塑料制品厂全厂总配变电所及高压配电系统的电气设计.doc

《塑料制品厂全厂总配变电所及高压配电系统的电气设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料制品厂全厂总配变电所及高压配电系统的电气设计.doc（21页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、2011级 供电技术课程设计塑料制品厂全厂总配变电所及高压配电系统的电气设计姓 名李昊学 号20117231院、系、部电气工程系班 号方1110-4完成时间2014年6月28日目录第1章 设计任务1 1.1设计要求1 1.2 设计依据1 1.2.1工厂负荷情况1 1.2.2供电电源情况1 1.2.3有关情况1 1.2.4工厂负荷统计资料2第2章 负荷计算和无功功率补偿3 2.1 负荷计算3 2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式3 2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式3 2.1.3本厂用电负荷的实际情况4 2.2 无功功率补偿6第3章 主变压器及主接线方案的选择7 3.1主变压器的选择7

2、 3.2 变压器主接线方案的选择8 3.2.1装设一台主变压器的主接线方案8第4章 短路电流的计算9 4.1 绘制计算电路9 4.2 计算短路电路中短路电流9 4.2.1 短路电流计算（欧姆法计算）9第5章 高低压设备的选择校验12 5.1 10kV侧设备的选择校验12 5.1.1按工作电压选则12 5.1.2按工作电流选择12 5.1.3按断流能力选择12 5.1.4 隔离开关和断路器的短路稳定度校验13 5.2 380V侧设备的选择校验13第6章 变压器进线的选择14 6.1 10kV高压进线14 6.1.1 10kV高压进线的选择校验14 6.2电缆的选择校验14第7章 电气装置的防雷与

3、接地15 7.1直接防雷保护15 7.2电气装置的防雷15 7.2.1架空线路的防雷措施15 7.2.2变电所的防雷措施15 7.3电气装置的接地16 7.3.1接地装置的要求16第8章 设计总结16参考文献17附录 塑料制品厂全厂总配变电所及高压配电系统设计的电气设计18第1章 设计任务1.1设计要求要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所型式，合理进行该厂全厂总降压变电所及高压配电系统设计，确定该厂变电所变压器的台数与容量、类型选择变电所主接线方案、高低压设备和进出线，确定防雷接地装置，最后按要求写出设计

4、说明书，绘制该厂的主接线图，要求该厂功率因数不低于0.9。1.2 设计依据本厂年生产10000t聚乙烯及烃塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射用品等，其原料源于某石油化纤总厂。设计总平面布置图略。全厂各车间负荷计算表如下1.2.1工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600小时，日最大负荷持续时间为6小时，该厂均属二级负荷。1.2.2供电电源情况按照工厂与供电协议，该工厂电源从电业部门某35/10千伏变电所，用10千伏双回路架空线引入本厂，两个电源并列运行，该变电所距厂东侧5公里。供电系统短路技术数据如附表3。附表3 区域变电所35千伏母线短路数据如下：系统运行方式短路

5、容量说明最大运行方式S（3）kmax=300MVA最小运行方式S（3）kmin=175MVA1.2.3有关情况本厂所在地区的年最高气温为30，土壤中0.7-1米深处一年最热月平均温度为26，年雷暴日为41天，土壤冻结深度为1.10米，夏季主导风向为南风。地质及水文条件，根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦，地层以沙质粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.8-5.3米。地耐压力为20吨/平方米。1.2.4工厂负荷统计资料附表1全厂各车间380V负荷统计资料及负荷计算表序号车间或用电单位名称设备容量kWKdcostg计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量备注P30Q30S30I30

6、1薄膜车间14000.60.60No.1二级原料库500.250.50生活间200.80.85成品库1250.30.50成品库2240.30.50包装材料库200.30.50小计2单丝车间13850.60.65No.2泵房300.650.80小计3注塑车间1890.40.60No.4二级管材车间8800.350.60小计4备料车间1380.60.50No5生活间100.80.85锻工车间300.30.65原料间150.80.9机修模具车间1000.250.65热处理车间1500.60.70铆焊车间1800.30.50浴室100.80.85仓库150.30.50小计5锅炉房2000.70.75试

