某冶金機(jī)械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、1/ 12目錄1設(shè)計(jì)任務(wù).21.1設(shè)計(jì)要求.21.2設(shè)計(jì)依據(jù).21.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求.41.4設(shè)計(jì)成果.42負(fù)荷計(jì)算.42.1車間各負(fù)荷.42.2全廠負(fù)荷.63短路電路的計(jì)算.63.1繪制計(jì)算電路.63.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值.73.3計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值.73.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算.83.5 k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算.84變電所變壓器和主接線方案的選擇.94.1主變壓器的選擇.94.2變電所主接線方案的選擇.94.3裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案.104.4裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案.112/ 121設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本

2、廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置 和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、 容量與類型，選擇變電所主接線方案及高 低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝 置。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1工廠總平面圖圖1某機(jī)械廠總平面圖4.%2工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余均屬三級負(fù) 荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1.1所示。3/ 12表1工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料廠房編號廠房名稱

3、負(fù)荷類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力3000. 30 . 7照明50. 81 . 02鍛壓車間動力3500. 30 . 65照明80. 71 . 07金工車間動力4000. 20 . 65照明100. 81 . 06工具車間動力3600 . 30 . 6照明70 . 91 . 04電鍍車間動力2500 . 50 . 8照明50 . 81 . 03熱處理車間動力1500 . 60 . 8照明50 . 81 . 09裝配車間動力1800 . 30 . 7照明60 . 81 . 010機(jī)修車間動力1600 . 20 . 65照明40 . 81 . 08鍋爐車間動力500 . 70 .

4、 8照明10 . 81 . 0倉庫動力200. 40. 8照明10. 81.0生活區(qū)照明3500 . 70 . 9123供電電源情況供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ-150,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m干線首端距 離本廠約8km干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA此斷路器配備 有定時(shí)限過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過流保護(hù)整定的動作時(shí)間為1.7s。為滿足工廠二級負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路

5、總長度為80km電纜線路總長度為25km3.5氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38C，年平均氣溫為23C，年最低氣溫為-9 C,年最熱月平均最高氣溫為33 E，年最熱月平均氣溫為26C，年最熱月地 下0.8米處平均氣溫為25C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|4/ 12北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。3.6地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔500m地層以砂粘土為主，地下水位為2m3.7電費(fèi)制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量 柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/kVA，動力電費(fèi)為0.9元/Kw.h，照明電費(fèi)為0.5元/Kw.h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得

6、低于0.9，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性向供電部門交納供 電貼費(fèi)：610VA為800/kVAo設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求確定車間變電所變壓器的臺數(shù)和容量；電氣主接線圖設(shè)計(jì)；輸電導(dǎo)線截面選擇（選擇一條線路計(jì)算）；確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流；主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)；設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)說明書一份 （約4000字）：包括設(shè)計(jì)任務(wù)所要求的各項(xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算過 程、結(jié)果和表格，要求內(nèi)容完整，條理清晰，書面清潔，字跡工整。設(shè)計(jì)圖紙：電氣主接線圖一張。2負(fù)荷計(jì)算本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法計(jì)算。2.1車間各負(fù)荷5/ 12表2各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料編號名稱設(shè)備 容量/kW需要系數(shù)costan計(jì)算負(fù)荷Pc/kW Qc/kvar

7、Sc/kVAIc/A1鑄造 車間 動力3550.250.750.88 88.7578.1118.33180.0C照明100.81808.0020.732鍛壓 車間 動力3250.30.61.3397.5129.675162.50247.19照明100.81808.0020.737金工 車間 動力4050.20.651.178194.77124.62189.56照明100.81808.0020.736工具 車間 動力3800.350.61.33133176.89221.67337.19照明100.81808.0020.734電鍍 車間 動力2550.50.750.88 127.5112.2170

8、.00258.59照明70.815.605.6014.513熱處 理車 間動力1800.60.80.7510881135.00205.35照明80.816.406.4016.589裝配 車間 動力1900.30.71.025758.1481.43123.86照明50.81404.0010.3610機(jī)修 車間 動力1650.250.651.17 41.2548.262563.4696.53.照明40.813.203.208.296/ 128蔦力650.70.80.7545.534.12556.8886.527/ 12照明10.810.800.802.075倉庫 動力550.40.80.75221

9、6.527.5041.83照明10.810.800.802.07總計(jì)854.3829.661214.17全廠負(fù)荷取Kp=0.9;Kq=0.95根據(jù)上表可算出：P30 i=854.3Kw;Qi=829.66kvar;S30i= 1214.17kv A則P30=KpP30i=0.9 X 854.3Kw =768.87KwQ30=KqQ30i=0.95 X 829.66kvar=788.177kvarS30=、F3Q30kv A=1214.17kv ApiCOS =854.3/1214.17=0.7043短路電路的計(jì)算3.1繪制計(jì)算電路8/ 12LGJ-150,8km(1)K-1500MVA7VK-

