纺织厂供配电系统标准设计.docx

某纺织厂供配电系统设计班 级： 15电气二班 学 号： 姓 名： 月日目录序、题目3一、各车间的负荷计算5二、供电电压和初步方案确定7三、车间供电系统的设计9四、变电所主变压器的选择及主接线说明12五、短路电流的计算13六、设备的选择与校验18七丶导线的选择22八、主接线图及器件汇总23题目2某纺织厂供配电系统设计一.原始资料1.工厂负荷数据：工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。工厂负荷统计资料见表1。设计需要考虑工厂5年发展计划负荷（工厂负荷年增加率按2%）。表1：化纤厂负荷情况表序号车间及设备安装容量(kW)需要系数1纺练车间纺丝机2000.800.78筒绞机300.750.75烘干机850.751.02脱水机120.600.80通风机1800.700.75淋洗机60.750.78变频机8400.800.70传送机400.800.702原液车间照明10400.750.703酸站照明2600.650.704锅炉房照明3200.750.755排毒车间照明1600.700.606其它车间照明2400.700.752.供电电源请况：按和供电局协议，本厂可由16公里处城北变电所（110/38.5/11kV），90MVA变压器供电，供电电压可任选。另外，和本厂相距5公里处其它工厂能够引入10kV电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷20%（关键负荷），平时不准投入，只在本厂关键电源故障或检修时投入。3.电源短路容量（城北变电所）：35kV母线出线断路器断流容量为400MVA；10kV母线出线断路器断流容量为350MVA。4.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每1kVA为18元/月，电费为0.5元/ kWh。5.气象资料：本厂地域最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。6.地质水文资料：本厂地域海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2 m。二设计内容1总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计：依据设计任务书，分析原始资料和数据，列出技术上可能实现多个方案，依据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下23个较优方案，对较优方案进行具体计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。（3）短路电流计算：依据电气设备选择和继电保护需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）关键电气设备选择：关键电气设备选择，包含断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备选择及校验。选择设备型号、数量、汇成设备一览表。2车间变电所设计依据车间负荷情况，选择车间变压器台数、容量，和变电所位置标准考虑。3 厂区380V配电系统设计依据所给资料，列出配电系统结线方案，经过具体计算和分析比较，确定最优方案。三设计结果1设计说明书，包含全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表；2电气主接线图（三号图纸）；答疑地点：13-15周周五早晨：9；00-11；00，下午：3:00-17；00，机电试验大楼A226参考文件：1、翁双安主编，供配电工程设计指导M，机械工业出版社 2、刘介才，工厂供电设计指导M，机械工业出版社一、各车间负荷计算1.纺练车间纺丝机： 筒绞机： 烘干机: 脱水机: 通风机: 淋洗机: 变频机: 传送机: 车间总计算负荷 对于车间负荷系数取K P=0.95 K q=0.972.原液车间照明： 总计算负荷3.酸站照明: 总计算负荷， 4.锅炉房照明： 总计算负荷， 5.排毒车间照明： 总计算负荷， 6.其它车间照明： 总计算负荷， （注：最终一页附表1为各车间计算负荷统计）对于全厂负荷系数，取K P=0.90 K q=0.95考虑5年发展，年增加率按2%计算，全厂计算负荷二、供电电压和初步方案确定电压等级确实定工厂供电电压，关键取决于当地电网供电等级，同时也要考虑工厂用电设备电压、容量和供电距离等原因。题目提供了三个电压等级：110/38.5/11kV。由计算可知五年后工厂最大功率为2486.7kW，且输送距离为16km。查工厂供电表1-3可知，选择线路电压35kV，输送功率10000kW,输送距离在2050km。