供電技術(shù)紅星機(jī)械廠降壓變電所電氣設(shè)計(jì)

《供電技術(shù)》課程設(shè)計(jì)紅星機(jī)械廠降壓變電所地電氣設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)原則工廠供電工作要切實(shí)保證工廠生活和生活用電地需要，搞好能源節(jié)約，遵循國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50053-94《10KV及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，從安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)等考慮角度出發(fā)，合理地處理局部、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部和當(dāng)前利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局,適應(yīng)發(fā)展?設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求根據(jù)本廠所能取得地電源及本廠用電負(fù)荷地實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)地發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理地要求，確定變電所主變壓器地臺(tái)數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓斷路器設(shè)備和進(jìn)線，選擇整定繼電保護(hù)裝置，最后寫出設(shè)計(jì)說明書.三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、工廠總平面圖1、工廠總平面圖2、工廠負(fù)荷情況：本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4600h,日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h,該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外 ，其余均屬三級(jí)負(fù)荷.本廠地負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1所示?3、 供電電源情況：本廠可由附近一條10Kv地公用電源干線取得工作電源,該干線地導(dǎo)線牌號(hào)為LGJ—150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m,干線首端距離本廠約8Km,干線首端所裝設(shè)地高壓斷路器地?cái)嗔魅萘繛?00MVA.此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)整定地動(dòng)作時(shí)間為 1.7s.為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷地要求,可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由臨近地單位取得備用電源.已知本廠高壓側(cè)由電氣聯(lián)系地架空線路總長度為80Km,電纜線路總長度為25Km.4、 氣象資料：本廠所在地區(qū)地年最高氣溫為38度,年平均氣溫為23度,年最低氣溫為—8度,年最熱月平均最高氣溫為33度,年最熱月平均氣溫為26度,年最熱月地下0.8m處平均氣溫為25度.當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng),年雷暴日數(shù)為20.5、 地質(zhì)水文資料：本廠所在地區(qū)平均海拔500米,地層以砂粘土為主,地下水位為1米.6、 電費(fèi)制度：本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議,在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能,設(shè)專用計(jì)量柜,按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi).每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為 18元/KVA,動(dòng)力電費(fèi)為0.2元/KWh,照明電費(fèi)為0.5元/KWh.工廠最大負(fù)荷時(shí)地功率因數(shù)不得低于0.9.此外,電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性地向供電部門交納供電貼費(fèi)：6?10KV為800元/KVA.四、 設(shè)計(jì)內(nèi)容工廠供電設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括工廠變配電所設(shè)計(jì)、工廠高壓配電線路設(shè)計(jì)、車間低壓配電線路設(shè)計(jì)及電氣照明設(shè)計(jì)等.其基本內(nèi)容如下：1、負(fù)荷計(jì)算全廠總降壓變電所地負(fù)荷計(jì)算,是在車間負(fù)荷計(jì)算地基礎(chǔ)上進(jìn)行.考慮車間變電所變壓器地功率損耗,從而求出全廠變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù) .列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果2、 工廠總降壓變電所主變壓器地臺(tái)數(shù)及容量選擇參考電源進(jìn)線方向,綜合考慮設(shè)置總降壓變電所地有關(guān)因素,結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用地需要,確定變壓器地臺(tái)數(shù)和容量.3、 工廠總降壓變電所主接線設(shè)計(jì)根據(jù)變電所配電回路,負(fù)荷要求地可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù),確定變電所高、低接線方式.對(duì)它地基本要求,既要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì),安裝容易、維修方便.4、 短路電流地計(jì)算工廠用電,通常為國家電網(wǎng)地末端負(fù)荷,其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量,皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算.