完整版车间变电所设计.docx
- 文档编号:9322124
- 上传时间:2023-02-04
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:287.37KB
完整版车间变电所设计.docx
《完整版车间变电所设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《完整版车间变电所设计.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
完整版车间变电所设计
四川大学网络教育学院
课程设计说明书
课程设计题目:
车间变电所设计
校外学习中心:
学生姓名:
专业:
电气工程及其自动化
层次:
年级:
11秋
学号:
一、前言
本设计是根据创越机械厂的供电电源情况及本厂用电容量和负荷性质,同时考虑到工厂的发展规划,按照保障人身和设备的安全、供电可靠、技术先进和经济合理的要求,采用符合国家现行有关标准的效率高、低能耗、性能先进的电气产品等原则进行变电所的电气设计。
本设计共分八章,首先根据创越机械厂的负荷情况进行有关计算,确定出变电所的位置在电镀车间的东侧紧靠厂房而建,型式为附设式,而后对变电所主接线方案进行选择。
采用单母线接线,考虑到厂里有二级负荷,故除由附近一条10KV的公共电源干线取得工作电源外,可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源,再通过对两种方案(方案1:
装设一台主变压器,型号为S9-1600/10;方案2:
装设两台主变压器,型号为S9-1250/10)的技术经济比较得出两种方案均能满足技术指标要求,但方案1比方案2节省397.405万元,经济指标远优于方案2,最终选择方案1,接着通过短路电流计算选择和校验变电所的一次设备,确定出高压断路器采用SN10-10I/630,隔离开关采用GN86-10/200型,户外采用GW4-15G/200型等设备的型号规格及变电所高低压进出线的型号。
为了保证供电的安全可靠性,最后两章论述了本所采用的二次回路方案、继电保护方式及变电所的防雷规划与接地装置的设计。
本设计在各位老师的指导下已完成,在此对各位老师表示衷心的感谢,如有不恰之处,请多多指教。
二、目录
第一章负荷计算和无功功率补偿……………………………………1
第二章变电所位置和型式的选择……………………………………3
第三章变电所主变压器和主接线方案选择…………………………4
第四章短路电流的计算………………………………………………7
第五章变电所一次设备的选择校验…………………………………10
第六章变电所进出线和与邻近单位联络线的选择…………………12
第七章变电所二次回路方案的选择与继电保护整定………………23
第八章变电所的防雷保护与接地装置的设计………………………27
主要参考文献……………………………………………………………29
第一章负荷计算和无功功率补偿
一、负荷计算
根据设计任务书所给的负荷资料,各厂房和生活区的负荷计算如表1-1所示:
表1-1:
负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量
Pe/KW
需要系数
Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/KW
Q30/kvar
S30/KVA
I30/A
1
铸造
车间
动力
400
0.3
0.7
1.02
120
122.4
照明
8
0.8
1
0
6.4
0
小计
408
126.4
122.4
176
267
2
锻压
车间
动力
300
0.2
0.6
1.33
60
79.8
照明
6
0.7
1
0
4.2
0
小计
306
64.2
79.8
102
156
3
金工
车间
动力
300
0.3
0.6
1.33
90
119.7
照明
10
0.8
1
0
8
0
小计
310
98
119.7
155
235
4
工具
车间
动力
200
0.3
0.6
1.33
60
79.8
照明
8
0.7
1
0
5.6
0
小计
208
65.6
79.8
103
157
5
电镀
车间
动力
200
0.5
0.7
1.02
100
102
照明
10
0.8
1
0
8
0
小计
210
108
102
149
226
6
热处理
车间
动力
150
0.5
0.8
0.75
75
56.3
照明
5
0.8
1
0
4
0
小计
155
79
56.3
97
147
7
装配
车间
动力
200
0.3
0.65
1.17
60
70.2
照明
7
0.9
1
0
6.3
0
小计
207
66.3
70.2
97
147
8
机修
车间
动力
150
0.2
0.65
1.17
30
35.1
照明
4
0.8
1
0
3.2
0
小计
154
33.2
35.1
48
73
