总降压变电所设计 工厂供电毕业设计.doc
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1、摘要为使工厂供电工作很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,并做好节能工作,本设计在大量收集资料,并对原始资料进行分析后,做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计,使其达到以下基本要求:1、安全 在电能的供应、分配和使用中,不发生人身事故和设备事故。2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求。3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求4、经济 供电系统的投资少,运行费用低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外,在供电工作中,又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系,既照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,顾全大局,适应发展。按照国家标准GB50052-95
2、 供配电系统设计规范、GB50059-92 35110kV变电所设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定,工厂供电设计遵循以下原则:1、遵守规程、执行政策;遵守国家的有关规定及标准,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理;做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和经济合理,采用效率高、能耗低和性能先进电气产品。3、近期为主、考虑发展;根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等,合理确定
3、设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。关键词:节能配电安全合理发展目录摘要IABSTRACTIII1绪论11.1设计题目11.2设计依据11.2.1工厂总平面布置图(略)11.2.2全厂各车间负荷情况汇总表。11.2.3供用电协议。21.2.4工厂的负荷性质31.2.5工厂的自然条件31.3设计任务及设计大纲31.3.1高压供电系统设计31.3.2总变电所设计31.4设计成果41.4.1设计说明书41.4.2设计图纸42供电电压等级选择52.1电源电压等级选择53全厂负荷计算53.1变电所的负荷计算53.1.1用电设备的负荷计算53
4、.1.2变压器损耗估算63.1.3无功功率补偿计算73.1.4变压器选择84系统主接线方案的选择94.1方案1:单回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线94.2方案2:双回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线94.3方案的比较与选择105变电所位置及变压器、配电装置选择115.1变电所位置115.2变压器选择115.3所用变压器选择115.3配电装置选择116短路电流计算126.1确定计算电路及计算电抗126.2最大运行方式下的短路点计算136.3最小运行方式下的短路点计算147高压电气设备的选择167.135kV架空线的选择167.210kV母线的选择167.3高压断路器的选择187
5、.4高压隔离开关的选择197.5电流互感器的选择207.6电压互感器的选择227.7. 10kV高压柜的选择248继电保护装置设计258.1.继电保护配置258.2主变压器保护的继保整定269接地及防雷设计289.1防雷设计289.2接地设计28致谢30参考文献目录31附录1:设备汇总一览表32附录2:所区平面布置图331绪论1.1设计题目 某电机制造厂总降压变电所及高压配电系统设计1.2设计依据1.2.1工厂总平面布置图(略)1.2.2全厂各车间负荷情况汇总表。车间名称Pe/kWKdcos电机修理车间23000.60.7机械加工车间8800.650.65新品试制车间6500.550.6原料车
6、间5500.350.65备件车间5600.50.7锻造车间1800.60.65锅炉房2600.90.8空压房3020.80.65汽车库560.50.7线圈车间3280.550.65半成品试验车间7500.650.75成品试验车间25640.350.6加压站(10KV转供负荷)2740.550.65设备处仓库(10KV转供负荷)6540.550.75成品试验站内大型集中负荷38740.650.751.2.3供用电协议。1)当地供电部门可提供两种电源:从某220/35KV区域变电站提供电源,该站距离厂南5公里;从某35/10KV变电所,提供10KV备用电源,该所距离厂南5公里。2)配电系统技术数据
