昌盛冶金機(jī)修廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

-.z.※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2010級(jí)供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)興盛冶金機(jī)修廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)院、系、部電氣工程系班號(hào)方1010-1完成時(shí)間2013年7月目錄第1章設(shè)計(jì)任務(wù)11.1設(shè)計(jì)要求11.2設(shè)計(jì)依據(jù)1工廠負(fù)荷情況1供電電源情況1其他設(shè)計(jì)資料2第2章負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償22.1負(fù)荷計(jì)算公式2每個(gè)車間計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式2各支路計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式2低壓母線計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式22.2廠負(fù)荷實(shí)際計(jì)算32.3無功功率補(bǔ)償4第3章變電所主變壓器及主接線方案的選擇53.1變壓器臺(tái)數(shù)確實(shí)定5主變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則5選擇一臺(tái)或者兩臺(tái)變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)63.2變壓器的選擇63.3主接線方案6第4章短路計(jì)算84.1短路計(jì)算的目的84.2短路計(jì)算的方法84.3求各元件電抗標(biāo)幺值8第5章變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)105.135kV高壓斷路器的選擇105.2隔離開關(guān)的選擇10第6章工廠電力線路的選擇與校驗(yàn)116.135kV高壓進(jìn)線的選擇116.210kV高壓進(jìn)線的選擇12第7章降壓變電所的防雷127.1雷的防護(hù)127.2變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)137.3接地裝置的設(shè)計(jì)13第8章設(shè)計(jì)總結(jié)13參考文獻(xiàn)14附錄15-.z.第1章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求根據(jù)的設(shè)計(jì)依據(jù)，合理設(shè)計(jì)興盛冶金機(jī)修廠供配電系統(tǒng)，確定該廠變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案、上下壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定防雷接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪制該廠的主接線圖，要求該廠功率因數(shù)不低于0.9。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)工廠負(fù)荷情況本廠屬于二、三級(jí)負(fù)荷，廠內(nèi)車間為三班制，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h。本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)情況如下表所示：序號(hào)車間名稱設(shè)備容量(kW)1鉚焊車間7000.300.55鑄鐵車間3000.350.71號(hào)水泵房1900.750.652機(jī)修車間6000.850.65鍛造車間3200.30.652號(hào)水泵房4600.250.603制材場600.750.7綜合樓300.750.63號(hào)水泵房3000.650.654鑄鋼車間3200.600.90倉庫2200.850.84號(hào)水泵房2900.850.65表1-1各車間負(fù)荷情況表供電電源情況本廠供電電源來自本廠東南方向8KM其他設(shè)計(jì)資料(1)氣象及地質(zhì)資料年最高平均氣溫為35℃；年平均溫度為24℃，年最高氣溫為39℃，年最低氣溫為-5℃，年雷暴雨日數(shù)為31天，廠區(qū)土壤為砂質(zhì)粘土，ρ=100Ω/，地下水位為2.8~(2)電力系統(tǒng)參數(shù)35kV側(cè)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，其短路容量為320MV·A；35kV側(cè)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，其短路容量為160MV·A。第2章負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算公式每個(gè)車間計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷：，為系數(shù) 無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：，為用電設(shè)備的額定電壓各支路計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷：,可取0.85～0.95。無功計(jì)算負(fù)荷：，可取0.9～0.97。視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：低壓母線計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式有功計(jì)算負(fù)荷：,可取0.85～0.95。無功計(jì)算負(fù)荷：，可取0.9～0.97視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：2.2廠負(fù)荷實(shí)際計(jì)算本設(shè)計(jì)共將負(fù)荷分為兩條支路，其中支路一直接接六個(gè)車間，支路二又分為兩條支路，一條支路接車間，另一支路經(jīng)過10KV/0.4KV變壓器接低壓用電車間。