供用電工程最終版

1/21供用電工程最終版《供用電工程》課程設(shè)計說明書機械廠供配電設(shè)計 供用電工程最終版課程設(shè)計(一)設(shè)計題目機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計。(二)設(shè)計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展， (三)設(shè)計依據(jù)2、工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為2500h，日最大負荷持續(xù)時間為5h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。低表1工廠負荷統(tǒng)計資料設(shè)備容量設(shè)備容量/kW鑄造車間8鍛壓車間金工車間8工具車間9熱處理車間6裝配車間7機修車間5鍋爐房1倉庫表中生活區(qū)的照明負荷中含家用電器。廠房編號214365879生活區(qū)備注功率因數(shù)需要系數(shù)負荷類別動力照明動力照明動力照明動力照明動力照明動力照明動力照明動力照明動力照明動力照明照明廠房名稱2/213/21供用電工程最終版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1.5m；干線首端(即電力系統(tǒng)的饋電變電站)距架C6、電費制度本廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量VkVA(四)設(shè)計任務(wù)要求在規(guī)定時間內(nèi)獨立完成下列工作量：1)前言。2)目錄。3)負荷計算和無功功率補償。4)變電所位置和型式的選擇。5)變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇。6)變電所主結(jié)線方案的設(shè)計。7)短路電流的計算。8)變電所一次設(shè)備的選擇與校驗。9)變電所進出線的選擇和校驗。10)變電所繼電保護的方案選擇。11)附錄——參考文獻。1)變電所主結(jié)線圖1張(A4圖樣)。2)變電所平、剖面圖1張(A4圖樣)。(五)設(shè)計時間4/21供用電工程最終版 4.計算k-1點(10.5kv側(cè))的短路電流及三相短路電流和短路容量......6 與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 10 七變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定 14 九附錄 主要參考文獻..........................................161/21供用電工程最終版本次課程設(shè)計的題目是XX機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計。通過具體的工廠供電課程設(shè)本次供用電系統(tǒng)課程設(shè)計的任務(wù)是某機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計。模擬的中小型工廠裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖樣。在繪圖中要標明設(shè)備型號和材質(zhì)，使圖紙可以清晰的表現(xiàn)出本次設(shè)計的要求。本設(shè)計最重要的原則和方法是在設(shè)計中一定要遵守國家的現(xiàn)行技術(shù)標準和設(shè)計規(guī)范，所以其中的供電設(shè)計有關(guān)的材料選擇都是按照這個標準所進行的。2/21供用電工程最終版表2XX機械廠負荷計算表編號12345678名稱鍛壓車間鑄造車間工具車間金工車間熱處理車間電鍍車間機修車間裝配車間9倉庫生活區(qū)類別動力照明計動力照明計動力照明計動力照明計動力照明計動力照明計動力照明計動力照明計動力照明計動力照明計照明量8986571需要系數(shù)Kd0000000000計算負荷P/81840000000000S/kVAI/A3/21供用電工程最終版動力動力2267照明315計入K=0.8PK=0.85q側(cè))2.無功功率補償表3無功補償后工廠的計算負荷V功補償容量主變壓器功率損耗計算負荷P/kwS/kVAI/A變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負荷中心.工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定,計算公式如下:Px+PX+PX+…(px)x=11P+2P2+P3+=i123ipy+py+py+…(py)y=1+2+p3+=i123iP4/21供用電工程最終版由計算結(jié)果可知,工廠的負荷中心在7號廠房(機修車間)的西北角,考慮到周圍環(huán)境及進出線車間)的西側(cè)緊靠廠房建造工廠變電所.形式為附設(shè)式。1．變電所主變壓器的選擇根據(jù)工廠的附和性質(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:N.T30SNT30級負荷所需的備用電源,考慮由于鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。(2)裝設(shè)兩臺主變壓器型號亦采用S9型,而每臺變壓器容量按公式選擇即:NT30N.T30(I+)位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。2.變電所主接線方案的選擇按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計兩種主接線方案(1)裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案(2)裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案3.3.