某化纤厂降压变电所电气设计-电力系统综合课程设计--学位论文.doc

课程设计：某化纤厂降压变电所电气设计课程名称：电力系统综合设计题 目：某化纤厂降压变电所电气设计专业：电气工程及其自动化评语：成绩： 评卷人：目 录第一部分 设计任务书1一、设计题目1二、设计要求1三、设计资料1四、设计任务书4第二部分设计计算书4一、各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）5二、各车间变电所的设计选择7三、工厂总降压变电所及接入系统设计13四、短路电流的计算15五、变电所高低压电气设备的选择19六、继电保护的配置20七、心得体会21参考文献22第一部分设计任务书一、设计题目某化纤厂降压变电所电气设计二、设计要求 根据本厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定工厂变电所的位置与型式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量 ，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。三、设计资料 设计工程项目情况如下（1）工厂总平面图见图1，本计算示例选用数据是：安装容量为丙类，组合方案为丙。图1（2）工厂负荷数据：本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时，本厂负荷统计资料见表1，学生组合方案见表2。表1序号车间设备名称安装容量（KW）计算负荷甲乙丙丁P（kW）Q（kvar）S（kVA）1纺炼车间纺丝机1801502002200.80.78筒绞机624030560.750.75烘干机788085700.751.02脱水机201512180.600.80通风机2002201802400.700.75淋洗机1456220.750.78交频机9008008409500.800.70传送机423840300.800.70小计2原液车间照明10121040120011600.750.70小计 3酸站照明3042602003100.650.70小计4锅炉照明2803202902700.750.75小计5排毒车间照明1861601801400.700.60小计6其他车间照明3802403002400.700.75小计78910全厂计算负荷总计1112表2序号纺炼车间原液车间酸站锅炉房排毒机房其他附属车间1ABCDEF2ABDEFC3ABEFCD4ABFCDE5BACDEF6BADEFC7BAEFCD8BAFCDE（3）供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方19公里处的城北变电所110/38.5/11KV，50MVA变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入10KV线路做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的30%重要负荷，平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。（4）电源的短路容量（城北变电所）：当35KV母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10KV母线的出线断路器断流容量为350MVA。（5）供电局要求的功率因数：当35KV供电时，要求工厂变电所高压侧：当以10KV供电时，要求工厂高压侧。（6）电费制度：按两部分制电费计算。变压器安装容量每1KVA为15元/月，动力电费为0.3元/kWh，照明电费为0.55元/（kWh）。（7）气象资料；本厂地区最高温度为，最热月平均最高气温，最热月地下0.8处平均温度为，年主导风向为东南风，年雷暴雨日数为20天。（8）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层一砂黏土为主，地下水位为2m。四、设计任务书（一）设计计算说明书（二）设计图纸1.工厂变电所设计计算用电气主接线简图（见附图）2.变电所供电平面布线图第二部分设计计算书一、各车间计算负荷和无功补偿（需要系数法）（一）纺炼车间（数据为丙组）1.单台机械负荷计算（1）纺丝机已知：。故：（2）筒绞机已知：。故：（3）烘干机已知：。故：（4）脱水机已知：。故：（5）通风机已知：。故：（6）淋洗机已知：。故：（7）变频机已知：。故：（8）传送机已知：。故：纺练车间单台机械负荷计算统计见表3表3纺炼车间（丙）负荷统计列表序号车间设备名称安装容量（甲）（kW）计算负荷1纺丝机2000.80.78160124.82筒绞机300.750.7522.516.93烘干机850.751.0263.865.14脱水机120.600.87.25.85通风机1800.700.7512694.56淋洗机60.750.784.53.517变频机8400.800.70672470.48传送机400.800.703222.4小计13931088803.412车间计算负荷统计（计及同时系数）取同时系数：（二）其余车间负荷计算1.原液车间已知：。故：2.酸站照明已知：。故：3.锅炉房照明已知：。故：4.排毒车间已知：。故：5.