某水泥厂35KV总降压变电所设计.docx
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某水泥厂35KV总降压变电所设计
毕业设计
题目:
某机械厂35KV总降压变电所设计
姓
名:
专
业:
学
院:
龚删
河南工业职业技术学院
指导教师:
邵红硕
2012年4月
毕业设计(论文)
说明书
题目某机械厂35KV总降压变电所设计
院别:
河南工业职业技术学院
专业:
电气自动化
班级:
G电气0801
设计人:
龚丹丹
指导教师:
邵红硕
毕业设计(论文)任务书
一、题U:
某机械厂35KV总降压变电所设讣
二、基础数据:
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠.技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主接线方案及高低压设备和进岀线,确定二次回路方案,选择整定继电器保护装置,确定防雷和接地装置,最后按要求写出设计说明书,绘出设计•图样。
三、内容要求:
1.说明部分:
1负荷计算
2无功功率补偿
3变电所的位置与型式的选择及主变压器的台数与容量、类型的选择
4短路电流计算
5变电所一次设备及进出线的选择与校验
6变电所二次回路方案的选择及继电器保护的整定
2.计算部分:
电力负荷计算、无功功率补偿计算、短路电流计算
3.绘图部分:
总降压变电所主接线图等
四、发给日期:
年月日
五、要求完成日期:
年月日
指导教师:
系主任:
某机械厂35KV总降压变电所设计
摘要
根据我国能源利用情况,供电设汁的原则要求,按照设讣任务书的详细要求,对该厂进行总体分析,然后着手对该机械厂高压供配电系统进行设计。
在指导老师的悉心指导下,同时借助参考文献,完成该次设汁。
首先,对全厂的负荷进行系统讣算,为确左供电系统的电力变压器、各种开关电器的容量、电力线路的截而和变电所的所址等提供依据。
并且对其进行无功补偿,以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗,从而减少电器元件的规格,降低它的功率损耗和电压损耗,减少投资。
其次,根据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器,确立变电所的地址、类型以及其主接线方案,苴中包括变压器容疑以及台数的确左,全厂配电系统的设计。
然后,按负荷情况系统地对厂区进行设计,为了校验一次设备的短路稳泄度,开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度,整定电流速断保护装置的动作电流,进行短路电流的讣算,进而选择了电力线路和高低压电气设备。
最后,确左全厂配电系统的防雷接地系统设讣。
关键词:
一次部分;电力变压器:
无功补偿;负荷计算;电缆敷设:
接地与防雷
GeneralMachineryPlantofa35KVsubstation
step-downdesign
Abstract
AccordingtoChina'senergyutilization,powersupplyinaccordaneev/iththeprincipleofdesign,thedesignplandescriptionsofthefactory,thedetailedrequirementsforoverallanalysisofthefactory,andthensethighpowersupplysystemdesign.Intheguidance,takeinyourgroupmembers,andhelpv/ithmanyreferencestofinishthedesign.
Firstofall,theloadcalculationsystem,todeterminethepowersupplysystemofsv/itchpov/ertransformer;electriccapacity,powerlinesandthesubstationofaddress,etc.Andonthereactivepov/ercompensation,toreducethetransformer;electriccircuit,thepov/ersv/itchequipment,therebyreducingthelossofelectricalcomponents,reduceitsspecificationandvoltagelossofpov/erconsumption,reducinginvestment・
Secondly,accordingtotheactualsituationofoureconomyandtechnologypowertransformersubstation,anddeterminetheaddress,typesand让smainconnectionscheme,includingtransformercapacityandthenumberofplantdistributionsystem,thedesign.
