工厂供电课程设计报告书.docx
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工厂供电课程设计报告书
建筑工程学院
课程设计说明书
课程名称:
工厂供电
系:
电气工程系
专业:
电气控制及其自动化(自动控制方向)
班级:
电控082
学号:
2008308235
学生:
子弦
指导教师:
景
职称:
助教
2011年8月22日
前言
随着国民经济的发展,电在现代生产生活中起到了越来越重要的作用。
本文是对机械厂降压变电所进行的详尽的电气设计。
本文按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规》、GB50053-94《10KV及以下变电所设计规》及GB50054-95《低压配电设计规》等规,对机械厂降压变电所进行电气设计,尽量达到安全、可靠、优质、经济的基本要求,同时还注意电能和有色金属的节约问题。
为了保证供配电设备安全、可靠、经济合理地运行,本文进行了如下操作:
负荷计算和无功功率补偿,变电所位置和型式的选择,变电所主变压器和主结线方案的选择,短路电流计算,变电所一次侧设备的选择与校验,变电所进出线选择,变电所的防雷保护,并附有参考文献以及主接线图,平、剖面,接地装置图。
本文采用文字叙述与图表相结合的方式,一步步推算相关数据,从而得到具体的结论,并作出判断。
本文中负荷计算表、变压器一次侧设备选择表、短路计算结果表、变电所进出线和联络线表等均给读者以较为直观的印象,这些表都是对计算结果的总结,对于实际生产有很强的指导意义。
由于水平有限,文中难免有错误和不妥之处,敬请批评改正!
作者
一、负荷计算和无功功率补偿……………………………….4
1、负荷计算………………………………………………………………………….4
2、无功功率补偿…………………………………………………………………….5
二、变电所位置和型式的选择………………………………..5
1、负荷中心的计算………………………………………………………………….5
三、变电所主变压器和主接线方案的选择…………………..5
1、变电所主变压器的选择……………………………………………………………….5
2、主接线方案的选择……………………………………………………………………6
四、短路电流计算……………………………………………..6
1、计算电路…………………………………………………………………………..6
2、确定基准值………………………………………………………………………..6
3、计算短路电路中各元件的电抗标幺值…..………………………………………..6
4、10.5kv侧的短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量的计算……………….6
5、0.4kv侧的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量的计算.............6
五、变电所一次侧设备的选择与校验………………………7
1、10kV侧一次设备的选择与校验……………………………………………………7
2、380V侧一次设备的选择校验………………………………………………………8
3、高低压母线的选择…………………………………………………………………8
六、变电所进出线保护选择………………………………….8
1、10kV高压进线的选择校验……………………………………………………………………8
2、380V低压出线的选择........................................................8
3、备用电源的高压联络线的选择校验.............................................9
七、变电所的防雷保护..............................10
1、直击雷防护.......................................................10
2、雷电侵入波的防护.................................................10
附录、参考文献..........................................................................11
一、负荷计算和无功功率补偿
1、负荷计算
表1:
负荷计算表
编号
名称
类型
设备容量Pe
需要系数Kd
Cos∮
Tan∮
计算负荷
P30
Q30
S30
I30
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
1.02
90
91.8
—
—
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
—
—
小计
306
—
94.8
91.8
132
201
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
1.17
105
123
—
—
照明
8
0.7
1.0
0
5.6
0
—
—
小计
358
—
110.6
123
165
251
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
—
—
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
—
—
小计
155
—
94
67.5
116
176
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
0.75
125
93.5
—
—
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
—
—
小计
255
—
129
93.8
160
244
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
