化纤厂降压变电所电气设计.doc
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1、前言电力行业是国民经济的基础工业,它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败,它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。以发电厂电气部分、高电压技术、继电保护等专业知识为理论依据,主要对该厂总降压变电所及接入系统设计训练。设计步骤主要包括:负荷统计、负荷计算、方案比较、供电方式确定、短路电流计算、电气设备选择与继电保护整定以及防雷接地等内容。电能是现代工业生产的主要能源和动力.随着现代文明的发展与进步,社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。工厂供电系统的核心部分是变电所。因此,设计和建造一个安全、经济的变电所,是极为重要的。(关键词:变电所设计;负荷统计;短路电流
2、计算;继电保护的配置)目 录设计团队:温正学(组长)、李婷、李美玲、自永盛、曹俊松、杨春艳、钱霞、倪海、黄飞、封双双、缪春林一 各车间计算负荷和无功功率补偿(需要系数法)11.1动力支路负荷计算61.2各车间的负荷计算71.2.1各车间计算负荷和无功补偿(需要系数法)7二 各车间变电所的设计选择132.1 各车间变电所位置及全厂供电平面草图132.2各车间变压器台数及容量选择132.1.1变电所变压器台数及容量选择132.1.2变电所变压器台数及容量选择142.1.3变电所变压器台数及容量选择142.3 厂内10kv线路截面选择142.3.1 供电给变电所的10kv线路142.3.2 供电给变
3、电所的10kv线路142.3.3 供电给变电所的10kv线路14三 工厂总降压变电所及接入系统设计153.1工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择153.2 35kv供电线路截面选择153.1.2选择变压器台数时,应考虑以下因素153.2变压器容量的确定内10kv线路截面选择153.2.1变压器容量选择时应遵循的原则153.2.2各车间变压器台数及容量选择和无功补偿153.3工厂总降压变电所主变压器台数、容量选择及无功补偿19四 变电所主结线方案的设计204.1 主接线的设计原则和要求204.1.1 电气主接线的设计原则204.1.2 设计主接线的基本要求214.2 主接线的设计步骤234.
4、2.1 电气主接线的具体设计步骤如下234.3 基本接线型式244.3.1 单母线接线244.3.2 单母线分段接线244.3.3 双母线接线244.3.4 双母线分段接线254.3.5 桥形接线254.4 主接线初步设计方案27五 短路电流的计算285.1工厂总降压变35kv母线短路电流285.1.1确定标幺值基准285.1.2计算各主要原件的电抗标幺值285.1.3 计算三相短路电流和短路容量285.2 10kv母线短路电流295.304kv285.1.3 计算三相短路电流和短路容量285.1.3 计算三相短路电流和短路容量285.1.3 计算三相短路电流和短路容量286 变电所一次设备的
5、选择与校验336.1各种电气设备的选择336.1.1断路器型式的选择336.1.2隔离开关的选择346.1.3低压断路器的选择、整定与校验346.1.4电流互感器的选择与校验366.2本变电所高低压电气设备的选择376.2.1高压35KV侧设备选择376.2.2中压10KV侧设备选择386.2.3低压0.4KV侧设备选择387 变电所进出线的选择与校验397.1 35KV供电线路截面选择397.2 厂内10KV线路截面选择407.2.1供电给变电所的10KV线路407.2.2 供电给变电所的10KV线路417.2.3供电给变电所的10KV线路437.2.4 10KV联络线(与其相邻其他工厂)的
6、选择44六 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定458.1 单母线分段接线 双母线接线458.1.1 可靠性458.1.2 灵活性458.1.3 经济性458.2 继电保护的配置468.2.1 继电保护的任务468.2.2继电保护装置468.2.3主变压器保护468.2.4 35kV进线线路保护468.2.5 10kV线路保护479 防雷保护和接地装置的设计479.1防雷保护479.1.1架空线路的防雷措施479.1.2 变配电所的防雷措施479.2接地装置489.2.1接地与接地装置定义489.2.2 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢48七 心得体会50八 参考文献52九
7、 绘制图样及设计体会53某化纤厂降压变电所电气设计一 各车间计算负荷和无功补偿 纺练车间单台机械负荷统计见表1.1计算负荷序号车间设备名称安装容 计算负荷 1纺丝机2200.80.78 176.0137.282筒绞机560.750.75 42 31.53烘干机700.751.02 52.5 53.554脱水机180.60.8 10.8 8.645通风机2400.70.75 168 1266淋洗机200.750.78 16.5 12.877变频机9500.80.7 7605328传送机300.80.7 24 16.89 小计16061249.8918.64表1.14.全厂计算负荷计算各车间计算负