然后再从和本厂相距5公里处其它工厂引入10kV电缆做备用电源。供电方法确实定初步确定为两种方案：（1）假如当地电网供电电压为35kV，而厂区环境条件又许可采取35kV架空线和较经济35kV电气设备时，可考虑采取35kV作为高压配电电压深入工厂各车间负荷中心，并经车间变电所直接降为低压用电设备所需电压。（2）设置一个主降压变电，工作电源采取35kV，由变电所引入一回架空线路，备用电源采取 10kV电压，由其它工厂引入一回架空线路。对于只有二级负荷而无一级负荷变电所，能够只采取一台变压器，但必需另有备用电源，所以仅需一台主变压器即可，10kV侧仍采取单母线分段主接线，正常时由主变压器供电，故障时由10kV备用电源供电。方案一优点：供电电压高，线路功率损耗少。电压损失小，调压问题轻易处理。要求功率因数值低，所需赔偿容量小，可降低投资。缺点：需要厂区环境比较严格方案二优点：方案既能满足供电可靠性要求，投资也相对较少；设置了总变电所，便于工厂供电系统集中管理和调度缺点：设置总变电所，占地面积较多。且所需主变压器容量太大，可考虑用两台容量低变压器并列运行（注：技术发展，现在支持大容量变压器）选择方案二正常时以35kV单回架空线路供电，因为工厂计算负荷（以五年后计算），考虑设一台变压器，选择主变压器容量为,型号为SL7-3150/35。其电压比为,关键技术参数以下：,。正常运行时变压器负荷率为：则主变压器有功功率为：无功功率为：工厂进线计算负荷：功率因数不满足要求，需要进行赔偿选择BWF10.5-100-1W并联电容进行赔偿，则所需电容个数：，为保持三相平衡，n=12所以无功功率赔偿后计算负荷：功率因数满足要求35kV供电线路架空线截面积选择负荷电流A） 按经济电流密度选择导线本厂地域最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。环境温度通常取当地最热月平均最高气温，故选择为30度。计算其经济截面：查工厂供电表5-3，年最大负荷利用小时数4600小时，jec=1.15A/mm2选择和其靠近标准截面面积，即LGJ-50型铝绞线。B)校验发烧条件，所以满足发烧条件C）校验机械强度查工厂供电附录表14，可知35KV架空钢芯铝绞线最小截面积,满足机械强度。D） 校验电压损耗查工厂供电设计指导表8-3架空线路档距，城区35KV高压线路为60100m。查工厂供电设计指导表8-4,架空线路导线间最小距离，采取悬式绝缘子35KV线路，导线水平排列。导线间最小距离为1.5m。初步采取导线间距1.6m。aav=1.261.6=2m查工厂供电附录表6，R0=0.68/km ，X0=0.39/km线路电压损耗为满足电压损耗要求当工作电源出现故障时，采取10kV备用电源，其容量满足全部负荷20%需要，即，10kV供电线路电缆线截面积选择负荷电流A）按经济电流密度选择导线本厂地域最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。环境温度通常取当地最热月平均最高气温，故选择为30度。计算其经济截面：查工厂供电表5-3，年最大负荷利用小时数4600小时，jec=1.73A/mm2选择和其靠近标准截面面积，查工厂供电附录表18，采取截面积为25mm2不滴流纸绝缘电力电缆，铺设在空气中。B）校验发烧条件载流量较正系数为1.18，所以满足发烧条件C）校验电压损耗查工厂供电附录表6，R0=1.41/km ，X0=0.098/km线路电压损耗为满足电压损耗要 三、车间供电系统设计变配电所选择依据各车间计算负荷大小，决定设置3个车间变电所，各自供电范围以下：变电所：纺炼车间照明、锅炉房照明。变电所：原液车间照明变电所：排毒车间照明、其它车间照明、酸站照明。变压器选择（1） 变电所 纺炼车间照明、排毒车间照明取K P=0.90 K q=0.95所以必需进行赔偿选择BWF10.5-50-1W并联电容进行赔偿，则所需电容个数：，为保持三相平衡，取n=9所以无功功率赔偿后计算负荷：为确保供电可靠性，选择两台变压器，所以选择变压器容量应满足：选择S9-1000/10型号变压器两台，变比为10/0.4kV，为Yyn0联结方法,负荷率：有功功率损耗为：无功功率损耗为：变压器一次侧计算负荷为：（2） 变电所 原液车间照明所以必需进行赔偿选择BWF10.5-50-1W并联电容进行赔偿，则所需电容个数：，为保持三相平衡，取n=6所以无功功率赔偿后计算负荷：符合要求为确保供电可靠性，选择两台变压器，所以选择变压器容量应满足：选择S9-630/10型号变压器两台，变比为10/0.4kV，为Yyn0联结方法,负荷率：有功功率损耗为：无功功率损耗为：变压器一次侧计算负荷为：（3）变电所 排毒车间照明、其它车间照明、酸站照明。