棉纺厂供配电系统设计

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2010级供电技术课程设计棉纺织厂供配电系统设计姓名王君明学号20107559院、系、部电气工程系班号方1053-4班完成时间2013年7月2日目录TOC\o"1-2"\h\u2591第1章设计任务 1250341.1设计内容 19821.2设计依据 125148第2章负荷计算和无功功率补偿 3313192.1负荷计算 3218402.2无功功率补偿和主变压器的选择 525342第3章工厂变电所主接线图 61237第4章总配变电所所址选择 82714第5章短路电流的计算 950235.1短路计算电路图 9217635.2短路计算过程 1014637第6章变电所一次设备的选择校验 1168166.110kV侧一次设备的选择校验 11306266.2380V侧一次设备的选择校验 136902第7章工厂电源进线的选择 141696第8章降压变电所防雷爱护的设计 15298628.1干脆防雷爱护 15168208.2雷电侵入波的防护 1522167第9章设计总结 158060参考文献 16第1章设计任务1.1设计内容依据已知的设计依据，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、凹凸压设备和进出线。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面布线图。要求该厂功率因数不低于0.9。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。排毒机房按8。办公室和仓库按5。锅炉房按4。电源状况:本厂供电电源来自本厂西北方向9公里处的35/10kV地区变电站，以10kV双回路架空线供电。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·A。气象及地质资料：年最高平均气温为34℃；年平均温度为25℃，年最高气温为38℃，年最低气温为-4℃，年雷暴雨日数为35天，厂区土壤为砂质粘土，ρ=100Ω/cm2，地下水位为2.8~5.3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，车间负荷状况见表1-1。表1-1各车间负荷状况表序号车间及设备名称安装容量（kw）须要系数1纺炼车间纺丝机1440.800.80筒搅机520.700.75烘干机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其他附属车间设备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单组用电设备计算负荷计算公式1.有功计算负荷（单位为kW）=，为系数2.无功计算负荷（单位为kvar）=tan3.视在计算负荷（单位为kVA）=4.计算电流（单位为A）=,为用电设备的额定电压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） =式中是全部设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，取0.85～0.95。2.无功计算负荷（单位为kvar）=是全部设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9～0.97。3.视在计算负荷（单位为kvA）=4.计算电流（单位为A） =5.同时系数经过计算，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须要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3.70.800.802.963.702.22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7080.750.80531663.75398.25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2.无功功率补偿容量按规定，变电所高压侧的考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率，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。要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，取3.补偿后的变压器容量和功率因数补偿后变压器低压侧的视在计算负荷为变压器的功率损耗为高压侧的计算负荷为补偿后的功率因数,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实行不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对于的线电压干脆不同相位关系。6-10KV配电变压器（二次侧电压为220V/380V）有和两种常见联结组。又因为承受单相不平衡负荷实力比强，所以选择联结组。2.变压器的台数选择应满意用电负荷对供电牢靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采纳两台变压器，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、二级负荷接着供电。3.两台变压器容量的选择每台变压器的容量应同时满意一下两个条件：考虑温度的影响：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）。经无功补偿后，工厂的功率因数为，该总配变电所主变压器的容量为，。综上所述，此总变配电所主变压器选择两台型号为S9-2000/10（6），Dyn联结组的变压器。第3章工厂变电所主接线图图3-1总配变电所主接线图一级负荷属于重要负荷，假如中断供电造成的后果非常严峻，因此要求有两路电源供电，当其中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，要求有两回路供电，供电变压器也应有两台。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断电源，或中断后能快速复原供电。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。我们采纳凹凸压侧均为单母线分段的变电所主接线图（如图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，通过切换操作均可快速复原整个变电所的供电。因此，其供电牢靠性相当高，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（比如左侧回路供电）。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，至此便可平安检修WL1进线。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，至此便可平安检修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：尽量靠近负荷中心、靠近电源侧、进出线便利、设备运输便利、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：高压配电所采纳室内型内附式。据前面已确定的供电方案,结合本厂区平面示意图,考虑总降压变电所尽量接近负荷中心,且远离人员集中区,不影响厂区面积的利用,有利于平安等诸多因素,确定总配变电所的设置位置如图4-1所示。图4-1工厂平面布置图负荷指示图是将电力负荷按肯定比例，QUOTE用负荷圆的形式标示在工厂平面图上如上图所示。负荷圆半径:QUOTE式中，为各车间内的有功计算负荷（）；为负荷圆比例（QUOTE）。由图所示的工厂负荷指示图可以直观的大致确定工厂的负荷中心，综合比较分析，我们确定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短路计算电路图图5-1短路计算电路图5.2短路计算过程5.2.1基准值的计算设基准容量=100MVA，基准电压==1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则5.2.2电抗标幺值的计算1.电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量，故 2.架空线查表得架空线路单位长度电抗QUOTE，线路长9km，故3.电力变压器图5-2短路计算等效电路图5.2.3K-1点短路计算1.总电抗计算2.三相短路电流周期重量有效值3.其他短路电流4.三相短路容量5.2.4K-2点短路计算1.总电抗计算2.三相短路电流周期重量有效值3.其他短路电流4.三相短路容量表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/QUOTEMVAk-11.731.731.734.402.6131.39k-230.7230.7230.7256.5333.4921.34第6章变电所一次设备的选择校验6.110kV侧一次设备的选择校验1.按工作电压选则设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。2.按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即=,,3.按断流实力选择 设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。4.隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验动稳定校验条件 或分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值。热稳定校验条件表6-135kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流实力动稳定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据10kV148.3A1.726kA2.61kA-一次设备型号规格额定参数-高压少油断路器QUOTE（QF6、QF7、QF1、QF2）10kV630A16kA40kA-高压隔离开关QUOTE（QS6、QS7、QS5、QS8、QS1、QS2、QS20、QS21）10kV200A-25.5kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-10（FU1、FU2）10kV0.5A50kA电压互感器JDJ-10（TV1、TV2）10/0.1kV电流互感器LQJ-10（TA1、TA2）10kV100A/5A-=31.8kA=81-6.2380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如下表所示，所选数据均满意要求。 表6-2380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流实力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据380V4451A30.723kA33.49kA30.7232×0.7=660.73一次设备型号规格额定参数低压断路器QF3QUOTEDW15（QF3、QF4）380V低压刀开关QUOTE（QK3、QK4）380V第7章工厂电源进线的选择10kV高压进线的选择校验,采纳LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。依据设计阅历，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.按发热条件选择查表得，初选LGJ-50,其40°C时的=QUOTE>,导线截面为50。满意发热条件。2.校验机械强度查表得，10kV非居民区钢芯铝线的最小允许截面积=16，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QUOTE电抗（线距按3000mm计）QUOTE,QUOTE,由QUOTE,QUOTE，得线路的电压损耗为线路的电压损耗百分值为 所以所选的LGJ-50导线不满意损耗要求。因此需选择更大截面积的导线，经计算，截面积为的导线都不满意要求。当所选导线截面积为QUOTE时，查附录表6知，QUOTE，。所以所选LGJ-150型钢芯铝线满意电压损耗要求，所以选择LGJ-150型钢芯铝线。第8章降压变电所防雷爱护的设计8.1干脆防雷爱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爱护范围包围整个变电所。假如变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，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。采纳3-6根长2.5m的刚管，在装避雷针的杆塔旁边做一排和多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相接。引下线用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采纳直径20mm的镀锌扁钢，长1～1.5。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10KV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采纳25mm×4mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。在10KV高压配电室内装设有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来爱