8、荷统计见表1.2序号车间设备名称安装容量 1纺练车间1393982.4826.671283.94 2原液车间照明1040780546952 3酸站照明260169118.3206.3 4锅炉房照明320240180300 5排毒车间照明16011267.2130.6 6其他车间照明240168126210表1.2因为在一定的情况下是不可能发生所有的用电设备同时工作的情况,,如果按照全部用电设备的用电负荷之和来计算全厂计算负荷的话,势必会造成,经济不运行和浪费等,情况,也就是我们常说的大马拉小车。取全部用电负荷之和的,这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发生,提高了运行效率,符合了经济生产、
9、生活的需要。因此,本次课程设计中的全厂计算负荷就为各个设备计算负荷之和的95%即:全厂计算负荷=(纺练车间计算负荷+原液车间计算负荷+酸站照明计算负荷+锅炉房照明计算负荷+ 排度车间计算负荷+其他车间计算负荷)S=考虑5年的发展,年增长率按2%计算,全厂计算负荷 二 各车间变电所的设计选择2.1 变电所位置的选择变电所位置和数量的选择,实际上就是在整个企业内选择布置供电点。为了使供电系统合理布局及提高电能质量,必须根据企业负荷类型,负荷大小和分布特点,以及企业内部环境条件及生产工艺上的要求进行全面考虑。2.1.1配变电所位置选择,应根据下列要求综合考虑确定1.接近负荷中心。2.进出线方便。3.
10、接近电源侧。4.设备吊装,运输方便。5.不应设在有剧烈震动的场所。6.不宜设在多尘,水雾(如大型冷却塔)或有腐蚀性气体的场所,如无法远离时,不应设在污源的下风侧。7.不应设在厕所,浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。 8.配变电所为独立建筑物时,不宜设在地势低洼和可能积水的场所。9.高层建筑地下层配变电所的位置宜选择在通风,散热条件较好的场所。10.殊防火要求的多层建筑中,装有可燃性油的电气设备的配变电所,可设置在底层靠外墙部位,但不应设在人员密集场所的上方,下方,贴邻或疏散出口的两旁。2.1.2 变电所位置的选择原则1.变电所的位置尽量靠近负荷中心,特别是车间变电所更应该如此;2.进出线方
11、便,特别是采用架空线金疮线时更应该考虑这一点;3.尽量靠近电源侧,对工厂总降压变电所要特别考虑这一点;4交通运输方便,以便于变压器和控制柜等设备的运输;5选定变电所的位置,不应妨碍工厂或车间的发展,应留有扩建的余地,适当考虑变电所本身扩建的可能。2.2车间变电所位置的确定根据地理位置及各车间计算负荷大小,决定设立3个车间变电所,各自供电范围如下:变电所:纺炼车间、锅炉房。变电所:原液车间。变电所:排毒车间、其他车间、酸站。2.3变电所型式总降压变电所变,配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果,参照国家有关规程规定,进行内外的变换。2.3.1 其中配电柜的作用及柜内主要元件1.便于分片(或分类
12、)配置电源;2.当线路出现故障时,有利于控制故障范围也方便快速找出故障点及时加以排除;3.配电柜内主要有接线端子、各种刀闸、保护设备(空气开关、熔断器之类)、测量设备(电压表、电流表、周波表等)、计量设备(有功、无功功率表)。2.3.2 配电所高压开关柜的选择高压开关柜是按一定的线路方案将有关一,二次设备组装而成的一种高压成套配电装置,在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机,变压器和高压线路之用,也可作为大型高压开关设备,保护电器,监视仪表和母线,绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式两大类型。3变电所主变压器台数和容量、类型的选择及无功补偿3.1变电所变压器台数的确定3.1.1确定原则1.对
13、于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下,变电所以装设两台变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。3.对于规划只装设两台变压器的变电所,其变压器基础宜按大于变压器容量的 12 级设计,以便负荷发展时,更换变压器的容量。3.1.2选择变压器台数时,应考虑以下因素1.应满足用电负荷对供电的可靠性的要求,对供有大量一、二级负荷的变电所,宜采用两台变压器,以便当一台变压器发生故障或检修时,另一台能对一、二级负荷继续供电。2.对于一级负荷的场所,邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时,宜采用两台变压器。3.是否装设变压器,应视其负
14、荷的大小和邻近变电所的距离而定。当负荷超过320KVA时,任何距离都应装设变压器。3.2变压器容量的确定3.2.1变压器容量选择时应遵循的原则1.只装有一台变压器的变电所,变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。2.装有两台变压器的变电所,每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件:a.任一台变压器单独运行时,应满足全部一、二级负荷的需要;b.任一台变压器单独运行时,宜满足全部用电容量设备的需要。3.变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的为宜,以提高运行率。(二)各车间变压器台数及容量选择和无功补偿1.变压所I 变压器及容量选择a.变压所I的供电负荷统计。取同时系数:,b.变压所