7、验室1250.250.50辅助材料库1100.20.50油泵房150.650.50加油站180.650.50办公楼食堂招待所1500.60.70小计第2章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式(1)有功计算负荷（单位为） = ， 为系数(2)无功计算负荷（单位为） = tan(3)视在计算负荷（单位为） =(4)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为kV）2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式(1) 有功计算负荷（单位为KW） =式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95(2)无功计算负荷（单位为）

8、=是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97(3) 视在计算负荷（单位为kvA） =(4) 计算电流（单位为A） =将低压用电设备的接线一共分为3类车间，经过计算，得到计算负荷如下： 2.1.3本厂用电负荷的实际情况2.1.3.1支路1：制条车间： 序号车间（单位）名称设备容量kW需要系数Kd功率因数cos正切tan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1薄膜车间14000.60.61.738401117.214002127.08原料库500.250.51.7312.521.6252537.98生活间200.80.850.61169.7618.8228.58成品库1250.30.

9、501.737.512.981522.79成品库2240.30.501.737.212.4614.421.87包装材料库200.30.501.73610.381218.23小计： 2.1.3.2支路2：2单丝车间13850.60.651.17831972.271278.461942.42泵房300.60.800.7519.514.62524.37537.03小计： 2.1.3.3支路3：3注塑车间1800.40.601.3375.6100.55126191.44管材车间8800.350.601.33308409.64513.33779.92小计： 2.1.3.4支路4： 4备料车间1380.6

10、0.501.7382.8143.24165.6251.60生活间100.80.850.6184.889.4114.30锻工车间300.30.651.17910.5313.8521.04原料间150.80.90.48125.7613.3320.26机修模具车间1000.250.651.172529.2538.4658.43热处理车间1500.60.701.029091.8128.57195.30铆焊车间1800.30.501.735493.42108164.10浴室100.80.850.6184.889.4114.30仓库150.30.501.734.57.785913.67 2.1.3.5支路

11、55锅炉房2000.70.750.98140123.2186.67203.01试验室1250.250.501.7331.2554.0662.594.96辅助材料库1100.20.501.732236.064466.85油泵房150.650.501.739.7516.867519.529.63加油站180.650.501.7311.720.24123.435.55办公楼食堂招待所1500.60.701.0299.1812.8619.54 取全厂的同时系数为：，则全厂的计算负荷为： ； 2.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行

12、维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。补偿前功率因数:变压器低压侧的视在计算负荷为；由380V侧最大负荷时的功率因数只有无功补偿容量供电部门要求该厂10kV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：(tan - tan)=2508.52tan(arccos0.62) - tan(arccos0.92) = 2078.83kvar所以选择BCMJ0.4-50-3并联42个，在低压侧进行补偿，选为2100kvar补

13、偿后变压器容量和功率因数:补偿后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷（3165.82-2100）kvar=1065.82 kvar，视在功率= 2697.26kVA，因此主变压器容量选择3150kVA。计算电流=4098.18A,在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为5000kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为2000kVA的就足够了。变压器的功率损耗为26.97kW134.86kvar变压所高压侧的计算负荷为2477.75+26.97=2504.72kW1065.82+134.86=1200.68kvarkvar补偿后工厂高压侧的功率

14、因数为 0.902高压侧计算电流=160.38A表2.2 无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/kW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.622477.7453165.824020.166097.62380V侧无功补偿容量-2100-380V侧补偿后负荷0.922477.7451065.822697.264098.183主变压器功率损耗-26,97134.86-10kV侧负荷计算0.9022504.7151200,682777.71160.38 第3章 主变压器及主接线方案的选择3.1主变压器的选择根据塑料厂的负荷性质和电源情况，该厂均属二级负荷，塑料厂的主变压器装设一台，型号为

15、S9型，主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即其中为主变压器容量，为总的计算负荷。选=3150kVA=2777.71kVA，即选一台S9-3150/10型低损耗配电变压器。3.2 变压器主接线方案的选择 3.2.1装设一台主变压器的主接线方案高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的变电所主接线图，由于负荷开关和负荷型跌开式熔断器能带负荷操作，从而使变电所停、送电的操作比上述主接线要简便灵活得多，也不存在带负荷拉闸的危险。但在发生短路故障时，只能是熔断器熔断，因此这种主接线仍然存在着在排除断路故障时恢复供电的时间较长的缺点，供电可靠性仍然不高，一般也只用于三级负荷的变电所。如

