昌盛冶金机修厂供配电系统设计

-.z.※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2010级供电技术课程设计兴盛冶金机修厂供配电系统设计姓名学号院、系、部电气工程系班号方1010-1完成时间2013年7月目录第1章设计任务11.1设计要求11.2设计依据1工厂负荷情况1供电电源情况1其他设计资料2第2章负荷计算和无功功率补偿22.1负荷计算公式2每个车间计算负荷的计算公式2各支路计算负荷的计算公式2低压母线计算负荷的计算公式22.2厂负荷实际计算32.3无功功率补偿4第3章变电所主变压器及主接线方案的选择53.1变压器台数确实定5主变压器台数选择原则5选择一台或者两台变压器的优缺点63.2变压器的选择63.3主接线方案6第4章短路计算84.1短路计算的目的84.2短路计算的方法84.3求各元件电抗标幺值8第5章变电所一次设备的选择校验105.135kV高压断路器的选择105.2隔离开关的选择10第6章工厂电力线路的选择与校验116.135kV高压进线的选择116.210kV高压进线的选择12第7章降压变电所的防雷127.1雷的防护127.2变电所公共接地装置的设计137.3接地装置的设计13第8章设计总结13参考文献14附录15-.z.第1章设计任务1.1设计要求根据的设计依据，合理设计兴盛冶金机修厂供配电系统，确定该厂变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案、上下压设备和进出线，确定防雷接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制该厂的主接线图，要求该厂功率因数不低于0.9。1.2设计依据工厂负荷情况本厂属于二、三级负荷，厂内车间为三班制，最大负荷利用小时数为6000h。本厂负荷统计情况如下表所示：序号车间名称设备容量(kW)1铆焊车间7000.300.55铸铁车间3000.350.71号水泵房1900.750.652机修车间6000.850.65锻造车间3200.30.652号水泵房4600.250.603制材场600.750.7综合楼300.750.63号水泵房3000.650.654铸钢车间3200.600.90仓库2200.850.84号水泵房2900.850.65表1-1各车间负荷情况表供电电源情况本厂供电电源来自本厂东南方向8KM其他设计资料(1)气象及地质资料年最高平均气温为35℃；年平均温度为24℃，年最高气温为39℃，年最低气温为-5℃，年雷暴雨日数为31天，厂区土壤为砂质粘土，ρ=100Ω/，地下水位为2.8~(2)电力系统参数35kV侧系统最大运行方式时，其短路容量为320MV·A；35kV侧系统最小运行方式时，其短路容量为160MV·A。第2章负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算公式每个车间计算负荷的计算公式有功计算负荷：，为系数 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流：，为用电设备的额定电压各支路计算负荷的计算公式有功计算负荷：,可取0.85～0.95。无功计算负荷：，可取0.9～0.97。视在计算负荷：计算电流：低压母线计算负荷的计算公式有功计算负荷：,可取0.85～0.95。无功计算负荷：，可取0.9～0.97视在计算负荷：计算电流：2.2厂负荷实际计算本设计共将负荷分为两条支路，其中支路一直接接六个车间，支路二又分为两条支路，一条支路接车间，另一支路经过10KV/0.4KV变压器接低压用电车间。表2-1支路一负荷计算表车间名称设备容量kW需要系数Kd功率因数计算负荷/kW/kvar/kVA/A铆焊车间7000.300.551.52210319.20382.08580.53机修车间6000.850.651.17510596.70784.951193.65锻造车间3200.300.651.1796112.32147.76224.50铸钢车间3200.600.900.4819292.16212.97323.59制材场600.750.701.0245.0045.9064.2897.66表2-2支路二负荷计算表车间名称设备容量kW需要系数Kd功率因数计算负荷/kW/kvar/kVA/A一号水泵房1900.750.651.17142.50166.73219.33333.24二号水泵房4600.250.601.33115152.95191.36290.75三号水泵房3000．