某自來水廠供電設(shè)計方案

.PAGE.自來水廠供電系統(tǒng)設(shè)計報告書學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級：電氣實驗班學(xué)號:0917110115姓名：李鑫指導(dǎo)老師：粟梅完成日期：2014-2-20目錄課程設(shè)計的目的與任務(wù)3原始資料3設(shè)計要求內(nèi)容4負(fù)荷計算4主變壓器的選擇和無功功率補償10一次側(cè)主接線圖的選擇13短路電流的計算15導(dǎo)線和電纜截面的選擇18九、保護器件的選擇和校驗21十、年耗電量的計算24十一、設(shè)計總結(jié)25參考文獻附圖一、課程設(shè)計的目的與任務(wù)供電系統(tǒng)與電氣控制是自動化專業(yè)的專業(yè)課,具有很強的實踐性和工程背景,供電系統(tǒng)與電氣控制課程設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用供電系統(tǒng)與電氣控制的知識和理論分析和解決供電系統(tǒng)設(shè)計問題,使學(xué)生建立正確的設(shè)計思想,掌握工程設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法,提高學(xué)生調(diào)查研究、查閱文獻及正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書的能力,理解分析、制定設(shè)計方案的能力,設(shè)計計算和繪圖能力,實驗研究及系統(tǒng)調(diào)試能力,編寫設(shè)計說明書的能力。二、原始資料自來水廠用電設(shè)備一覽表〔附表2自來水廠平面布置圖〔附圖5自來水廠機修車間平面布置圖〔附圖6該廠年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax=8000小時該廠一、二泵房為二級負(fù)荷,機修及辦公室為三級負(fù)荷。電源條件：距該廠8公里處,有一地區(qū)變電所,地區(qū)變電所可分別從兩段35kV母線上各提供一回電源,這兩段母線的短路容量皆為：氣象及其他有關(guān)資料要求車間變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為0.85。高壓側(cè)功率因數(shù)為0.95。年平均溫度及最高溫度最熱月平均最高溫度年平均溫度最熱月土壤平均溫度351830地區(qū)變點所地區(qū)變點所Up=35KV總降壓變電所Ue=10KV去自來水廠去自來水廠d<3>d<3>l=5km=0.4Ω/km〔同上B1〔同上Se,b=20,000KVAB1圖二課題〔2電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖三、設(shè)計要求內(nèi)容：計算自來水廠、機修車間的總計算負(fù)荷。并確定為提高功率因數(shù)所需的補償容量。選擇該自來水廠總降壓變電所、機修車間變電所的變壓器臺數(shù)及額定容量。選擇和確定自來水廠高壓供電系統(tǒng)〔包括供電電壓,總降壓變電所一次接線圖,場內(nèi)高壓電力網(wǎng)接線。選擇高壓電力網(wǎng)導(dǎo)線型號及截面。選擇和校驗總降壓變電所的一次電氣設(shè)備。擬定機修車間供電系統(tǒng)一次接線圖〔包括車間變電所一次接線及車間低壓電力網(wǎng)接線。選擇機修車間的低壓電力網(wǎng)的導(dǎo)線型號及截面。選擇和校驗機修車間供電系統(tǒng)的一次電氣設(shè)備〔包括各支線上的開關(guān)及熔絲。四、負(fù)荷計算用電設(shè)備如下表所示：序號用電設(shè)備名稱數(shù)量〔臺單臺設(shè)備額定參數(shù)Pe<KW>Ie<A>cosφtanφKd一一泵房高壓異步電動機538044A0.832.50.8變壓器SJ2-50/6150KVA0.85二二泵房高壓異步電動機344047.6A0.896.80.8高壓同步電動機31000114A0.8430.8變壓器SJL-180/62180KVA0.85三機修間〔全部設(shè)備Ve=0.38KV*車床〔C62027.6*Ie=15.40.750.2*車床〔C61623.3*Ie=6.80.740.2*銑床22.5Ie=5.950.640.2*刨床24Ie=10.10.60.2*刨床23Ie=7.80.5840.2*鉆床21.5Ie=3.40.670.2*砂輪機21.5Ie=3.20.710.2吊車〔5噸211.4Ijs=19.70.80.2電焊機22KVA560.5電阻爐2121辦公室,化驗室及車間照明160.85/1四所用電變壓器,SJ2-20/6220KVA0.8說明：各機床的Ie及尖峰電流Ijf僅作參考,可將變壓器額定容量作計算負(fù)荷總負(fù)荷的計算：一泵房負(fù)荷計算在負(fù)荷計算時,采用需要系數(shù)法對各個車間進行計算。具體步驟如下。1.