化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统标准设计.docx

河南科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称 电气控制技术 题 目 饮料罐装生产线控制学 院 农业工程学院班 级 农电111班 学生姓名 付亚州 指导老师 王 俊 日 期 -06-25配电系统设计摘 要在国民经济高速发展今天，电能应用越来越广泛，生产、科学、研究、日常生活全部对电能供给提出更高要求，所以确保良好供电质量十分必需。本设计书重视理论联络实际，理论知识努力争取全方面、深入浅出和通俗易懂。本课程设计选择进行了一个模拟中小型工厂. 区域变电站经10KV双回进线对该厂供电。该厂多数车间为三班制。本厂绝大部分用电设备属长久连续负荷，要求不间断供电。整年为306个工作日，年最大负荷利用小时为6000小时。属于二级负荷。本设计书叙述了供配系统整体功效和相关技术知识，关键介绍了工厂供配电系统组成和部分。系统设计和计算相关系统运行，并依据工厂所能取得电源及工厂用电负荷实际情况，并合适考虑到工厂发展，根据安全可靠、经济合理要求，确定了配电变电所位置和形式及配电变电所变压器台数和容量、类型及选择配电变电所主接线方案及高压低压设备和进出线。 本设计书共包含：负荷计算和无功功率赔偿、变电所位置和形式选择、变电所主变压器台数、类型容量及主接线方案选择、短路电流计算、变电所一次设备选择和校验、变电所电气主接线图、继电保护设计和整定和防雷、接地设计：包含直击雷保护、行波保护和接地网设计。关键词：可编程控制器、灌装流水线、次序功效图、梯形图目 录第一章 原始材料分析4第二章 全厂负荷计算4三、无功功率赔偿及变压器选择5四、主接线设计8五、架空双回线导线选择8六、短路电流计算9七、变电所一次设备选择和校验12八、继电保护装置配置19九、变配电所部署和机构设计22十、防雷装置及接地装置设计22十一、结束语24附录24第一章 原始材料分析某化纤毛纺厂10kV配变电所供电给织造车间、染整车间、锅炉房、食堂、水泵房、化验室及其它车间变电所。已知工厂三班制工作，年最大负荷利用小数6000h，本厂规模为万锭精梳化纤毛织染整联合厂。全部生产化纤产品，整年生产能力为230万米，其中厚织物占50%，中织物占30%，薄织物占20%，全部产品中以腈纶为主体混纺物占60%，以涤纶为主混纺物占40%。第二章 全厂负荷计算采取需要系数法计算各车间变电所计算负荷，具体数据如表2-1所表示。表2-1：全厂负荷计算序号车间或用电单位名称设备容量(kW)计 算 负 荷变压器台数及容量(kW)(kVar)(kVA)1制条车间3400.80.80.75272204340SL7-1000/10 1000kVA*1 0.90.92纺纱车间3400.80.80.752722043403软水站86.10.650.80.7555.9741.9869.964锻工车间36.90.30.651.1711.0712.9517.035机修车间296.20.30.51.7388.86153.72177726幼稚园12.80.60.61.337.6810.2112.807仓库37.960.30.51.1711.3913.3322.788织造车间5250.80.80.75420315 525SL7-1000/10 1000kVA*10.90.99染整车间4900.80.80.7539229449010浴室1.880.811.5001.5011食堂20.630.750.80.7515.4711.6019.3412独身宿舍200.811601613锅炉房1510.750.80.75113.2584.94141.56SL7-200/10 200kVA*20.90.914水泵房1180.750.80.7588.566.38110.6215化验室500.750.80.7537.528.1346.8616卸油泵房280.750.80.752115.7526.25相关计算公式：= = = =三、无功功率赔偿及变压器选择电力部门要求，无带负荷调整电压设备工厂必需在0.9以上。