取K P=0.90 K q=0.95所以必需进行赔偿选择BWF10.5-50-1W并联电容进行赔偿，则所需电容个数：，为保持三相平衡，取n=3所以无功功率赔偿后计算负荷：为确保供电可靠性，选择两台变压器，所以选择变压器容量应满足：选择S9-315/10型号变压器两台，变比为10/0.4kV，为Yyn0联结方法,负荷率：有功功率损耗为：无功功率损耗为：变压器一次侧计算负荷为：汇总到10kv母线侧取K P=0.90 K q=0.95满足要求四、变电所主变压器选择及主接线说明主变压器选择变电所主变压器台数选择应依据负荷大小，负荷对供电可靠性要求、经济性及用电发展计划等原因综合考虑确定。变压器台数越多，供电可靠性就越高，不过设备投资大，运行费用高，所以，在满足供电可靠前提下，变压器台数越少越好。在确定变压器台数时，还用合适考虑负荷发展，留有一定余地。本变电所为一回35kV工作电源进线，及一回10kV备用电源，仅需一台主变压器即可，主变压器容量选择：，即主变压器选择SL7-3150/35型变压器车间变电所变压器选择对有大量一、二级负荷变电所，应满足电力负荷对供电可靠性要求，应采取两台变压器。对只有二级负荷而没有一级负荷变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，能够采取一台变压器。对季节性负荷或昼夜负荷改变较大时，应使变压器在经济运行状态下运行，可用两台变压器供电，方便再低谷时切除一台变压器。除上述情况外，车间变电所可采取一台变压器。不过，当集中负荷较大时，虽是三级负荷，也能够采取两台或多台变压器。依据本厂各车间负荷计算，得出各车间变电所所需变压器台数及其容量，以下表所表示序号型号台数主变压器SL7-3150/351变电所S9-1000/102变电所S9-630/102变电所S9-315/102主接线说明此次设计依据前面技术、经济比较选择方案三：正常运行时采取35KV供，35KV供电系统故障或检修时，采取10KV备用电源系统供电。10KV配电系统采取单线分段接线1）总降压变电所设一台主变压器，型号为SL7-3150/35， 以35KV架空线从电力网中经隔离开关引入作为工作电源。经在变压器高压侧装设一台SW2-35/1000型真空断路器，便于变电所控制和检修。 2）主变压器低压侧SN-10-10/630经真空断路器再经隔离开关接在10KV I段母线上。10KV备用电源经电缆线路引入经SN-10-10/630型真空断路器再经隔离开关接在10KVII段母线上，I、II段之间设母联断路器，隔离开关。3）总降压变电所10KV侧采取单母线分段接线，各车间二级负荷全部由两段母线供电，提升了供电可靠性。4）依据要求，10KV备用电源只有在35KV主电源停运及主变压器故障或检修时，才能投入使用。所以，在正常运行方法下，主变压器两侧开关合上，10KV母线分段开关合上，备用电源开关断开。在备用电源开关上装设备用电源自动投入装置（APD），当工作电源故障时，自动投入备用电源，确保一级负荷车间正常供电。5）当主变压器检修时，只需合上10KV备用电源进线开关就能够实现一级负荷车间正常供电。 五、短路电流计算工厂总降压变母线短路电流（k-1点，k-2点）（1）确定标幺值基准：取，（2）计算短路电路中个关键元件电抗标幺值2）电力系统电抗3） 架空线路 查工厂供电设计指导表8-36，得LGJ-50型，又线路长为16m4）电力变压器 查工厂供电设计指导表2-8，得，故绘制等效电路，以下图所表示 （3） 计算k-1点（37kV侧）短路电流总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值2） 三相短路电流周期分量有效值3）其它短路电流4）三相短路容量（4）计算k-2点（10kV侧）短路电流总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值2）三相短路电流周期分量有效值3）其它短路电流4）三相短路容量工厂车间短路电流（k-3点，k-4点，k-5点）（1）确定标幺值基准：取，（2）计算短路电路中个关键元件电抗标幺值1）电力系统电抗2）架空线路 查工厂供电设计指导表8-36，得LGJ-50型，又线路长为16m3）电力变压器（SL7-3150/35） 查工厂供电设计指导表2-8，得，故4）10kV厂内架空线路电抗（给变电所、变电所、变电所供电）因这段架空线路很短，电抗可不计5）电力变压器（S9-1000/10、S9-630/10、S9-315/10） 查工厂供电附表5，得4) ，故绘制等效电路，以下图所表示（3）计算k-3点（变电所侧）短路电流总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值3） 三相短路电流周期分量有效值3）其它短路电流4）三相短路容量（4）计算k-4点（变电所侧）短路电流总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值4） 