工厂供电课程设计任务书剖析

第1页共20页石家庄铁道大学电气与电子工程学院课程设计（论文）任务书专业班级：电1201-4学生姓名：张桂芳指导教师（签名）：杜立强一、课程设计（论文）题目某制药厂10KV变电站电气部分的设计二、本次课程设计（论文）应达到的目的工厂供电课程设计是在《供电技术》课程学完结束后的一次教学实践环节。课程设计是实践教学环节的重要组成部分，其目的是通过课程设计加深学生对课程基本知识的理解，提高综合运用知识的能力，掌握本课程的主要内容、工程设计或撰写论文的步骤和方法。围绕课本内容培养学生独立进行工业供电系统和建筑供电系统电气部分设计计算能力，包括供电系统设计计算能力和电力设备选择能力。培养学生理论联系实际的能力，加强供电专业知识的认识水平。锻炼和培养学生分析和解决电力供电专业技术问题的能力和方法。三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）1、设计依据1）电源和环境条件：由石家庄热电集团热电四厂10KV双回路供电，正常情况下，一路工作，一路备用。热电四厂10kv出线母线短路容量为200MVA，该路线路长为：架空线采用高压架空绝缘线LYJ—3ⅹ150mm2，o长度1.2km，引至厂区北边，然后换用YJLV22型高压交联聚乙烯电缆直埋至高压配电室内。热电四厂10kV母线的定时限过电流保护装置整定为1.2秒。酵母生产厂变电所内设有两台变压器，容量待选。2）其它条件石家庄供电局要求在10KV电源进线处装设计量电费的专用仪表，要求厂总负荷的月平均功率因数不低于0.92。当地最热月平均最高气温为35℃`。总配电所周围无严重粉尘和腐蚀性气体。3）负荷资料第2页共20页2、设计内容1）、负荷分级及负荷计算2）、无功功率补偿3）、主变压器台数和容量、类型的选择4）、变电所主接线方案的设计5）、短路电流的计算6）、变电所一次设备的选择与校验7）、变电所进出线的选择与校验3、书面报告格式及内容要求：序号用电单位名称设备容量需要系数KX功率因数cosφ计算系数tgφ工作（KW）备用（KW）1制冷站13320.80.80.752空压站3800.80.80.753干燥550.80.80.754压榨成型150.750.750.885真空包装400.750.750.886搅拌14.50.750.750.887水泵房及水处理900.750.750.888真空过滤300.70.750.889酵母离心900.650.750.8810试验室200.60.750.8811照明500.850.61.3312办公楼400.60.61.3313宿舍楼1000.60.61.33第3页共20页1）、说明书的格式要符合相关规定。2）、说明书的内容应包括本设计内容。3）、说明书中需包括主接线图。四、应收集的资料及主要参考文献：1、《工厂供电设计指导》机械工业出版社刘介才主编2、《工业企业供电课程设计及实验指导书》冶金工业出版社王建南主编3、《工业与民用配电设计手册》中国电力出版社中国航空工业规划设计研究院组编4、《10KV及以下变电所设计规范》GB50023-19945、《供配电系统设计规范》GB50052-20096、《低压配电设计规范》GB50054-20117、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-19978、《交流电气装置的接地》DL/T621-1997五、审核批准意见教研室主任（签字）摘要供电系统要很好的为工业和生活服务，切实保证工业生产和生活用电的要求，并做好节能工作，达到安全、可靠、优质、经济的基本要求。我们需要正确处理好整体和部分的关系，当前利益和长远利益关系。本次课程设计是针对某制药厂变电站电气部分的设计。负荷计算采用需要系数法，短路计算采用标幺值法。根据电力系统的基本要求确定变电所的主接线方式等。一、负荷计算及负荷分级1、负荷分级：所有用电设备只有制冷站为二级负荷，其余均为三级负荷。第4页共20页二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。因此二级负荷属于重要负荷，要求有两回路供电，供电变压器也应有两台。2、负荷计算：(1)、制冷站：)1(30P=dk*1eP=1065.6kW)1(30Q=)1(30P*tanΦ=799.2kvar(2)、空压站：)2(30P=dk*2eP=304kW)2(30Q=)2(30P*tanΦ=228kvar(3)、干燥：)3(30P=dk*3eP=44kW)3(30Q=)3(30P*tanΦ=33kvar(4)、压榨成型：)4(30P=dk*4eP=11.25kW)4(30Q=)4(30P*tanΦ=9.9kvar(5)、真空包装：)5(30P=dk*5eP=30kW)5(30Q=)5(30P*tanΦ=26.4kvar(6)、搅拌：)6(30P=dk*6eP=10.875kW)6(30Q=)6(30P*tanΦ=9.57kvar(7)、水泵房及水处理：)7(30P=dk*7eP=67.5kW)7(30Q=)7(30P*tanΦ=59.4kvar(8)、真空过滤：)8(30P=dk*8eP=21kW)8(30Q=)8(30P*tanΦ=18.48kvar(9)、酵母离心：)9(30P=dk*9eP=58.5kW第5页共20页)9(30Q=)9(30P*tanΦ=51.48kvar(10)、实验室：)10(30P=dk*10eP=12kW)10(30Q=)10(30P*tanΦ=10.56kvar(11)、照明：)11(30P=dk*11eP=42.5kW)11(30Q=)11(30P*tanΦ=56.525kvar(12)、办公楼：)12(30P=dk*12eP=24kW)12(30Q=)12(30P*tanΦ=31.92kvar(13)、宿舍楼：)13(30P=dk*13eP=60kW)13(30Q=)13(30P*tanΦ=79.8kvar(14)、总的计算负荷：30P=0.9*（1065.6+304+44+11.25+30+10.875+67.5+21+58.5+12+42.5+24+60）=0.9*1751.225=1576.1kW=0.9*(799.2+228+33+9.9+26.4+9.57+59.4+18.48+51.48+10.56+56.525+31.92+79.8）=0.9*1414.235=1272.8kvar30S=)(230230QP=2025.9kV.A30I=30S/(3NU)=3078AcosΦ=30P/30S=0.78二、无功功率补偿及变压器台数、数量的选择1、无功功率补偿：对于室内变压器，由于散热条件比较差，一般变压器的出风口和进风口间大约有15℃的温差，从而使处在室内的变压器温度比处在户外的变压器温度高出大约8℃，因此户内变压器的实际容量较计算容量减少8%。30Q第6页共20页此外，根据要求我们必须进行无功功率补偿，把功率因数提高。由于低压侧功率因数为0.78，而要想把10kV（高压侧）进线侧功率因数提高到0.92，而且考虑到变压器无功功率损耗远大于有功损耗，所以380V侧最大负荷时功率因数应大于0.92，因此取功率因数cosΦ=0.94来计算380V侧所需无功补偿容量。需补偿无功容量：cQavP[tan(arccos0.78)-tan(arccos0.94)]=1576.1×0.439=692.4kvar补偿后无功容量：')(30低Q=30Q-CQ=1272.8-692.4=580.4kvar')(30低S=2'30230QP=1679.57kV.A变压器的功率损耗：ΔtP=0.01')(30低S=0.01×1679.57=16.8kWΔtQ=0.05')(30低S=0.05×1679.57=84.0kvar变电所高压侧的计算负荷：)(30高P=)(30低P+ΔtP=1576.1+16.8kW=1592.9kW)(30高Q=')(30低Q+ΔtQ=580.4+84.0kvar=664.4kvar（高）30S=2(302)(30高）高QP=224.6641592.9=1725.9kV.A（高）30I=1303NUS高=5.1031725.994.9A补偿后高压侧的功率因数：cos高Φ=)(30)(30高高SP=1725.91592.9=0.9229＞0.92故符合要求。第7页共20页2、变压器台数和容量的选择：选择依据：(1)、只装一台主变压器的变电所：TNS.≥30S式中:TNS.——变压器的额定容量；30S—变电所总的计算负荷。(2)、装有两台主变压器的变电所，每台变压器应同时满足以下条件：（1）TNS.≥30S（Ⅰ+Ⅱ）（2）TNS.=（0.6～0.7）30S式中TNS.——任一台变压器的额定容量；30S—变电所总的计算负荷。(3)、车间变电所主变压器单台容量上限：单台容量一般不宜大于1000KVA（或1250KVA），若负荷较大且集中，也可选用2000KVA以下的变压器。(4)、适当考虑发展应考虑5～10年的发展，留有余地。(5)、变压器最佳负荷率：负荷率=计算负荷/变压器容量X100%损失率=变压器损耗/变压器输入功率X100%当负荷率为50%~60%时，变压器损失率最小。考虑到投资和发展需要，变压器容量要留有15%余量，所以综合考虑变压器负荷率在80%左右较合理。额定容量计算：第8页共20页TNS.=(0.6~0.7)（高）30S=（1725.9×0.6~1725.9×0.7）=（1035.54~1208.13）kV.A(根据高压侧计算负荷进行计算)根据以上计算结果初步选择两台9S-1250/10型变压器。考虑到电力变压器额定容量，在规定的温度条件下、室外安装时，在规定的使用年限内连续输出的最大视在功率，又因为变压器安装地点年平均气温不等于20℃时，年平均气温每升高1℃，变压器容量相应减少1%，因此室内变压器的实际容量为：TS=[1-(avθ-20)/100-0.08]*TNS.=(1-0.15-0.08)*1250=962.5kV.A0.6'30S=1035.54kV.A而且要考虑到5到10年的发展空间，所以应选用更大容量的变压器。当选用9S-1600/10型变压器时：TS=0.77*1600kV.A=1232kV.A(0.6~0.7)（高）30S=（1035.54~1208.13）kV.A所以最终选择2×9S-1600/10型变压器，一台工作，一台备用。3、变压器连接组别的选择：本次设计变压器连接组别选择为Dyn11,因为此连接组别有如下优点：①可以抑制3n次的高次谐波。对于3n次谐波的激磁电流，在Δ接线的一次绕组内形成环流，不会注入到公共的高压电网中去。②Dyn11型变压器零序阻抗小，有利于低压单相接地故障的切除。（Dyn11：X0∑=X1；Yyn0：X0∑=X1+Xμ0）③承受单相不平衡负荷的能力强。Dyn11连接的变压器中性线电流允许达到相线电流的75%以上，第9页共20页Yyn0连接的变压器中性线电流不应超过相线电流的25%。三、变电所主接线方案的设计电气主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依照一定次序，相连接的接受和分配电能的电路。变电所常用主接线包括：单母线接线、双母线接线、桥形接线等。发电厂和变电站主接线应该满足一下基本要求：1、运行的可靠性；2、有一定的灵活性；3、操作简单、方便；4、经济上合理；5、具有扩建的可能性。方案一：单母线分段接线（1）接线：这种接线方式引入线有两条回路，母线分成二段，即Ⅰ段和Ⅱ段。每一回路连到一段母线上，并把引出线均分到每段母线上。两段母线第10页共20页用隔离开关、断路器等开关电器连接形成单母线分段接线。（2）特点：单母线分段便于分段检修母线，减小母线故障影响范围，提高了供电的可靠性和灵活性。（3）适用范围母线可分段运行，也可不分段运行。这种接线适用于双电源进线的比较重要的负荷，电压为6～10kV级。方案二：双母