Then,accordingtothesituationoffactoryv/ithsystematicdesign,inordertochecktheequipment,switchshort-circuitstabilityofelectriccurrentflowcapacityandthesensitivityofprotectiondevice,thevelocityofelectriccurrentprotectiondevice,thecalculationofshort-circuitcurrent,andthenchoosethepowerlineandhigh-lowvoltageelectricalequipment・
Finally,makesurealldistributionsystemoflightningproofgroundingsystemdesign・
Keywords:
majorsystem;Powertransformer;reactivepowercompensation;loadcalculation;andlightningprotectionandgroundingcables
摘要I
AbstractII
1某机械厂基本数据1
1.1工厂总平而布置图,见图1
1.2全厂各车间负荷情况汇总表1
1.3供用电协议2
1.4工厂的负荷性质3
1.5工厂的自然条件3
1.6总变电所设计4
2全厂负荷计算5
2.1用电设备的负荷计算5
2.1.1变压器损耗估算6
2.1.2无功功率补偿计算6
2.1.3变压器选择7
3系统主接线方案的选择9
3.1主接线设计的基本要求9
3.2变电所的主接线方式10
3.3方案的比较与选择12
4变电所位置及变压器、配电装宜选择14
4.1变电所位置14
4.2变压器选暮14
4.2.1所用变压器选择14
4.3配电装置选择14
5短路电流的让算15
5.1确泄计算电路及计算电抗15
5.1.1计算电路图如图5-1所示15
5.1.2汁算电抗15
5.2最大运行方式下的短路点计算15
5.2.1出点的短路电流计算15
5.2.2d2点的短路电流计算16
5.3最小运行方式下的短路点计算17
5.3.1出点的短路电流计算17
5.3.2d2点的短路电流计算17
6髙压电气设备的选择19
6.135kV架空线的选择19
6.1.1选择导线(按照经济电流密度)19
6.1.2热稳左校验(按最大运行方式d2点短路)19
6.210kV母线的选择19
6.2.1选择母线(按照最大工作电流)20
6.2.2热稳定的校验(按最大运行方式d2点短路)20
6.2.3动稳左校验20
6.3高压断路器的选择20
6.3.1安装在变压器35kV髙压侧的断路器21
6.3.仁135kV断路器参数选择21
6.3.1.235kV断路器校验21
6.3.2安装在变压器10kV低压侧的断路器22
6.3.2.110kV断路器参数选择22
6.3.2.210kV断路器校验22
6.4高压隔离开关的选择23
6.4.135kV侧隔离开关23
6.4.2校验热稳定(下列时间均取自对应断路器,后备保护取2S):
23
6.4.3检验动稳泄:
ishWies23
6.5电流互感器的选择23
6.5.1安装在35kV高压进线侧的电流互感器24
6.5.仁135kV主变侧电流互感器的配置原则:
24
6.5.1.235kV主变侧电流互感器的一次回路额龙电压选择24
6.5.1.335kV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择24
6.5.1.4准确度选择24
6.5.1.5型号、参数选择24
6.5.2安装在10kV变压器低压侧的电流互感器24
6.5.2110kV主变侧电流互感器的配宜原则:
24
6.5.2.210kV主变侧电流互感器的一次回路额龙电压选择25
6.5.2.310kV主变侧电流立感器的一次回路额立电流选择25
6.5.2.4准确度选择25
6.5.1.5型号、参数选择25
6.6电压互感器的选择25
6.6.135kV电压互感器的参数讣算与选择25
6.6.1.135kV电压互感器的配置原则:
25
6.6.1.2—次额左电压选择26
6.6.1.3二次额左电压选择26
6.6.1.4额泄容虽:
选择26
661.5准确度选择26
6.6.1.6型号、参数选择26
6.6.210kV电压互感器的参数计•算与选择27
6.6.2.110kV电压互感器的配置原则:
27
6.6.2.2—次额怎电压选择27
6.6.2.3二次额左电斥选择27
662.4额泄容量选择27
6.6.2.5准确度选择27
662.6型号、参数选择28
6.710kV高圧柜的选择28
7继电保护装宜设计29
7.1继电保护配宜29
7.1.1主变压器保护配置29
7.1.1.1瓦斯保护29
7.1.1.1.2差动保护29
7.1.1.1.3过流保护29
7.1.1.1.4过负荷保护29
7.1.210kV线路保护配置30
7.1.310kV电容器保护配置30
7.2主变压器保护的继保整定30
7.2.1过负荷保护30
7.2.2过电流保护30
7.2.3电流速断保护31
8接地及防雷设计33
8.1防雷设让33
8.1.1防雷措施的选择33
8.1.2避雷器的选择33
8.1.3变电站的进线段保护34
&2接地设讣34
结论35
参考文献36
附录1电气主接线图37
附录2设备汇总一览表38
附录3系统继电保护全图39
辞40
1某机械厂基本数据
1.1工厂总平面布置图,见图
图1-1
1.2全厂各车间负荷情况汇总表
车间名称
Pe/kW
Kd
cos(p
电机修理车间
2300
0.6
0.7
机械加工车间
880
0.65
0.65
新品试制车间
650
0.55