16、图3-1所示图3-1 装设一台主变压器的主接线方案第4章 短路电流的计算对一般工厂来说，电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量系统。无限大容量系统的基本特点是其母线电压总维持不变，这里只计算无限大容量系统中的短路计算，短路计算的方法一般有两种：欧姆法，标幺值法，这里采用欧姆法。4.1 绘制计算电路 300MVAK-1K-25km10.5kVS9-31500.4kV(2)(3)(1)系统 图4-1 短路计算电路4.2 计算短路电路中短路电流4.2.1 短路电流计算（欧姆法计算）1. 求K1点的三相短路电流和短路容量（U=10.5KV）(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗1）电力系统的电抗：

17、X=0.372）架空线路的电抗：X=0.5XL=0.50.35()5km=0.873）经K1点短路的等效电路如图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗 值(分母)，然后计算电路总电抗： X=X+ X=0.37+0.87=1.24 图4-2 K-1点短路等效电路(2)计算三相短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值 I=4.88KA2）三相短路次暂态电流和稳态电流 I=I= I=4.88KA 3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值i=2.55I=2.554.88=12.444KA I=1.51I=1.514.88=7.369KA4）三相短路容量 S=89MVA2.求K2点的三

18、相短路电流和短路容量（U=0.4KV）(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗1）电力系统的电抗：X=5.3102）架空线路的电抗X=0.5XL()=0.50.4/km5km()=1.27103）电力变压器的电抗此工厂车间设计要求中，总共是有五个变电所，使用到了四种不同型号规格的电力变压器，故而计算此处的电力变压器的电抗时，需要分开单独计算。A. NO.1 配电所电力电压器型号：S9100010(6) 查附表得知：U%=5 则： X=8经K2点短路的等效电路如图所示：图4-3 K-2点短路等效电路计算电路总阻抗：= X+ X+ X=5.310+1.2710+8=9.810B. NO.2 NO.

19、5 车间变电所 变压器电抗计算NO.2车间变换所 电力变压器电抗：X=8 总阻抗：=9.810NO.3 变电所 电力变压器电抗： X=16 总阻抗：X= 17.8NO.4 变电所 电力变压器阻抗：X=20.3 电路总阻抗：X=22.1NO.5 变电所 电力变压器阻抗：X=20.3 总阻抗：X=22.1（2）计算三相短路电流和短路容量此处以NO.1变电所计算为例：1）三相短路电流周期分量有效值 I=23.57A2）三相短路次暂态电流和稳态电流I=I=I=23.57A3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值i=1.84I=1.84=43.37KAI=1.09I=1.09=25.69KA4）

20、三相短路容量S=16.33MVANO.2、NO.3、NO.4、NO.5等变电所的短路计算省略，数据统计见表4-44.2.2 短路电流计算表格统计短路计算点变电所号码三相短路电流/KA三相短路容量/MVA（S）II I i IK-14.884.884.8812.447.5689K-2NO.123.5723.5723.5743.3725.6916.33K-2NO.223.5723.5723.5743.3725.6916.33K-2NO.312.9712.9712.9723.8614.148.99K-2NO.410.4510.4510.4519.2311.397.24K-2NO.510.4510.4

21、510.4519.2311.397.24第5章 高低压设备的选择校验5.1 10kV侧设备的选择校验5.1.1按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。5.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即5.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量， 或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为

22、，为最大负荷电流。5.1.4 隔离开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度结论装置地点条件项目-数据10kV/11.5kV113.12A4.77kA12.16kA-一次设备型号规格额定参数-高压熔断器RN2-10/20010kV200A50kA-合格高压隔离开关GN8-10/63010kV200A-25.5kA合格高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16