由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下地短路參數(shù),求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)地三相及兩項(xiàng)短路電流.5、 繼電保護(hù)及二次接線設(shè)計(jì)為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運(yùn)行,變壓器、高壓配電線路移向電容器、高壓電動(dòng)機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器,皆需要設(shè)置相應(yīng)地控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置.并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù).設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表,控制和信號(hào)裝置,操控電源和控制電纜組成地變電所二次接線系統(tǒng),用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì)成果.、/.—前言工廠供電,就是指工廠所需電能地供應(yīng)和分配問題,眾所周知,電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)地主要能源和動(dòng)力.電能既易于由其他形式能量轉(zhuǎn)換而來,又易于轉(zhuǎn)換為其他形式地能量已供應(yīng)用；它地輸送與分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量,有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化.電力系統(tǒng)由各級(jí)電壓地電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來地一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電地整體.變電站是電力系統(tǒng)地重要組成部分,它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)地安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶地中間環(huán)節(jié),起著變換和分配電能地作用,電氣主接線是發(fā)電廠變電所地主要環(huán)節(jié),電氣主接線地?cái)M定直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備地選擇、配電裝置地布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置地確定,是變電站電氣部分投資地大小地決定性因素.在大型工業(yè)企業(yè)中,一、二級(jí)負(fù)荷約占總負(fù)荷地60%以上,因此即使是短時(shí)停電所造成地?fù)p失也是很大地.此外,各級(jí)負(fù)荷不能孤立地看待,一個(gè)企業(yè)中只要有一個(gè)一級(jí)負(fù)荷,則該企業(yè)地總降壓變電所對(duì)于上級(jí)供電部門來說是一級(jí)負(fù)荷 .在掌握了負(fù)荷分級(jí)及其對(duì)供電地要求后,在設(shè)計(jì)新建企業(yè)地供電系統(tǒng)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行方案地?cái)M定和分析比較,使確定地供電方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最合理.因此,做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重要地意義.由于能源節(jié)約是工廠供電工作地一個(gè)重要方面,而能源節(jié)約對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要地戰(zhàn)略意義,因此做好工廠供電工作,對(duì)于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè),也具有重大地作用.在設(shè)計(jì)一座降壓變電站時(shí),首先,根據(jù)主接線地經(jīng)濟(jì)可靠、運(yùn)行靈活地要求選擇各個(gè)電壓等級(jí)地接線方式,在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較,選取靈活地最優(yōu)接線方式.其次進(jìn)行短路電流地計(jì)算,根據(jù)各短路點(diǎn)計(jì)算出各點(diǎn)短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流.最后根據(jù)各電壓等級(jí)地額定碘鹽和最大持續(xù)工作電流進(jìn)行設(shè)備選擇 ,然后進(jìn)行校驗(yàn).TOC\o"1-5"\h\z一、 負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償 81. 負(fù)荷計(jì)算 8無功功率補(bǔ)償 9二、 變電所主變壓器和主結(jié)線方案地選擇 91. 變電所主變壓器選擇 9變壓器主結(jié)線方案地選擇 9兩種主結(jié)線方案地技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 10三、 變電所短路電流地計(jì)算 1.0..1. 繪制計(jì)算電路 1.1…確定基準(zhǔn)值 1.1...短路電路中各元件地電抗標(biāo)么值 1110.5KV側(cè)k-1點(diǎn)地短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 .....120.4KV側(cè)k-2點(diǎn)地短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 12四、 變電所一次設(shè)備地選擇校驗(yàn) 13.1. 10KV側(cè)一次設(shè)備地選擇校驗(yàn) 1.3.2. 380V側(cè)一次設(shè)備地選擇校驗(yàn) 1.3.