为此，通常工厂均需安装无功功率赔偿设备，以改善功率因数。我们采取无功赔偿方法是：高压赔偿、低压赔偿和就地赔偿相结合。在需要赔偿容量大车间采取就地赔偿方法其它采取低压集中赔偿和高压集中赔偿方法。依据该工厂负荷特点，依据这一思绪，我们选择在NO.1变电所选择5车间进行就地赔偿。在各车间配电变电所进行低压集中赔偿并在高压母线上进行高压集中赔偿。1、就地赔偿：NO.1 车间变电所：机修车间: =153.72-88.86 0.484=110.71 kVar 依据供电技术233页表26知并列电容器标称容量选择8个BW0.4-14-3/8，即赔偿容量为112kVar。2、低压集中赔偿(1)对NO.1变电所0.4kV母线:QB2=QKQPKP tan-QB1=640.19 0.9-718.970.90.484-112=150.99kVar采取11个型号为BW0.4-14-3/11进行低压集中赔偿，赔偿容量为154kVar。(2)对NO.2变电所0.4kV母线:QB2=QKQPKP tanQB1=620.6 0.9-844.970.90.484=190.23kVar采取3个型号为BW0.4-14-3/3和3个型号为BW0.4-50-3/3进行低压集中赔偿，赔偿容量为192kVar。(3)对NO.3变电所0.4kV母线:QB2=QKQPKP tanQB1=195.2 0.9-260.250.90.484=62.24kVar采取1个型号为BW0.4-12-3/1和1个型号为BW0.4-50-3/1进行低压集中赔偿，赔偿容量为62Var。3、变压器选择变压器本身无功消耗对变压器容量选择影响较大，故应该优异行无功赔偿才能选出适宜容量。（1）NO.1变压器 取，=647.07KW=310.17kVar=717.57KVA考虑25%裕量：S=717.57（1+25%）=896.96 kVar 依据供电技术222页表4 选SL7-1000/10 接线方法Y,y该变压器参数为：=1800+11600=7.77kVar=48.17 kVar高压侧计算负荷PC.HV1=P30+PT=654.84KWQC.HV1=Q30+QT=358.34kVar（2）NO.2变压器=844.20KVA考虑15%裕量：S=844.20X （1+15%）=970.83 kVar 依据供电技术222页表4 选SL7-1000/10 接线方法Y,y该变压器参数为：=1800+11600=10.07kVar=57.07kVar高压侧计算负荷PC.HV1=P30+PT=770.54KWQC.HV1=Q30+QT=423.61kVar（3）NO.3变压器 =260.35KVA选SL7-200/10两台 接线方法Y,y该变压器参数为：=540+3400=1.98kVar= 10.39kVarPC.HV1=P30+PT=236.30KWQC.HV1=Q30+QT=124.07kVar4、高压集中赔偿：以上在车间和车变赔偿以后，在高压侧有功和无功变为各个车间变电所高压侧有功，无功之和。于是高压侧有功和无功为：PC=PC.HV1+ PC.HV2+ PC.HV3=654.84+770.54+230.30=1661.68KWQC=QC.HV1+ QC.HV2+ QC.HV=358.34+423.61+124.07=906.02kVarSC=1892.63KVA=1661.68/1892.63=0.8780QB=QC-PCtan=101.23kVar选择两个型号为BWF10.5-40-1W/2和一个型号为BWF10.5-22-1W/1进行高压集中赔偿，赔偿容量为102kVar四、主接线设计本厂主接线设计方案关键有三种较优方案，分别是（1）单母线分段，桥型接线，（2）简单单母线，（3）10kV、0.4kV母线均采取单母线分段接线。因为本厂是二级负荷，在国名经济中占相关键地位，且大多数车间是三班工作制，为了确保供电可靠性，再考虑经济型原因，所以10kV母线选择单母线分段接线方法，在NO.3车变中两台变压器互为暗备用。