2022年某自来水厂供电设计方案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 自来水厂供电系统设计报告书学 院 ： 信息科学与工程学院专业班级：电气试验班学 号 : 0917110115姓 名 ： 李鑫指导老师： 粟梅完成日期： 2022-2-20- 1 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录一、课程设计的目的与任务-3 二、原始资料 -3 三、设计要求内容 -4 四、负荷运算 -4 五、主变压器的挑选和无功功率补偿-10 六、一次侧主接线图的挑选-13 七、短路电流的运算 -15 八、导线和电缆截面的挑选九、爱护器件的挑选和校验-18 -21 十、年耗电量的运算 -24 十一、设计总结 -25 参考文献附图- 2 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、课程设计的目的与任务供电系统与电气掌握是自动化专业的专业课,具有很强的实践性和工程背 景,供电系统与电气掌握课程设计的目的在于培育同学综合运用供电系统与电气 掌握的学问和理论分析和解决供电系统设计问题,使同学建立正确的设计思想,把握工程设计的一般程序、 规范和方法, 提高同学调查讨论、 查阅文献及正确使 用技术资料、标准、手册等工具书的才能,懂得分析、制定设计方案的才能,设 计运算和绘图才能,试验讨论及系统调试才能,编写设计说明书的才能；二、原始资料（1） 自来水厂用电设备一览表（附表2）6）（2） 自来水厂平面布置图（附图5）（3） 自来水厂机修车间平面布置图（附图（4） 该厂年最大有功负荷利用小时数 Tmax=8000小时（5） 该厂一、二泵房为二级负荷,机修及办公室为三级负荷；（6） 电源条件：距该厂 8 公里处,有一地区变电所, 地区变电所可分别从两段35kV 母线上各供应一回电源,这两段母线的短路容量皆为：P sd 3350MVA（7） 气象及其他有关资料 a 要求车间变电所低压侧的功率因数为 0.85 ；高压侧功率因数为 0.95 ；b 年平均温度及最高温度最热月平均最高温度 年平均温度 最热月土壤平均温度 351830地区变点所 总降压变电所U p=35KV x =0.4 /kmU e=10KV 去 自 来d3 B1 l=5km Se,b=20,000KV A 水厂d3 （同上）B1（同上）去 自 来水厂图二 课题（ 2）电力系统结构图- 3 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、设计要求内容：（1） 运算自来水厂、 机修车间的总运算负荷； 并确定为提高功率因数所需的补 偿容量；（2） 挑选该自来水厂总降压变电所、机修车间变电所的变压器台数及额定容 量；（3） 挑选和确定自来水厂高压供电系统 线图,场内高压电力网接线） ；（4） 挑选高压电力网导线型号及截面；（包括供电电压, 总降压变电所一次接（5） 挑选和校验总降压变电所的一次电气设备；（6） 拟定机修车间供电系统一次接线图 （包括车间变电所一次接线及车间低压 电力网接线）；（7） 挑选机修车间的低压电力网的导线型号及截面；（8）挑选和校验机修车间供电系统的一次电气设备（包括各支线上的开关及 熔丝）；四、负荷运算用电设备如下表所示：序用电设备名称数量PeKW 单台设备额定参数tan Kd 号（台）I eA cos 一泵房一高压异步电动机5 380 44A 0.83 2.5 0.8 变压器 SJ2-50/6 1 50KVA 0.85 二泵房二高压异步电动机3 440 47.6A 0.89 6.8 0.8 高压同步电动机3 1000 114A 0.84 3 0.8 变压器 SJL-180/6 2 180KVA 0.85 机修间（全部设备Ve=0.38KV ）三* 车床（ C620）2 7.6 *Ie=15.4 0.75 0.85/0.2 * 车床（ C616）2 3.3 *Ie=6.8 0.74 0.2 * 铣床2 2.5 I e=5.95 0.64 0.2 * 刨床2 4 Ie=10.1 0.6 0.2 * 刨床2 3 Ie=7.8 0.584 0.2 * 钻床2 1.5 I e=3.4 0.67 0.2 四* 砂轮机2 1.5 I e=3.2 0.71 0.2 Ijs=19.吊车（ 5 吨）2 11.4 0.8 0.2 7 电焊机2 2KVA 0.5 56 电阻炉2 12 1 办公室, 化验室及16 车间照明1 2 0.8 所用电变压器,20KVA SJ2-20/6 - 4 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 说明：各机床的I e 及尖峰电流I jf 仅作参考,可将变压器额定容量作运算负荷总负荷的运算： 一 一泵房负荷运算在负荷运算时,采纳需要系数法对各个车间进行运算；详细步骤如下；1. 