棉紡廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2010級(jí)供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)棉紡織廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名王君明學(xué)號(hào)20107559院、系、部電氣工程系班號(hào)方1053-4班完成時(shí)間2013年7月2日目錄TOC\o"1-2"\h\u2591第1章設(shè)計(jì)任務(wù) 1250341.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 19821.2設(shè)計(jì)依據(jù) 125148第2章負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償 3313192.1負(fù)荷計(jì)算 3218402.2無功功率補(bǔ)償和主變壓器的選擇 525342第3章工廠變電所主接線圖 61237第4章總配變電所所址選擇 82714第5章短路電流的計(jì)算 950235.1短路計(jì)算電路圖 9217635.2短路計(jì)算過程 1014637第6章變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 1168166.110kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 11306266.2380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn) 136902第7章工廠電源進(jìn)線的選擇 141696第8章降壓變電所防雷愛護(hù)的設(shè)計(jì) 15298628.1干脆防雷愛護(hù) 15168208.2雷電侵入波的防護(hù) 1522167第9章設(shè)計(jì)總結(jié) 158060參考文獻(xiàn) 16第1章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容依據(jù)已知的設(shè)計(jì)依據(jù)，合理設(shè)計(jì)棉紡廠供配電系統(tǒng)。確定該廠所需變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型。選擇變電所主接線方案、凹凸壓設(shè)備和進(jìn)出線。確定防雷接地裝置。按要求寫出設(shè)計(jì)說明書。繪制該廠的主接線圖和該廠供電系統(tǒng)的平面布線圖。要求該廠功率因數(shù)不低于0.9。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1設(shè)計(jì)條件單位建筑面積照明:紡煉車間、原液車間和酸站按10。排毒機(jī)房按8。辦公室和倉庫按5。鍋爐房按4。電源狀況:本廠供電電源來自本廠西北方向9公里處的35/10kV地區(qū)變電站，以10kV雙回路架空線供電。電力系統(tǒng)參數(shù):系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，其短路容量為200MV·A；系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，其短路容量為175MV·A。氣象及地質(zhì)資料：年最高平均氣溫為34℃；年平均溫度為25℃，年最高氣溫為38℃，年最低氣溫為-4℃，年雷暴雨日數(shù)為35天，廠區(qū)土壤為砂質(zhì)粘土，ρ=100Ω/cm2，地下水位為2.8~5.3米。1.2.2數(shù)據(jù)和要求本廠負(fù)荷一、二級(jí)負(fù)荷較多，其車間為三班制，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h，車間負(fù)荷狀況見表1-1。表1-1各車間負(fù)荷狀況表序號(hào)車間及設(shè)備名稱安裝容量（kw）須要系數(shù)1紡煉車間紡絲機(jī)1440.800.80筒攪機(jī)520.700.75烘干機(jī)720.700.70脫水機(jī)140.500.75通風(fēng)機(jī)2320.750.80淋洗機(jī)3.70.800.80變頻機(jī)8000.800.70深水泵280.750.80傳送機(jī)120.750.802原液車間堿站220.700.75冷凍2660.750.80空調(diào)1000.700.75工藝設(shè)備7080.750.803酸站設(shè)備2060.600.804鍋爐房設(shè)備2040.750.805排毒機(jī)房鼓風(fēng)機(jī)2000.750.806其他附屬車間設(shè)備1500.700.75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2.1.1單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式1.有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）=，為系數(shù)2.無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）=tan3.視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）=4.計(jì)算電流（單位為A）=,為用電設(shè)備的額定電壓2.1.2多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式1.有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） =式中是全部設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，取0.85～0.95。2.無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）=是全部設(shè)備無功之和；是無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.9～0.97。3.視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA）=4.計(jì)算電流（單位為A） =5.同時(shí)系數(shù)經(jīng)過計(jì)算，得到負(fù)荷計(jì)算表，如表2-1所示。