田庄选煤厂35KV供电设计.doc
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1、 毕 业 设 计(论文)题 目: 35KV变电站设计 姓 名: 盛 夏 学 号: 平顶山工业职业技术学院2014年5月8日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 (论文) 任 务 书姓 名 盛 夏 专业班级 矿山机电3班 任 务 下 达 日 期 2014 年 2 月 18 日设计(论文)开始日期 2014 年 2 月 25 日设计(论文)完成日期 2014 年 4 月 30 日设计(论文)题目: 35KV变电站供电系统设计 指 导 教 师 郭 宗 跃 院(部) 主 任 郭 宗 跃 2014 年5 月8日平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)答辩委员会记录 电力工程 学院 矿山机电 专业,学生 盛
2、 夏 于2014年 6 月 10 日进行了毕业设计(论文)答辩。设计题目: 35KV变电站供电系统设计 专题(论文)题目: 田庄选煤厂工35KV供电系统设计 指导老师: 郭 宗 跃 答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况,经答辩委员会讨论评定,给予学生 盛 夏 毕业设计(论文)成绩为 。答辩委员会 人,出席 人答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: , , , , , , 。平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语第 页共 页学生姓名: 盛 夏 专业班级 矿山机电3班 年级 2011级 毕业设计(论文)题目: 35KV变电站供电系统设计
3、 评 阅 人: 指导教师: 郭 宗 跃 (签字) 2014 年 6 月 12 日成 绩: 系(科)主任: (签字) 2014 年6 月 12 日毕业设计(论文)及答辩评语: 摘 要本设计根据平煤集团田庄选煤厂的电力负荷资料,做出来该选煤厂地面35KV变电站的初步设计。本设计内容共分为六大章,包括主线路的设计、负荷计算与变压器的选择、高压气的选择、变电站的防雷和变电站的位置等。考虑到选煤厂供电系统的特点,对变电站的负荷进行了分组,达到合理、经济的目的;同时对功率因数进行补偿,使其达到0.95以上。结合选煤厂的特点及位置确定了系统主接线及运行方式。通过短路电流计算,实现了对主变压器的继电保护整定。
4、在选择电气设备时,考虑了变电站的室内外结构和布置、操作方便等问题。变压器采用节约、环保型,使整个供电系统能够可靠、安全供电。继电保护装置在被保护设备发生故障时,保护装置迅速动作,有选择地将故障切除。考虑到电器设备可能的漏电现象,对变电站进行了保护接地的设计,满足接触电压和跨步电压的要求,保证了人身安全。为防止变电站的电气设备遭到雷击,还进行了防雷保护,保证了安全,以提高变电站的安全性。关键词:35KV 变电站 保护装置 接线方式 主变压器。目 录摘 要I目 录II第一章 负荷计算及主变压器选择11.1 变电站位置选择.11.2 负荷统计及计算21.2.1负荷计算目的与意义21.2.2 需用系数
5、法统计负荷21.3 功率补偿61.3.1 提高功率因数的意义61.3.2功率因数补偿的方式71.3.3功率因数补偿装置的选择81.4变压器的选型和确定91.4.1变压器的选择原则91.4.2变压器的台数与容量的选择10第二章 供电方式122.1田庄选煤厂供电系统图122.2 供电系统要求132.3供电系统主接线方案的确定142.2.1 变压器一次侧接线方式确定182.2.2 变压器二次侧接线的确定18第三章 供电系统电气设备选型213.1、高压开关柜型号的选择213.2、一次侧设备选型方案的确定233.3、二次接线的确定方案243.3.1二次侧设备选择及接线243.3.2、供电电缆的选择25第
6、四章 短路电流的计算274.1、计算短路电流的意义.274.2、短路电流.274.3、短路电流的计算28第五章 主变压器的保护325.1继电保护325.2.电力系统继电保护的要求335.3主变压器的保护345.3.1 主变压器的保护35第六章 变电站的防雷与接地406.1防雷保护406.2接地保护42结 论45参考文献46致 谢47第一章 负荷计算及主变压器选择1.1 变电站位置选择.变电站所处的环境:主导风向东南西北方向最大风速20m/s、高温度41C、最低温度-15C、土壤温度20C、震等级7级。变电所位置合适与否,将直接关系到供电的可靠性、经济性和安全性。因此变所的所址应符合以下几项要求