9
锅炉房
动力
80
0.8
0.7
1.02
64
65.3
照明
1.5
0.7
1
0
1.05
0
小计
81.5
65.05
65.3
92
140
10
仓库
动力
30
0.3
0.9
0.48
9
4.32
照明
2
0.8
1
0
1.6
0
小计
32
10.6
4.32
11
17
11
生活区
照明
350
0.8
0.9
0.48
280
134.4
310
472
总计(380V侧)
动力
2010
996.4
869.3
照明
411.5
计入KΣP=0.85
KΣq=0.90
0.73
846.9
782.4
1166
1771
二、无功功率补偿
由表1-1可知,该厂380V侧最大负荷时功率因数只有0.73。
根据《全国供用电规则》规定高压供电的工业用户,功率因数不得低于0.9,否则需增设无功功率的人工补偿装置。
考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90,暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=846.9[tan(arccos0.73)-tan(arccos0.92)]kvar=432kvar
参照《并联电容器装置设计规范》,选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW0.4-14-3型,采用其方案2(主屏)1台与方案4(辅屏)3台相组合,总共容量112×4=448kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧负荷的负荷计算如表1-2所示。
表1-2:
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侧补偿前负荷
0.73
846.9
782.4
1166
1771
380V侧无功补偿容量
-448
380V侧补偿后负荷
0.93
846.9
334.4
910.5
1383
主变功率损耗
13.7
54.6
10KV侧负荷总计
0.91
860.6
389
944.4
54.5
第二章变电所位置和型式的选择
变电所位置应尽量接近工厂的负荷中心。
工厂的负荷中心按功率矩阵法来确定。
在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标,测出各车间和宿舍负荷点的坐标位置如图2-1示,根据负荷功率矩法可得负荷中心的坐标为:
所以,负荷中心坐标为A(7,4.13)
由计算结果可知,工厂负荷中心在5号厂房的东面。
考虑到方便进出线用周围环境情况,决定在5号厂房的东侧紧靠厂房处修建工厂变电所,其型式为附设式,如图2-1。
第三章变电所主变压器和主接线方案选择
一、变电所主变压器的选择
根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的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,主变压器容量选择应满足的条件为:
Sn≥S30,同时考虑工厂的生产发展需要,按五年规划,每年负荷增长10%,则计算负荷为(1+10%)5×S30=1521KVA,即选一台S9-1600/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷的备用电源,由表1-1可知该厂二级负荷有铸造车间176KVA、电镀车间149KVA、锅炉房92KVA,由于二级负荷达417KVA,380KV侧电流达633.6A,距离以较长,因此不能采用低压联络线作备用电源,而采用从邻近单位接高压电源来作为备用电源。
2.装设两台主变压器
型式亦采用S9,而每台容量按下式选择,按五年规划计算五年后的计算负荷(1+10%)5×944.4=1521KVA,即
Sn≈0.7S30=0.7×1521KVA=1064.7KVA
且Sn≥S30(Ⅱ)=(176+149+92)KVA=417KVA
因此选两台S9-1250/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源亦由与其邻近单位相联的高压联络线来承担。
3.主变压器互联结组别均采用Yyno
二、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结线方案:
1.装设一台主变压器的主接线方案
如图3-1所示(高压侧的主接线)。
2.装设两台主变压器的主接线方案
如图3-2所示(高压侧的主接线)。
3.两种主接线方案的技术经济比较(表3-1)
表3-1:
两种主接线方案的比较
比较项目
装设一台主变的主接线方案
装设两台主变的主接线方案
技术指标
供电安全性
满足要求
满足要求
供电可靠性
满足要求
满足要求
供电质量
由于一台主变,容量较大,电压损耗略大