兩種主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較表4兩種主接線方案的裝設(shè)兩臺主變的方案滿足要求滿足要求由于有兩臺主變,靈活性較好裝設(shè)一臺主變的方案滿足要求基本滿足要求只一臺主變靈活性稍差技供電安全性術(shù)供電可靠性指供電質(zhì)量標靈活方便性5/21供用電工程最終版稍稍差一些由表查得S9-1000/10的單價約為15.1萬,而又知變壓器的綜合投資約為其設(shè)備單價地倍,因此其綜合投資約為F此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為萬元;高壓開關(guān)柜的折舊費=24萬元 修管理費=(30.2+24)萬元 高壓開關(guān)設(shè)備的折舊和維修管理費余項目從略)按主變?nèi)萘棵縆VA900元計,供電貼更好一些萬元=42萬元,比一臺主變?nèi)f元;高壓開關(guān)柜的折舊費=36萬元 =(42+36)萬元 高壓開關(guān)設(shè)備的折舊和維修管理費=113.4萬元,比一臺主變方案多交23.4萬元擴建適應(yīng)性電力變壓器的綜合投資額高壓開關(guān)柜(含計量柜)的綜合投資額電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費供電貼費經(jīng)濟指標從上表可以看出按技術(shù)指標,裝設(shè)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案,但按經(jīng)濟指標,則裝設(shè)一臺主變的方案遠優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案,根據(jù)實際情況考慮決定采用裝設(shè)一臺主變的方案。1.繪制計算電路圖6/21供用電工程最終版2.確定短路計算基準值：I=dd==：I=dUkvd23.計算短路電路中各元件的電抗標幺值(1)電力系統(tǒng)的電抗標幺值:：X*=d==0.2(2)架空線路的電抗標幺值:：X*：X*=Xld=(0.347)=2.220U2(10.5kV)2c(3)電力變壓器的電抗標幺值US4.5100MVAX*=kd==4.5N繪制短路計算等效電路如圖所示X12/X*23/X*34.計算k-1點(10.5kv側(cè))的短路電流及三相短路電流和短路容量抗標幺值X=X*+X*=0.2+2.2=2.4(k1)12(2)三相短路電流周期分量有效值7/21供用電工程最終版I5.5kAI(3)=d1==2.3kAk1X2.4*(k1)(3)其他短路電流在無限大容量系統(tǒng)中:I,(3)=I(3)=I(3)=2.3kA短路沖擊電流:i(3)=2.55I,(3)=2.552.3=5.9kA(4)三相短路容量S(3)=Sd=100MVA=41.7MVAk1X*2.4(k1)抗標幺值X*=X*+X*+X*=0.2+2.2+4.5=6.9(k2)123(2)三相短路電流周期分量有效值I(3)=Id2=144kA=20.9kAk2X*6.9(k2)(3)其他短路電流在無限大容量系統(tǒng)中:I,(3)=I(3)=I(3)=20.9kAk2I9I,(3)=1.0920.9=21.5kA(4)三相短路容量S(3)=Sd=100MVA=14.5MVAkX*6.9(k2)表5短路計算結(jié)果三相短路電流/kA三相短路容量/MVA短路計算點I(3)I,(3)I(3)i(3)I(3)kkk-28/21(五)變電所一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目參點條件數(shù)據(jù)額定參數(shù)高壓少油斷路器高壓隔離開關(guān)8高壓熔斷器電壓互感器電壓互感器電流互感器避雷器UUINNNIUI//333-//333--A流能力I(3)kI熱穩(wěn)定度I熱穩(wěn)定度I(3)2.tima他i(3)imaxIt2.tkA622=512kA9/21供用電工程最終版戶戶外式隔離開關(guān)5均滿足要求.2.380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目參點條件數(shù)據(jù)額定參數(shù)低壓斷路器低壓斷路器一0次低壓斷路設(shè)器備DZ20-20型0號低壓刀開規(guī)關(guān)格HD13-15電流互感器LMZJ1-0.5電流互感器LMZJ1-0.5UNUI總I(大于I30)(大于I30)A流能力I(3)kI(一般)(一般)動穩(wěn)定度i(3)i熱穩(wěn)定度I(3)2.tima10/21供用電工程最終版3.高低壓母線的選擇(六)變電所進出線及與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇KV纜的選擇V時的I=120A>I，滿足發(fā)熱條件。al302)校驗機械強度查表得，最小允許截面A=35mm2，因此按發(fā)熱條件選擇的LJ-25不min于此線路很短，不需要校驗電壓損耗。(2)由高壓配電室至主變的一端引入電纜的選擇校驗采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣IACmm的交聯(lián)電纜，其I=90A>I，滿足發(fā)熱條件。al302)校驗短路熱穩(wěn)定按下式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面ttmin11/21供用電工程最終版(1)饋電給1號廠房(鍛壓車間)的線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接IAmC，查表初選纜芯截面為al302)校驗電壓損耗由所給工廠平面圖量得變電所至1號廠房距離約為68m，而由表查得003030UNU==5.8VU==5.8VU%=5.8V100%=1.5%<U%=5%Val故滿足允許電壓損耗的要求。