三相短路电流周期分量有效值3）其它短路电流4）三相短路容量（5）计算k-5点（变电所侧）短路电流总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值5） 三相短路电流周期分量有效值3）其它短路电流4）三相短路容量备用电源母线短路电流（k-6）（1）确定标幺值基准：取，（2）计算短路电路中个关键元件电抗标幺值1）电力系统电抗2）电缆线路 查工厂供电设计指导表8-41，得，又线路长为5km绘制等效电路，以下图所表示 3）计算k-6点短路电流总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总阻抗标幺值6） 三相短路电流周期分量有效值3）其它短路电流4）三相短路容量以上结果综合以下表 短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAK-12.182.182.185.603.29140.8K-21.971.971.975.022.9734.1K-327.8627.8627.8651.2630.3719.3K-422.2122.2122.2140.8724.2115.38K-515.5515.5515.5528.6116.9510.78K-67.977.977.9720.3212.03144.9六、设备选择和校验（一）高压器件选择高压断路器选择1、按工作电压选择 设备额定电压UN.e不应小于所在线路额定电压UN，即UN.eUN。2、按工作电流选择 设备额定电流IN.e不应小于所在电路计算电流I30，即IN.eI30。3、按断流能力选择 设备额定开断电流Ioc或断流容量Soc不应小于设备封端瞬间短路电流有效值Ik或短路容量Sk，即Ioc Ik或SocSk。4、按短路条件校验 就是校验电器和导体在短路时动稳定和热稳定。高压隔离开关选择1、按工作电压选择 设备额定电压UN.e不应小于所在线路额定电压UN，即UN.eUN。2、按工作电流选择 设备额定电流IN.e不应小于所在电路计算电流I30，即IN.eI30。3、按短路条件校验 就是校验电器和导体在短路时动稳定和热稳定。（注查工厂供电设及查工厂供电设计指导，全部未找到额定电压35kV高压隔离开关，型号待定）主变35kV侧主变35kV侧计算电流为安装地点电气条件所选设备技术参数项目数据项目SW2-35/1000353544.4710002.8416.55.64516.524=1089所以选择高压断路器SW2-35/1000型，参数以下表主变10kV侧主变10kV侧计算电流为所以选择高压断路器SN-10-10/630型，隔离开关选择GN19-10/400型，参数以下表安装地点电气条件所选设备技术参数项目数据项目SN-10-10/630GN19-10/400101010126.73004001.97165.024031.51624=102412.524=625备用电源10kV侧备用电源10kV侧计算电流为所以选择高压断路器SN-10-10/630型，隔离开关选择GN19-10/400型，参数以下表安装地点电气条件所选设备技术参数项目数据项目SN-10-10/630GN19-10/40010101031.93004007.971620.324031.51624=102412.524=625（二）低压器件选择低压断路器选择一）低压断路器过电流脱扣器选择1、脱扣器额定电流IN.OR应大于所在线路计算电流I30，即IN.ORI30。2、瞬时和短延时过电流脱扣器动作电流Iop应躲过线路尖峰电流Ipk，即IopKrelIpk。二）低压断路器电压、电流规格选择和校验1、断路器额定电压UN.QF应不低于所在线路额定电压UN，即UN.QFUN。2、断路器额定电流IN.QF应大于所在线路额定电流IN，即IN.QFIN。3、断路器断流能力校验条件 对于DZ型，为IocIsh（3） 对于DW型，为IocIk（3）变电所选择DW16-型号，脱扣器额定电流A。单台用电设备尖峰电流Ipk=KstIN多台用电设备线路上尖峰电流Ipk=I30+(Ist-IN)max(Ist-IN)max为用电设备中各台设备开启电流和额定电流之差最大值，此处未知，故取IpkI30对于DW型断路器，Krel可取1.35瞬时脱扣电流整定为Iop（0）=4800A KrelIpk=1785A 满足躲过尖峰电流要求。低压断路器选择DW16-型号，低压刀开关选择HD13-1500/31型刀开关，参数以下表安装地点电气条件所选设备技术参数项目数据项目DW16-HD13-1500/31380380380V1345.31600150027.86501816.24800变电所选择DW16-1000型号，脱扣器额定电流1000A。