2022年棉纺厂供配电系统设计.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 2022 级供电技术课程设计棉纺织厂供配电系统设计姓名王君明名师归纳总结 学号 20227559电气工程系第 1 页,共 18 页院、系、部班号方 1053-4 班完成时间2022 年 7 月 2 日- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录第 1 章 设计任务 . 01.1 设计内容 . 01.2 设计依据 . 0第 2 章 负荷运算和无功功率补偿 . 12.1 负荷运算 . 22.2 无功功率补偿和主变压器地挑选. 3第 3 章 工厂变电所主接线图 . 5第 4 章 总配变电所所址挑选. 6第 5 章 短路电流地运算 . 85.1 短路运算电路图 . 85.2 短路运算过程 . 8第 6 章 变电所一次设备地挑选校验. 106.110kV 侧一次设备地挑选校验. 106.2 380V 侧一次设备地挑选校验. 11第 7 章 工厂电源进线地挑选 . 12第 8 章 降压变电所防雷爱护地设计. 138.1 直接防雷爱护 . 138.2 雷电侵入波地防护 . 13第 9 章 设计总结 . 13参考文献 . 14名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 章 设计任务1.1 设计内容依据已知地设计依据,合理设计棉纺厂供配电系统.确定该厂所需变压器地台数与容量、类型.挑选变电所主接线方案、高低压设备和进出线 .确定防雷接地装置 .按要求写出设计说明书 .绘制该厂地主接线图和该厂供电系统地平面布线图 .要求该厂功率因数不低于 0.9.1.2 设计依据1.2.1 设计条件2 2单位建筑面积照明 :纺炼车间、原液车间和酸站按 10 w m .排毒机房按 8 w m .办公室和仓库按 5 w m 2.锅炉房按 4 w m 2.电源情形 :本厂供电电源来自本厂西北方向 9 公里处地 35/10kV 地区变电站,以 10kV 双回路架空线供电 .电力系统参数 :系统最大运行方式时,其短路容量为 200MV·A ；系统最小运行方式时,其短路容量为 175MV·A.气象及地质资料：年最高平均气温为 34；年平均温度为 25,年最高气温为 38,年最低气温为-4,年雷暴雨日数为 35 天,厂区土壤为砂质粘土, =100 /cm2,地下水位为2.85.3M.1.2.2 数据和要求本厂负荷一、二级负荷较多,其车间为三班制,最大负荷利用小时数为 6000h,车间负荷情况见表 1-1.表 1-1 各车间负荷情形表名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 序号车间及设备名称安装容量需要系数cos（kw ）1纺炼车间纺丝机1440.800.80筒搅机520.700.75烘干机720.700.70脱水机140.500.75通风机2320.750.802原液车间淋洗机3.70.800.80变频机8000.800.70深水泵280.750.80传送机120.750.80碱站220.700.75冷冻2660.750.80空调1000.700.753酸站工艺设备7080.750.80设备2060.600.804锅炉房设备2040.750.80排毒机房5鼓风机2000.750.806其他附属车间设备1500.700.75第 2 章负荷运算和无功功率补偿名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1 负荷运算2.1.1 单组用电设备运算负荷运算公式Kd为系数1.有功运算负荷（单位为kW ）P 30=KdP ,2.无功运算负荷（单位为kvar）Q 30= P 30tan3.视在运算负荷（单位为kVA）S 30 = S 30P30cos3 UN4.运算电流（单位为A）I30, UN为用电设备地额定电压2.1.2 多组用电设备运算负荷运算公式1.有功运算负荷（单位为kW ）0.850.95.P 30=KpP 30i式中P30是全部设备组有功运算负荷P 之和,Kp是有功负荷同时系数,取2.无功运算负荷（单位为kvar）Q 30=KqQ30iQ30是全部设备无功Q 30之和；Kq是无功负荷同时系数,可取0.90.97.3.