10、210kVS11-1250/10380V圖3-1短路計(jì)算電路9/ 12確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA基準(zhǔn)電壓Ud=Uc=1.05UN,Uc為短路計(jì)算電壓,即高壓側(cè)Uc1=10.5kV，低壓側(cè)Uc2=0.4kV，貝UJ =100MV?A=5.50kA,3Uci 3 10.5kV,Sd100MV?A一ld2=d=-= 144kA3Uc2.3 0.4kV計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值3.3.1電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量Soc=500MV A,故X1=100M- VA/500MV- A=0.23.3.2架空線路的電抗標(biāo)幺值查表得LGJ-150的線路電抗X0

11、= 0.35/km，而線路長8km,故100MV ? AX2=0.35(/ km)X 8 X= 2.5410.5kv3.3.3電力變壓器的電抗標(biāo)幺值查表得變壓器的短路電壓百分值Uk% =4.5，故4.5 100MV?A4.5 100 103kV?A=3.6100 1250kV?A100 1250kV ? A式中，SN為變壓器的額定容量幺值，并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)X3因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖5-2所示,圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)10/ 12圖3-2短路計(jì)算等效電路10.2_V V V V_22.54V_k-173-k-23.611/ 12k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算341總電抗標(biāo)幺值*

12、*X(k 1)XX2=0.2+2.54=2.743.4.2三相短路電流周期分量有效值k-2其他短路電流3k-1d1=5.50kA/2.74=2.01kAk-13.4.3其他三相短路電流I 3Ik.3ish2.55I 3:= 2.55 X 2.01=5.13kAI3sh1.51I 3:= 1.51 X 2.01=3.04kA3.4.4三相短路容量Sd=100MV- A/2.74=36.50MV-AXk-1k-2點(diǎn)(0.4kV側(cè))的相關(guān)計(jì)算3.5.1總電抗標(biāo)幺值Xk-2=X1X2X3=0.2+2.54+3.6=6.343.5.2三相短路電流周期分量有效值3k-2Id2=144kA/6.34=22.

13、71kA3.5.3=2.01kA12/ 12I 3I31爲(wèi)= 22.71kA33Ish1.841=1.84 X 22.71kA=41.79kA33Is3=1.091 = 1.09 X 22.71kA=24.75kA3.5.4三相短路容量S爲(wèi)-Sd= 100MV- A/6.34 = 15.77 MV-AXk-24變電所變壓器和主接線方案的選擇4.1主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：a)裝設(shè)一臺變壓器型號為S11型，而容量根據(jù)式 SNTS30，SNT為主變壓器容量，S30為總的計(jì)算負(fù)荷。選SNT=1250kv AS30=1114.17kv

14、 A,即選一臺S11-1250/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。b)裝設(shè)兩臺變壓器型號為S11型，而每臺變壓器容量根據(jù)式(3-1)、(3-2)選擇，即SNT(0.60.7)X1063.89kv - A=(638.334744.723)kv - A(3-1)SNT S30(I +n) =(101.4+254.5+105.68) KVA=461.55 KVA(3-2 )因此選兩臺S11-630/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Dyn11。13/ 124.2變電

15、所主接線方案的選擇一般大中型企業(yè)采用35110K V電源進(jìn)線時(shí)都設(shè)置總降壓變電所，將電壓降 至610KV后分配給各車間變電所。總降壓變電所主接線一般有線路一變壓器 組、單母線、內(nèi)橋式、外橋式等幾種接線方式。按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)下列兩種主接線方案：4.3裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案這種主接線由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分方便， 而且在發(fā)生短路故障時(shí)，過電流保護(hù)裝置動作，斷路器會自動跳閘，如果短路故 障已經(jīng)消除，貝冋立即合閘恢復(fù)供電。如果配備自動重合閘裝置，則供電可靠性 更高。但是如果變電所只此一路電源進(jìn)線時(shí)，一般也只用于三級負(fù)荷；但如果變 電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連時(shí)，或另有備用電源時(shí)，則可用二級負(fù)荷。如果變電所有兩路電源進(jìn)線，如圖4-1所示，則供電可靠性相應(yīng)提高，可供二級 負(fù)荷或少量一級負(fù)荷。6 lOlcV14/ 124-1裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線， 二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如4-2所示， 其一次側(cè)的QF1跨接在兩路電源線之間， 猶如一座橋梁， 而處在線路 斷路器QF1和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)