采取这种接线方法有点关键是可靠性和经济性比很好。单母线分段提升了三个车间供电可靠性。正常运行时，分段断路器闭合。当任一段母线故障时，分段断路器在继电保护装置作用下断开，将故障母线和非故障段隔开，保障非故障段母线所带负荷供电可靠性。五、架空双回线导线选择IC=SC3UN=1892.36310=109.27A1、按经济电流密度选择P=0.7元/kwh TMAX=6000h 查表得JN=0.8A/min2A=Imax/JN=109.27/0.8=136.6mm2选择LJ150裸铝导线2、热稳定校验LJ-150裸铝导线户外30度时许可载流量为414AKT=0.94I=0.94414=389.16满足发烧条件3、机械强度校验10KV下二级架空线铝绞线满足机械强度需A 16mm2，所选15016 mm2满足机械强度要求4、电压损失校验U%=(PQ+QX)/UN2=0.3%1035.73A校验:IQF9.MAX=50KA（2） QS18、QS19、QS26QS33选择HD1114（杠杆式)UNQS=0.4KVINQS=15001035.73A校验:Iet=80KA52.054KAI2tj=28.2902It2t=402I2tjIfz.max=1035.73AUNTA=0.4KV校验：Ish2IN1TA=52.05421.155 =31.88Kd=135 (KtIN1TA)2=(751154.7)2=7.4109I2tj=28.290211218.50A校验:IQF9.MAX=50KA（2）QS20、QS21、QS34QS39选择HD1114（杠杆式)UNQS=0.4KVINQS=15001218.50A校验:Iet=80KA52.054KAI2tj=28.2902It2t=4021I2tjIfz.max=1218.50AUNTA=0.4KV校验： Ish2IN1TA=52.05421.732=21.252Kd=135I2tj=28.2902375.78A校验:IQF9.MAX=25KA（2）QS22到QS25、QS40到QS44选择HD11到14（杠杆式)UNQS=0.4KVINQS=400375.78A校验:Iet40KA13.012KAI2*tj=7.0722It2*t=202I2*tjIfz.max=375.78AUNTA=0.4KV校验： Ish2IN1TA=52.05420.693=13.28Kd=135I2tj=7.07221.5合格 变压器继电保护装置No.11. 过电流保护 IsetT=KrelKssKreITmax=1.320.8541.43=126.73 tT=0.5+0.5=1s 电流继电器动作电流为IopT=IsetTKTaKcon=126.73200/51=3.168A 灵敏度校验KsenT=32IKmin(3)KTIsetT=3225.83610310/0.4126.73=7.0621.5合格2. 过负荷保护变压器过负荷保护动作电流IopK=KkKreKTaINT=1.050.85200/51000310=1.783A3. 电流速断保护 IsetT=KrelIk1max(3)KT=1.528.29010310/0.4=1697.4A t=0s IopT=IsetTKTaKcon=1697.4200/51=42.444. 瓦斯保护 见图No.21过电流保护 IsetT=KrelKssKreITmax=1.320.85844.20310=149.09A tT=0.5+0.5=1s 电流继电器动作电流为IopT=IsetTKTaKcon=149.09200/51=3.727A 灵敏度校验KsenT=32IKmin(3)KTIsetT=3225.83610310/0.4149.09=6.0031.5合格2. 过负荷保护变压器过负荷保护动作电流IopK=KkKreKTaINT=1.050.85200/51000310=1.783A3. 电流速断保护 IsetT=KrelIk2max(3)KT=1.528.29010310/0.4=1697.4A t=0s IopT=IsetTKTaKcon=1697.4200/51=42.44A4. 