高壓異步電動機5臺：；；2、變壓器SJ2-50/6〔一臺：取同時系數(shù)為0.9?？梢杂嬎愠鲆槐梅康目偟挠嬎阖?fù)荷：二泵房負(fù)荷計算1、高壓異步電動機組1〔三臺：；2、高壓異步電動機組2〔三臺；；變壓器SJL-180/6組〔兩臺取同時系數(shù)為0.9?？梢杂嬎愠龆梅康目偟挠嬎阖?fù)荷：機修車間負(fù)荷計算1、車床〔C620組〔兩臺：；2、車床〔C616組〔兩臺：；3、銑床組〔兩臺：；4、刨床組1〔兩臺：5、刨床組2〔兩臺：6、鉆床組〔兩臺：7、砂輪機組〔兩臺：吊車組〔兩臺：電焊機組〔兩臺：10、電阻爐組〔兩臺：；11、工廠照明,。12.變壓器SJ2-20/6取同時系數(shù)為0.9?？梢杂嬎愠鰴C修車間的總的計算負(fù)荷：五、主變壓器的選擇和無功功率補償1.選用的變壓器的臺數(shù)由上面的計算可以看出,一泵房和二泵房的用電設(shè)備均為6KV的一級和二級負(fù)荷設(shè)備,機修車間為0.38KV的三級負(fù)荷。所以可以選擇兩臺35KV/6KV的變壓器和一臺6KV/3KV的變壓器。2.無功功率補償對于6KV/0.4KV的變壓器：低壓側(cè)的功率因數(shù)87.94/89.2=0.985滿足了設(shè)計的要求,不需要進行無功補償。高壓側(cè)的功率因數(shù)：變壓器的損耗：所以89.278/103.7=0.86不滿足高壓側(cè)0.95以上的功率因數(shù)的要求。需要進行功率補償,可以選定功率補償后的功率因數(shù)為0.96。則可以計算出需要補償?shù)臒o功功率為：。此時機修車間的計算負(fù)荷為：對于35KV/6KV變壓器：取同時系數(shù)為0.9?？梢杂嬎愠鋈珡S的總的計算負(fù)荷：低壓側(cè)的功率因數(shù)5282/6711=0.787不滿足要求。假定功率補償后的功率因數(shù)為0.9。計算出需要補償?shù)臒o功功率為：補償后的計算負(fù)荷為：變壓器的損耗：高壓側(cè)的功率因數(shù)5370/6108=0.88,不滿足設(shè)計的功率因數(shù)大于0.95的要求。假設(shè)功率補償后的功率因數(shù)為0.96.可計算出需要補償?shù)臒o功功率為：補償后的計算負(fù)荷為：3.主變壓器容量的選擇每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足下列兩個條件：一臺變壓器單獨運行時,宜滿足計算負(fù)荷的大學(xué)百分之六十到百分之七十的需要,即任一臺變壓器單獨運行時,應(yīng)滿足全部一二級負(fù)荷的需要,即車間變電所主變壓器的單臺容量上限車間變電所主變壓器的單臺容量,一般宜大于1000KV.A<或1250KV.A>。這一方面是受以往低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制;另一方面也是考慮到可以是變壓器更接近于車間負(fù)荷中心,以減少低壓配電線路的電能損耗,電影損耗和有色金屬消耗量。適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展應(yīng)適當(dāng)考慮進貨5~10年電力負(fù)荷的增長,留有一定得余地。這里必須指出：電力變壓器的額定容量是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。如果安裝地點的年平均氣溫時,則年平均氣溫每高出1攝氏度,變壓器的容量相應(yīng)的減小百分之一。因此戶外變壓器的實際容量為：對于戶內(nèi)變壓器,由于散熱條件較差,一般變壓器室的出風(fēng)口與進風(fēng)口間約15攝氏度溫差,從而使處在室中間的變壓器環(huán)境溫度要比室外變壓器的環(huán)境溫度高出大約8°C,因此戶內(nèi)變壓器的實際容量較之上式所計算的容量還要減小百分之八。最后還必須指出：變電所主變壓器臺數(shù)和容量的最后確定,應(yīng)結(jié)合主接線方案,經(jīng)技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟比較擇優(yōu)而定。年平均溫度及最高溫度最熱月平均最高溫度年平均溫度最熱月土壤平均溫度351830因為變壓器都用在室內(nèi),故取高于室外8攝氏度<取其系數(shù)為0.7>工廠總降壓變電所變壓器的選擇：選擇兩個變壓器供電：基于其為二級負(fù)荷,以便當(dāng)一臺發(fā)生故障時,另外一臺變壓器能對一二級負(fù)荷供電。即可滿足要求。所以可以選擇SL7-5000/35型的主變壓器。