视在运算负荷（单位为kvA ）S 30=2 P 30Q2304.运算电流（单位为A）I30=S（30）3 UN5.同时系数经过运算,得到负荷运算表,如表 2-1 所示 .表 2-1 负荷运算表名师归纳总结 设备功率需要功率有功运算视在运算无功运算第 5 页,共 18 页功率/kw系数因数功率 /kw功率 /kvar/kV A- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 纺丝机1440.80 0.80 115.20144.00 86.40筒搅机520.70 0.75 36.448.5332.10烘干机72 0.70 0.70 50.4072.0051.42纺炼车 间淋洗机 脱水机 通风机3.7 0.80 0.80 2.963.70 2.22140.50 0.75 7.009.333 6.172320.75 0.80 174.00217.50130.5变频机8000.80 0.70 640914.29568.0深水泵280.75 0.80 21.00 26.2515.75传送机120.75 0.80911.2567.5纺炼车间总和-1003.1621368.67931.26碱站22 0.70 0.75 15.4 20.5313.58原液车 间冷冻 空调266.0.75 0.80 199.5249.38149.63100.0.70 0.75 70.0093.33 61.73工艺设备708 0.75 0.80 531663.75398.25原液车间总和-775.105982.95604.49酸站206 0.60 0.80 123.6154.5 193.13锅炉房204 0.75 0.80 153191.25114.75排毒机房2000.75 0.80 150.00 187.50 112.50其他附属车间150 0.70 0.75 105.00 140.00 92.60总和-2309.873024.872048.732.2 无功功率补偿和主变压器地挑选2.2.1 无功功率补偿1.补偿前地变压器容量和功率因数S NT.06S 3023024 .87 KVAKVA.0 7S 302（1814 . 922117.41）cos2309 . 873024 . 87.0 762.无功功率补偿容量按规定,变电所高压侧地 cos 0 . 9 考虑到变压器本身地无功功率损耗 Q 远大于其有功功率 P ,因此在变压器低压侧进行无功功率进行补偿时,低压侧补偿后地功率因数应率高于 0.9,取 cos 0 . 95 .要使低压侧功率因数由 0.76 提高到 0.95,低压侧并联地电容器容量为Qc 2048 . 73（tanarccos 0 . 76-tanarccos 0 . 92）1088 . 52 kvar,取 Qc 1100 kvar3.补偿后地变压器容量和功率因数补偿后变压器低压侧地视在运算负荷为名师归纳总结 S 3022309.872（2048. 73-2 1100）2497.12KVA第 6 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - S NT.06.0 7S 302（1498.271747.98）KVA变压器地功率损耗为P T.001 S 30（2）24 . 97 KWQT0 . 05 S 302124 . 86 kvar高压侧地运算负荷为Q301P 3012309 . 87KW24 .97 KW2334 .84 KWkvar（2048. 73-1100）151.2kvar1099.97S 3012580 .97 KVA补偿后地功率因数cosP 301S 3010 . 905.090, 符合要求2.2.2 主变压器地挑选1.主变压器联结组别地挑选电力变压器地联结组别,是指变压器一二次绕组因实行不同地联结方式而形成变压器一、二次侧对于地线电压直接不同相位关系 .6-10KV 配电变压器（二次侧电压为 220V/380V ）有和两种常见联结组 .又由于承担单相不平稳负荷才能比强,所以挑选联结组 .2.变压器地台数挑选应满意用电负荷对供电牢靠性地要求.对供有大量一、二级负荷地变电所,应采纳两台变压器,以便当一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器能对一、二级负荷连续供电 .3.