机械厂降压变电所的电气设计Word文档格式.docx
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热处理车间
180
7
装配车间
120
8
机修车间
130
9
锅炉房
80
10
仓库
25
11
宿舍
总平面图
区厂
比例I;
2000
四、设计任务
要求在规定的时间内完成下列工作量:
1设计说明书包含:
1)目录
2)前言
3)负荷计算和无功功率补偿
4)变电所位置和型式的选择
5)变电所主变压器台数和容量及主接线方案的确定
6)短路电流计算
7)变电所一次设备的选择与校验
8)变电所所址选择及平面布置图(不画剖面图)
9)专题:
变压器继电保护整定计算(或防雷选择与计算)
10)参考文献
2、设计图纸
变电所主接线图一张A3,
五、设计时间
2011年11月1日至2011年12月9日
六、考核方法
成绩按五级考核,分为优、良、中、及格和不及格。
成绩包括:
设计说明书50分
图纸20分
答辩30分
其他没有说明的事情可根据具体情况处理。
指导教师:
邓洪伟
2011年11月1日
前言
为使工厂供电工作很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,本设计在大量收集资料,并对原始资料进行分析后,做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计,使其达到以下基本要求:
1安全在电能的供应、分配和使用中,不发生人身事故和设备事故。
2、可靠满足电能用户对供电可靠性的要求。
3、优质满足电能用户对电压和频率等质量的要求
4、经济供电系统的投资少,运行费用低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
此外,在供电工作中,又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系,既照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,顾全大局,适应发展。
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50059-92《35~110kV变电所设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定,工厂供电设计遵循以下原则:
1、遵守规程、执行政策;
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;
做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和经济合理,采
用效率高、能耗低和性能先进电气产品。
3、近期为主、考虑发展;
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到工厂的生产及发展。
负荷计算和无功功率补偿
1•负荷计算
负荷计算在负荷计算时,采用需要系数法对各个车间进行计算,并将照明和动力部
分分开计算,照明部分最后和宿舍区照明一起计算。
单组用电设备计算负荷的计算式
有功计算负荷PPeKd
无功计算负荷Qptan
P
视在计算负荷S
S
计算电流I
cos
V3Un
Sj.Pj2Qj2
运用公式对各车间进行负荷计算如下表。
表1工厂负荷计算表
序
号
用电
名称
负荷
性质
设备
容量
kW
需要
系数
Kd
功率因
数©
tan©
计算负荷
P3c/kw
Q30/kvar
S3c/kvar
130/A
铸造
车间
69
锻压
90
150
228
金工
72
182
工具
60
100
电镀车间
160
热处理车间
装配
48
机修
39
65
锅炉
房
40
19
140
合计
1227
1865
有功负荷同时系数
取kP°
・95
无功负荷同时系数
取kq0.95
809
762
1111
1688
说明:
考虑到发展性原则以及安全性原则,本表中所有需要系数均取最大值,所有功率因数均取最小值。
变压器损耗估算
△Pb=1%S0=xi11仁
△Qb=5%l30=Xl688=
2无功功率补偿
由表1可知,该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于。
考虑到变压器的无功功率损耗△Qb远远大于
有功功率损耗△Pb因此,在变压器的10kV侧进行无功功率补偿时,其补偿后的功率因素应稍大于,现设cos©
=则
10kV侧在补偿前的功率因素为
COS1p30/S30
=809/1111=
因此,所需要的补偿容量为:
QcP30(tg1tg2)
809(tgarccos0.728tgarccos0.97)
559kvar
选取Qc410kvar选并联电容器为一14—3型,总共容量14kvar40=560kvar。
10kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算:
Pjg
F30Pb809
11.11820.11kW
Qjg
Q30QbQc
76284.4560
286.4kvar
Sjg
.Pjg2Qjg2
•22
820.11286.4
8687Kva
2Pjg/Sjg
因此无功功率补偿后工厂380V侧和10V侧的负荷计算如表2
表2无功功率补偿后工厂的计算负荷
项目
380V侧补偿前负
荷
80976211111688
cos©
P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A
380V侧补偿后负
荷8092028341267
主变压器功率损
耗
10KV侧负荷总计
二、变电所位置和型式的选择
本处虽然老师给出了负荷中心的位置,但是由于负荷中心与工厂的所有车间都隔着一条大街,而且,变电所属于易燃易爆场所,应该远离宿舍区域。
最后,变电所在厂区外不便于管理,故我选择靠近负荷中心的位置车间1与车间4车间5之间的位置,大致符合变电所选址标准:
(1)尽量靠近负荷中心。
(2)进出线方便(靠近工厂外围)。
(3)接近电源侧。
(4)设备运输方便(靠近工厂大门)。
(5)工厂厂区常年东北风。
变电所选取在东北方位,处于上风头,不会有太多的杂质积聚。
(6)不靠近厕所浴室。
变电所位置如下图图一
公共电源干线^1_^9—
工厂宿舍区
邻厂
北
街
厂门
某机械厂总平面图
比例1:
低压配r..
