某化工降压变电所电气设计 毕业论文.doc
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1、毕业论文(设计)毕业论文(设计) 题题 目:目: 某化工降压变电所电气设计某化工降压变电所电气设计 系部名称:系部名称: 专业班级:专业班级: 学生姓名:学生姓名: 学学 号:号: 指导教师:指导教师: 教师职称:教师职称: 年年 月月 日日 I 摘摘 要要 本文根据某化纤厂负荷情况原始资料详细介绍,完成某化工降压变电所电气 设计。文中对供电电压的选择、主接线的设计、负荷计算、短路电流计算、高压 设备的选择,继电保护选择和整定计算等内容皆有详细的说明。特别对主接线的 选择,变压器的选择通过无功功率补偿,负荷计算利用需要系数法,短路电流计算 利用标幺值法,还有一些电气设备如断路器、电流互感器、电
2、压互感器等的选择 校验作了详细的说明、分析和计算。其中还对变电所的主接线等通过 Microsoft Office Visio 制图直观的展现出来。 关键字:关键字:电气主接线、短路电流计算、高压电气设备、继电保护 II Step-down substation electrical design of A chemical factory Abstract According to a source waste-water from load conditions to complete a detailed introduction of electrical design chemical
3、 step-down substation. In this paper, the main supply voltage choice wiring design, load calculation, short-circuit current calculation, high pressure equipment choice, relay protection choice and setting calculation content is detailed instructions. Especially for the Lord, the choice of transforme
4、r wiring choice through the reactive power compensation, load calculation using need coefficient method, using standard short-circuit current calculation method of what value, and some electrical equipment such as circuit breaker, current transformer, voltage transformer, etc choice made detailed de
5、scriptions of calibration, analysis and calculation. The Lord of substation including Visio through Microsoft Office such as wiring the show. Graphics intuitive11. Keywords:main electrical connection table the calculation of short current the protection of relay High-voltage electrical equipment III
6、 目目 录录 第一章第一章 引言引言1 1.1 设计的原始资料 .1 1.2 设计的基本原则: .2 1.3 设计的主要内容 .2 第二章第二章 主接线的设计主接线的设计.3 2.1 电气主接线的概述 .3 2.2 电气主接线基本要求 .3 2.3 电气主接线设计的原则 .3 2.4 主接线的基本接线形式 .4 2.5 主接线的设计 .4 第三章第三章 负荷计算负荷计算5 3.1 负荷的分类 .5 3.2 计算厂总降压变负荷 .5 3.2.1 计算负荷概念.5 3.2.2 用电负荷.6 3.2.3 计算负荷目的.6 3.2.4 计算负荷定义.6 3.2.5 计算负荷方法.7 3.2.6 负荷系
7、数.8 3.3 设备的功率因素 .8 3.3.1 有关功率的名词解释.9 3.3.2 提高功率因数的意义.9 3.3.3 提高功率因数方法10 3.4 动力支路负荷计算 11 3.5 各车间的负荷计算 .11 3.5.1 纺练车间11 3.5.2 车间计算负荷统计(同时系数).13 3.5.3 其余各车间负荷计算13 IV 3.5.4 全厂计算负荷计算14 3.6 城北变电压等级的确定 16 3.6.1 电压等级的规定 .16 3.6.2 电压等级的确定16 3.6.3 本厂电压等级的确定17 3.7 无功功率补偿并确定变压器容量及台数 17 3.7.1 无功补偿概述17 3.7.2 35kV
8、 工厂总降压变电所无功功率补偿主变压器台数及容量选择 .18 3.7.3 10kV备用线路变压器选择 .19 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算20 4.1 产生短路的原因和短路的定义 20 4.2 电力系统的短路故障类型 20 4.3 短路电流计算的一般原则 20 4.4 短路电流计算的目的 20 4.5 短路电流计算方法 21 第五章第五章 电气设备选择电气设备选择.25 5.1 电气设备选择的一般条件 25 5.1.1 按正常工作条件选择设备25 5.1.2 按工作电流选择设备额定电流26 5.1.3 按短路条件校验设备的动稳定和热稳定26 5.2 各种电气设备的选择 27 5.2.
