某化工厂总降压变电气所电气部分设计

1科信学院课程设计说明书（2013/2014学年第一学期）课程名称《企业供电系统》课程设计题目：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：2014年1月9日2目录一、原始数据及主要任务……………………………………………31、工厂负荷情况……………………………………………………32、供电电源情况……………………………………………………43、根据课题的原始资料……………………………………………………4二、技术要求…………………………………………………………4三、负荷统计计算表……………………………………………………………5四、无功功率补偿………………………………………………………7五、高低压配电系统…………………………………………………8六、变压器台数、容量、型号选择………………………………………9七、变电所主接线图………………………………………………10八、短路电流计算……………………………………………………11九、高压设备器件的选择及校验……………………………………13十、心得………………………………………………………………14一、原始数据及主要任务1、工厂负荷情况：32、全厂负荷情况3、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）。4、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Kd功率因数cosαB1锻压车间10000.30.6工具车间2000.30.65B2加工车间18000.70.75供应车间2000.20.6B3焊接车间12000.30.45修理车间1000.250.65B4机加车间4000.850.75装配车间3000.350.6仓库1000.30.65B5锅炉房3200.70.85水泵房800.750.8序号车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cos1空压车间5000.70.82模具车间5600.850.83溶质车间6000.80.94磨抛车间4000.870.825锅炉房20000.750.845、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；（6）区域变电所出线定时限过电流保护动作时限t=2s。根据课题的原始资料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二、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车变代号车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cos'tg'计算负荷Pjs/KWQjs/KVARSjs/KVA5B1锻压车间10000.30.61.33300399500工具车间2000.30.651.776070.292.3补偿容量360k·var小计1200360469.2592.3B2加工车间18000.70.750.8812601108.81680供应车间2000.20.61.334053.266.67补偿容量752.6k·var小计2000130011621746.47B3焊接车间12000.30.451.98360712.8800修理车间1000.250.651.172529.25800补偿容量616k·var小计1300385742.05834.47B4机加车间4000.850.750.88340299.2453.3装配车间3000.350.61.33105139.65175仓库1000.30.651.173035.146.15补偿容量372.8k·var6小计800475473.95674.45B5锅炉房3200.70.850.62224138.88263.53水泵房800.750.80.75604575补偿容量89.7k·var小计400284183.88338.53表2序号车间名称设备容量KW需要系数Kd功率因数cos'tg'计算负荷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补偿容量1160.7k·var小计406031542218.53865.2全厂的同期系数为：K=0.9，则全厂的计算负荷为P30=0.9×∑P30=0.9×5958kw=5362.2kwQ30=0.9×∑Q30=0.9×5249.58kw=4724.622k·var30S=230230QP=7146.69kv·A30I=NUS330=10.86KA7四、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这时低压侧的功率因数为：cos'='3030SP=0.75，为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取'cos0.95。要使低压侧的功率因数由0.75提高到0.92，则低压侧需装设的并联电容器容量为：CQ=Q30(tan1-tan2)=4724.622×[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.95)]=2613.8k·var取:CQ=3000vark则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：2'30230'30QPS=5632.7kv·A计算电流NUSI3'30'30=8558.3A变压器的功率损耗为：△Pt≈0.0230S’=112.65kw△Qt≈0.0630S’=337.9vark变电所高压侧的计算负荷为：P30’=5362.2kw+112.65kw=5474.85kwQ30’=（4724.622-3000）vark+337.9vark=2062.5vark2'30230'30QPS=5850.47kv·ANUSI3'30'30=5132.3A补偿后的功率因数为：cos'='3030SP=0.936满足（大于0.90）的要求。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。8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。（一）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。（二）低压线路导线的选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，30alII；2)中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足00.5AA；3)保护线（PE线）的截面选择一、235Amm时，0.5PEAA；二、216Amm时，PEAA三、221635mmAmm时，216PEAmm4)保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）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（一）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。（二）变电所主变压器容量的选择9每台变压器的容量NTS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：30(0.6~0.7)NTSS2、明备用条件：任一台变压器单独运行时，应满足：30()NTIIISS，即满足全部一、二级负荷需求。代入数据可得：NTS=（0.6~0.7）×5850.47kVA=（3510.282~4095.329）kVA。考虑到未来5~10年的负荷发展，初步取NTS=5000kVA。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。（三）型号的选择S9-5/10，其主要技术指标如下表所示：型号额定容量(kVA)电压组合联结组标号空载损耗(kW)负载损耗(kW)空载电流(%)阻抗电压(%)重量（kg）外形尺寸（mm）轨距（mm）高压(kV)高压分接范围(%低压(kV)油重器身重总重长宽高10)S9-5/10566.310±50.4Yyno0.040.182.8544350125780450850400×400七、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下图所示。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11的断流容量为500MVA；一路为邻厂高压联络线。下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点短路的三相短路电流和短路容量。图（一）下面采用标么制法进行短路电流计算。（一）确定基准值：取100dSMVA，110.5cUkV，20.4cUkV则：111005.5003310.5ddcSMVAIkAUkV22100144.000330.4ddcSMVAIkAUkV（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值：1100*0.200500MVAXMVA2)架空线路的电抗标么值：22100*0.35(/)82.5387(10.5)MVAXkmkmkV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%6kU，因此：346100**3.0001002000MVAXXkVA短路等效电路图如图（二）所示:12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：*(1)120.2002.53872.7387kXXX2)三相短路电流周期分量有效值：(3)11(1)5.502.0082.7387dkkIkAIkAX3)其他三相短路电流：(3)(3)12.008kIIkA(3)2.552.0085.120shikAkA(3)1.512.0083.032shIkAkA4)三相短路容量：(3)1(1)10036.5142.7387dkkSMVASMVAX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：*(2)1234(||)0.2002.73873/24.4387kXXXXX2)三相短路电流周期分量有效值：(3)22(2)14432.4424.4387dkkIkAIkAX3)其他三相短路电流：(3)(3)232.442kIIkA(3)1.8432.44259.693shikAkA(3)1.0932.4