六、一次側(cè)主接線圖的選擇一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線,二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖：這種主接線,其一次側(cè)的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進線之間,猶如一架橋梁,而且處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè),靠近變壓器,因此成稱為內(nèi)橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好,供電可靠性較高,適用一二級負(fù)荷的工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時,則斷開QF11,投入QF12〔其兩側(cè)QS先合,即可由WL2回復(fù)對變壓器T1的供電。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多,并且變壓器不需經(jīng)常切換的總降壓變電所。如下圖：35KV電源進線35KV電源進線WL2WL1WL2WL1QS111QS121QF12QF12QS122QS112QS122QS112QF10QF102QS101QF11QF10QF102QS101QF11QS123QS113QS123QS113T2T1T2T1QS221QS211QF22QF21QS221QS211QF22QF216~10KV6~10KVQF20QF20采用內(nèi)橋式接線的總降壓變電所主接線圖主接線方案的選擇：方案一：單母線接線特點就是整個配電裝置只有一組母線,每個電源和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上,如下圖：其優(yōu)點為接線簡單、清晰、采用的電氣設(shè)備少,比較經(jīng)濟,操作簡單方便,便于擴建,缺點是母線和隔離開關(guān)檢修或發(fā)生故障時,必須斷開全部電源,是整個配電裝置停電。方案二：單母線分段為了克服一段單母線接線存在的缺點提高供電可靠性、靈活性、可把單母線分成幾段,在單母線每段之間裝設(shè)一個分段斷路器Dlf和兩個隔離開關(guān),其最大優(yōu)點是當(dāng)母線故障或檢修時,停電局限于一段母線上,非故障母線保持正常供電,缺點是：1.任何一段母線故障或檢修時,必須斷開連接在該段上的電源,故減少了發(fā)電量或供電量,并使單獨由該段母線供電的用戶停電。2.檢修任意出線斷路器時,該出線必須停電方案三：單母線帶旁路母線即出線側(cè)帶有旁路母線,裝置正常運行時,旁母不帶電,當(dāng)檢修母線時,而利用旁母,使各出線不斷電,其可用在電壓等級較高的如110kV,出線較多的變電所,接線如下：根據(jù)上訴三種方案的比較,則考慮其為110kV常規(guī)變電所,出線較多,又考慮其經(jīng)濟性,且電壓等級高,和可靠性,選擇方案二,即單母線帶旁路母線。七、短路電流的計算下面采用標(biāo)么制法進行短路電流計算。低壓側(cè)：確定基準(zhǔn)值：取,,所以：計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值：〔忽略架空線至變電所的電纜電抗電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：架空線路的電抗標(biāo)么值：查手冊得,因此：3電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得,因此：可繪得短路等效電路圖如下圖〔二圖〔二計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值：三相短路電流周期分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：計算k-2點短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值：三相短路電流周期分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：高壓側(cè)：確定基準(zhǔn)值：取,,所以：計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值：〔忽略架空線至變電所的電纜電抗電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：架空線路的電抗標(biāo)么值：查手冊得,因此：3電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得,因此：可繪得短路等效電路圖如下圖〔二0.2860.286圖〔二計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值：三相短路電流周期分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：計算k-2點短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值：三相短路電流周期分量有效值：其他三相短路電流：三相短路容量：八、導(dǎo)線和電纜截面的選擇導(dǎo)線和電纜選擇原則：