瓦斯保护 见图No.31过电流保护 IsetT=KrelKssKreITmax=1.320.8512260.35310=22.99A tT=0.5+0.5=1s 电流继电器动作电流为IopT=IsetTKTaKcon=22.99200/51=0.575A 灵敏度校验KsenT=32IKmin(3)KTIsetT=326.78410310/0.422.99=10.221.5合格2. 电流速断保护 IsetT=KrelIk3max(3)KT=1.57.07210310/0.4=424.32A t=0s IopT=IsetTKTaKcon=424.32200/51=10.61A图8瓦斯保护九、变配电所部署和机构设计总配电所地点应尽可能靠近工厂负荷中心，进出线方便，靠近电源侧，尽可能使进出线方便，设备运输方便。不应设在有爆炸危险或有腐蚀性气体场所周围。本设计中，工厂中心有一软水站和水塔，所以本工厂总配电所不宜设在工厂中心位置。工厂东北角远离负荷中心，且有一卸油台和化验室，总配电所不宜靠近易爆易燃和含有腐蚀性物品场所，所以也不应该在此地建设总配电所。本厂最重负荷有NO.2变电所负担，且周围负荷较均衡，故宜将总配建在此所周围。而且对负荷不大用户，可将总配电所和某个10kV变电所合并，扩充为变配电所。依据本厂实际情况，出线相对较少，负荷总体水平不大，所以在设计时，将总配电所和NO.2变电所合并，建设成变配电所，同时节省了投资，便于管理。 工厂总配电变电所平面部署简图见附图2。 十、防雷装置及接地装置设计1、直击雷保护（1）本厂最高建设为水塔，设计高度为20m，加设2m高避雷针，现计算水塔避雷针能否保护软水站。水塔上避雷针高度为（20+2）=22m，软水站通常建筑高度=4m，经测量避雷针至软水站最远屋角距离为r=20m，避雷针保护半径=（1.5h-2）p=2520m.所以水塔避雷针能保护软水站（2）因为No.1,No.3变电站中电气设备并不集中，只各有一台或两台变压器，所以不设独立避雷保护，而采取在各变压器侧加装避雷器方法来预防雷电波和操作过电压。（3）因总配和No.2变电站合并，建设成总配电所，电气设备较集中，所以设置独立避雷针保护，设避雷针高度为22m，保护半径同上计算25m，同时为预防反击，避雷针建设在距离总配10m处，并使避雷针接地体和总配接地体相距大于3m。（4）锅炉和卸油台属易燃易爆建筑，且有一定高度，所以在锅炉烟囱上装设避雷针来进行保护。设避雷针高度为26m，卸油台建筑高度为6m，避雷针保护半径：=（1.5h-2）p=（），所以锅炉避雷针能够保护卸油台和NO.3车间变电所。2、配电所公共接地装置设计本厂选择IT系统，对于1KV以上小电流接地系统仅用于该系统接地装置，要求总接地电阻不考虑自然接地体电阻，则人工接地体电阻（2）计算单根钢管接地电阻 （3）接地装置方案初步选择：采取环路式接地网，初步考虑围绕变电所四面，距变电所3m，打入一圈钢管接地体，钢管直径50mm，长2.5m，间距7.5m，管间距离用扁钢连接。（4）确定接地钢管和最终接地方案依据，同时考虑到管屏蔽效应和总配变电所占地面积，初选10根做接地体，由n=10和得。， 满足要求。考虑到接地体均匀对称部署何总配变电所布局，最终确定用10根直径为50mm，长为2.5m钢管做接地体，管间距离取7.5m，用扁钢连接，环形部署。十一、结束语此次课程设计顺利完成了，在这里我们首先要感谢老师大力帮助，正是在老师悉心指导和耐心细致地讲解下，使我们完成了此次课程设计学习。此次供电工程课程设计，能够说是对我们所学理论知识整体综合性利用，设计内容贯穿了书本各章节一直，对我们从整体上把握供电工程学科有了很高要求。经过此次设计我们对所学习基础知识和专业知识有了愈加理性和深层认识，并锻炼和提升了实际动手和实践能力，为我们未来走向工作岗位打下了良好坚固基础。在参与设计过程中我们同时意识到了组员间团结合作、充足利用资源、熟练利用多种软件关键性，当然扎实专业基础知识是此次设计成功关键原因。 附录附图1：全厂总平面部署图