其他车间已知：。故：各车间计算负荷统计见表4表4 各车间计算负荷统计列表序号纺炼车间安装容量（甲）（kW）1纺炼车间1393979.2763.241241.52原液车间12009006301098.63酸站20013091158.74锅炉房290217.5163.1271.95排毒车间18012675.6146.96其他车间300210157.5262.5二、各车间变电所的设计选择（一）各车间变电所位置及全厂供电平面草图根据地理位置及个车间计算负荷大小，决定设立3个变电所，各自供电范围如下：变压所：原液车间、排毒车间。变压所：纺炼厂、办公及生活区。变压所：锅炉房、其他车间、酸站。全厂供电平面图见图2图2 全厂供电平面图（1cm=0.1km）（二）各车间变压器台数及容量选择1.变压所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计：同时系数取（2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿试取：补偿以后：（3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：选择变压器型号为SL7系列，额定容量为1000kVA，两台。查表得出变压器的各项参数：（4）计算每台变压器的功率损耗（n=1）也可用化简经验公式：2变压所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计：（2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿试取：补偿以后：（3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：选择变压器型号为SL7系列，额定容量为630kVA（附带供电给办公室及生活区）。查表得出变压器的各项参数：（4）计算每台变压器的功率损耗也可用化简经验公式：3.变压所变压器台数及容量选择（1）变压所的供电负荷统计： 同时系数取（2）变压所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）无功补偿试取：补偿以后：（3）变压所的变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：选择变压器型号为SL7系列，额定容量为315kVA，两台。查表得出变压器的各项参数：（4）计算每台变压器的功率损耗也可用化简经验公式：（三）厂内10kV线路截面的选择1.供电给变电所的10kV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的损耗：先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：可选导线型号为LJ35，其允许载流流量为。相应参数为再按发热条件检验：已知，温度修正系数为：由式上可知，所选导线符号长期发热条件。由于变电所紧邻35/11kV主变压器，10kV线路很短，其功率损耗可忽略不计。线路首段功率：2.供电给变电所的10kV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的损耗：先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：可选导线型号为LJ25，其允许载流流量为。相应参数为再按发热条件检验：已知，温度修正系数为：由式上可知，所选导线符号长期发热条件。根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为l=0.32km。10kV线路功率损耗：线路首端功率：3.供电给变电所的10kV 线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：计及变压器的损耗：先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数为6400h，查表可得，架空线的经济电流密度。所以可得经济截面：可选导线型号为LJ25，其允许载流流量为。相应参数为,线路长度为：l=0.64km10kV线路功率损耗：线路首端功率：线路电压降计算（仅计算最长的厂内10kV线路电压降）：合格（其余线路更合格了）4. 10kV联络线（与相邻其他工厂）的选择已知全厂总负荷：。10kV联络线容量满足全厂总负荷30%：因运用时间很少，可按长期发热条件选择和校验。选导线LJ-25，其允许载流量为：三、工厂总降压变电所及接入系统设计1. 工厂总降压变电所住变压器台数及容量的选择2.35kV供电线路截面选择为保证供电的可靠性，选用两回35kV供电线路。3.35kV线路功率损耗和电压降计算（1）35kV线路功率损耗计算已知LG-35参数：线路的功率损耗：线路首段功率：（2）35kV线路电压降计算：四、短路电流的计算按无穷大系数供电计算短路电流。短路计算电路图见图3。 大系统车间负荷车间变0.4kV母线 总降变10kV侧 总降变35kV侧 35kV母线 城北35kV母线X2=0.6X4=0 厂内10kV线路X5=4.5X3=4.06X1=0.067图3 短路计算电路图1.