高压异步电动机 5 台：1、P c11=380kWKd110.8cos110.83tan110.67UN6KV；P c11Kd11P e11380kW0.8351577kWQ c11P c11tan111577kW0.671057kvar；S c112 Pc11Q22 15772 10571898kVAc11Ic11S c11N18981 kVA183A3U1.7326kV2、变压器 SJ2-50/6 （一台）：S c12 P e 50 kVA cos 12 0.85 U 1eU 2e 6 kV0.4 kVP c 12 S c 12 cos 50*0.85 42.5 KWQ c 12 P c 12 tan 42.5*0.619 26.34 K varI c 12 S c 12 504.8 A3* U N 1.732*6取同时系数为 K p K q 0.9 ；可以运算出一泵房的总的运算负荷：P 30 K p P c 11 P c 12 0.9*1577 42.5 1457.55 KWQ 30 K q Q c 11 Q c 12 0.9*1057 26.34 1083.34 K var2 2 S 30 Q 30 P 30 1816.1 KVAS 30 1861.1I 30 179.1 A3 U N 1.732*6 二 二泵房负荷运算1、高压异步电动机组 1（三台）：P e21 =440 kW K d21 0.8 cos 21 0.89 tan 21 0.51 U N 6KVP c21 K d21 P e21 440 kW 0.89 3 1174 kW- 5 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - Q c21P c21tan211174kW0.51599kvarS c21P 2c21Q2c211174 2599 21317kVA0.65UN6KV；Ic21S c21N1317kVA127A3U1.7326kV；2、高压异步电动机组2（三台）P e22 1000kWKd220.8cos220.84tan22P c22KdP e221000kW0.8932670kWQ c22P c22tan222670kW0.842243kvar；S c222 Pc222 Qc222 26702 22433487kVAIc22S c22N3487kVA336A3U1.7326kV2、 变压器 SJL-180/6 组（两台）S c23 P e 2 360 kVA cos 23 0.85 U 1eU 2e 6 kV0.4 kVP c 12 S c 12 cos 180*2*0.85 306 KWQ c 12 P c 12 tan 306*0.619 189.4 K varS c 12 180I c 12 17.3 A3* U N 1.732*6取同时系数为 K p K q 0.9 ；可以运算出二泵房的总的运算负荷：P 30 K p P c 21 P c 22 P 23 3735 KWQ 30 K q Q c 21 Q c 22 Q 23 3031.4 K var2 2S 30 Q 30 P 30 4812.7 KVAI 30 S 30 4812.7 463 A3 U N 1.732*6 三 机修车间负荷运算1、车床（ C620）组（两台）：P e31=7.6kWKd310.2 cos310.75tan310.88UN0.38KVP c31Kd31P e317.6kW0.2211.4 kW- 6 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - Q c31P c31tan3111.4 kW0.8810 varS c31P 2c31Q211.4 210 215.2kVA；c31Ic31S c3115.2 kVA23.2A3UN1.7320.38 kV2、车床（ C616）组（两台）：P e32=3.3kWKd320.2cos320.74tan320.91UN0.38KV1.2kvar；P c32Kd32P e323.3kW0.221.32kWQ c32P c32tan321.32kW0.911.2 varS c322 Pc322 Qc322 1.22 1.321.78kVAIc32S c32N1.78kVAkV2.7A3U1.7320.38331.2UN0.38KV；3、铣床组（两台）：P e33=2.5kWKd330.2cos330.64tanP c33Kd33P e332.5kW0.221 kWQ c33P c33tan331 kW1.2S c332 Pc33Q2c332 12 1.21.56kVAIc33S c33N1.56kVAkV2.37A3U1.7320.384、刨床组 1（两台）：P e34=4kWKd340.2cos340.6tan341.33UN0.38KVP c34Kd34P e344kW0.221.6kWQ c34P c34tan341.6kW1.332.1 varS C342 P C34Q234.12 6.22 12 . 