两台变压器容量地挑选每台变压器地容量应同时满意一下两个条件：S NT.06.07S 302（1814 . 922117.41）KVA考虑温度地影响：名师归纳总结 S T1-.0av-20100S NT1724 . 172022 . 54KVA第 7 页,共 18 页通过查询附录表5,挑选主变压器容量为2500KVA,型号为S9-2500/10 （6）.经无功补偿后 , 工 厂 地 功 率 因 数 为cosP 301S 301.0905, 该 总 配 变 电 所 主 变 压 器 地 容 量 为S 3022497 . 12 KVA,S NT0 . 60 7.S 302（1498.271747.98）KVA.综上所述,此总变配电所主变压器挑选两台型号为S9-2000/10（6）, Dyn 联结组地变压器.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 3 章 工厂变电所主接线图图 3-1 总配变电所主接线图一级负荷属于重要负荷,假如中断供电造成地后果非常严峻,因此要求有两路电源供电,当其中一路电源发生故障时,另一路电源应不致同时受到损坏.二级负荷也属于重要负荷,要求有两回路供电,供电变压器也应有两台 .在其中一回路或一台变压器发生常见故障时,二级负荷应不致中断电源,或中断后能快速复原供电 .把单母线分成两段,并在两段之间装设能够分段运行地开关电器,称为单母线分段接线 .我们采纳高低压侧均为单母线分段地变电所主接线图（如图2-1）这种主接线地两段高压母线,在正常时可以接通运行,也可以分段运行 .任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时,通过切换操作均可快速复原整个变电所地供电 负荷 .因此,其供电牢靠性相当高,可供一、二级名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当此主接线图正常运行时,断路器、是断开地,由一个回路来供电（比如左侧回路供电）.如 WL1 进线故障,为保证供电连续性,我们可进行如下倒闸操作：先合隔离开关 QS10、QS11,再合断路器；对于 WL2 先闭合母线侧隔离开关 QS8,再合线路侧隔离开关 QS7,再合断路器 QF7 . 对于 WL1 先断开断路器 QF6,再断线路侧隔离开关 QS6,再断母线侧隔离开关QS5,至此便可安全检修 WL1 进线 .如变压器 T1 故障,为保证供电连续性,我们可进行如下倒闸操作：先合隔离开关 QS10、QS11,再合断路器；再合隔离开关 QS2 和 QK4,再合断路器 QF2 和 QF4；断开 QF1 和 QF3,再断开 QK3 和 QS1,至此便可安全检修 T1.第 4 章 总配变电所所址挑选变配电所位址挑选地一般原就：尽量靠近负荷中心、靠近电源侧、进出线便利、设备运输便利、有扩建和进展地余地. 由于工厂厂区供电来自总配电所,为经济起见：高压配电所采纳室内型内附式 .据前面已确定地供电方案 ,结合本厂区平面示意图 ,考虑总降压变电所尽量 接近负荷中心 ,且远离人员集中区 ,不影响厂区面积地利用 ,有利于安全等诸多因素 ,打算总配变电所地设置位置如图 4-1 所示 .名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4-1 工厂平面布置图负荷指示图是将电力负荷按肯定比例,用负荷圆地势式标示在工厂平面图上如上图所示.负荷圆半径 :rP 30K式中,P 为各车间内地有功运算负荷（）；为负荷圆比例（wcm2）.由图所示地工厂负荷指示图可以直观地大致确定工厂地负荷中心,综合比较分析,我们确名师归纳总结 定了如上图所示地总配变电所地所址.第 10 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 5 章 短路电流地运算5.1 短路运算电路图图 5-1 短路运算电路图5.2 短路运算过程5.2.1 基准值地运算Ud1设基准容量S =100MV A ,基准电压Ud=Uc=1.05UN,Uc为短路运算电压,即高压侧=10.5kV ,低压侧Ud2=0.4kV ,就10 . 5 kv）.5 50 kAI d1S d3 Ud1100 MV A（3I d2S d3Ud2100 MV A（30 . 