7、。(1)区域变电站35KV母线短路数据为:运行方式电源35千伏母线短容量说明系统最大运行方式时S(3)dmax=580兆伏安系统最小运行方式时S(3)dmin=265兆伏安(2)配电系统3)供电部门对工厂提出的技术要求:区域变电站35KV馈电线路定时限过流保护装置的整定时间为1.8秒,要求厂总降压变电所的保护动作时间不大于1.3秒。工厂在总降压变电所35KV侧计量。功率因素值应在0.9以上。1.2.4工厂的负荷性质本工厂大部分车间为一班制,少数车间为两班或三班制,年最大负荷利用小时数为2500小时。锅炉房提供高压蒸汽,停电会使锅炉发生危险。由于距离市区较远,消防用水需要厂方自备。因此,锅炉房要
8、求较高的可靠性。1.2.5工厂的自然条件 (1)年最高气温为40,年最低气温5,年平均气温为10。 (2)站所选地址地质以粘土为主,地下水位3-5米。 (3)风向以东南风为主。 1.3设计任务及设计大纲1.3.1高压供电系统设计根据供电部门提供的资料,选择本厂最优供电电压等级。1.3.2总变电所设计 1)主结线设计:根据设计任务书,分析原始资料与数据,列出技术上可能实现的多个方案,经过概略分析比较,留下2-3个较优方案进行详细计算和分析比较(经济计算分析时,设备价格、使用综合投资指标),确定最优方案。 2)短路电流计算:根据电气设备选择和继电保护的需要,确定短路计算点,计算三相短路电流,计算结
9、果列出汇总表。 3)主要电气设备选择:主要电气设备的选择,包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及效验。选用设备型号、数量、汇总设备一览表。 4)主要设备继电保护设计:包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 5)配电装置设计:包括配电装置形式的选择、设备布置图。 6)防雷、接地设计:包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。1.4设计成果1.4.1设计说明书包括对各种设计方案分析比较的扼要说明,并附有必要的计算及表格。1.4.2设计图纸 1)降压变电所电气主结线图。 2)变电所平面布置图3)主变压器保护原理接线图。2供电电压等级选择2.1电源电压等级选择根据
10、供电协议可知,当地供电部门可提供电源为两种:主电源为厂南的某220/35KV区域变电站提供,10kV备用电源为厂南的某35/10KV变电所提供,因此可以考虑本厂总降压变电所主电源采用35kV电压等级,经过变压后采用10kV输送至各个车间变电房降压至0.4kV直供负荷。同时采用10kV作为保安电源,为锅炉房等一级负荷提供备用电源。3全厂负荷计算3.1变电所的负荷计算3.1.1用电设备的负荷计算根据设计任务书的要求,按照需要系数法及以下计算公式 得各项数据列表如下(下表数据均为35kV侧):用电设备Pe/kWKdCos计 算 负 荷Pj/kWQj/kVASj/kVAIj/A电机修理车间23000.
11、60.713801407.61971.2332.52机械加工车间8800.650.65572669.24880.3814.52新品试制车间6500.550.6357.5475.48594.889.83原料车间5500.350.65192.5225.23296.284.89备件车间5600.50.7280285.6399.966.6锻造车间1800.60.65108126.36166.232.74锅炉房2600.90.8234175.5292.54.83空压房3020.80.65241.6282.67371.856.13汽车库560.50.72828.56400.66线圈车间3280.550.6
12、5180.4211.07277.664.58半成品试验车间7500.650.75487.5429649.3810.72成品试验车间25640.350.6897.41193.541493.2724.67加压站(10KV转供负荷)2740.550.65150.7176.32231.953.82设备处仓库(10KV转供负荷)6540.550.75359.7316.54479.157.91成品试验站内大型集中负荷38740.650.750.882518.12215.933357.2055.39合 计7987.48218.6411501.92189.81有功负荷同时系数取无功负荷同时系数取7588.03
13、7927.0810527.37173.663.1.2变压器损耗估算Pb=1%Sj=0.0110527.37=105.27kwQb=5%Sj=0.0510527.37=526.37kvar3.1.3无功功率补偿计算从设计任务书的要求可知,工厂35kV高压侧进线在最大负荷时,其功率因素不应小于0.9,考虑到变压器的无功功率损耗Qb,远远大于有功功率损耗Pb,因此,在变压器的10kV侧进行无功功率补偿时,其补偿后的功率因素应稍大于0.9,现设cos=0.95,则10kV侧在补偿前的功率因素为: 因此,所需要的补偿容量为: 选取35kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算: 满足了设计任务书的要求,其计算数