650.651.17195.00228.15300.13456.01四号水泵房2900．850.651.17246.5288.41379.39576.45仓库2200.850.800.75187140.25233.75355.16综合楼300.750.601.3322.5029.9337.4456.89铸铁车间3000.350.701.02105107.1149.98227.88表2-3各支路变压器低压母线总负荷计算表支路名称计算负荷/kW/kvar/kVA/A支路一0.950.970.661.141000.351131.291510.2487.19支路二0.950.970.621.27932.471172.621498.1886.50低压支路0.950.970.641.20863.081034.431347.201944.522.3无功功率补偿工厂中由于有大量的异步电动机、电焊机、电弧炉等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的厂功率因数，则需要考虑增设无功功率补偿装置。在供配电系统中普遍采用在感性负载两端并联适宜的电容器，本设计即采用并联电容、就地补偿的方法来进展无功补偿。支路一主变压器低压侧的功率因数为：为使高压侧的功率因数不小于0.90，则低压侧补偿后的功率因数应取0.92，低压侧补偿电容器的补偿容量为：=(-)=1000.35[tan(arccos0.66)-tan(arccos0.92)]=712.53kvar取=800kvar，则补偿后主变电所低压侧的视在计算负荷为：变压器的功率损耗为：补偿后变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因数为0.93，所以满足要求。支路二主变压器低压侧的功率因数为：为使高压侧的功率因数不小于0.90，则低压侧补偿后的功率因数应取0.92，低压侧补偿电容器的补偿容量为：=(-)=1000.35[tan(arccos0.62)-tan(arccos0.92)]=783.27kvar取=800kvar，则补偿后主变电所低压侧的视在计算负荷为：变压器的功率损耗为：补偿后变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因数为0.91，所以满足要求。表2-4总降压变电所补偿前后负荷比照表支路序号/kW/kvar/kVA/A补偿容量/1前0.661000.351131.291510.2487.19800后0.931010.89387.981082.7962.522前0.62932.471172.621498.1886.50800后0.91942,51422,831033.0159.64第3章变电所主变压器及主接线方案的选择3.1变压器台数确实定3.1.1主变压器台数选择原则(1)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。(2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。(3)在考虑变电所变压器台数时，应考虑负荷的开展，留有一定的余地。3.1.2选择一台或者两台变压器的优缺点(1)选用两台变压器的变电所，当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。当负荷大的时候，两台变压器又可以配合运用。但是两台变压器的投资比拟大，运行损耗也较大，增大了运行本钱。(2)选用一台变压器的变电所，当变压器发生故障或检修时，则将出现全场停电的严重情况，如果一级负荷遇到了停电则损失是无法估算的，因此一台变压器的供电可靠性比拟差，但是一台变压器的投资小，运行损耗小，减少了运行本钱。综上所述，选用两台变压器虽然它有一些缺点，但优点远远大于它的缺点。变电所通常为了生产、生活、用电等的需要，都会选用两台变压器，另外选一台车间变压器。3.2变压器的选择装有两台变压器的变电所，任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约60%~70%的需要。任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要。由以上计算可得，本厂的支路一的负荷容量为1510.24，支路二的负荷容量为1498.18，低压支路的负荷容量为1347.20。考虑到未来负荷的增长，应选用两台主变压器容量均别为2000型号为S92-2000/35，低压支路的选用容量为1600型号为S9-1600/10。3.3主接线方案对工厂变配电所主接线有平安、可靠、优质、经济的特点。