工厂供电课程设计某厂总降压变电所及配电系统设计

课程名称工厂供电设计课题某厂总降压变电所及配电系统设计专业电气工程及其自动化班级B090402_姓名盛铭真_2012年 06 月 15日 课程设计任务书_电气工程与自动化系__________系_电气工程及其自动化________专业学生姓名_盛铭真________班级_B090402______学号_B09040217______课程名称：_工厂供电________________________________________设计题目：_某厂总降压变电所及配电系统设计_______________________________________________________________________课程设计内容与要求：1.根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全、可靠、优质、经济的工厂供电基本要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，进行导线截面的选择计算；2.（选做）选择继电保护装置，确定防雷和接地装置；3.参考工程设计手册和其他参考书，按要求写出设计说明，绘出设计图样。设计（论文）开始时期 2012年06月04日 指导教师__李建月__________________设计（论文）完成日期 2012年06月15日 指导教师__李建月___2012年06 月 15 日 课程设计评语 第 1 页_电气工程与自动化系__________系__电气工程及其自动化________专业学生姓名_盛铭真________班级_B090402______学号_B09040217______课程名称：_工厂供电________________________________________设计题目：某厂总降压变电所及配电系统设计_________课程设计篇幅：图纸39张说明书33页指导教师评语：年月日 指导教师某厂总降压变电所及配电系统设计摘要 工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择,短路电流的计算及继电保护,电气设备的选择,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择等。关键词：总降压变电所，短路计算，继电保护。目录摘要…………………………Ⅰ前言…………………………1第1章原始资料……………21.1工厂总平面图………………………21.2车间组成及工厂负荷情况…………21.3设计任务……………41.4设计结果……………5第2章全厂负荷计算………………………5第3章无功功率的补偿及变压器的选择 7第4章主接线设计 11短路电流计算方法 11短路电流的计算 12第6章变电所的一次设备选择和校验 17高压设备器件的选择及校验 17低压设备器件的选择及校验 22各车间的进线装设低压熔断器 28母线的选择与校验 28结束语 32前言 在国民经济高速发展的今天，电能的应用越来越广泛，生产、科学、研究、日常生活都对电能的供应提出更高的要求，因此确保良好的供电质量十分必要。本设计书注重理论联系实际，理论知识力求全面、深入浅出和通俗易懂，实践技能注重实用性，可操作性和有针对性。本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接线方案及高低设备与进出线。第1章设计原始资料1.1工厂总平面图图1-1 全厂总平面布置图1-制涤车间；2-纺织车间；-织造车间4-染整车间；5-软水站；6-锻工车间7-机修车间；8-托儿所、幼儿园；9-仓库10-锅炉房；11-宿舍；12-食堂13-木工车间；14-污水调节池；15-卸油泵房1.车间组成及布置 本厂设有一个主厂房，其中有置涤车间，纺纱车间，制造车间，染整车间等四个生产车间，设备选型全部采用我国最新定型设备。详见图1-1。2.工厂负荷情况 多数车间为三班制，少数车间为一班制。全年为360个工作日，年最大负荷利用小时数为6000小时，属于二级负荷。 全场各车间变电所负荷统计资料如表1-1所示。表1某厂负荷统计资料厂房编号用电或车间单位名称设备容量/kW变电所1制涤车间3402纺纱车间3403软水站4锻工车间5机修车间6托儿所幼儿园小计变电所1织造车间5252染整车间4903浴室理发室___4食堂5独身宿舍20___小计变电所1锅炉房1512水泵房1183化验室504卸油泵房28小计3.供用电协议工厂与电业部门所签订的供电协议主要内容如下：从电业部门某35/10kV变电所，用10kV双回路架空线路向本厂配电，该变电所在厂南侧公里处；该变电所10kV配出线路定时限过流保护装置的整定时间为s，要求配电所不大于s；在总配变电所10kV侧计量；功率因数值应在以上；配电系统技术数据：变电所10kV母线短路数据如下表所示。运行方式电源10kV母线短路容量/MVA说明系统最大运行方式系统为无限大容量系统最小运行方式配电系统如图2所示。图2配电系统4.环境资料最热月平均最高温度为30度；土壤中0.7~1米深处最热月平均最高温度为20度；年雷暴日为31天；土壤冻结深度为米；夏季主导风向为南风。根据工程地质资料：厂区原为耕地，地势平坦，底层为沙质粘土，地质条件较好。地下水位为米。地表耐压力为20吨/平方米。设计任务要求在规定时间内独立完成下列设计说明书，内容包括：工厂负荷计算及无功功率补偿，列出负荷计算表；工厂总降压变电所主变压器的台数及容量选择，选择变压器型号；工厂总降压变电所的主接线设计，导线型号及截面的选择；短路电流计算，选择断路器和隔离开关；（选做）选择继电保护装置，确定防雷和接地装置。1.4设计结果设计说明书（包括计算过程）；变电所主接线图第2章全厂负荷计算采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，具体数据如表2-1所示。