0.75
8
6
—
—
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
小计
21
—
8.8
6
10.7
16.2
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
1.33
108
144
—
—
照明
7
0.9
1.0
0
6.3
0
—
小计
367
—
114.3
144
184
280
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
1.17
80
93.6
—
—
照明
10
0.8
1.0
0
8
0
—
—
小计
410
88
93.6
128
194
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
0.75
35
26.3
—
—
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
—
—
小计
51
—
35.8
26.3
44.4
67
9
装配车间
动力
180
0.3
0.7
1.02
54
55.1
—
—
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
—
—
小计
186
—
58.8
55.1
80.6
122
10
机修车间
动力
160
0.2
0.65
1.17
32
37.4
—
—
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
—
—
小计
164
—
35.2
37.4
51.4
78
11
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272
413
总计(380V侧)
动力
2220
1015.3
856.1
—
—
照明
403
计入K∑p=0.8K∑q=0.85
0.75
812.2
727.6
1090
1656
2、无功功率补偿由上表可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。
而供电局要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。
考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V最大负荷时功率因数应稍大于0.9,取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量。
Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=812.2[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]kvar=370kvar
表二:
无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cosΦ
计算负荷
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
380v侧补偿负荷
0.75
812.2
727.6
1090
1656
380v侧无功补偿容量
-420
380v侧补偿后负荷
0.935
812.2
307.6
868.5
1320
主变压器功率损耗
13
52
10kV侧负荷总计
0.92
825.2
359.6
900
52
二、变电所位置和型号的选择
变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。
1、计算负荷中心:
X=Σ(Pi*Xi)/Σ(Pi)
=(94.820.7+110.6*20.3+94*21.0+129*60.4+8.8*60.4+114.3*60.4+88*61.4+35.8*121.5+58.8*112.4+35.2*103.7+245*142.1)/1015.3=75.1。
Y=Σ(Pi*Yi)/Σ(Pi)
=(94.8*69.2+110.6*43.9+94*15.7+129*89.5+8.8*69.8+114.3*44.6+88*16.4+35.8*61.3+58.8*43.2+35.2*23.2+245*96.9)/1015.3=60.0
因此,工厂的负荷中心在5号厂房(仓库)的东南角。
如果考虑到方便进出线及周围环境,可在5号厂房(仓库)的东侧紧靠厂房修建变电所,型式为附设式。
三、变电所主变压器和主接线方案的选择
1.变电所主变压器的选择:
根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所得主变压器可有下列两种方案:
(1)装设一台主变压器型式采用S9,而容量选SN.T=1000kVA>S30=900kVA,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷的备用电源,由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
(2)装设两台主变压器型号也用S9,而SN.T≈(0.6-0.7)×900kVA=(540-630)kVASN.T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)=(132+160+44.4)kVA=33.6kVA因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组别均为Yyno。
2、变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主接线方案:
(1)装设一台主变压器的主接线方案。
(2)装设两台主变压器的主接线。
具体接线图不详细给出。
综合比较,采用装设一台变压器的方案。
四、短路电流计算