0.6
原料车间
550
0.35
0.65
备件车间
560
0.5
0.7
锻造车间
180
0.6
0.65
锅炉房
260
0.9
0.8
空压房
302
0.8
0.65
汽车库
56
0.5
0.7
线圈车间
328
0.55
0.65
半成品试验车间
750
0.65
0.75
成品试验车间
2564
0.35
0.6
加压站(10KV转供负荷)
274
0.55
0.65
设备处仓库(10KV转供负荷)
654
0.55
0.75
成品试验站内大型集中负荷
3874
0.65
0.75
1.3供用电协议
1)当地供电部门可提供两种电源:
1从某220/35KV区域变电站提供电源,该站距离厂东北方向5公里;
2从某35/1OKV变电所,提供10KV备用电源,该所距离厂东北方向5公里。
2)配电系统技术数据。
(1)区域变电站35KV母线短路数据为:
见仁2
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=580MVA
系统最小运行方式时
S'3,dmin=265MVA
图1-2
(2)配电系统,见图1-3
图1-3
3)供电部门对工厂提出的技术要求:
1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。
2工厂在总降压变电所35KV侧讣量。
3功率因素值应在0.9以上。
1.4工厂的负荷性质
1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。
2锅炉房提供高压蒸汽,停电会使锅炉发生危险。
山于距离市区较远,消防用水需要厂方自备。
因此,锅炉房要求较高的可靠性。
1.5工厂的自然条件
(1)年最高气温为40°C,年最低气温5°C,年平均气温为10°C。
(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。
1.6总变电所设计
1)主结线设计:
根据设讣任务书,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il•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讣:
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。
2全厂负荷计算
2.1用电设备的负荷计算
根据设汁任务书的要求,按照需要系数法及以下汁算公式
Pj=PexKd
Qj=Pjl^\-COS(l)1
Sj=JPj2+Qj2
Ij=Sj/y[3Ue
得各项数据列表如下(下表数据均为35kV侧):
用电设备
Pe/kW
Kd
Cos
计算负荷
Pj/kW
Qj/kVA
Sj/kVA
Ij/A
电机修理车间
2300
0.6
0.7
1380
1407.6
1971.23
32.52
机械加工车间
880
0.6
5
0.65
572
669.24
880.38
14.52
新品试制车间
650
0.5
5
0.6
357.5
475.48
594.88
9.83
原料车间
550
0.3
5
0.65
192.5
225.23
296.28
4.89
备件车间
560
0.5
0.7
280
285.6
399.96
6.6
锻造车间
180
0.6
0.65
108
126.36
166.23
2.74
锅炉房
260
0.9
0.8
234
175.5
292.5
4.83
空压房
302
0.8
0.65
241.6
282.67
371.85
6.13
汽车库
56
0.5
0.7
28
2&56
40
0.66
线圈车间
328
0.5
5
0.65
180.4
211.07
277.66
4.58
半成品试验车间
750
0.6
5
0.75
487.5
429
649.38
10.72
成品试验车间
2564
0.3
0.6
897.4
1193.54
1493.27
24.67
5
加压站(10KV转供负荷)
274
0.5
5
0.65
150.7
176.32
231.95
3.82
设备处仓(10KV
转供负荷)
654
0.5
5
0.75
359.7
316.54
479.15
7.91
成品试验站内大型集中负荷
3874
0.6
5
0.75
0.88
2518.1
2215.93
3357.20
55.39
合计
7987.4
821&64
11501.92
189.81
有功负荷同时系数取咯=°・95无功负荷同时系数取医厂0.97
7588.0
3
7927.08
10527.37
173.66
2.1.1变压器损耗估算
APb=1%Sj=0.01x10527.37=105.27kw
AQb=5%Sj=0.05x10527.37=526.37kvar
2.1.2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AQb,远远大于有功功率损耗APb,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(p=0.95,则
10kV侧在补偿前的功率因素为:
cosCD>l=Pj/Sj
=7588.03/10527.37
=0.72
因此,所需要的补偿容量为:
Qc=PJ(gl_々①2)
=7588.03x(fgarccos0.72-tgarccos0.95)
=4818/:
var
选取Qc=5000kvar
35kV侧在补偿后的负荷及功率因素计算:
Pjg=Pj+APb=7588.03+105.27=7693.30kW
Qjg=Qj+AQb-Qc=7927.08+526.37-5000=3453.45kvar
Sjg=yjPjg2+Qjg2=J7693.3?