3)短路熱穩(wěn)定度校驗按下式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面t0.75A=I(3)ima=20900mm2=238mm2minC76min纜，中型線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。(2)電給2號廠房(鑄造車間)的線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。(3)饋電給3號廠房(工具車間)的線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。(4)饋電給4號廠房(金工車間)的線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。(5)饋電給5號廠房(熱處理車間)線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。(6)饋電給6號廠房(電鍍車間)的線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。(7)饋電給7號廠房(機修車間)的線路由于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因敷設(shè)。12/21U==3.4Val302)校驗機械強度查表，最小允許截面A=2.5mm2，因此上面所選50mm2的導(dǎo)線滿足min3)校驗電壓損耗所選穿管線，估計長50m，而由查表查得0又因為機修車間30因此U==3.4VU==3.4V380Val故滿足允許電壓損耗的要求。(8)饋電給8號廠房(裝配車間)的線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。(9)饋電給9號廠房(倉庫)的線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。(10)饋電給10號廠房(鍋爐房)的線路經(jīng)校驗亦采用VLV22-1000-3240+1185型的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)。al302)校驗機械強度查表，最小允許截面A=10mm2，因此BLX-1000-1150滿足機械強min3)校驗電壓損耗由工廠平面圖量得變電所至生活區(qū)負荷中心距離約為94m，而另由表查得0r03030此U%=3.4V100%=0.9%<U%=5%380Val13/213.作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗其I=90A>I，滿足發(fā)熱條件。al302)校驗電壓損耗003030UV=0.98%<U%=5%此可見該電纜滿足允許電壓損耗要求。短路熱穩(wěn)定校驗按本變電所高壓側(cè)短路校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯25mm2的交聯(lián)電纜是滿足短路熱穩(wěn)定要求的。由于鄰近單位10kv的短路數(shù)據(jù)不詳，因此該聯(lián)絡(luò)線的短路熱穩(wěn)定校驗無法進行，只有暫缺。綜合以上所選變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表8所示。表8變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格導(dǎo)導(dǎo)線或電纜型號規(guī)格LJ-35鋁絞線(三相三線架空)YJL22-10000-335型交聯(lián)電纜(直埋)線路名稱主變引入電纜低壓14/21供用電工程最終版架空)YJL-10000-325交聯(lián)電纜(直埋)至生活區(qū)(七)變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定1.高壓短路器的操作機構(gòu)控制與信號回路斷路器采用彈簧儲能操作機構(gòu)，可實現(xiàn)一次重合閘。2.變電所的電能計量回路3.變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器-避雷器柜，其中電壓互感器為3個JDZJ-10型，組成Y0/Y0/(開口三角)的接線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)視。低壓側(cè)的動力出線上，均裝有有功電能表和無功電能表。低壓照明線路上，裝有三相。4.變電所的保護裝置(1)主變壓器的繼電保護裝置1)設(shè)瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當因嚴重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，則動作于跳閘。分流跳閘的操作方式。①過電流保護動作電流的整定利用式I=KKrelwI，式中opKKL.maxreiII=2I=21000kVA/(310kV)=257.7A=115AL.max1N.T1N.T15/21供用電工程最終版relre②過電流保護動作時間的整定由于本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護動作時間(10倍動作電流動作時間)可整定為最短的0.5s。③過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗利用式S=Ik.min1.5，式中，pII=I(2)/K=0.866I(3)/K=0.86620.9kA/(10KV/0.4KV)=0.724KAk.mink2Tk2TIIKK=10A20/1=200AOP.1OPiw因此其保護靈敏系數(shù)為PdbKKiTI=I(3)=20.9kArelreTI58.52A速斷電流倍數(shù)整定為：K=qb==5.9(注意：K可不為整數(shù)，但必須在2~8qbI10Aqb②電流速斷保護靈敏系