化纤毛纺织厂总配电及配电系统设计.doc
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1、华北电力大学 供电课程设计论文 题 目 某化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统设计院 系 电力工程系专业班级 农电0902组 别 第八组成 员 杨莹 姚广元 野梦航 徐煊斌 赵寒某化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统设计绪论在国民经济高速发展的今天,电能的应用越来越广泛,生产、科学、研究、日常生活都对电能的供应提出更高的要求,因此确保良好的供电质量十分必要。本设计书注重理论联系实际,理论知识力求全面、深入浅出和通俗易懂,实践技能注重实用性,可操作性和有针对性。 本课程设计选择进行了一个模拟的中小型工厂10/0.4kV、容量为2149.01KVA的降压变电所. 区域变电站经10KV双回进线对该厂
2、供电。该厂多数车间为三班制。本厂绝大部分用电设备属长期连续负荷,要求不间断供电。全年为306个工作日,年最大负荷利用小时为6000小时。属于二级负荷。 本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识,重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行,并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接线方案及高低设备与进出线。 本设计书共分部分包括:负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和形式选择、变电所主变压器的台数、类型容量及主接线方案的选
3、择、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、变电所电气主结线图、工厂二次回路方案的选择继电保护的设计与整定以及防雷、接地设计:包括直击雷保护、行波保护和接地网设计。目录一、原始材料分析4二、全厂负荷计算4三、无功功率的补偿及变压器的选择5四、主接线设计8五、短路电流计算85.1短路电流计算方法:85.2短路电流的计算8六、变电所的一次设备选择和校验126.1高压设备器件的选择及校验126.2低压设备器件的选择及校验166.3各车间的进线装设低压熔断器206.4母线的选择与校验216.5绝缘子和套管选择与校验23七、变配电所得布置与机构设计24八、防雷装置及接地装置设计248.1直击雷保护2
4、48.2配电所公共接地装置的设计258.3行波保护26九、二次回路方案的选择及继电保护的整定计算:269.1 二次回路方案的选择269.2 变电所继电保护装置配置26十、结束语29一、原始材料分析1工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定,进行工厂供电设计必须遵循以下原则:(1)遵守规程、执行政策。必须遵守国家的有关规定及标准,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。(2)安全可靠、先进合理。应做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格
5、,技术先进和经济合理,采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。(3)近期为主、考虑发展。应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,适当考虑扩建的可能性。(4) 全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等,合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员,有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识,以便适应设计工作的需要。2工程概况某化纤毛纺厂10kV配变电所供电给织造车间、染整车间、锅炉房、食堂、水泵房、化验室及其他车间变电所。已知工厂三班制工作,年最
6、大负荷利用小数6000h,其中织造车间、染整车间、锅炉房为二级负荷。二级负荷是指中断供电将在政治上、经济上造成较大的损失的用电设备。在条件允许的情况下,二级负荷应有两条线路供电,例如煤气站的鼓风机、10吨以下的电弧炼钢炉的低压用电设备和刚玉冶炼电炉变压器等,中断供电可能造成主要设备损坏或大量产品报废3供电条件(1)供电部门可提供双回路10kV电源,一用一备。(2)电源1进线处三相短路容量120MVA,进线电缆长约150米。电源2进线处三相短路容量100MVA,进线电缆长约120米。(3)采用高供高计,要求月平均功率因数不小于0.9,。要求计量柜在主进开关柜之后,且第一柜为主进开关柜。(4)为其
7、他车间变电所提供2路10kV电源出线,容量每路800kVA。(5)配变电所设于厂区负荷中心,为独立式结构,有人值班。低压供电半径小于250m。配变电所建筑构造及面积由电气设计定。二、全厂负荷计算 采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷,具体数据如表2-1所示。表2-1序号车间或用电单位名称设备容量(kW)计 算 负 荷变压器台数及容量(kW)(kVAR)(kVA)1制条车间3400.80.80.75272204340SL7-1000/10 1000kVA*1 0.90.952纺纱车间3400.80.80.752722043403软水站86.10.650.80.7555.96541.97376
8、9.964锻工车间36.90.30.651.1711.0712.951917.035机修车间296.20.30.51.7388.86153.727177726幼儿园12.80.60.61.337.6810.214412.807仓库37.960.30.51.1711.38813.323922.788织造车间5250.80.80.75420315 525SL7-1000/10 1000kVA*10.90.959染整车间4900.80.80.7539229449010浴室1.880.811.50401.5011食堂20.630.750.80.7515.4711.604319.3412独身宿舍200.