单台用电设备尖峰电流Ipk=KstIN多台用电设备线路上尖峰电流Ipk=I30+(Ist-IN)max(Ist-IN)max为用电设备中各台设备开启电流和额定电流之差最大值，此处未知，故取IpkI30对于DW型断路器，Krel可取1.35瞬时脱扣电流整定为Iop（0）=3000A KrelIpk=1350A 满足躲过尖峰电流要求。低压断路器选择DW16-1000型号，低压刀开关选择HD13-1000/31型刀开关，参数以下表安装地点电气条件所选设备技术参数项目数据项目DW16-1000HD13-1000/31380380380883.11000100022.215013503000变电所选择DW16-630型号，脱扣器额定电流630A。单台用电设备尖峰电流Ipk=KstIN多台用电设备线路上尖峰电流Ipk=I30+(Ist-IN)max(Ist-IN)max为用电设备中各台设备开启电流和额定电流之差最大值，此处未知，故取IpkI30对于DW型断路器，Krel可取1.35瞬时脱扣电流整定为Iop（0）=1890A KrelIpk=632.9A 满足躲过尖峰电流要求。低压断路器选择DW16-630型号，低压刀开关选择HD13-600/31型刀开关，参数以下表安装地点电气条件所选设备技术参数项目数据项目DW16-630HD13-600/31380380380468.863060015.5550632.91890七丶导线选择10kV汇流母线B） 按经济电流密度选择导线本厂地域最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。环境温度通常取当地最热月平均最高气温，故选择为30度。计算其经济截面：查工厂供电表5-3，年最大负荷利用小时数4600小时，jec=1.15A/mm2选择和其靠近标准截面面积，即LGJ-150型铝绞线。B)校验发烧条件，所以满足发烧条件C）校验机械强度查工厂供电附录表14，可知10KV架空钢芯铝绞线最小截面积,满足机械强度主变压器10kV侧出线和上面计算过程相同，也选择LGJ-150型铝绞线变电所：A）按发烧条件选择导线查工厂供电附录表16，LJ-16所以初选LJ-16型铝绞线。C） 校验机械强度查工厂供电附录表14，可知10KV架空铝绞线最小截面积25mm2,不满足机械强度，所以选择LJ-25型铝绞线C）校验电压损耗无汇流母线到10/0.4kv变压器距离，无法校验变电所：A）按发烧条件选择导线查工厂供电附录表16，LJ-10所以初选LJ-10型铝绞线。D） 校验机械强度查工厂供电附录表14，可知10KV架空铝绞线最小截面积25mm2,不满足机械强度，所以选择LJ-25型铝绞线C）校验电压损耗无汇流母线到10/0.4kv变压器距离，无法校验变电所：A）按发烧条件选择导线查工厂供电附录表16，LJ-10所以初选LJ-10型铝绞线。E） 校验机械强度查工厂供电附录表14，可知10KV架空铝绞线最小截面积25mm2,不满足机械强度，所以选择LJ-25型铝绞线C）校验电压损耗无汇流母线到10/0.4kv变压器距离，无法校验序号10kV汇流母线主变10kV出线变电所变电所变电所进线型号LGJ-150LGJ-150LJ-25LJ-25LJ-25八、主接线图及器件汇总根本路图以下器件汇总以下项目场所主降压所35KV侧主降压所10KV侧备用电源变电所变电所变电所变压器SL7-3150/35（1台）无S9-1000/10（2台）S9-630/10（2台）S9-315/10（2台）高压断路器SW2-35/1000SN-10-10/630SN-10-10/630高压隔离开关暂定GN19-10/400GN19-10/400低压断路器DW16-DW16-1000DW16-630低压隔离开关HD13-1500/31HD13-1000/31HD13-600/31导线LGJ-50型铝绞线LGJ-150型铝绞线25mm2不滴流纸绝缘电力电缆LJ-25LJ-25LJ-25附表1序号车间及设备安装容量(kW)需要系数1纺练车间纺丝机2000.800.78160.0124.81294.31.97筒绞机300.750.7522.516.9烘干机850.751.0263.865.0脱水机120.600.807.25.8通风机1800.700.75126.094.5淋洗机60.750.784.53.5变频机8400.800.70672.0470.4传送机400.800.7032.022.42原液车间照明10400.750.70780.0546.0952.11.453酸站照明2600.650.70169.0118.3206.30.314锅炉房照明3200.750.75240.0180.0300.00.465排毒车间照明1600.700.60112.067.2130.60.206其它车间照明2400.700.75168.0126.0210.00.32