9、1 断路器型式的选择27 5.2.2 隔离开关的选择28 5.2.3 电流互感器的选择与校验28 5.2.4 电压互感器应按以下条件选择29 5.3 本变电所高低压电气设备的选择 .29 5.3.1.35kV线路设备选择如下表 5-1 所示30 5.3.2. 10kV线路设备选择如表 5-2 所示 .31 第六章第六章 继电保护和整定计算继电保护和整定计算32 V 6.1 继电保护的规划 32 6.1.1 继电保护的基本作用32 6.1.2 继电保护的基本任务32 6.1.3 继电保护装置的构成32 6.1.4 对继电保护的基本要求33 6.2 本设计变压器保护的整定 33 第七章第七章 变电
10、所的防雷保护变电所的防雷保护.36 7.1 变电所防雷概述 36 7.2 避雷针的选择 .36 结论结论.38 致谢致谢.39 参考文献参考文献.40 附录附录 1 1 35KV35KV 变电所电气主接线图变电所电气主接线图.41 附录附录 2 2 定时限过电流保护展开接线图定时限过电流保护展开接线图 .42 1 第一章第一章 引言引言 1.11.1 设计的原始资料设计的原始资料 .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 1-1(本表数据为设计方案分配表第九组数据) 。设计 需要考虑工厂 5 年发展规划负荷(工厂负荷年增长率按 2%
11、) 。 表表 1-11-1 某化纤厂负荷情况表某化纤厂负荷情况表 某化纤厂负荷情况表 序号车间设备名称 安装容量 kw 纺练车间 纺丝机 200 筒绞机 30 烘干机 85 脱水机 12 通风机 180 淋洗机 6 变频机 840 1 传送机 40 2 原液车间照明 1040 3 酸站照明 260 4 锅炉房照明 320 5 排毒车间照明 160 6 其他车间照明 240 .供电电源请况:按与供电局协议,本人可由 16 公里处的城北变电所 ,变压器供电,供电电压可任选。另外,与本厂相距 5 110/38.5/11kV 90MVA 公里处的其他工厂可以引入电缆做备用电源,但容量只能满足本厂负荷的
12、 10kV 20%(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。 .电源的短路容量(城北变电所):母线的出线断路器断流容量为 35kV ;母线的出线断路器断流容量为。 400MVA10kV350MVA 2 .电费制度:按两部制电费计算。变压安装容量每为 15 元/月,动力 1kVA 电费为 0.3 元/,照明电费为 0.155 元/。 .kvh.kvh .气象资料:本厂地区最高温度为 38 度,最热月平均最高气温为 30 度。 .地质水文资料:本厂地区海拔,底层以杀粘土为主,地下水位为。 60m2m 1.21.2 设计的基本原则:设计的基本原则: 化工降压变电所直接为生产提供
13、电源,是电力系统的一个重要环节,此类变 电所能否正确运行关系到整个工厂生产的稳定和安全问题,因此设计一个优质、 安全、可靠、灵活的变电所至关重要。设计原则有以下几点: (1)变电所的设计应根据工程的 510 年发展规划进行,与城建部分的城 市规划相结合,做到远、近期的结合,以近期为主,正确处理近期建设与远期发 展的关系,适当考虑扩建的可能。 (2)变电所的设计,必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容 量、工程特点和地区供电条件,结合本地情况合理地确定设计方案,做到因地制 宜,兼顾变电所经济、安全、可靠、灵活的特点。 (3)对变电所的选址有以下几点要求:一是靠近负荷中心;二是要节约用 地
14、,不占或不占耕地及经济效益高的土地;三是与城区或企业规划相协调,便于 架空和电缆线路的引入和引出;四是交通运输方便;五是具有适宜的地质,并且 周围环境无明显污秽。 1.31.3 设计的主要内容设计的主要内容 本次设计完成了某化工厂降压变电所设计的总过程,设计过程中遵循国家的 法律、法规,按照国家标准及规范,明确设计的目的,逐步完成了电气主接线的 选择、负荷的计算和无功补偿、主变的选择、短路电流的计算、高压设备的选择、 继电保护选择及整定等工作,特别是对电气主接线的选择、变压器的选择和高压 电气设备(如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等)的选择及校验作 了详细的说明和分析,形成了较为完整
15、的论文。 3 第二章第二章 主接线的设计主接线的设计 2.12.1 电气主接线的概述电气主接线的概述 电气主接线是由电气设备通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的 电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。电气 主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构,是电力系统网络结构的重要 组成部分,直接影响运行的可靠性、灵活性,并对电器选择、配电装置布置、继 电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。 2.22.2 电气主接线基本要求电气主接线基本要求 (1)可靠性:安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电气主接 线最基本的要求。停电会给国民经济各部门带来
16、严重的损失,在经济发达地区, 故障停电的经济损失是难以保量的,甚于会导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、 城市生活混乱等。电气主接线的可靠性不是绝对的,在分析电气主接线的可靠性 时,要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设 备制造水平及运行经验等诸多因素。 (2)灵活性:电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活地进行运行方 式的转换。灵活性应该满足以下几个方面,一是操作的方便性;二是高度的方便 性;三是扩建的方便性。 (3)经济性:在设计主接线时,主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。 通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几 个方面考虑,