表2-1負(fù)荷計(jì)算表設(shè)備功率/kw須要系數(shù)功率因數(shù)有功計(jì)算功率/kw視在計(jì)算功率/kV˙A無功計(jì)算功率/kvar紡煉車間紡絲機(jī)1440.800.80115.20144.0086.40筒攪機(jī)520.700.7536.448.5332.10烘干機(jī)720.700.7050.4072.0051.42淋洗機(jī)3.70.800.802.963.702.22脫水機(jī)140.500.757.009.3336.17通風(fēng)機(jī)2320.750.80174.00217.50130.5變頻機(jī)8000.800.70640914.29568.0深水泵280.750.8021.0026.2515.75傳送機(jī)120.750.80911.2567.5紡煉車間總和1003.1621368.67931.26原液車間堿站220.700.7515.420.5313.58冷凍266.0.750.80199.5249.38149.63空調(diào)100.0.700.7570.0093.3361.73工藝設(shè)備7080.750.80531663.75398.25原液車間總和775.105982.95604.49酸站2060.600.80123.6154.5193.13鍋爐房2040.750.80153191.25114.75排毒機(jī)房2000.750.80150.00187.50112.50其他附屬車間1500.700.75105.00140.0092.60總和2309.873024.872048.732.2無功功率補(bǔ)償和主變壓器的選擇2.2.1無功功率補(bǔ)償1.補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)2.無功功率補(bǔ)償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠(yuǎn)大于其有功功率，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功功率進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)率高于0.9，取。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.76提高到0.95，低壓側(cè)并聯(lián)的電容器容量為，取3.補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為變壓器的功率損耗為高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù),符合要求2.2.2主變壓器的選擇1.主變壓器聯(lián)結(jié)組別的選擇電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別，是指變壓器一二次繞組因?qū)嵭胁煌穆?lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對(duì)于的線電壓干脆不同相位關(guān)系。6-10KV配電變壓器（二次側(cè)電壓為220V/380V）有和兩種常見聯(lián)結(jié)組。又因?yàn)槌惺軉蜗嗖黄胶庳?fù)荷實(shí)力比強(qiáng)，所以選擇聯(lián)結(jié)組。2.變壓器的臺(tái)數(shù)選擇應(yīng)滿意用電負(fù)荷對(duì)供電牢靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采納兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷接著供電。3.兩臺(tái)變壓器容量的選擇每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿意一下兩個(gè)條件：考慮溫度的影響：通過查詢附錄表5，選擇主變壓器容量為2500KVA，型號(hào)為S9-2500/10（6）。經(jīng)無功補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為，該總配變電所主變壓器的容量為，。綜上所述，此總變配電所主變壓器選擇兩臺(tái)型號(hào)為S9-2000/10（6），Dyn聯(lián)結(jié)組的變壓器。第3章工廠變電所主接線圖圖3-1總配變電所主接線圖一級(jí)負(fù)荷屬于重要負(fù)荷，假如中斷供電造成的后果非常嚴(yán)峻，因此要求有兩路電源供電，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。二級(jí)負(fù)荷也屬于重要負(fù)荷，要求有兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷電源，或中斷后能快速復(fù)原供電。把單母線分成兩段，并在兩段之間裝設(shè)能夠分段運(yùn)行的開關(guān)電器，稱為單母線分段接線。我們采納凹凸壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線圖（如圖2-1）這種主接線的兩段高壓母線，在正常時(shí)可以接通運(yùn)行，也可以分段運(yùn)行。任一臺(tái)主變壓器或任一路電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過切換操作均可快速復(fù)原整個(gè)變電所的供電。因此，其供電牢靠性相當(dāng)高，可供一、二級(jí)負(fù)荷。當(dāng)此主接線圖正常運(yùn)行時(shí)，斷路器、是斷開的，由一個(gè)回路來供電（比如左側(cè)回路供電）。若WL1進(jìn)線故障，為保證供電連續(xù)性，我們可進(jìn)行如下倒閘操作：先合隔離開關(guān)QS10、QS11，再合斷路器；對(duì)于WL2先閉合母線側(cè)隔離開關(guān)QS8，再合線路側(cè)隔離開關(guān)QS7，再合斷路器QF7。對(duì)于WL1先斷開斷路器QF6，再斷線路側(cè)隔離開關(guān)QS6，再斷母線側(cè)隔離開關(guān)QS5，至此便可平安檢修WL1進(jìn)線。若變壓器T1故障，為保證供電連續(xù)性，我們可進(jìn)行如下倒閘操作：先合隔離開關(guān)QS10、QS11，再合斷路器；再合隔離開關(guān)QS2和QK4，再合斷路器QF2和QF4；斷開QF1和QF3，再斷開QK3和QS1，至此便可平安檢修T1。第4章總配變電所所址選擇變配電所位址選擇的一般原則：盡量靠近負(fù)荷中心、靠近電源側(cè)、進(jìn)出線便利、設(shè)備運(yùn)輸便利、有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。由于工廠廠區(qū)供電來自總配電所，為經(jīng)濟(jì)起見：高壓配電所采納室內(nèi)型內(nèi)附式。據(jù)前面已確定的供電方案,結(jié)合本廠區(qū)平面示意圖,考慮總降壓變電所盡量接近負(fù)荷中心,且遠(yuǎn)離人員集中區(qū),不影響廠區(qū)面積的利用,有利于平安等諸多因素,確定總配變電所的設(shè)置位置如圖4-1所示。圖4-1工廠平面布置圖負(fù)荷指示圖是將電力負(fù)荷按肯定比例，QUOTE用負(fù)荷圓的形式標(biāo)示在工廠平面圖上如上圖所示。負(fù)荷圓半徑:QUOTE式中，為各車間內(nèi)的有功計(jì)算負(fù)荷（）；為負(fù)荷圓比例（QUOTE）。由圖所示的工廠負(fù)荷指示圖可以直觀的大致確定工廠的負(fù)荷中心，綜合比較分析，我們確定了如上圖所示的總配變電所的所址。第5章短路電流的計(jì)算5.1短路計(jì)算電路圖圖5-1短路計(jì)算電路圖5.2短路計(jì)算過程5.2.1基準(zhǔn)值的計(jì)算設(shè)基準(zhǔn)容量=100MVA，基準(zhǔn)電壓==1.05，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則5.2.2電抗標(biāo)幺值的計(jì)算1.