4 kv）144 kA5.2.2 电抗标幺值地运算1.电力系统已知电力系统出口断路器地断流容量Soc300MVA,故33X1100MVA300MVA0.2.架空线查表得架空线路单位长度电抗X00 . 35km,线路长 9km,故X*.035km9 km100 MVA 10 .5 kv 22 . 85723.电力变压器名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - X*6%100MVA3T1002MVA图 5-2 短路运算等效电路图5.2.3 K-1 点短路运算1.总电抗运算X*k-10 . 332 . 8573 . 1872.三相短路电流周期重量有效值Ik1Id1X*1 . 73 KA3.其他短路电流i shIk1II.255 I4 . 40KAI sh.1 51 I2 . 61 KA4.三相短路容量5.2.4K-2 点短路运算3 S K-1S dX*100 MV A3 . 18731 . 38 MVA1.总电抗运算X*0 . 33.28573/3.46872.三相短路电流周期重量有效值Ik2Id2X*k-230 . 72KA3.其他短路电流i shIk2IIA1 . 84 I56 . 53 KI sh1 . 09 I33 . 49 KA4.三相短路容量名师归纳总结 3 S K1-S dX*100 MVA4 . 68721 . 34 MVA第 12 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 表 5-1 短路运算结果短路运算点 3kI''I3三相短路电流 /kAi3I3三相短路容量 /MV AI3 S k3shshk-11.731.734.402.6131.391.73k-230.7230.7230.7256.5333.4921.34第 6 章 变电所一次设备地挑选校验6.1 10kV 侧一次设备地挑选校验1.按工作电压选就设备地额定电压UNe一般不应小于所在系统地额定电压NeUN,即UNeUN,高压设备地额定电压UNe应不小于其所在系统地最高电压Umax,即UUmax.2.按工作电流挑选设备地额定电流INe不应小于所在电路地运算电流I30,即INeI30=S 303UN , 3.按断流才能挑选设备地额定开断电流 I oc 或断流容量 S oc,对分断短路电流地设备来说,不应小于它可能分断地最大短路有效值 I k 3 或短路容量 S k 3 ,即 3 3 3 I oc kI 或 S oc S k对于分断负荷设备电流地设备来说,就为 I oc I OL max,为最大负荷电流 .4.隔离开关、负荷开关和断路器地短路稳固度校验动稳固校验条件 3 3 i sh 或 I max I sh 分别为开关地极限通过电流峰值和有效值,、分别为开关所处地三相短路冲击电流瞬时值和有效值 .热稳固校验条件I2tI32timat表 6-1 35kV 一次侧设备地挑选校验名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 挑选校验工程电压电流断流动稳固度热稳固度其才能它装置地点条参数UNIN kI3 I3I32tima-sh件数据10kV148.3A1.7262.61kA2 .2 633.1.8 99-kA额定参数UNeINeIocimax2 I tt-高压少油断路器10kV630A16kA40 kA16241024-（QF6、QF7、QF1、QF2）一高压隔离开关10kV200A-25.5 kA1025500二（QS6、QS7、次次负设QS5、QS8、荷备QS1、QS2、0.6型QS20、QS21）号10kV0.5A50 kA-高压熔断器规RN2-10（FU1、FU2）格电压互感器JDJ-1010/0.1kV-（ TV1 、TV2 ）电流互感器LQJ-10 （TA1 、10kV100A/5A-22520.1 kA900 . 121-TA2）=31.8 kA=816.2 380V 侧一次设备地挑选校验同样,做出380V 侧一次设备地挑选校验,如下表所示,所选数据均满意要求.