64 KVACIC34S C 343 UN1.2. 64KVA4. 01A732*0.38KV5、刨床组 2（两台）：- 7 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - P e35=3kWKd350.2cos350.584tan351.39 UN0.38KVPC35KD35*PE353KW*0.2*212.KWQC35P C35*tan351.2KW*1 .391. 67KvarS C352 P C352 Q C3521 . 672 1 2.2 . 05 KVAIC35S C 353 UN2. 05KVA3. 12A1.732*0. 38KV6、钻床组（两台）：P e36=1.5kWKd360.2cos360.67tan361.11UN0.38KVP c36Kd36P e361.5kW0.220.6kWQ c36P c36tan360.6kW1.110.67kvarS C362 P C36Q236.02 67.02 6.09 KVACIC36S C 363 UN1.09.KVAKV1 .36A732*0.387、砂轮机组（两台）：P e37=1.5kWKd210.2cos210.71tan210.99UN0.38KVPC37KD37*PE371.5KW*04.*212.KWQC37P C37*tan371.2KW*0 .991.18KvarS C372 P C372 Q C3721 . 221 . 181 7.KVAIC37S C 373 UN1.17.KVAKV2.6A732*0. 388、吊车组（两台）：PE3838114.KWKD380.15COS38.0.8tan380 .75UN0 . 38 KVP CKD38*PE3811.4KW*0 .15*23 .42KWQC38PC38*tan383. 42KW*0.75257Kvar- 8 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - S C382 P C382 Q C38.32 421 .2 574 . 28KVAIC38S C 383 U N14.28KVA65.A. 732*0. 38KV9、电焊机组（两台）：PE392KWKD390. 351 .4KWCOS390 .5tan391. 732UN0 . 38 KVP C39KD39*PE392KW*0. 355*2QC39P C39*tan3914.KW*0 .752.42KvarS C392 P C39Q23922 . 42.12 42 . 8 KVACIC39S C 393 UN1.2.8KVAKV4.24A732*0. 3810、电阻炉组（两台）：P e41=12kWKd410.7cos411UN0.38KVtan410 var；P c41Kd41P e4112kW0.7216.8kWQ c41P c41S c412 Pc41Q2c412 16.80216.8kVAIc41S c41N16.8 kVA25.56A3U1.7320.38 kV11、工厂照明 ,P 301116kW16kW ；Q 3011012. 变压器 SJ2-20/6 S c12P e240 kVAcos120.85U 1eU2e6 kV0.4 kVP c 12S c12cos20*2*0.832KWQ c 12P c12tan32*0.7524KvarIc 12S c12N4060.8A3*U1.732*0.38取同时系数为KpKq0.9 ；可以运算出机修车间的总的运算负荷：- 9 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - P 30KpP c21P c22P 23P c24P c25P c26P c27P c28P c29P c41P c4287.94KWQ 30KqQc21Q c22Q 23Q c24Qc25Q c26Qc27Q c28Qc29Q c41Q c4247.39KvarS 30Q 3022 P 3089.2KVAI30S 3089.2135.5A3 UN1.732*0.8五、主变压器的挑选和无功功率补偿1. 选用的变压器的台数由上面的运算可以看出,一泵房和二泵房的用电设备均为 6KV的一级和二级负荷设备, 机修车间为 0.38KV 的三级负荷； 所以可以挑选两台 35KV/6KV的变压器和一台 6KV/3KV的变压器；2. 