表2-1序号车间或用电单位名称设备容量(kW)计算负荷变压器台数及容量(kW)(kVAR)(kVA)1制条车间340272204SL7-1000/101000kVA*12纺纱车间3402722043软水站4锻工车间5机修车间6幼儿园7仓库8织造车间525420315SL7-1000/101000kVA*19染整车间49039229410浴室1011食堂12独身宿舍20116013锅炉房151SL7-400/10400kVA*114水泵房11815化验室5016卸油泵房2821相关计算公式：======第3章无功功率的补偿及变压器的选择电力部门规定，无带负荷调整电压设备的工厂必须在以上。为此，一般工厂均需安装无功功率补偿设备，以改善功率因数。我们采取的无功补偿方式是：高压补偿和低压补偿相结合、集中补偿与就地补偿相结合。在需要补偿容量大的车间采用就地补偿的方式其余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。根据该工厂的负荷特点，根据这一思路，我们选择在变电所选择1、2、5车间，变电所8、9车间采用就地补偿。根据供电协议的功率因数要求，取补偿后的功率因数，各个补偿的容量计算如下：1、就地补偿：列NO.1车间变电所：制条车间：联立得：根据《供电技术》233页表26知并列电容器的标称容量选择六个BW0.4-14-3/3，即补偿容量为84kVar。补偿后剩余容量：=204-84=120kVar同理可得2、5、8、9车间的补偿容量及补偿后剩余容量。2、低压集中补偿对NO.1变电所0.4kV母线，采用三个型号为BW0.4-12-3/3进行低压集中补偿，补偿容量为36kVar。对NO.2变电所0.4kV母线，采用两个型号为BW0.4-12-3/2进行低压集中补偿，补偿容量为24kVar。对NO.3变电所0.4kV母线，采用三个型号为BW0.4-14-3/6进行低压集中补偿，补偿容量为84kVar。3、变压器的选择及高压集中补偿变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行无功补偿才能选出合适的容量。取===NO.1变电所：=Kva考虑15%裕量：根据《供电技术》222页表4选SL7-1000/10接线方式Y,y该变压器的参数为：=1800+11600==48kVar同理可得和的变压器选型及高压集中补偿前的参数，其中选SL7-400/10接线方式Y,y高压集中补偿：以上在车间和车变补偿之后，在高压侧的有功和无功变为各个车间变电所高压侧的有功，无功之和。于是高压侧的有功与无功为：1641.771+22.68=1664.51kW=735.19+139.7=874.89kVar选用三个型号为BF10.5-40-1/3进行高压集中补偿，补偿容量为120kVar。序号车间无功功率理论补偿量实际补偿量补偿后剩余无功电容器型号及数量视在功率(kVA)功率因数Q(kVar)Qc′(kVar)Qc(kVar)Q′(kVar)120484120BW0.4-14-3/6220484120BW0.4-14-3/6345112BW0.4-14-3/8678315112203BW0.4-14-3/89294112182BW0.4-14-3/810000111200013141516PQ就地补偿之后No.1280No.2224No.30低压集中补偿No.136BW0.4-12-3/3No.224BW0.4-12-3/2No.384BW0.4-14-3/6总144高压侧功率因数高压集中补偿117变压器损耗4857第4章主接线设计因为该厂是二级负荷切考虑到经济因素故本方案采用10kV双回进线，单母线分段供电方式，在车变中接明备用变压器。采用这种接线方式的优点有可靠性和灵活性较好，当双回路同时供电时，正常时，分段断路器可合也可开断运行，两路电源进线一用一备，分段断路器接通，此时，任一段母线故障，分段与故障断路器都会在继电保护作用下自动断开。故障母线切除后，非故障段可以继续工作。当两路电源同时工作互为备用试，分段断路器则断开，若任一电源故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器自动投入，保证继续供电。具体接线图见附录第5章短路电流计算基准电流三相短路电流周期分量有效值=三相短路容量的计算公式=在变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般。取=100MVA，所以=====总配进线：总配到变电所进线：=1总配到变电所进线：=2最大运行方式下：绘制等效电路图:=====:=0.535+=====:=0.535+=====:=0.535+=====最小运行方式下：绘制等效电路图:=====:=====:=====:=====将以上数据列成短路计算表，如表5-1和表5-2所示：表5-1最大运行方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）表5-2最小运行方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）第6章变电所的一次设备选择和校验供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。