表 6-2 380V 一次侧设备地挑选校验名师归纳总结 挑选校验工程电压电流断流动稳热稳固度第 14 页,共 18 页才能定度装置地点参数UNIN kI3 I3I32timash380V4451A33.49k条件数据30.723kA30.7232 ×0.7=660.73A一额定参数UNeINeIocimax2 I tt- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 次低压断路器QF3380V-设DW15备（QF3、QF4）型号低压刀开关380V-规（QK3 、QK4 ）格第 7 章 工厂电源进线地挑选10kV 高压进线地挑选校验,采纳 LGJ 型钢芯铝绞线架空敷设,接往10kV 公用干线 .依据设计体会,一般 10kV 及以下地高压线路和低压动力线路,通常先按发热条件选导线截面,再校验其电压损耗和机械强度 .1.按发热条件挑选查表得,初选I30S 303UN=2580 . 973 10 . 5149 . 01 ALGJ-50, 其 40°C 时地Ial>I30,导线截面为502 mm .满意发热条件 .2.校验机械强度查表得, 10kV 非居民区钢芯铝线地最小答应截面积A min=162 m m ,而 LGJ-50 满足要求,应选它.3.校验电压损耗查 附 录 表LGJ-50导 线 地 电 阻R 00 . 68km电 抗 （ 线 距 按3000mm计 ）,由UprUN,U100UUN,得线路地电压损耗为U N2334. 840 .681099.970.4291844.71 V10线路地电压损耗百分值为名师归纳总结 U%1844.7110018.45%Ual%6 %2, 95 mm2, 150 mm2, 185 mm地导第 15 页,共 18 页10KV所以所选地LGJ-50 导线不满意损耗要求.因此需挑选更大截面积地导线,经运算,截面积为70 mm2线都 不满意要求 .当所选导线截面积为240mm2时 ,查附录表 6 知,R 0.0 15km,X00 . 37km.9581 VU2334. 8490.151099.970.3710KV- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - U%1005815 .81%6%LGJ-150 型钢芯铝线 .10KV所以所选 LGJ-150 型钢芯铝线满意电压损耗要求,所以挑选第 8 章 降压变电所防雷爱护地设计8.1 直接防雷爱护在变电所屋顶装设避雷针和避雷带,并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连 .如变电所地主变压器装设独立避雷针,其装设高度应使其防雷爱护范畴包围整个变电所 .假如变电所所在其它建筑物地直击雷防护范畴内时,就可不另设独立地避雷针.按规定,独立地避雷针地接地装置接地电阻 R<10W.采纳 3-6 根长 2.5 m 地刚管,在装避雷针地杆塔邻近做一排和多边形排列,管间距离 5 m ,打入地下,管顶距地面 0.6 m. 接地管间用 40mm× 4mm 地镀锌扁钢焊接相接 .引下线用 25 mm ×4 mm 地镀锌扁钢,下与接地体焊接相连,并与装避雷针地杆塔及其基础内地钢筋相焊接,上与避雷针焊接相连 .避雷针采纳直径 20mm 地镀锌扁钢,长 11.5.独立避雷针地接地装置与变电所公共接地装置应有 3m 以上地距离 .8.2 雷电侵入波地防护在 10KV 电源进线地终端杆上装设 FS410 型阀式避雷器 .引下线采纳 25 mm × 4 mm 地镀锌扁刚,下与公共接地网焊接相连,上与避雷器接地端栓连接 .在 10KV 高压配电室内装设有 FS410 型避雷器,靠近主变压器 .主变压器主要靠此避雷器来爱护,防雷电侵入波地危害 .在 380V 低压架空线出线杆上,装设爱护间隙,或将其绝缘子地铁脚接地,用以防护沿低压架空线侵入地雷电波.第 9 章设计总结通过这次课程设计,使我得到了许多地体会,并且巩固和加深以及扩大了专业学问面,锻名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 炼综合及敏捷运用所学学问地才能,正确使用技术资料地才能.学问系统化才能得到提高,设计过程中运用了许多地学问,因此如何将学问系统化就成了关键.如本设计中用到了工厂供电地绝大多数地基础理论和设计方案,因此在设计过程中侧重了学问系统化才能地培育,为今后地工作和学习打下了很好地理论基础.懂得了理论与实际相结合是很重要地,只有理论学问是远远不够地,只有把所学地理论学问与实践相结合起来,从理