无功功率补偿对于 6KV/0.4KV 的变压器：低压侧的功率因数 cos87.94/89.2=0.985满意了设计的要求, 不需要进行无功补偿；高压侧的功率因数：变压器的损耗：P T 0.015 S 30 0.015*89.2 1.338 KWQ T 0.06 S 30 0.06*89.2 5.352 K var' 2 2S 30 P 30 P Q 30 Q T 103.7 KVA所以 cos 89.278/103.7=0.86 不满意高压侧 0.95 以上的功率因数的要求；需要进行功率补偿, 可以选定功率补偿后的功率因数为 cos 0.96 ；就可以运算出需要补偿的无功功率为：Q c Q 30 Q T P 30 P T tan 26.85 K var；此时机修车间的运算负荷为：P 3089.278KW25.8KvarQ 30P 30tan0.29*89.278S 30P 3089.27893KVAcos0.96对于 35KV/6KV变压器：取同时系数为KpKq0.9 ；可以运算出全厂的总的运算负荷：- 10 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - P 30Kpi0P 30i5282KWQ 30Kqi0Q 30i4140.5KvarS 30Q 3022 P 306711KVA低压侧的功率因数 cos5282/6711=0.787 不满意要求；假定功率补偿后的功率因数为 0.9 ；运算出需要补偿的无功功率为：Q C5282tan arccos0.787tanarccos0.9kvar1582.5 kvar0.95补偿后的运算负荷为：P 305282 KWQ 302558 Kvar变压器的损耗：P TQ TS 305869 KVA0.015 S 300.015*586988 KW0.06 S 300.06*5869352 Kvar' S 30P 30P2Q 30Q T26108KVA高压侧的功率因数 cos5370/6108=0.88 ,不满意设计的功率因数大于的要求；假设功率补偿后的功率因数为0.96. 可运算出需要补偿的无功功率为：Q C5370tan arccos0.88tan arccos0.96kvar1332kvarP 305370 KW92.3 AQ 301566 Kvar补偿后的运算负荷为：S 305594 KVAS 305594I303*UN1.732*353. 主变压器容量的挑选每台变压器的容量应同时满意以下两个条件：1. 一台变压器单独运行时, 宜满意运算负荷 S30 的高校百分之六十到百分之七十的需要,即 S N .T 0 6.0 . 7 S302. 任一台变压器单独运行时,应满意全部一二级负荷的需要,即S N. TS 301）3. 车间变电所主变压器的单台容量上限车间变电所主变压器的单台容量,一般宜大于- 11 - 1000KV.A或 1250KV.A；这名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一方面是受以往低压开关电器断流才能和短路稳固度要求的限制 ; 另一方面也是 考虑到可以是变压器更接近于车间负荷中心,以削减低压配电线路的电能损耗,电影损耗和有色金属消耗量；4）适当考虑负荷的进展 应适当考虑进货 510 年电力负荷的增长,留有肯定得余地；这里必需指出：电力变压器的额定容量 S N.是在肯定温度条件下的连续最大输出容量； 假如安装地点的年平均气温时,就年平均气温每高出 1 摄氏度, 变压 器的容量相应的减小百分之一；因此户外变压器的实际容量为：av 20 S T 1 100 S N . T对于户内变压器, 由于散热条件较差, 一般变压器室的出风口与进风口间约 15 摄氏度温差,从而使处在室中间的变压器环境温度要比室外变压器的环境温 度高出大约 8° C,因此户内变压器的实际容量较之上式所运算的容量仍要减小 百分之八；最终仍必需指出： 变电所主变压器台数和容量的最终确定,应结合主接线方案,经技术经经济比较择优而定；年平均温度及最高温度最热月平均最高温度年平均温度最热月土壤平均温度351830由于变压器都用在室内,故取av高于室外 8 摄氏度 取其系数为 0.7 av 20S T 1100 S N . T工厂总降压变电所变压器的挑选：挑选两个变压器供电：基于其为二级负荷,以便当一台发生故障时,另外一台变压器能对一二级负荷供电；S T 0.6 0.7 S 30 0.6 0.7*5594 3356 3915 KV A100S N T80 av S T 1.05 S TS N T 4121 KV A 即可满意要求；所以可以挑选 SL7-5000/35 型的主变压器；六、一次侧主接线图的挑选一次侧采纳内桥式接线, 二次侧采纳单母线分段的总降压变电所主接线图：这种主接线, 