導(dǎo)線和電纜選擇是工業(yè)企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的一個重要組成部分,因為它們是構(gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)的主要元件,電能必須依靠它們來輸送分配。在選擇導(dǎo)線和電纜的型號及截面時,既要保證工業(yè)企業(yè)供電的安全可靠,又要充分利用導(dǎo)線和電纜的負(fù)載能力。由于導(dǎo)線或電纜所用的有色金屬<鋼、銅、鋁等>都是國家經(jīng)濟建設(shè)需用量很大的物資,因此,正確地選擇導(dǎo)線和電纜的型號及截面,節(jié)約有色金屬,是有重要意義。1、35kV進線導(dǎo)線的選擇因為架空線與電纜線路相比有較多優(yōu)點,如成本低、投資少、安裝容易,維護和檢修方便,易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等,所以這里選擇鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)。導(dǎo)線截面按照經(jīng)濟電流密度來選擇,然后按照發(fā)熱條件來校驗。1>選擇經(jīng)濟截面此工廠的年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù),查表得經(jīng)濟電流密度為。因為計算所得計算電流。所以其經(jīng)濟截面為選擇標(biāo)準(zhǔn)截面,即選擇LGJ-120型鋼芯鋁絞線。2>校驗發(fā)熱條件查表得,LGJ-120型鋼芯鋁絞線的70℃時的允許載流量為,導(dǎo)線額定負(fù)荷時的最高允許溫度為90℃,當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶞囟葹?5所以在當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度下,導(dǎo)線的允許載流量為所以此導(dǎo)線滿足發(fā)熱條件。3>校驗機械強度查表得35kV架空鋼芯鋁絞線的最小截面,因此所選LGJ-120型鋼芯鋁絞線也滿足機械強度的要求。所以LGJ-120型鋼芯鋁絞線符合要求。2.對于一泵房：補償后的視在功率為：500Kvar,根據(jù)經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面,有：,由設(shè)計原始資料可知：年最大負(fù)荷利用小時數(shù)小時,進線選架空線路,故選擇的經(jīng)濟電流密度為：,因此,選擇標(biāo)準(zhǔn)截面,即選擇LJ-150型鋁絞線對其進行發(fā)熱條件的校驗：LJ-150型鋁絞線<室外時>,因此滿足發(fā)熱條件。對其進行機械強度的校驗：LJ-150型鋁絞線的最小截面因此LJ-150型鋁絞線滿足機械強度的要求。3.對于二泵房補償后的視在功率為：,根據(jù)經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面,有：,由設(shè)計原始資料可知：年最大負(fù)荷利用小時數(shù)小時,進線選架空線路,故選擇的經(jīng)濟電流密度為：,因此,選擇標(biāo)準(zhǔn)截面,即,選擇LJ-450型鋁絞線對其進行發(fā)熱條件的校驗：LJ-450型鋁絞線<室外時>,因此滿足發(fā)熱條件。對其進行機械強度的校驗：LJ-450型鋁絞線的最小截面因此LJ-300型鋁絞線滿足機械強度的要求。3、對于機修車間此車間的用電設(shè)備均為低壓用電設(shè)備,其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件：相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即,；中性線〔N線截面選擇,這里采用的為一般三相四線,滿足；保護線〔PE線的截面選擇時,；時,時,保護中性線〔PEN的選擇,取〔N線與〔PE的最大截面。按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線,采用BLX-500型鋁芯橡皮導(dǎo)線明敷。可以用三條導(dǎo)線作為相線,再選中性線<N線>和保護線<PE線>。所選線路的導(dǎo)線型號規(guī)格：導(dǎo)線截面選擇結(jié)果如下序號用電設(shè)備名稱數(shù)量N計算負(fù)荷BLX-500型導(dǎo)線截面//kW/kvar/kVA/A相線PE線N線1車床C62020.660.60.891.352.52.522車床C61620.50.60.781.182.52.523銑床20.81.051.3222.52.524刨床20.60.841.021.562.52.525刨床20.60.841.021.562.52.526刨床20.30.340.450.682.52.527鉆床20.60.590.851.32.52.528砂輪機21.711.282.143.252.52.529吊車20.71.211.42.122.52.5210電阻爐28.408.412.782.52.5211照明線路1601624442九、一次側(cè)保護設(shè)備的選擇與校驗1.