电所
、—r"
55
厂区
负荷中心
□
图一
变电所主变压器和主结线方案的选择
1.变电所主变压器选择
根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器可有下列两种方案:
(1)装设一台主变压器型式采用S9系列的,选=100KVA>
S30=,即选一台S9-100/10(6)型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷的备用电源,由与邻近单位相联的低压联
络线来承担。
(2)装设两台主变压器型号采用S9系列的变压器,而每台容量为:
Sn.t(060.7)868.7kva(520:
608)
Sn.tS30()(13216044.4)kar336.4kar
因此选每台台变压器的容量为630kar
因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的低压联络线承担。
主变压器的联结组别均采用Y,yn0o
2.变压器主结线方案的选择
按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案:
(1)装设一台主变压器的主结线方案如图1
(2)装设两台主变压器的主结线方案如图2
S9-800
10/0.4KV
装设一台主变的主结线方案
装设两台主变的主结线方案
变压所主接线图如下图:
变配电所总体布置如下:
10KV
电源进线
高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图
4800
3000
oa9
NO."
NO.
201
202
203
204
205
206
207
低压配电室
室内型,两台变压器
(3)两种主结线方案的技术经济比较
表3两种主结线方案的技术经济比较
厂比较项目
装设一台主变的方案
装设两台主变的方案
技术
供电安全性
满足要求
供电可靠性
基本满足要求
供电质量
由于一台主变电压损耗大
两台并联,电压损耗略小
灵活方便性
:
只一台主变,灵活性稍差
灵活性较好
扩建适应性
稍差一些几乎不能再扩建
更好一些
经济
投资金额
投资低
投资咼
从上表可以看出,装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案,装设一台主变的方案不能满足发展的需要,因此决定采用装设两台主变的方案。
四•变电所短路电流的计算
绘制短路计算电路
1.确定短路计算基准值
设Sd100MVA,UdU
1.05Un,即高压侧Udi10.5kV,低压侧Ud20.4kV,
则
Id2
Sd100MVA
-3Udi310.5kV
5.5kA
1di
100MVA
.30.4kV
144kA
2.计算短路电路中各元件的电抗标幺值
(1)电力系统已知Soc=500MVA故
X1100MVA:
'
500MVA0.2
(2)架空线路LGJ-95的X0=,而线路长6km故
X;
0.3662.16
(3)电力变压器查表2-8,得Uz%=4.5,故
X3
4.5100MVA
100630kVA
7.1
因此绘短路计算等效电路如图所示
1/0.2
侧三相短路电流和短路容量
(1)
总电抗标幺值
X(k1)X1X2
0.22.162.36
(2)
三相短路电流周期分量有效值
丨d1
*
X(k1)
型2.33kA
2.36
(3)
其他短路电流
"
⑶
⑶⑶
I(k
1)
2.33kA
ish
2.55I
”⑶
2.552.33kA5.94kA
I⑶
sh
1.51I
1.512.33kA3.52kA
(4)三相短路容量
sk3))
Sd
100MVA
X(ki)
42.37MVA
4.380KV侧三相短路电流和短路容量总电抗标幺值
X(k2)X1X2
0.22.163.555.91
X(k2)
叱24.37kA
5.91
l"
(3)I
⑶I;
:
、24.37kA
1.841"
1.8424.37kA
44.84kA
⑶sh
1.09I'
1.0924.37kA
26.56kA
(4)
三相短路容量
&
3)Sk2
X(k2)
空MVA16.9MVA
以上计算结果综合如表
表短路的计算结果
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路
容量/MVA
Ik3)
I"
■(3)
Is?