在此，主变压器采用内桥式接线，10KV侧低压母线采用单母线分段接线，其中一侧母线假设出现故障时，可使用另一侧母线进展供电，保证了供电可靠性，同时表达了主接线的灵活性。联接变压器虽在低压侧接用单相不平衡负荷时，要求低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%，因而严重限制了其接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的发挥。但是由于联接变压器一次绕组的绝缘强度要求比联接变压器稍低，从而制造本钱降低，故可采用合理分配单相用电负荷的方法，使三相符合尽量平衡，三台变压器均为方式接线。主接线图如下所示：图3-1系统主接线图第4章短路计算4.1短路计算的目的短路是电力系统中最常见和最严重的一种故障。所谓短路，是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。引起短路的主要原因是电气设备载流局部绝缘损坏。短路后，短路电流会到达非常大的数值，从而产生热效应和力效应，因此短路带来的后果往往是破坏性的。所以要进展短路计算。4.2短路计算的方法常用的短路电流的计算方法有欧姆法和标幺制法。欧姆法，又称有位制法，因其短路计算中的阻抗都采用有位"欧姆〞而得名。标幺制法，又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名。由于各元件均采用相对值，与短路计算点的电压无关，因此电抗标幺值无需进展电压换算，这是标幺制法优于欧姆法之处，所以下面采用标幺制法进展短路电流的计算。4.3求各元件电抗标幺值选取基准值则(1)电力系统的电抗当时，当时，(2)架空线路WL的电抗标幺值(3)主变压器的电抗标幺值=工厂供电主接线短路计算点简图如下列图所示;4-1短路计算点简图4-1短路计算点简图图4-1短路计算简图表4-1短路电流计算汇总表短路计算点运行方式三相短路电流/kA短路容量/MV·A最大2.892.892.897.374.36185.19最小1.811.811.814.532.73116.28最大2.992.992.997.624.5154.35最小2.552.552.556.503.8346.30第5章变电所一次设备的选择校验5.135kV高压断路器的选择为了保证电力线路的稳定运行，高压设备的选择非常重要，其中高压断路器的选择应该从额定电压，额定电流，热稳定性，动稳定性短路电流等方面来校验，要求：、、、、高压断路器选择校验如表5-1：表5-135kV高压断路器选择校验序号装设地点的电气条件SW2-35/1000型断路器工程数据工程数据结论135kV35kV合格234.881000A合格32.89kA16.5kA合格47.37kA45kA合格510.861089合格10kV侧，选SN10-10=2\*ROMANII型号断路器，经校验满足要求。5.2隔离开关的选择〔1〕隔离开关选择和校验：〔2〕=34.88A=600A〔3〕稳定校验=7.37kA，kA，满足。〔4〕稳定校验=满足隔离开关选择校验如表5-2：表5-235kV隔离开关选择校验序号装设地点的电气条件GW2-35G型隔离开关工程数据工程数据结论135kV35kV合格234.88A600A合格37.37kA42kA合格410.86kA合格10KV侧，选GN-8-10/600型号隔离开关，经校验满足要求。第6章工厂电力线路的选择与校验6.135kV高压进线的选择因为主变压器为电压为35kv，年最大负荷利用小时数为6000h，所以架空线截面面积按经济电流密度选择，按发热条件和机械强度校验。选择经济截面最大负荷利用小时数，查表得，所以可选标准截面，即LGJ-35型钢芯铝线。(2)校验发热条件当地年最高平均气温为35℃，查表LGJ-35的允许载流量。当地最高温度为39℃因为，所以选线满足条件。(3)校验机械强度查表得，35KV钢芯铝绞线的最小截面积，因此所选的LGJ-35型钢芯铝绞线满足机械强度要求。(4)校验电压损耗利用A=35查表得LGJ型钢芯铝绞线，电抗〔线几何均距按2m计，水平排列〕，因此线路的电压损耗为:线路电压损耗百分值为因此所选LGJ-35型钢芯铝线满足允许电压损耗要求。6.210kV高压进线的选择(1)支路一按发热条件选择截面积计算电流：查得环境温度为35时明敷的BL*-500型截面积为16的允许载流量。，因此满足发热条件。所以选择截面积为16的BL*型橡皮绝缘导线穿硬塑料管导线。(2)支路一按发热条件选择截面积计算电流而查得环境温度为35摄氏度时明敷的BL*-500型截