1、计算电路:
(1)k-1(3)k-2
500MVA
(2)
LGJ—150,8km
∞系统10.5kVS9-10000.4kV
2、确定基准值设Sd=100MVA,Ud=Uc,即高压侧Ud1=10.5kV,低压侧Ud2=0.4kV,那么Id1=Sd/(30.5×Ud1)=5.5kAId2=Sd/(30.5×Ud2)=144kA
3、计算短路电路中各元件的电抗标幺值
(1)电力系统
X1=100MVA/500MVA=0.2
(2)架空线路
查表,X0=0.36×8×100/(10.5)2=2.6
(3)电力变压器
查表,Uz%=4.5,则X3*=4,.5/100*100MVA/1000kVA=4.5
等效电路:
12k-13k-2
0.22.64.5
4、计算k-1点(10.5KV侧)的短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量
(1)总电抗标幺值
X*∑(K-1)=X1*+X2*=0.2+2.6=2.8
(2)三相短路电流周期分量有效值
I(3)k-1=Id1/X*∑(k-1)=5.5kA/2.8=1.96kA
(3)其它短路电流
I〞(3)=I∞(3)=I(3)(k-1)=1.96kA,i(3)sh=2.55I〞(3)=2.55×1.96kA=5kA,I(3)sh=1.51I〞(3)=1.51×1.96=2.96kA
(4)三相短路容量
S(3)k-1=Sd/X*∑(k-1)=100MVA/2.8=35.7MVA
5、计算k-2点(0.4KV侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
(1)总电抗标幺值
X*∑(k-2)=X*1+X*2+X*3=0.2+2.6+4.5=7.3
(2)三相短路电流周期分量有效值
I(3)∑(k-2)=Id2/X*∑(k-2)=144kVA/7.3=19.7kA
(3)其它短路电流
I〞(3)=I(3)∞=I(3)k-2=19.7kA,i(3)sh=1.84×19.7kA=36.2kA,I(3)sh=1.09I〞(3)=1.09×19.7kA=21.5kA
(4)三相短路容量
S(3)k-2=Sd/X*∑(k-2)=100MVA/7.3=13.7MVA
表三:
短路计算结果表
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA
Ik(3)
I〞(3)
I∞(3)
ish(3)
Ish(3)
Sk(3)
k-1
1.96
1.96
1.96
5.0
2.96
35.7
k-2
19.7
19.7
19.7
36.2
21.5
13.7
五、变电所一次侧设备的选择与校验
1、10kV侧一次设备的选择与校验
表四:
10kV侧一次设备的选择与校验表
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
其它
装置地点条件
参数
UN
I30
I(3)
ish(3)
I(3)2tima
数据
10kV
57.7
1.96
5.0kA
7.3
一次设备型号规格
额定参数
UN
IN
IOC
imax
Ii2t
高压少油断路器SN10-10I/630
10kV
630A
16kA
40kA
512
高压隔离开关GN68-10/200
10kV
200A
—
25.5kA
500
高压熔断器RN2-10
10kV
0.5A
50kA
—
—
电压互感器JDJ-10
10/0.1kV
—
—
—
—
电压互感器JDZJ-10
10/30.5
0.1/30.5
0.1/3kV
—
—
—
—
电流互感器LQJ-10
10kV
20A
—
31.8kA
81
二次负荷0.6
避雷器FS4-10
10kV
—
—
—
—
户外式高压隔离开关GW4-15G/200
15kV
200A
—
2、380V侧一次设备的选择校验
表五:
380V侧一次设备的选择校验表
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
装置地点条件
参数
UN
I30
Ik(3)
ish(3)
I(3)tima
数据
380V
1320A
19.7A
36.2kA
272
一次设备型号规格
额定参数
UN
IN
Ioc
imax
It2t
低压断路器DW15-1500、3电动
380V
1500A
40kA
低压断路器DZ20-630
380V
630A
30kA
低压断路器DZ20-200
380V
200A
25kA
低压刀开关HD13-1500/30
380V
1500A
—
电流互感器LMZJ1-0.5
500V
300A
—
电流互感器LMZ1-0.5
500V
32A/20A
—
3、高低压母线的选择10kV母线选LMY-3(40×4),即母线尺寸为40mm×4mm;380V母线尺寸为LMY-3(120×10)+80×6,即相母线尺寸为120mm×10mm,中性母线尺寸为80mm×6mm。
六、变电所进出线选择
1、10kV高压进线的选择校验可采用LJ型铝绞线架空敷设,接往10kV公用干线。
1)按发热条件选择由I30=I1N.T=57.7A及室外环境温度33℃,查表,选LJ-16,其35℃时的Ial=95A>I30,满足发热条件。
2)检验机械强度查表,最小允许截面Amin=35mm2,因此LJ-16不满足机械强度要求,故改选LJ-35.
由于此线路很短,不用校验电压损耗。
(2)由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验,可采用YJL22-10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。
1)按发热条件选择由于I30=I1N.T=57.7A及土壤温度25℃查表,选2mm2的交联电缆,其Ial=90A>I30,满足发热条件。
2)校验短路热稳定。
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