UN
k-1
k-2
五变电所一次设备的选择校验
1.10kV侧一次设备的选择校验如表所示。
表510kV侧一次设备的选择校验
压电
流电
流力断能
稳度动定
稳度热定
他其
装
数
参
N
U
⑶K
O
u
数参定额
一次设备型号规格
高压少油断路器
SN10-10I/630
10kV
630A
16kA
40Ka
512
咼压隔离开关
GN-10/200
200A
500
高压熔断器
RN2-10/
50kA
电压互感器
JDJ-10
10/
电流互感器
LQJ-10
10Kv
100/5A
81
二次负
荷Q
避雷器FS4-10
户外式高压隔离开关
GW4-15G/200
12kV
400A
25Kv
表5所选一次设备均满足要求
2.380V侧一次设备的选择校验如表6所示。
表6380V侧一次设备的选择校验
⑶ss
a
s
2⑶
Q
一次设备型号规格
kA
kAO
器感流电
06
11
表6所选一次设备均满足要求。
六变电所进出线的选择
1.10kV高压进线的选择
(1)10kV高压进线的选择校验
采用LJ-50型铝绞线架空敷设,接往10kV公用干线。
1)按发热条件选择由I30Iint50.2A及室外环境温度30C,初选LJ-16,其30摄氏度时的lai99I30满足发热条件。
2)校验机械强度查表得最小允许截面Amin35mm2,因此按发热条件选择的
LJ-16不满足机械强度要求,故改选LJ-50o
由于此线路很短,不需校验电压损耗。
3)校验短路热稳定按式cM计算满足短路热稳定的最小截面
W
(3)-tima2
Aminl——2330mm34.4mmA50mm
C87
式中C值由附表7查得;
tma按终端变电所保护动作时间,加断路器断路时间,再加计,
故ot^a1占5
因此LJ50-350电缆满足短路热稳定条件。
2.380V低压出线的选择
由于本设计中含有十个车间外加一个工厂,众多线路校验比较麻烦,而且各个工厂功率
相近,再考虑到发展性原则,为方便各个车间以后扩建,所以,本处只校验5号车间电
镀车间进行选线。
(1)馈电给5号车间(铸造车间)的线路采用BLX-300型橡皮绝缘铜线直接埋地敷设。
1)按发热条件选择由I30354.6A及地下土壤温度25C,查表,初选芯线截面
185mm2,其1引540A130,满足发热条件。
2)校验电压损耗由图所示工厂平面图量得变电所至5号厂房距离约为30m,
而查得185mm2的铜芯绝缘导线Ro0.12/km(按缆芯工作温度65度),X=.km,又
5号厂房的P30164.8kW,Q30163.2kvar,因此按式UPR—q—得:
,164.8kW(0.12*0.03)163.2kW(0.180.03)小“,
U3.88V
0.38kV
3.88V
U%100%1%Ual%5%
380V
故满足允许电压损耗的要求。
3)短路热稳定度校验按式cM计算满足短路热稳定的最小截面
AminI⑶—24370^^mm2279.5mm2
112
由于前面按发热条件所选185mm2的缆心截面小于Amin,所以满不足短路热稳定要求,故选芯截面为300mm2的线,即选BLX-300型橡皮绝缘铜线.
所以所有车间和宿舍区选用BLX-300型橡皮绝缘铜线直接埋地敷设。
表变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格
线路名称
导线或电缆的型号规格
10kV电源进线
LJ-50铝绞线(三相三线架空)
380
V
低压出线
至1号厂房
采用BLX-300型橡皮绝缘铜线直接埋地敷设。
至2号厂房
至3号厂房
至4号厂房
至5号厂房
至6号厂房
至7号厂房
至8号厂房
至9号厂房
至10号厂房
至生活区
与邻近单位380V联络线
七变压所的防雷保护
1.防雷装置意义
雷电引起的大气过电压会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害,因此,在变电所必须采取有效的防雷措施,以保证电器设备的安全。
下面分情况对防雷装置进行选择。
2.直击雷的防治
根据变电所雷击目的物的分类,在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护装置。
在
进线段的1km长度内进行直击雷保护。
防直击雷的常用设备为避雷针。
所选用的避雷器:
接闪器采用直径10mm的圆钢;
引下线采用直径6mm的圆钢;
接地体采用三根长的
50mm50mm5mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。
3.雷电侵入波保护
由于雷电侵入波比较常见,且危害性较强,对其保护非常重要。
对变电所来说,雷电侵入波保护利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段;
为了其内部的变压器和电器设备得以保护,在配电装置内安放阀式避雷器。
4.变电所公共接地装置的设计
(1)接地电阻的要求本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件:
Re4
且
r120V120V
Re4.4
Ie27
式中
10(803525)
lEA27A
350
因此公共接地装置接地电阻应满足Re4
(2)接地装置的设计
米用长、50mm的镀锌钢管数,按式()计