9、811601613锅炉房1510.750.80.75113.2584.9375141.56SL7-200/10 200kVA*20.90.9514水泵房1180.750.80.7588.566.375110.6215化验室500.750.80.7537.528.12546.8616卸油泵房280.750.80.752115.7526.25相关计算公式:= = = =三、无功功率的补偿及变压器的选择 电力部门规定,无带负荷调整电压设备的工厂必须在0.9以上。为此,一般工厂均需安装无功功率补偿设备,以改善功率因数。我们采取的无功补偿方式是:高压补偿和低压补偿相结合、集中补偿与就地补偿相结合。在需要
10、补偿容量大的车间采用就地补偿的方式其余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。根据该工厂的负荷特点,根据这一思路,我们选择在NO.1变电所选择1、2、5车间,NO.2变电所8、9车间采用就地补偿。 根据供电协议的功率因数要求,取补偿后的功率因数,各个补偿的容量计算如下:1、就地补偿: 列NO.1 车间变电所: 机修车间: =153.7288.86 X 0.484=110.71 kVar 根据供电技术233页表26知并列电容器的标称容量选择8个BW0.4-14-3/8,即补偿容量为112kVar。2、低压集中补偿(1)对NO.1变电所0.4kV母线:QB2=QKQPKP QB1=640.19 0.9
11、-718.970.90.484-112=150.99kVar采用11个型号为BW0.4-14-3/11进行低压集中补偿,补偿容量为154kVar。(2)对NO.2变电所0.4kV母线:QB2=QKQPKP QB1=620.6 0.9-844.970.90.484=190.23kVar采用3个型号为BW0.4-14-3/3和3个型号为BW0.4-50-3/3进行低压集中补偿,补偿容量为192kVar。(3)对NO.3变电所0.4kV母线:QB2=QKQPKP QB1=195.2 0.9-260.250.90.484=62.24kVar采用1个型号为BW0.4-12-3/1和1个型号为BW0.4-
12、50-3/1进行低压集中补偿,补偿容量为62Var。3、变压器的选择 变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大,故应该先进行无功补偿才能选出合适的容量。(1)NO.1变压器 取 =647.07KW =310.17kVar =717.57KVA考虑25%裕量:S=717.57 X (1+25%)=896.96 kVar 根据供电技术222页表4 选SL7-1000/10 接线方式Y,y该变压器的参数为:=1800+11600=7.77kVar=48.17 kVar高压侧计算负荷PC.HV1=P30+PT=654.84KWQC.HV1=Q30+QT=358.34kVar(2)NO.2变压器
13、=844.20KVA考虑15%裕量:S=844.20X (1+15%)=970.83 kVar 根据供电技术222页表4 选SL7-1000/10 接线方式Y,y该变压器的参数为:=1800+11600=10.07kVar=57.07kVar高压侧计算负荷PC.HV1=P30+PT=770.54KWQC.HV1=Q30+QT=423.61kVar(3)NO.3变压器 =260.35KVA选SL7-700/10两台 接线方式Y,y该变压器的参数为:=540+3400=1.98kVar= 10.39kVarPC.HV1=P30+PT=236.30KWQC.HV1=Q30+QT=124.07kVar
14、4、高压集中补偿:以上在车间和车变补偿之后,在高压侧的有功和无功变为各个车间变电所高压侧的有功,无功之和。于是高压侧的有功与无功为: PC=PC.HV1+ PC.HV2+ PC.HV3=654.84+770.54+230.30=1661.68KWQC=QC.HV1+ QC.HV2+ QC.HV=358.34+423.61+124.07=906.02kVarSC=1892.63KVA=1661.68/1892.63=0.8780QB=QC-PCtan=101.23kVar选用两个型号为BWF10.5-40-1W/2和一个型号为BWF10.5-22-1W/1进行高压集中补偿,补偿容量为102kVa
15、r。序号车间无功功率理论补偿量实际补偿量补偿后剩余无功电容器型号及数量视在功率(kVA)功率因数Q(kVar)Qc(kVar)Qc(kVar)Q(kVar)120478.8884120BW0.4-14-3/6220478.8884120BW0.4-14-3/6341.9816.2241.98412.957.8612.955153.73112.8511241.73BW0.4-14-3/8610.216.6810.21713.328.8813.328315121.8112203BW0.4-14-3/89294113.68112182BW0.4-14-3/8待添加的隐藏文字内容2100001111.
16、64.4811.6120001384.9432.8484.941466.3825.6766.381528.1310.8828.131615.756.0915.75PQ就地补偿之后No.1 640.1310.25280328.1805725.53270.89185No.2 620.6239.96224365.57843.78290.901273No.3 195.275.480185.44298.74630.784026低压集中补偿No.1 328.1833.118084836292.1805BW0.4-12-3/3709.97520.911393No.2 365.5718.79164442434
17、1.57BW0.4-12-3/2833.66550.912211No.3 185.4478.633484101.44BW0.4-14-3/6255.24780.917638总879.1905130.543129144735.19051798.8650.91267高压侧功率因数874.89051880.380.885167高压集中补偿874.8905115.901049117757.8905BF10.5-40-1/31828.8780.910094变压器损耗No.17.748No.211.657No.33.3834.7四、主接线设计本厂主接线设计方案主要有三种较优方案,分别是(1)单母线分段桥型
18、接线,(2)简单单母线,架空双回线接线,(3)单母线分段,架空双回线接线。由于本厂是二级负荷,在国名经济中占有重要地位,且大多数车间是三班工作制,为了保证供电的可靠性,再考虑经济型因素,所以选用单母线分段桥型接线方式,在NO.3车变中两台变压器互为暗备用。采用这种接线方式的有点主要是可靠性和经济性比较好。桥型接线使双回进线互为暗备用,当一回进线故障时,另一回线通过桥形线可继续为全厂负荷供电。单母线分段则提高了三个车间供电的可靠性。正常运行时,分段断路器闭合。当任一段母线故障时,分段断路器在继电保护装置作用下断开,将故障母线和非故障段隔开,保障非故障段母线所带负荷的供电可靠性。五、架空双回线导线
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