工厂总降压变35kV母线短路电流（短路点1）（1）确定标幺值基准：（2）计算各主要元件的电标幺值：系统电抗35kV线路电抗（LGJ35）（3）求三相短路电流和短路容量：1）总电抗标幺值：2）三相短路电流周期分量有效值：3）其他三相短路电流值：4）三相短路容量：2.10kV母线短路电流（短路点2）（1）确定标幺值基准：（2）计算各主要元件的电标幺值：1）系统电抗2）35kV线路电抗（LGJ35）3）35/11kV电力变压器电抗（）（3）求三相短路电流和短路容量：1）总电抗标幺值：2）三相短路电流周期分量有效值：3）其他三相短路电流值：4）三相短路容量：3.0.4kV车间低压母线短路电流（短路点3）（1）确定标幺值基准：（2）计算各主要元件的电标幺值：1）系统电抗2）35kV线路电抗（LGJ35）3）35/11kV电力变压器电抗（）4）10kV厂内架空线路电抗（给变电所供电）：因这段10kV架空线路很短，5）10/0.4kV电力变压器（1000kVA变压器）（3）求三相短路电流和短路容量：1）总电抗标幺值：2）三相短路电流周期分量有效值：3）其他三相短路电流值：4）三相短路容量：三相短路电流和短路容量计算结果列表汇总如表4。表4 三相短路电流计算列表短路点计算三相短路电流（kA）三相短路容量（MVA）35kV1点4.254.254.2510.86.427210kV2点2.32.3235.83.541.70.4kV3点3131315733.821.5五、变电所高低压电气设备的选择根据上述短路电流计算结果，按正常工作条件选择和按短路情况校验，总降压变电所主要高低压电气设备确定如下。1.高压35kV侧设备35kV侧设备的选择如表5所示。 表5 35kV侧设备的选择计算数据高压断路器SW-35/600隔离开关GW2-35G电压互感器电流互感器LB-35避雷器FZ-35备注U=35kV35kV35kV35kV35kV35kVI=18.6600A600A220/56.6kA400MVA17kA42kA2.中压10kV侧设备10kV侧设备如表6所示。 表6 10kV侧设备的选择计算数据高压断路器SN10-10I隔离开关GN2-10T/200电流互感器LA-10备注U=10kV10kV10kV10kVI=34.49A630A200A40/516kA300MVA40kA25.5kA3.低压0.4kV侧设备低压0.4kV侧设备如表7所示。 表7 0.4kV设备的选择计算数据高压断路器DZ20Y-1250隔离开关HD11-1000电流互感器LM-0.5备注U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV采用BFC-0.5G-08低压开关I=839A1250A1250A1000/550kA六、继电保护的配置总降压变电所需配置以下继电保护装置：主变压器保护，35kV进线保护，10kV线路保护；此外还需配置以下装置：备用电源自动投入装置和绝缘监察装置。（一）主变压器保护根据规程规定1600kVA变压器应设下列保护：1.瓦斯保护防御变压器内部短路和油面降低，轻瓦斯动作于信号、重瓦斯动作于跳闸。2.电流速断保护防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳砸。3.过电流保护防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护，动作于跳砸。4.过负荷保护防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。（二）35kV进线线路保护1.电流速断保护在电流速断的保护区内，速断保护为主保护，动作于跳砸。但电流速断保护存在着一定的“死区”，约占线全长的20%。2.过电流保护由于电流速断保护存在着约占线路全长的20%的“死区”，因此由过电流保护作为其后备保护，同时防御速断保护区外部的相同短路，保护动作于跳砸。3.过负载保护（三）10kV线路保护1.过电流保护防止电路中短路电流过大，保护动作于跳砸。2.过负载保护防止配电变压器的对称过载及各用电设备的超负荷运行。七、心得体会经过这两周的电力系统课程综合设计，我学到了很多，不仅包括对Word和Mathtype以及Visio的使用能力有了进一步的提高，而且还将所学的知识应用到设计实践中去，加深了印象。虽然在设计过程中遇到很多复杂数据和公式，但是经过大量计算，我对过去所学的知识又有了新的理解和收获。另外，感谢老师的细心指导和同学们的互相帮忙，才是我完成这份电气设计书。工欲善其事必先利其器，只有在充分准备好的情况下，才能做好每一件事情。参考文献1 王士政,芮新花.电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程M.北京：中国水利水电出版社，2007.P=1134.332Q=386.256S=1198 P=1114.812Q=376.966S=1176 P=1097.712 S=1140.3Q=308.546 SL7-1600Qc=400Qc=400Qc=200Qc=300SL7-315SL7-630SL7-1000P=217.5Q=163.1P=130Q=91P=210Q=157.5P=979.2Q=763.24P=126Q=75.6P=900Q=630办公生活 附图 工厂变电所设计计算用电气主接线简图锅炉酸站其他排毒纺炼原液24