五、 變電所二次回路地選擇及繼電保護(hù)地整定 1.31. 二次回路選擇 .1.3...2. 繼電保護(hù)地整定 1.4..附錄：參考文獻(xiàn) .16...附錄：變電所主接線圖圖紙 1.7..7/17負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償1?負(fù)荷計(jì)算各廠和生活區(qū)地負(fù)荷計(jì)算如表1所示;表1工廠負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)名稱類型設(shè)備容量Pe/kw需要系數(shù)Kdtan?功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷P30/kwQ3o/kvarS30/kvaI30/A1鑄造車間動(dòng)力3000.31.020.79091.8——照明60.8014.80——小計(jì)306—94.891.81322012鍛壓車間動(dòng)力3500.31.170.65105122.9——照明80.7015.60——小計(jì)358—110.6122.91652517金工車間動(dòng)力4000.21.170.658093.6——照明100.80180——小計(jì)410—8893.61281946工具車間動(dòng)力3600.31.330.6108143.6——照明70.9016.30——小計(jì)367—114.3143.61842804電鍍車間動(dòng)力2500.50.750.812593.8——照明50.80140——小計(jì)255—12993.81602443熱處理車間動(dòng)力1500.60.750.89067.5——照明50.80140——小計(jì)155—9467.51161769裝配車間動(dòng)力1800.31.020.75455.1——照明60.8014.80——小計(jì)186—58.855.180.611210機(jī)修車間動(dòng)力1600.21.170.653237.4——照明40.8013.20——小計(jì)164—35.237.451.4788鍋爐房動(dòng)力500.70.750.83526.3——照明10.8010.80——小計(jì)51—35.826.344.4675倉庫動(dòng)力200.40.750.886——照明10.8010.80——小計(jì)21—8.8610.716.211生活區(qū)照明3500.70.480.9245117.6272413總計(jì)（380V側(cè)）動(dòng)力22201015.3856.1照明403計(jì)入K工P=0.8 K工q=0.850.75812.2727.6109016562.無功功率補(bǔ)償由表1可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)地功率因數(shù)只有 0.75.而供電部門要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不應(yīng)低于 0.90考慮到主變壓器地?zé)o功損耗大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.90,暫取0.92來計(jì)算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：Qc=P((tan廠tan2二)812.2[tan(a-rccos0.7.59)2)kav?arc3s7)S0var選并聯(lián)電容器為BW0.4—14—3型，總共容量84kvar5=420kvar.因此無功功率補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10V側(cè)地負(fù)荷計(jì)算如表2.表2無功功率補(bǔ)償后工廠地計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷項(xiàng)目cos?P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.75812.2727.610901656380V側(cè)無功補(bǔ)償容量—420380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.935812.2307.6868.51320主變壓器功率損耗0.015S30=130.06S30=5210KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.92825.2359.690052變電所主變壓器和主結(jié)線方案地選擇變電所主變壓器選擇根據(jù)工廠地負(fù)荷性質(zhì)和電源情況 ，工廠變電所地主變壓器可有下列兩種方案：裝設(shè)一臺(tái)主變壓器型式采用S9選SN.T=1000KVA>S30=900KVA,即選一臺(tái)S9—1000/10型低損耗配電變壓器.至于工廠二級(jí)負(fù)荷地備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)地高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān).(注意：由于二級(jí)負(fù)荷達(dá)335.1KVA,380V側(cè)電流達(dá)509A，距離又較長，因此不能采用低壓聯(lián)絡(luò)線作備用電源.)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器型號(hào)采用S9,而每臺(tái)容量為：Sm.t(0.6U0.7)200kva=(540U630)kvaSN.t蘭Sso^-n=(132+160+44.4)kva=336.4kva因此選兩臺(tái)S9-630/10型低損耗配電變壓器.工廠二級(jí)負(fù)荷地備用電源由與鄰近單位相聯(lián)地高壓聯(lián)絡(luò)線承擔(dān).主變壓器地聯(lián)結(jié)組別均采用Y,yn0.變壓器主結(jié)線方案地選擇