23、kA40 kA合格电压互感器JDZJ1-1010kV-合格电流互感器LMZJ1-1010kV200A-合格表5-1 10kV一次侧设备的选择校验5.2 380V侧设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-2所示，所选数据均满足要求。 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度结论装置地点条件参数-数据380V2892.82A34.78kA64.00kA-一次设备额定参数-低压断路器DW15-4000/10380V3000A80kA70kA-合格电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-合格表5-2 380V一次侧设备的选择校验第6章 变压器进线的选择6.1 10

24、kV高压进线6.1.1 10kV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架设3km长10kV架空线，一般10kV的高压线路和低压动力线路通常先按发热条件选线再校验其电压损耗和机械强度。a).按发热条件选择由=113.12A及室外环境温度即年最热月平均最高气温为33度，查附录表16得，初选LGJ-25,其35度时的=119A,满足发热条件。b).校验机械强度查附录表14得，最小允许截面积=16，而LGJ-25满足要求，故选它。选标准截面，即LGJ-25满足要求。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。6.2电缆的选择校验 塑料绝缘电缆具有结构简单，制造加工方便，重量较轻，敷设安装方便且不受敷设高度

25、差限制等优点，交联聚乙烯绝缘电缆的电气性能更优，因此工厂供电系统中他们会逐步代替油浸纸绝缘电缆。本设计采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆明敷。a)按发热条件选择由=113.12A及室外环境温度即年最热月平均最高气温为33度，查表附录18得，40度空气中缆线芯截面为50的交联电缆允许载流量146A，此时校正系数查表的1.09，则实际环境允许载流量为113.12x1.09=123.30A其=146A,满足发热条件。b)校验热路稳定按式A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最小截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为

26、。本电缆线中=4.77kA，=0.5+0.2=0.7s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=84，把这些数据代入公式中得A=50。因此JL22-10000-3 50电缆满足要求。第7章 电气装置的防雷与接地7.1直接防雷保护由于主变压器装在室外和有露天配电装置，则应在变压器周围的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变压器。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长11.5。7.2电气装置的防雷7.2.1架空线路的防雷措施在架空线路上采用木横担、瓷横担或高一级电压的绝缘子，来提高线路本身的绝缘水平，也就是防雷水

27、平，这是10kV及以下架空线路防雷的基本措施。7.2.2变电所的防雷措施在靠近主变压器的位置接入阀式避雷器用来防止雷电侵入波对变电所电气装置特别是主电压器的危害。避雷器应与被保护设备并联且安装在被保护设备的电源侧，另外配电变压器的高低压侧均应装设阀式避雷器，变压器两侧的避雷器应与变压器中性点及其金属外壳一同接地。本设计采用FS4-10型高压阀式避雷器和FS-0.38型阀式避雷器。7.3电气装置的接地7.3.1接地装置的要求（1）防雷装置接地体为了防止雷击时雷电流在接地装置上产生的高电位对被保护建筑和配电装置及其接地装置进行“反击闪络”，危及建筑物和配电装置的安全防直击雷的接地装置与建筑物和配电

28、装置及其接地装置之间应有一定的安全距离。（2）其他装置接地体采用人工接地体垂直埋设常用直径50mm、长2.5m的钢管。根据附录表25有含砂粘土土壤电阻率参考值为300欧米，电阻率偏高。因此为降低接地装置的接地电阻，可采取措施有：采用多支线外引接地装置，其外引长度不宜大于2p，这里的为埋设外引线处的土壤电阻率；如果地下较深处土壤的电阻率较低时，可采用深埋式接地体。第8章 设计总结通过这次课程设计，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。知识系统化能力得到提高,设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如

29、本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次课程设计，我做了大量的参数计算，锻炼从事工程技术的综合运算能力，参数计算尽可能采用先进的计算方法。使我了解工厂供电设计的基本方法，了解工厂供电电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策方针、技术规程有一定的了解，收获不小。最后，感谢指导老师曹永红、杨新霞的细心指导.正是由于老师的辛勤培养,谆谆教导,才使此次课程设计得以圆满完成!在此再次感谢老师，谢谢您们！参考文献1工厂供电第二版.主编 刘介才.机械工业出版社2工厂供电第五版.主编 刘介才.机械工业出版社3工厂供电设计指导.主编 刘介才.机械工业出版社附录 塑料制品厂全厂总配变电所及高压配电系统设计的电气设计