高压设备器件的选择及校验计算数据断路器隔离开关电流互感器电压互感器高压熔断器避雷器型号SN10-10IGW1-6（10）/400LA-10（D级）JDZ-10RW10FZ-10U=10kV10kV10kV10kV11000/10010kV10kV630A400A200/5—2A16kA————300MVA———200MVA40kA25kA———t=×t×2×5———个数7142221《供电技术》《工厂供电设计指导》断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=10kV==630A>(3)动稳定校验断路器最大动稳试验电流峰值不小于断路器安装处的短路冲击电流值即=40kA>(4)热稳定校验要求断路器的最高温升不超过最高允许温度即即>(5)断流容量的校验：断路器的额定断流容量应大于断路器安装处的最大三相短路电流容量即>综上，断路器的选择满足校验条件。隔离开关的选择与校验按工作环境选型：户外型隔离开关的额定电压及额定电流=10kV==200>动稳定校验=25.5kA>热稳定校验>即电流互感器选择与校验（高压侧电流互感器）10kV电流互感器该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即电流互感器一次侧额定电流动稳定校验动稳定倍数Kd=160一次侧额定电流则即动稳定性满足（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=90热稳定时间即==热稳定性满足电压互感器的选择与校验经查表该型号电压互感器额定容量所以满足要求高压熔断器的选择与校验（1）高压熔断器额定电压大于安装处电网的额定电压即(2)断流能力6.1.610kV进线与各车间变电所进线的校验1、根据短路电流进行热稳定校验（1）10kV进线：按经济电流密度选择进线截面积：已知小时，经查表可得，经济电流密度jec=/进线端计算电流可得经济截面Aec=经查表，选择LJ型裸绞线LJ-120,取导线间几何间距D=该导线技术参数为：X=校验：短路时发热的最高允许温度下所需导线最小截面积所以满足要求。（2）变电所进线：按上述方法选择LJ型裸绞线LJ-50,取导线间几何间距D=该导线技术参数为：X=校验：所以满足要求。变电所进线：按上述方法选择LJ型裸绞线LJ-25,取导线间几何间距D=2、根据电压损耗进行校验（1）10kV进线：（2）车间变电所进线：（3）车间变电所进线：3、根据符合长期发热条件进行校验（1）10kV进线：选LJ经查表可得，最大允许载流量>105.6A（总负荷电流）（2）车间变电所进线选LJ经查表可得，最大允许载流量（3）车间变电所进线：选LJ经查表可得，最大允许载流量低压设备器件的选择及校验计算数据低压断路器隔离开关电流互感器型号DW48-1600HD11~14LMZ1600A1000A1000/550kA——————60kA（杠杆式）135t=t—75个数178计算数据低压断路器隔离开关电流互感器型号DW48-1600HD11~14LMZ1600A1500A2000/550kA——————80kA（杠杆式）135t=t—75个数156计算数据低压断路器隔离开关电流互感器型号DW15-630HD11~14630A600A300~800/530kA——————50kA（杠杆式）135t=t—75个数145《供电技术》《工厂供电设计指导》1、低压断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV=2、隔离开关的选择与校验(1)按工作环境选型：户外型(2)隔离开关的额定电压及额定电流=0.4kV===1000=>=满足要求(3)动稳定校验=60kA>Ka满足要求(4)热稳定校验=1=900==107所以>满足要求3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）(1)该电流互感器额定电压不小于安装地点的电网额定电压，即(2)电流互感器一次侧额定电流>=满足要求(3)动稳定校验（Kd=135）满足要求(4)热稳定校验（Kt=75）===<满足要求1、断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV==1600A>=满足要求2、隔离开关的选择与校验按工作环境选型：户外型隔离开关的额定电压及额定电流=0.4kV==1500>=满足要求动稳定校验=80kA>热稳定校验>即3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）电流互感器该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即电流互感器一次侧额定电流动稳定校验动稳定倍数Kd=135一次侧额定电流则即动稳定性满足（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=75热稳定时间即==热稳定性满足1、断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV==630A>=满足要求2、隔离开关的选择与校验（1）按工作环境选型：户外型（2）隔离开关的额定电压及额定电流=0.4kV==600>=满足要求（3）动稳定校验=50kA>（4）热稳定校验>即3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）电流互感器（1）该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即（2）电流互感器一次侧额定电流满足要求（3）动稳定校验动稳定倍数Kd=135一次侧额定电流 则即动稳定性满足 （4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=75热稳定时间即==热稳定性满足各车间的进线装设低压熔断器低压熔断器的型号型号熔断电流熔体电流分段电流FU1RM1060060010000FU2RM1060060010000FU3RM1020016010000FU4RM1060353500FU5RM1035030