電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，故 2.架空線查表得架空線路單位長(zhǎng)度電抗QUOTE，線路長(zhǎng)9km，故3.電力變壓器圖5-2短路計(jì)算等效電路圖5.2.3K-1點(diǎn)短路計(jì)算1.總電抗計(jì)算2.三相短路電流周期重量有效值3.其他短路電流4.三相短路容量5.2.4K-2點(diǎn)短路計(jì)算1.總電抗計(jì)算2.三相短路電流周期重量有效值3.其他短路電流4.三相短路容量表5-1 短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/QUOTEMVAk-11.731.731.734.402.6131.39k-230.7230.7230.7256.5333.4921.34第6章變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)6.110kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)1.按工作電壓選則設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。2.按工作電流選擇 設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即=,,3.按斷流實(shí)力選擇 設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘?，即或?qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。4.隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 或分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值。熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件表6-135kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流實(shí)力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)-數(shù)據(jù)10kV148.3A1.726kA2.61kA-一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)-高壓少油斷路器QUOTE（QF6、QF7、QF1、QF2）10kV630A16kA40kA-高壓隔離開關(guān)QUOTE（QS6、QS7、QS5、QS8、QS1、QS2、QS20、QS21）10kV200A-25.5kA二次負(fù)荷0.6高壓熔斷器RN2-10（FU1、FU2）10kV0.5A50kA電壓互感器JDJ-10（TV1、TV2）10/0.1kV電流互感器LQJ-10（TA1、TA2）10kV100A/5A-=31.8kA=81-6.2380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如下表所示，所選數(shù)據(jù)均滿意要求。 表6-2380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流實(shí)力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V4451A30.723kA33.49kA30.7232×0.7=660.73一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器QF3QUOTEDW15（QF3、QF4）380V低壓刀開關(guān)QUOTE（QK3、QK4）380V第7章工廠電源進(jìn)線的選擇10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn),采納LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。依據(jù)設(shè)計(jì)閱歷，一般10kV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件選導(dǎo)線截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。1.按發(fā)熱條件選擇查表得，初選LGJ-50,其40°C時(shí)的=QUOTE>,導(dǎo)線截面為50。滿意發(fā)熱條件。2.校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，10kV非居民區(qū)鋼芯鋁線的最小允許截面積=16，而LGJ-50滿足要求，故選它。3.校驗(yàn)電壓損耗查附錄表LGJ-50導(dǎo)線的電阻QUOTE電抗（線距按3000mm計(jì)）QUOTE,QUOTE,由QUOTE,QUOTE，得線路的電壓損耗為線路的電壓損耗百分值為 所以所選的LGJ-50導(dǎo)線不滿意損耗要求。因此需選擇更大截面積的導(dǎo)線，經(jīng)計(jì)算，截面積為的導(dǎo)線都不滿意要求。當(dāng)所選導(dǎo)線截面積為QUOTE時(shí)，查附錄表6知，QUOTE，。所以所選LGJ-150型鋼芯鋁線滿意電壓損耗要求，所以選擇LGJ-150型鋼芯鋁線。第8章降壓變電所防雷愛護(hù)的設(shè)計(jì)8.1干脆防雷愛護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進(jìn)出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷愛護(hù)范圍包圍整個(gè)變電所。假如變電所所在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，則可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置接地電阻。采納3-6根長(zhǎng)2.5m的剛管，在裝避雷針的桿塔旁邊做一排和多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6m。接地管間用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼焊接相接。引下線用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采納直徑20mm的鍍鋅扁鋼，長(zhǎng)1～1.5。獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。8.2雷電侵入波的防護(hù)在10KV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS4—10型閥式避雷器。引下線采納25mm×4mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有FS4—10型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來愛