电流：I Ik3)1 2.008kAi% 2.55 2.008kA 5.120kAlSh)1.51 2.008kA 3.032kA4)三相短路容量：Sk3)1 -S ©MV A 36.514MV A X (k 1)2.7387计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量：1) 总电抗标么值：X*(k 2) X1 X2 (X3|X4)0.200 2.7387 3/2 4.43872)三相短路电流周期分量有效值：I3)2出空32.442kAX (k 2)4.43873)其他三相短路电流：IIk

17、3)2 32.442 kASh100MV A4.438722.529MV A九、主要高压设备器件的选择与校验9.1 变电所高压侧一次设备的选择根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用JYN2-10 (Z)型户内移开式交流金属封闭开关设备，此高压开关柜的型号：JYN2-10/4ZTTA (说明：4: 一次方案号；Z:真空断路器；T:弹簧操动；TA :干热带)。其内部高压一次设备根据本厂需求选取：高压断路器：ZN2-10/600高压熔断器：RN1-10/150电流互感器：LQJ-10/5电压互感器：JDZJ-10高压隔离开关：GN6-10/2009.2 变电所高压侧一次设备的校验校验项目电压kV电

18、流A动稳定电流热稳定电流断流能力kA4skA装设点条参数件数据0.38115.29一次设备型号规格额定参数高压断路器ZN2-10/6001060030一11.6高压熔断器RN1-10/15010150一一一12电流互感器LQJ-10-200/510200/5一电压互感器JDZJ-10一一一一一高压隔离开关1020025.5一一GN6-10/200由上表知高压侧所选一次设备的额定电压、 额定电流、动稳定、热稳定均满足要求。十、学习心得与体会通过本次课程设计，我把所学理论知识和生产实际很好的联系起来，真正做到了学以致用，方才觉着自己几年毕竟没白学，能切切实实地解决一些实际问题 了。从设计之初的模糊、困惑到设计完成之后的豁然开朗， 真正地可谓是脱胎换 骨。之前对供电设计系统的认识是如何设计使系统能正常工作，通过设计才认识到之前的观念是片面的，因为系统所处的环境是不断变化的， 某一正常工作的系 统在特定情况下是不稳定的甚至