14、据如下:项 目cos计算机负荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A(10kV侧)10kV侧补偿前0.6577588.037927.0810527.37607.81需要补偿容量-5000变压器损耗105.27526.3735kV侧补偿后0.9227693.303453.458425138.98根据设计任务书的要求以及以上计算结果,选取:并联补偿电容为 BWF10.5-100-1型电容器50只。补偿总容量为 100kvar50=5000kvar。3.1.4变压器选择 根据补偿后的总计算负荷(8425kVA),同时考虑工厂5-10年的负荷增长,变压器容量考虑一定的预留,本期工厂负荷能保证变压
15、器运行在60-70%经济负荷区内即可,因此选择型号为: SFZ7-10000-353*2.5%/10.5kV YN,d11的变压器。4系统主接线方案的选择4.1方案1:单回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线4.2方案2:双回路高压线路变压器组、低压单母线分段主接线4.3方案的比较与选择根据设计任务书的要求,本厂基本负荷为一班制,少数负荷为两班或三班制,属于二级负荷;同时锅炉房供电可靠性要求高,属于一级负荷。主接线的设计必须满足工厂电气设备的上述要求,因此:方案1:该方案35kV侧为单回路线路-变压器组接线、10kV单母线,与10kV备用电源通过母联连接,正常运行时母联合闸,由主电源供给锅
16、炉房;当主电源故障或主变等设备停电检修退出运行时,母联分闸,由10kV备用电源直供锅炉房及其他重要负荷。由于本厂基本负荷为二级负荷,对供电可靠性要求不高,采用单回路进线和1台主变基本可满足对二级负荷供电的要求,对于锅炉房等重要负荷采用10kV备用电源作为备用,以保证工厂的重要用电设备不会出现长时间断电,即在任何时候都能满足对二级负荷的供电要求。方案2:该方案35kV侧采用从220/35kV变电站出双回路电源、高压线路变压器组接线、10kV侧为单母线分段接线。方案2的特点就是采用双电源、可靠性高。其缺点就是设备投资大、运行维护费用高,同时本厂最大负荷利用小时仅为2600小时,相对来说,变压器的利
17、用率低,2台主变的空载损耗将大大超过1台主变的选择。选择结果:从上述分析可知,方案1能满足供电要求,同时设备投资、运行维护费用和占地面积、建筑费用等方面均由于方案2,技术和经济的综合指标最优,因此,在本设计中,选用方案1作为本设计的主接线方案。方案详细的图纸见35/10kV降压变电所电气主接线图。5变电所位置及变压器、配电装置选择5.1变电所位置根据变电所选址原则:a.变电所尽量选择在负荷中心,可减少低压损耗;b.便于维修;c.便于进出线;d.节约费用;e.便于运行安全的原则,将35/10kV总降压变电所设置在木工车间后侧。具体位置见附件3工厂总平面布置图。5.2变压器选择根据设计方案的选择结
18、果,本期只设计1台主变压器即可满足需要,因此变压器选择结果不变,即为:型号SFZ7-10000/35联接组标号YN, d11空载电流%1.1额定电压(KV)高压低压3532.5%10.5阻抗电压高中7.5型号中个符号表示意义:S:三相 F:风冷却 Z:有载调压 7:性能水平号 10000:额定容量 35:电压等级5.3所用变压器选择 为保证变电所正常运行,需要设置所用变压器。根据常规,本所所用变压器可以选择为:SC9-30/10 105%/0.4kV Y,y11 阻抗电压4%,布置在10kV柜内。5.3配电装置选择根据供电电压等级选择的结果:进线电源采用35kV,经过变压器降为10kV供给各车
19、间配电所,从经济性和运行维护等方面考虑,35kV配电装置采用户外常规布置,10kV采用户内配电装置。6短路电流计算6.1确定计算电路及计算电抗6.1.1计算电路图 设基准容量 基准电压 6.1.2归算前的等值电路图6.1.3计算电抗 将所有电抗归算到35kV侧:系统电抗X1*=Xsmax*=SB/Sdmax=100/580=0.172(最大运行方式下)X1*=Xsmin*=SB/Sdmin=100/265=0.377(最小运行方式下)架空线路电抗 X2*=XL*=XOL(SB/VB12)=0.45100/372=0.146变压器电抗 X3*=XT1*=(SS%/100)(SB/ST1) =(7
20、.5/100) (100/10)=0.756.1.4归算后的等值电路图6.2最大运行方式下的短路点计算6.2.1d1点的短路电流计算10kV母线侧没有电源,无法向35kV侧提供短路电流,即可略去不计,则d1点短路电流标幺值为:I d1*=3.145换算到35kV侧0秒钟短路电流有名值I = I d1* =3.145 = 4.908kA根据电力工程电气设计手册的相关规定,远离发电厂的地点(变电所)取电流冲击系数Kch = 1.8,当不计周期分量的衰减时,短路电流全电流最大有效值Ich = I =4.908=7.41kA当不计周期分量衰减时,短路电流冲击电流ich =Kch I =1.87I =
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