表2-1支路一負(fù)荷計(jì)算表車間名稱設(shè)備容量kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A鉚焊車間7000.300.551.52210319.20382.08580.53機(jī)修車間6000.850.651.17510596.70784.951193.65鍛造車間3200.300.651.1796112.32147.76224.50鑄鋼車間3200.600.900.4819292.16212.97323.59制材場600.750.701.0245.0045.9064.2897.66表2-2支路二負(fù)荷計(jì)算表車間名稱設(shè)備容量kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A一號(hào)水泵房1900.750.651.17142.50166.73219.33333.24二號(hào)水泵房4600.250.601.33115152.95191.36290.75三號(hào)水泵房3000．650.651.17195.00228.15300.13456.01四號(hào)水泵房2900．850.651.17246.5288.41379.39576.45倉庫2200.850.800.75187140.25233.75355.16綜合樓300.750.601.3322.5029.9337.4456.89鑄鐵車間3000.350.701.02105107.1149.98227.88表2-3各支路變壓器低壓母線總負(fù)荷計(jì)算表支路名稱計(jì)算負(fù)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低壓支路0.950.970.641.20863.081034.431347.201944.522.3無功功率補(bǔ)償工廠中由于有大量的異步電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐等感性負(fù)荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的廠功率因數(shù)，則需要考慮增設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置。在供配電系統(tǒng)中普遍采用在感性負(fù)載兩端并聯(lián)適宜的電容器，本設(shè)計(jì)即采用并聯(lián)電容、就地補(bǔ)償?shù)姆椒▉磉M(jìn)展無功補(bǔ)償。支路一主變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)為：為使高壓側(cè)的功率因數(shù)不小于0.90，則低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)取0.92，低壓側(cè)補(bǔ)償電容器的補(bǔ)償容量為：=(-)=1000.35[tan(arccos0.66)-tan(arccos0.92)]=712.53kvar取=800kvar，則補(bǔ)償后主變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：變壓器的功率損耗為：補(bǔ)償后變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.93，所以滿足要求。支路二主變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)為：為使高壓側(cè)的功率因數(shù)不小于0.90，則低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)取0.92，低壓側(cè)補(bǔ)償電容器的補(bǔ)償容量為：=(-)=1000.35[tan(arccos0.62)-tan(arccos0.92)]=783.27kvar取=800kvar，則補(bǔ)償后主變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：變壓器的功率損耗為：補(bǔ)償后變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.91，所以滿足要求。表2-4總降壓變電所補(bǔ)償前后負(fù)荷比照表支路序號(hào)/kW/kvar/kVA/A補(bǔ)償容量/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章變電所主變壓器及主接線方案的選擇3.1變壓器臺(tái)數(shù)確實(shí)定3.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則(1)應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器。(2)對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考慮采用兩臺(tái)變壓器。(3)在考慮變電所變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷的開展，留有一定的余地。3.1.2選擇一臺(tái)或者兩臺(tái)變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)(1)選用兩臺(tái)變壓器的變電所，當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)能對一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。當(dāng)負(fù)荷大的時(shí)候，兩臺(tái)變壓器又可以配合運(yùn)用。但是兩臺(tái)變壓器的投資比擬大，運(yùn)行損耗也較大，增大了運(yùn)行本錢。(2)選用一臺(tái)變壓器的變電所，當(dāng)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，則將出現(xiàn)全場停電的嚴(yán)重情況，如果一級(jí)負(fù)荷遇到了停電則損失是無法估算的，因此一臺(tái)變壓器的供電可靠性比擬差，但是一臺(tái)變壓器的投資小，運(yùn)行損耗小，減少了運(yùn)行本錢。綜上所述，選用兩臺(tái)變壓器雖然它有一些缺點(diǎn)，但優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的缺點(diǎn)。變電所通常為了生產(chǎn)、生活、用電等的需要，都會(huì)選用兩臺(tái)變壓器，另外選一臺(tái)車間變壓器。3.2變壓器的選擇裝有兩臺(tái)變壓器的變電所，任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷的大約60%~70%的需要。任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需要。由以上計(jì)算可得，本廠的支路一的負(fù)荷容量為1510.24，支路二的負(fù)荷容量為1498.18，低壓支路的負(fù)荷容量為1347.20?？紤]到未來負(fù)荷的增長，應(yīng)選用兩臺(tái)主變壓器容量均別為2000型號(hào)為S92-2000/35，低壓支路的選用容量為1600型號(hào)為S9-1600/10。