17、一是节省一次投资;二是占地面积少;三是电能损耗少。 2.32.3 电气主接线设计的原则电气主接线设计的原则 电气主接线的设计是变电站电气设计的主体,其设计必须结合电力系统和变 电站的具体情况,全面分析有关影响因素,正确处理它们之间的,经过技术、经 济比较、合理地选择主接线方案。 电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、 4 政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调试灵活、 满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽可能地节省投资,就近取 材同,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济的 原则5。 2.42.4 主接
18、线的基本接线形式主接线的基本接线形式 (1)有汇流母线:单母线接线及单母线分段接线;双母线接线及双母线分 段接线;带旁路母线的单母线和双母线接线。 (2)无汇流母线:桥形接线;角形接线;单元接线。 2.52.5 主接线的设计主接线的设计 (1) 35kV 主接线的设计:由电力工程电气设计手册可知:当 35 63kV 配电装置出线回路数为 48 回,采用单母分段连接。故 35kV 可采用单母分 段连接方式。 (2) 10kV 备用主接线的设计:由电力工程电气设计手册可知:当 6- 10kV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时,采用单母分段连接;当负荷较大、短 路电流较大、出线需要带电抗器时可采
19、用双母线接线。故 10kV 采用单母分段连 接方式,也可采用单母分段连接方式。 本设计均选用单母线分段式连接方式如下图 2-1 所示。 图图 2-12-1 单母线分段式接线单母线分段式接线 5 第三章第三章 负荷计算负荷计算 3.13.1 负荷的分类负荷的分类 根据用户负荷的性质和中断供电在经济、政治上所造成的损失和影响程度, 规定将负荷分为三级: 1.一级负荷:中断供电将造成人身伤亡的负荷;中断供电将在政治、经济上 造成重大损失如重大设备损坏,重大产品报废,重要原材料生产的产品大量报废, 国民经济中重点企业的连续生产被打乱,需要长时间才能恢复;中断供电影响有 重大政治、经济意义的用电单位正常
20、工作。如重要的铁路枢纽,重要的通信枢纽, 重要宾馆及经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电 力负荷。这些属于电力系统中的一级负荷。 2.二级负荷:中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。如:主要设备的 损坏,大量产品报废,连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复,重点企业大量 减产等;中断供电将影响重要单位的正常工作者。这些属于电力系统的二级负荷。 3.三级负荷:不属于一级和二级负荷者,短时停电不会带来严重后果的负荷。 为保证供电的可靠性,一级负荷应由两个独立的电源供电,有特殊要求的一 级负荷,两个独立的电源应来自不同的地点,发生故障时两个独立电源互不影响; 二级负荷的供电系
21、统,应尽量做到发生故障时不发生中断供电,或中断供电后能 迅速恢复,在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回 6KV 及以上专 用线供电;三级负荷对供电电源无特殊要求,当系统发生故障时,如出现电力不 足的情况,就首先考虑切除三级负荷,以保证一、二级负荷的用电。 3.23.2 计算厂总降压变负荷计算厂总降压变负荷 3.2.13.2.1 计算负荷概念计算负荷概念 供电系统要能够在正常条件下可靠运行,则其中各个元件(包括电力变压器、 开关设备及导线、电缆等)都必须选择得当,除了应满足工作电压和频率的要求 外,最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的 6 电力负荷进行统
22、计计算。通过负荷的统计计算求出的,来选择供电系统中设备。 3.2.23.2.2 用电负荷用电负荷 所谓电负荷是指用电客户的用电设备在某一时刻实际取用的功率总和。从电 力系统来讲,则是指为了满足用户用电所需具备的发电出力。用电负荷是一个不 断变动的量,对一个地区而言,负荷变化的特性主要取决于用电行业结构、地域、 季节变化、经济发展和生活水平。用电负荷在时间上的不均衡性使得某一时段用 电较多,某一时段用电较少,这就形成了用电高峰负荷与低谷负荷。 由于用户的用电性质不同,各类用户最大负荷出现的时间也不相同。当用电 负荷增加时,电力系统的出力也随之增加;当用电负荷减少时,电力系统的出力 也须相应减少。
23、如果各类用户的用电最大负荷出现的时间过分集中,电力系统就 得有足够的出力来满足用户需要,否则电力系统的出力和负荷就不能平衡,出现 供小于求的状况造成拉闸限电。当用电高峰时段一过,电力供大于求,造成发电 设备的压机运行或停机。电网的大峰谷差运行方式会带来危害,一方面浪费了大 量的电力投资,增加了发、供电成本,另一方面发电机组的频繁启停或压负荷运 行造成能源和电力资源的浪费,并对电网的安全稳定运行带来威胁。因此实施电 力需求侧管理,合理调整负荷,优化用电方式,避峰、错峰用电,移峰填谷是一 项成本低、收效快的有效措施。 3.2.33.2.3 计算负荷目的计算负荷目的 计算负荷是供电设计计算的基本依据
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