7、:接近负荷中心; 进出线方便; 接近电源侧; 设备吊装、交通方便; 不应设在有剧烈振动的场所;照顾附近居民用电;不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所,如无法远离时不应设在污源的上风侧;所址不应为积水浸没,具有生产或生活用水的可靠水源;不应设在爆炸危险场所以内和有火灾危险场所的正上方或正下方;高层建筑地下层配变电所的位置,要选择在通风、散热条件较好的场所。 配变电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下室时,不要设在最底层。当地下仅有一层时,应采取适当抬高该所地面等防水措施。避免洪水或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性;留有适当的发展余地;综上所述,来确定变电站位置,如图1-1:图1-1 田庄3
8、5KV变电站位置1.2 负荷统计及计算 1.2.1负荷计算目的与意义供配电系统的设计,首先要根据用户的原始资料即用电设备的容量,对系统中各个环节的电力负荷进行统计,其目的是确定供配电系统方案,并选择其中的各个元器件(如电力变压器、开关设备、导线及电缆等),以使其满足正常运行时负荷电流热效应的要求。另外,负荷计算也是合理地进行无功补偿的重要依据。负荷计算的准确与否直接影响着供电设计的质量。但是,由于影响负荷变化的因素众多,要准确地计算出实际负荷的大小几乎是不可能的,因此负荷计算力求使结果接近实际值。1.2.2 需用系数法统计负荷由于一台设备的额定容量往往大于其实际负荷,成组设备中各负荷的功率因数
9、()不同,一般又不同时工作,最大负荷不同时出现等情况。所以难以精确地计算变电站负荷。故本设计采用了较为精确的需用系数法来进行变电所负荷计算。其计算简便,供电系统的设计目前主要采用这种方法。其计算公式的一般表达式为: 式中、 分别是用电设备的有功、无功、视在功率计算负荷; 用电设备的总额定容量; 额定电压;功率因数角的正切值;该用电设备的计算负荷电流;需用系数。需用系数法负荷计算的步骤从负载端开始逐级上推,到电源进线为止。1.车间负荷统计 1) 洗煤车间:,0.88,29400.88=2587.2KVar,2) 压滤车间:,0.88,3) 压风车间:,4) 维修车间:,其他类负荷的计算依上,见表
10、1-2 负荷统计计算表3.全厂计算负荷:补偿前的功率因数:表1-2 负荷统计计算表设备名称电压kv设备容量需用系数功率因数tg计算容量安装工作有功KW无功kva视在KVA电流A洗煤车间6420042000.700.750.8829402587.23920377.2压滤车间6300030000.750.750.88225019803000288.7压风机房6120012000.80.910.46960441.61055101.5储运车间6120012000.80.910.46960441.61055101.5维修车间0.388400.60.780.80504403.264662.2机电分厂0.3
11、88400.650.71.0254655778075厂房照明0.388800.70.750.8861654282079办公楼用电0.382100.70.750.88147129.419618.9生活用电0.3811200.70.750.88784690104499.3合计970777711243412031.3 功率补偿1.3.1 提高功率因数的意义由于工矿企业使用的大量的感应电动机和变压器等的用电设备,因此供电系统给有功功率外,还需供给大量的无功功率,为此必须提高工矿企业的功率因数,减少对电源系统的无功功率需求量。提高功率因数的意义:1.提高电力系统的供电能力。在发、输、配电设备容量一定情况
12、下,用户的功率因数越高,则无功功率越小,这样同样容量的供、配电设备,可向更多的用户提供电能。2.减少供电网络的中的电压损失,提高供电质量。用户的功率因数越高,在同样的有功功率的情况下,线路中的电流越小,因而网络上的电压损失越小,用电设备的端电压就越高。3.减少供电网络的电能损耗。在线路电压和输送的有功功率一定的情况下,功率因数越高,电流越小则网络中的电能损耗就越少。可见,提高功率因数,可以充分利用现有的变电、输电和配电设备,保证供电量,减少电能损耗,提高供电效率,因而具有显著的经济效益。为此,我国电力部门实行电费奖惩制度,一般对功率因数大于0.9的用户给予奖励,而小于0.9的用户给予罚款。1.