3.3主接線方案對工廠變配電所主接線有平安、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。在此，主變壓器采用內(nèi)橋式接線，10KV側(cè)低壓母線采用單母線分段接線，其中一側(cè)母線假設(shè)出現(xiàn)故障時(shí)，可使用另一側(cè)母線進(jìn)展供電，保證了供電可靠性，同時(shí)表達(dá)了主接線的靈活性。聯(lián)接變壓器雖在低壓側(cè)接用單相不平衡負(fù)荷時(shí)，要求低壓中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，因而嚴(yán)重限制了其接用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的發(fā)揮。但是由于聯(lián)接變壓器一次繞組的絕緣強(qiáng)度要求比聯(lián)接變壓器稍低，從而制造本錢降低，故可采用合理分配單相用電負(fù)荷的方法，使三相符合盡量平衡，三臺(tái)變壓器均為方式接線。主接線圖如下所示：圖3-1系統(tǒng)主接線圖第4章短路計(jì)算4.1短路計(jì)算的目的短路是電力系統(tǒng)中最常見和最嚴(yán)重的一種故障。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。引起短路的主要原因是電氣設(shè)備載流局部絕緣損壞。短路后，短路電流會(huì)到達(dá)非常大的數(shù)值，從而產(chǎn)生熱效應(yīng)和力效應(yīng)，因此短路帶來的后果往往是破壞性的。所以要進(jìn)展短路計(jì)算。4.2短路計(jì)算的方法常用的短路電流的計(jì)算方法有歐姆法和標(biāo)幺制法。歐姆法，又稱有位制法，因其短路計(jì)算中的阻抗都采用有位"歐姆〞而得名。標(biāo)幺制法，又稱相對單位制法，因其短路計(jì)算中的有關(guān)物理量采用標(biāo)幺值即相對單位而得名。由于各元件均采用相對值，與短路計(jì)算點(diǎn)的電壓無關(guān)，因此電抗標(biāo)幺值無需進(jìn)展電壓換算，這是標(biāo)幺制法優(yōu)于歐姆法之處，所以下面采用標(biāo)幺制法進(jìn)展短路電流的計(jì)算。4.3求各元件電抗標(biāo)幺值選取基準(zhǔn)值則(1)電力系統(tǒng)的電抗當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，(2)架空線路WL的電抗標(biāo)幺值(3)主變壓器的電抗標(biāo)幺值=工廠供電主接線短路計(jì)算點(diǎn)簡圖如下列圖所示;4-1短路計(jì)算點(diǎn)簡圖4-1短路計(jì)算點(diǎn)簡圖圖4-1短路計(jì)算簡圖表4-1短路電流計(jì)算匯總表短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方式三相短路電流/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章變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.135kV高壓斷路器的選擇為了保證電力線路的穩(wěn)定運(yùn)行，高壓設(shè)備的選擇非常重要，其中高壓斷路器的選擇應(yīng)該從額定電壓，額定電流，熱穩(wěn)定性，動(dòng)穩(wěn)定性短路電流等方面來校驗(yàn)，要求：、、、、高壓斷路器選擇校驗(yàn)如表5-1：表5-135kV高壓斷路器選擇校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件SW2-35/1000型斷路器工程數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格234.881000A合格32.89kA16.5kA合格47.37kA45kA合格510.861089合格10kV側(cè)，選SN10-10=2\*ROMANII型號(hào)斷路器，經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。5.2隔離開關(guān)的選擇〔1〕隔離開關(guān)選擇和校驗(yàn)：〔2〕=34.88A=600A〔3〕穩(wěn)定校驗(yàn)=7.37kA，kA，滿足。〔4〕穩(wěn)定校驗(yàn)=滿足隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)如表5-2：表5-235kV隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件GW2-35G型隔離開關(guān)工程數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)結(jié)論135kV35kV合格234.88A600A合格37.37kA42kA合格410.86kA合格10KV側(cè)，選GN-8-10/600型號(hào)隔離開關(guān)，經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。第6章工廠電力線路的選擇與校驗(yàn)6.135kV高壓進(jìn)線的選擇因?yàn)橹髯儔浩鳛殡妷簽?5kv，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h，所以架空線截面面積按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。選擇經(jīng)濟(jì)截面最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，查表得，所以可選標(biāo)準(zhǔn)截面，即LGJ-35型鋼芯鋁線。(2)校驗(yàn)發(fā)熱條件當(dāng)?shù)啬曜罡咂骄鶜鉁貫?5℃，查表LGJ-35的允許載流量。當(dāng)?shù)刈罡邷囟葹?9℃因?yàn)?，所以選線滿足條件。(3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，35KV鋼芯鋁絞線的最小截面積，因此所選的LGJ-35型鋼芯鋁絞線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。(4)校驗(yàn)電壓損耗利用A=35查表得LGJ型鋼芯鋁絞線，電抗〔線幾何均距按2m計(jì)，水平排列〕，因此線路的電壓損耗為:線路電壓損耗百分值為因此所選LGJ-35型鋼芯鋁線滿足允許電壓損耗要求。6.210kV高壓進(jìn)線的選擇(1)支路一按發(fā)熱條件選擇截面積計(jì)算電流：查得環(huán)境溫度為35時(shí)明敷的BL*-500型截面積為16的允許載流量。，因此滿足發(fā)熱條件。所以選擇截面積為16的BL*型橡皮絕緣導(dǎo)線穿硬塑料管導(dǎo)線。(2)支路一按發(fā)熱條件選擇截面積計(jì)算電流而查得環(huán)境溫度為35攝氏度時(shí)明敷的BL*-500型截