斷路器的選擇和校驗35kV斷路器的選擇及校驗高壓斷路器的指標(biāo)主要有額定電壓、額定電流、斷流容量。在進行設(shè)備選擇時我們主要考慮的也是這三者。⑴高壓斷路器的額定電壓須大于等于工作電網(wǎng)電壓。⑵高壓斷路器的額定遮斷容量必須大于或等于其安裝處的短路容量。⑶其額定斷流能力必須大于或等于其安裝處的最大短路電流。⑷如果斷路器裝在較其額定電壓低的電路中,其遮斷容量也相應(yīng)的減少。注：：電網(wǎng)電壓；：斷路器的額定電壓。高壓斷路器的校驗。⑴動穩(wěn)定度的校驗。按三相短路沖擊電流校驗。⑵熱穩(wěn)定度的校驗。按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路發(fā)熱假想時間校驗。序號裝設(shè)地點的電氣條件DW8-35項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論135KV35KV合格292.3A1000A合格33.756KA16.5KA合格49.5KA41KA合格555KA合格35kV出線上斷路器的選擇與35kV側(cè)斷路器的選擇相同。6V側(cè)斷路器的選擇及校驗選擇方法和35KV的一致。選擇QW1-10即可滿足要求。2.離開關(guān)的選擇與校驗6kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇與校驗選擇屋外GN6—10T/600型隔離開關(guān)型號額定電壓額定電流極限通過電流10s熱穩(wěn)定電流合閘時間分閘時間峰值有效值GN6—10T/60010KV600A52KA36KA0.06s0.1s同理：經(jīng)校驗符合動熱穩(wěn)定要求。35kV側(cè)進線隔離開關(guān)的選擇與校驗<1>根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件,選擇屋外GW5-35GD/1000型隔離開關(guān)。型號額定電壓額定電流極限通過電流5s熱穩(wěn)定電流合閘時間分閘時間峰值有效值GW5-35GD/100035KV1000A29KA14kA0.06s0.1s同理：經(jīng)校驗符合動熱穩(wěn)定要求。35kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇與校驗根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件,選擇屋外GW5-35GD/600型隔離開關(guān)。型號額定電壓額定電流極限通過電流5s熱穩(wěn)定電流合閘時間分閘時間峰值有效值GW5-35GD/60035KV600A29KA14KA0.06s0.1s同理：經(jīng)校驗符合動熱穩(wěn)定要求。3.熔斷器的選擇<1>保護35kV側(cè)所用變的熔斷器的選擇=1.05=1.05×=0.82A=×=1.5×=1.17A由于交流高壓跌落式熔斷器的切斷短路電流的能力是用額定容量來表示的,所以應(yīng)計算短路容量,短路電流采用沖擊電流有效值。==×37×1.52×3.239=316MVARW5–35/100–400型戶外跌落式熔斷器參數(shù)型號額定電壓〔kV額定電流〔A切斷電流〔kA切斷容量〔MVARW5–35/100–40035100100熔件電流規(guī)格化可選用=50A額定電流為=100A>=50A>=0.82A所以滿足額定電流選擇的條件。額定切斷容量=500MVA>=316MVA所以滿足額定斷流容量的選擇條件。保護6kV側(cè)所用變?nèi)蹟嗥鞯倪x擇型號額定電壓〔kV額定電流〔A切斷電流〔kA切斷容量〔MVARN1–10104012200額定電流為=40A==20A>=2.89A同理：滿足額定電流選擇的條件。額定切斷容量=200MVA>=51.17MVA所以滿足額定斷流容量的選擇條件。保護35kV側(cè)電壓互感器的熔斷器的選擇三相短路容量==×37×1.52×3.239=316MVA所以選擇RW10-35/0.5型戶外高壓熔斷器,型號額定電壓〔kV額定電流〔A切斷電流〔kA切斷容量RW10–35/0.5350.58400同理：滿足額定電流選擇的條件。額定切斷容量=400MVA>=316MVA保護6~10kV側(cè)電壓互感器的熔斷器的選擇三相短路容量=,=×10.5×1.52×1.851=51.17MVA型號額定電壓〔kV額定電流〔A切斷電流〔kA切斷容量〔MVARN2–1010720200額定切斷容量=200MVA>=51.17MVA設(shè)備的額定開斷電流大于次暫態(tài)短路電流的有效值同理：所以滿足選擇的要求。保護電力電容的熔斷器的選擇：電力電容器在合閘時產(chǎn)生