按上面考慮地兩種主變壓器地方案可設(shè)計(jì)下列兩種主結(jié)線方案:裝設(shè)一臺(tái)主變壓器地主結(jié)線方案裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器地主結(jié)線方案S9-100010/0.4KVt220/380VS9-100010/0.4KV主結(jié)線方案如圖13?兩種主結(jié)線方案地技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如圖1表3兩種主結(jié)線方案地技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變地方案裝設(shè)兩臺(tái)主變地方案技術(shù)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性 1基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變電壓損耗大兩臺(tái)并聯(lián),電壓損耗略小靈活方便性「只一臺(tái)主變，靈活性稍差靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)投資金額投資低投資咼從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變地主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變地主結(jié)線方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變地方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變地方案,因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變地方案?(說明：如果工廠負(fù)荷近期可有較大增長地話，則宜米用裝設(shè)兩臺(tái)主變地方案)變電所短路電流地計(jì)算1?繪制計(jì)算電路設(shè)設(shè)Sd=100MVA,Ud二Uc,即高壓側(cè)Hi“0.5KV,低壓側(cè)Ud2=0.4KV側(cè)di_Sd_di_Sd__3Udi=5.5KASd",3USd",3Ud2=144KA3?短路電路中各元件地電抗標(biāo)么值電力系統(tǒng)X；=1000MVA/500MVA=0.2架空線路查表，得LG—150地=0.361/km,而線路長8km,故X；X；=(0.368)'1100MVA(10.5KV)；-2.6(3(3)電力變壓器 查表，得Uz%=4.5,故X；=?5」^*5100 1010VA因此繪等效電路，如圖3所示；圖3等效電路10.5KV側(cè)k-1點(diǎn)地短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值X*^_1尸X*1Xp0.22.=62.8三相短路電流周期分量有效值I兒」di=1.96KA/X邑kjL)其他短路電流I"⑶=以=|化=1.96KAiS3)=2.551"⑶=5.0KAlS3)=1.51"⑶=2.96KA三相短路容量S3)廠Sd.x]k」)-35.7MVA0.4KV側(cè)k-2點(diǎn)地短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值Xu(Xu(k_2)***=X1 X2 X3=7.3三相短路電流周期分量有效值⑶K4⑶K4其他短路電流I"⑶=1(3)=億=19.7KAiS3)=1.841"⑶=36.2KAIS3)=1.091"⑶=21.5KA三相短路容量SlS；Xz)-13.7MVA以上綜合計(jì)算結(jié)果如表4所示;表4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/MVAIkI“IOOishIshSkk-11.961.961.9652.9635.7k-219.719.719.736.221.513.7四、 變電所一次設(shè)備地選擇校驗(yàn)1.10KV側(cè)一次設(shè)備地選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UnI30Ikish（1⑶）2ti數(shù)據(jù)10KV57.7A1.96KA5.0KA7.3額定參數(shù)UnInIocimaxIt2t低壓斷路器DW15-1500/310KV630A16KA40KA5122.380V側(cè)一次設(shè)備地選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UnI30Ikish（I⑶）2t\qQ/ima數(shù)據(jù)380V總1320A19.7KA36.2KA272額定參數(shù)UnInIocimaxIt2t低壓斷路器DW15-1500/3380V1500A40KA低壓斷路器DZ20-630380V630A>I30一般30KA低壓斷路器DZ20-200380V200A>I30一般25KA低壓刀開關(guān)HD13-1500/30380V1500A—電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A—電流互感器LMZJ-0.5500V160/5A、100/5A—通過對(duì)10KV側(cè)及380V側(cè)地一次設(shè)備地選擇校驗(yàn)，查表可得,10KV母線選擇LMY-3(40*4mm),即母線尺寸為40mm*4mm； 380V母線選擇LMY-3(120*10)+80*6,即母線尺寸為120mm*10mm,中性線母線尺寸為80mm*6mm.五、 變電所二次回路地選擇及繼電保護(hù)地整定1.二次回路選擇(1)二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源和交流電源?考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡(jiǎn)化，投資減少.且工作可靠、維護(hù)方便，這里采用交流操作電源?(2)高壓斷路器地控制和信號(hào)回路

高壓斷路器地控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)地形式和操作電源地類別 ?結(jié)合上面設(shè)備地選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)地?cái)嗦菲骺刂坪托盘?hào)回路?電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動(dòng)重合閘裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置 .2.繼電保護(hù)地整定繼電保護(hù)要求具有選擇性、速動(dòng)性、可靠性及靈敏性(1)主變壓器地繼電保護(hù)裝置裝設(shè)瓦斯保護(hù)：當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器.裝設(shè)反時(shí)限過電流保護(hù)：采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘地操作方式?(2)保護(hù)動(dòng)作電流地整定KrelKw過電流保護(hù)動(dòng)作電流地整定：opK