+3453.45?
=8425Km
coQ2=Pjg/Sjg
=7693.30/8425
=0.913
cos①=0.913满足了设计任务书的要求,其计算数据见图2「:
项目
coscp
计算机负荷
Pj/kW
Qj/kvar
Sj/kVA
Ij/A(10kV侧)
10kV侧补偿前
0.657
7588.03
7927.08
10527.37
607.81
需要补偿容量
-5000
变压器损耗
105.27
526.37
35kV侧补偿后
0.922
7693.30
3453.45
8425
138.98
图2-1
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100kvarx50=5000kvaro
2.1.3变压器选择
选择变压器容量应考虑的条件:
(1)主变压器容量一般按变电站建成后5〜10年的规划负荷选择,并适当考虑远期10〜20年的负荷发展。
对于城郊变电站,主变压器容量应与城市规划相结合。
(2)根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重负
荷的变电站,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后
的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电站,当一台主变压器
停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%〜80%。
(3)同级电网的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化、标准化。
正确选择变压器的容量十分重要,若变压器的容量选择的过小,会使变压器经常处于超载状态,这样易烧毁变压器;反之,若变压器的容量选择的太大,一方面增加自身设备的投资,另一方面变压器得不到充分利用,造成效率因子降低,线路损耗和变压器本身损耗变大。
通常,变压器容量可按下式估算:
S二S动+SM(牛1)
其中,S动是动力设备所需的总容量;SM是其它低压用户的总容量。
S动=KN(EPn/ncos(l>)(kVA)(牛2)
式中:
Pn——单个用电设备电动机名牌上的额定功率(kW)
LPn——各台用电设备的电动机额定功率的总和
n——用电设备电动机的平均效率
coscp——用电设备电动机的平均功率因子
Kn——需要系数
选择变压器容量时,还应注意:
一般电动机的启动电流是额定电流的4~7倍,变压器应能承受这种冲击。
直接启动的电动机中最大的一台容量,一般不宜超过变压器容量的30%左右。
根据补偿后的总计算负荷(8425kVA),同时考虑工厂5「0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器运行在60-70%经济负荷区内即可,因此选择型号为:
SFZ7-10000-35±3*2.5%/10.5kVYN,d11的变压器。
3系统主接线方案的选择
3.1主接线设计的基本要求
(1)配电所、变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线,当供电连续性要求很高时,高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。
(2)配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关,当无继电保护和自动装置要求,且出线回路少无需带负荷操作时,可釆用隔离开关或隔离触头
(3)从总配电所以放射式向分配电所供电时,该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头;当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时,应采用断路器.
(4)配电所的10kV或6kV非专用电源线的进线侧,应装设带保护的开关设备.
(5)10kV或6kV母线的分段处宜装设断路器,当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时,可装设隔离开关或隔离触头.
(6)两配电所之间的联络线,应在供电侧的配电所装设断路器,另侧装设隔离开关或负荷开关,当两侧的供电可能性相同时,应在两侧均装设断路器.
(7)配电所的引出线宜装设断路器,当满足继电保护和操作要求时,可装设带熔断器的负荷开关.
(8)向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时,应采用具有频繁操作性能的断路器.
(9)10kV或6kV固定式配电装置的出线侧,在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中,应装设线路隔离开关.
(10)采用10kV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时,应在电源侧装设隔离开关。
(11)接在母线上的避雷器和电压互感器,宜合用一组隔离开关、配电所、变电所架空进、出线上的避雷器回路中,可不装设隔离开关。
(12)I
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