其一次侧的高压断路器 QF10跨接在两路电源进线之间, 如同一架桥梁, 而且处在线路断路器QF11和 QF12的内侧, 靠近变压器, 因此成称为内桥式接线； 这种主接线的运行敏捷性较好,供电牢靠性较高, 适用一二级负荷的工厂；假如某路电源例如 WL1线路停电检修或发生故障时,就断开 QF11,投入 QF12（其两侧 QS先合）,即可由 WL2回复对变压器 T1 的供电；这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多,并且变压器不需经- 12 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 常切换的总降压变电所；如下图：WL1 35KV 电源进线 WL2 QS111 QS121 QF11 QF12 QS112 QF10 QS122 QS113 QS123 T1 T2 QF21 QF22 610KV QS211 QS221 QF20 采纳内桥式接线的总降压变电所主接线图主接线方案的挑选：方案一：单母线接线特点就是整个配电装置只有一组母线,一组母线上,如下图：每个电源和引出线都经过开关电器接到同其优点为接线简洁、清楚、采纳的电气设备少,比较经济,操作简洁便利,便于扩建,缺点是母线和隔离开关检修或发生故障时,电装置停电；- 13 - 必需断开全部电源, 是整个配名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方案二：单母线分段为了克服一段单母线接线存在的缺点提高供电牢靠性、敏捷性、可把单母线分成几段,在单母线每段之间装设一个分段断路器 Dlf 和两个隔离开关, 其最大优点 是当母线故障或检修时, 停电局限于一段母线上, 非故障母线保持正常供电, 缺 点是：1. 任何一段母线故障或检修时, 必需断开连接在该段上的电源, 故削减了发电量 或供电量,并使单独由该段母线供电的用户停电；2. 检修任意出线断路器时,该出线必需停电方案三：单母线带旁路母线 即出线侧带有旁路母线,装置正常运行时,旁母不带电,当检修母线时,而利用旁母,使各出线不断电, 其可用在电压等级较高的如 接线如下：110kV,出线较多的变电所,依据上诉三种方案的比较, 就考虑其为 110kV常规变电所, 出线较多, 又考虑其经济性,且电压等级高,和牢靠性,挑选方案二,即单母线带旁路母线；七、短路电流的运算下面采纳标么制法进行短路电流运算；低压侧：- 14 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一 确定基准值：取S d100MVA ,Uc 26kV ,Uc20.4 kV所以：Id1S dc 1100MVA9.165kAId2S dc2100MVA144.342kA3 U36.3kV3 U30.4kV 二运算短路电路中各主要元件的电抗标么值： （忽视架空线至变电所的电缆电抗）1电力系统的电抗标么值：X1 *100 MVA0.200k%6,因此：500 MVA2架空线路的电抗标么值：查手册得X00.35/km ,因此：X* 20.35/km 1.5 km100 MVA0.47610.5 kV2 3 ）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得UX* 3X* 46 100 MVA6.000100 1000 kV A可绘得短路等效电路图如下图（二）K-1 K-23/6.01/0.22 2/1.9044/6.0图（二）123 三运算 k-1 点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量总电抗标么值：X*k1X1X20.2000.4760.676三相短路电流周期重量有效值：I3XId119.165 kA13.557 kAk1k0.676其他三相短路电流：I''3I3I313.557kAk1- 15 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - i32.5513.557kA34.570kAI31.51 13.557kA20.471 kAshsh4三相短路容量：3 S k 1XS d1100 MVA147.930 MVA3.876k0.676 四运算 k-2 点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1总电抗标么值：X*k2X1X2X3|X40.2000.6766 / 2三相短路电流周期重量有效值：I3XId22144 kA37.152 kAk2k3.8762其他三相短路电流：I''3I3I3237.152kAki31.8437.152kA68.359kAI31.093