15、I得的无功补偿(提高功率因数到0.9以上)。无功补偿试取:补偿以后:c.变电所I的变压器选择。为保证供电的可靠性,选用两台变压器(每台可供电车间总负荷的70%):查课程设计指导书附表3-2:选择变压器型号SL7系列,额定容量为1000KVA,两台。查表得出变压器的各项参数:空载损耗;负载损耗;阻抗电压;空载电流。d.计算每台变压器的功率损耗。也可用简化经验公式:2.变压所变压器台数及容量选择a.变压所的供电负荷统计。b.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:c.变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性,选用两台变压器(每台可供电车间总负荷的):查课程设计指导书表3
16、-2:选择变压器型号SL7系列,额定容量为630KVA,两台。查表得出变压器的各项参数:空载损耗;负载损耗;阻抗电压;空载电流。d.计算每台变压器的功率损耗。也可用简化经验公式:3.变压所变压器台数及容量选择a.变压所的供电负荷统计。b.变压所I的供电负荷统计。取同时系数:,c.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:变电所的变压器选择。为保证供电的可靠性,选用两台变压器(每台可供电车间总负荷的):查课程设计指导书表-2:选择变压器型号SL7系列,额定容量为315KVA,两台。查表得出变压器的各项参数:空载损耗;负载损耗;阻抗电压;空载电流。d.计算每台变压器的功
17、率损耗。也可用简化经验公式:3.3工厂总降压变电所主变压器台数、容量选择及无功补偿总降压变侧无功补偿试取:合格选择变压器型号,两台。查表得出变压器的各项参数:空载损耗P=负载损耗Pk=;阻抗电压;空载电流。4 变电所主结线方案的设计4.1 主接线的设计原则和要求主接线代表了变电站电气部分主体结构,是电力系统接线的主要组成部分,是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成变电、输配电的任务。它的设计,直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。4.1.1 电气主
18、接线的设计原则1.接线方式:对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线。若能满足继电保护要求时也可采用线路分支接线。在110-220KV配电装置中,当出线为2回时,一般采用桥形接线;当出线不超过4回时,一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中,当110-220KV出线在4回及以上时,一般采用双母接线。在大容量变电站中,为了限制6-10KV出线上的短路电流,一般可采用下列措施:a.变压器分列运行;b.在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器;c.采用低压侧为分裂绕组的变压器。d.出线上装设电抗器。2.主变压器选择:a.主变压器台数:为保证供电可靠性,变电
19、站一般装设两台主变压器。当只有个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时,可装设一台。b.主变压器容量:主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行选择,并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。d.主变压器的型式:一般情况下采用三相式变压器。具有三种电压的变电站,如通过主变压器各侧绕组的功率均达到 以上时,可采用三绕组变压器。其中,当主网电压为110-220KV,而中压网络为35KV时,由于中性点具有不同的接地形式,应采用普通的三绕组变压器;当主网电压为220KV及以上,中压为110KV及以上时,多采用自耦变压器,以得到较大的经济效益。e.断路器的设置根据电气接线方式,每回线路
20、均应设有相应数量的断路器,用以完成切、合电路任务。f.为正确选择接线和设备,必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时,可采用下列数据:最小负荷为最大负荷的60%-70%,如主要是农业负荷时则宜取20%-30%;负荷同时率取0.85-0.9,当馈线在三回以下且其中有特大负荷时,可取0.951;功率因数一般取0.8;线损平均取5%。4.1.2 设计主接线的基本要求1.可靠性:供电可靠是电力生产和分配的首要要求,电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时,应全面地看待以下几个问题:a.可靠性的客观衡量标准是运行实践,估价一个主接线的可靠性时,应充分考虑长期积累的运行
21、经验。b.主接线的可靠性,是由其各组成元件(包括一次设备和二次设备)的可靠性的综合。因此主接线设计,要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。c.可靠性并不是绝对的,同样的主接线对某所是可靠的,而对另一些所则可能还不够可靠。2.通常定性分析和衡量主接线可靠性时,均从以下几方面考虑:a.断路器检修时,能否不影响供电。b.线路、断路器或母线故障时,以及母线检修时,停运出线回路数的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。3.变电站全部停运的可能性。a.灵活性:主接线的灵活性要求有以下几方面。调度灵活,操作简便。检修安全。扩建方便。b.经济性:在满足技术要求的前提下,做到经济合
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