13、3.2功率因数补偿的方式提高功率因数的关键,在于如何减少电力系统中各个部分所需要的无功功率,特别是减少负载从电网中取用的无功功率,使电网在传送一定的有功功率时,尽量少输送或不输送无功功率。提高功率因数的方法主要有:1.提高负荷的自然功率因数通过采取各种技术措施及改进用电设备的运行情况来提高负荷的功率因数的方法称为提高负荷的自然功率因数。提高自然功率因数的方法有:1)正确选择并合理使用电动机,使其不轻载或空载运行。在条件允许时尽量选用笼型异步电动机。2)合理选择变压器容量,适当调整其运行方式,尽量避免变压器空载或轻载运行。3)对于容量较大,且不需要调速的电动机,尽量选用同步电动机,并使其运行于过
14、激状态。因为同步电动机运行于过激状态时呈容性负载,能补偿线路上其他感性负载的无功功率。2.人工补偿法提高功率因数若自然功率能满足要求,应采用人工补偿方法来提高功率因数。目前工矿企业变电站多在6KV母线上装并联电容器来进行集中补偿,本变电站设计也采用了该方法。从理论上讲,把并联电容器分别安装在用电设备附近,就地进行无功补偿,可减少供电线路和变压器中的无功负荷,降低线路和变压器中的有功电能损耗,补偿范围大,补偿效果也好。但是这种安装方法设备总投资大,且电容器在用电设备停止工作时,电容器也一并被切除,所以其利用率不高。因此单独补偿只适用于个别补偿容量大的用电设备,如大型感应电动机、高频感应电炉等。在
15、实际中,对于需要无功功率容量相当大的工矿企业多采用高压集中补偿。补偿电容器的接线方式:当电容器组采用三角形接线时,若某一电容器内部击穿会造成相间短路故障,有可能引起电容器爆炸。而星形接线时,当某一电容器被击穿时,故障电流仅为电容器组额定电流的3倍,不会形成相间的短路故障,因而GB 5022795并联电容装置设计规范中规定:高压电容器组宜采用单星形或双星形接线。在中性点非直接接地的电网中,星形接线电容器组的中性点不应接地。低压电容器或电容器组,可采用三角形接线或中性点接地的星形接线方式。因此,本设计中变电站的电容器补偿装置也采用双星形接线方式。1.3.3功率因数补偿装置的选择1.利用电容器补偿所
16、需的容量企业为了使功率因数达到规定值以上,一般都用并联电容器的方法进行人工补偿。因全厂自然功率因数,低于0.9,所以应进行人工补偿,补偿后的功率因数应达到0.96以上,即,则全厂所需的补偿容量为:2.电容器柜数和型号的选择与确定电容器采用双星型接线接在变电所的6KV母线上,因此选容量为30kvar,额定电压为的电容器,装于电容柜中,每柜装10个,每柜容量为300kvar,则电容柜的总数为:由于电容器柜要接在两段母线上,为了在每段母线上构成双星型接线,因此在每段母线上的电容器也应分为相等的两组,每组的电容器柜数为:取n=6,则电容器柜的总数为: 台电容器实际补偿容量:人工补偿后的功率因数: 故可
17、得功率因数符合要求。GWB-G型高压无功固定补偿装置用于于负荷稳定、无需自动控制的工矿企业、电力部门等变电站。装置连接在6KV、10KV母线上,用于改善系统功率因数、调整网络电压及降低线路损耗。故本变电所选用此电容补偿柜,采用由成都瑞杰科能电器有限公司生产的电容补偿柜,其主要技术参数如表1-3所示。表1-3电容补偿柜参数型号规格电容台数单容/(Kvar)额定电压/KV过负荷能力断电能力柜体尺寸宽厚高(mm)10306,10允许在1.1Vn或1.3In条件下运行断电5分钟后剩余电压降至50V以下1200 1600 24001.4变压器的选型和确定1.4.1变压器的选择原则对于有一类负荷的变电所,
18、应满足用电设备对供电可靠性的要求。根据煤炭工业设计规范规定:矿井变电所的主变压器一般选用2台,当其中1台停止运行时,另一台变压器应能保证安全及原煤生产用电,并不得少于全矿计算负荷的80%;工业企业设计规范中也规定,对具有大量一类、二类负荷的变电所,一般选用2台变压器,当其中1台停止时,另一台变压器应能保证所有一类、二类负荷的正常用电,并不得小于全部符合的70%80%。 对于只有二类、三类负荷的变压器,可以只选用1台变压器,但应敷设与其他变电所相连的联络线作为设备电源。对季节负荷或昼夜负荷变动较大的,易采用经济运行方式的变电所,也可采用2台变压器。1.4.2变压器的台数与容量的选择在选择变压器时
19、应考虑:供电的可靠性,经济性,节约,在未来十年内的用电量的增加等因素;田庄洗煤厂负荷对于平煤集团来讲属于重要的二类负荷;故本设计在选用变压器选用了S(F)11型号低损耗、效率高的变压器2台。两台变压器分列运行,所以每台变压器的容量为: 由于东北是我国的重工业基地,重工业较发达,故本变电站设计欲从沈阳天通电力设备有限公司购置2台S(F)118000/35型变压器,其主要技术数据见表1-4。表1-4 所选电力变压器的技术数据型号额定容量(Kva)额定电压(Kv)连接组别损耗(Kw)空载电流(%)短路阻抗(%)外形尺寸(Mm)轨距(MM)高压低压空载负载长宽高横向纵向S(F)118000/35800
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