由于两台主变并列,电压损耗略小
灵活方便性
只有一台主变,灵活性较差
由于有两台主变,灵活性较好
扩建适应性
稍差一些
更好一些
经
济
指
标
电力变压器的综合投资额
参照《工厂供电设计指导》,由表查得S9-1600单价为15.18万元,而由表查得变压器的综合投资约为其单价的2倍,因此其综合投资为2×15.18万元=30.36万元
由表查得S9-1250单价为12.4万元,因此两台综合投资为4×12.4万元=49.6万元,比一台主变方案多投资19.24万元
高压开关柜(含计量柜)的综合投资额
GG-1A(F)型柜为2.5+1.95+2×2.54=
7.28万元,综合投资按设备价1.5倍计,因此其综合投资约为1.5×7.28万元=10.92万元
本方案采用6台GG-1A(F)型柜,总投资为1.15+2.43+2.5+1.35+2.54+1.95
=9.69万元,其综合投资约为1.5×9.69万元=14.535万元,比一台主变方案多投资3.615万元
电力变压器和高压开关柜的年运行费用
主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为30.36×5%+10.92×6%+
(30.36+10.92)×6%=4.65万元
主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为49.6×5%+14.535×6%+
(49.6+14.535)×6%=7.2万元,比一台主变方案多投资2.55万元
交供电部门的一次性供电贴费
按800元/KVA计,贴费为1600×0.08万元=128万元
贴费为2×1250×0.08万元=200万元,比一台主变方案多交72万元
从上表可知,按技术指标,装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案,但按经济指标,则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案,方案1比方案2节省397.405万元,因此决定采用装设一台主变的方案(方案1)。
第四章短路电流的计算
一、绘制计算电路(如图4-1所示)
二、选择基准
设Sd=100MVA,Ud=UN即高压侧Ud1=10.5KV,低压侧Ud2=0.4KV
则
三、计算短路电路中各元件的电抗标么值如下
1.电力系统:
X*1=Sd/Sn=100MVA/500MVA=0.2
2.架空线路:
查表得LGJ-150的X0=0.36/km,而线路长8km,故
X*2=(0.36×8)×Sd/Ue2=100MVA/(10.5KV)2=2.6
3.电力变压器:
查表得Uz%=4.5故
X*3=Uz%/100×Sd/Se=4.5/100×100MVA/1600KVA=2.8
绘制等效电路,如图4-2所示:
四、计算k-1点(10.5KV侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
1.总电抗标么值
X*∑(k-1)=X*1+X*2=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=5.0KA
I(3)sh=1.51I〝(3)=1.51×1.96KA=2.96KA
4.三相短路容量
S(3)k-1=Sd/X*∑(k-1)=100MVA/2.8=35.7MVA
五、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.总电抗标么值
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)=144KA/5.6=25.7KA
3.其它短路电流
I〝(3)=I(3)∞=I(3)k-2=25.7KA
i(3)sh=1.84I〝(3)=1.84×25.7KA=47.3KA
I(3)sh=1.09I〝(3)=1.09×25.7KA=28.01KA
4.三相短路容量
S(3)k-2=Sd/X*∑(k-2)=100MVA/5.6=17.85MVA
以上计算结果综合如表4-1所示
表4-1:
短路计算结果
短路计算点
三相短路电流/KA
三相短路容量/KVA
I(3)k
I〝(3)
I(3)∞
i(3)sh
I(3)sh
S(3)k
K-1
1.96
1.96
1.96
5
2.96
35.7
K-2
25.7
25.7
25.7
47.3
28.01
17.85
第五章变电所一次设备的选择校验
一、10KV侧一次设备的选择校验(见表5-1所示):
表5-1:
10KV侧一次设备的选择校验
选择校验项目电压
电压
电流
A
断流
能力
动稳定度
(KA)
热稳
定度
其它
装置地
点条件
参数
UN
I30
I(3)k
i(3)sh
I(3)2∞tima
数据
10KV
92.37
1.96KA
5.0KA
1.962×1.9=7.3
一次设备型号规格
高压少油断路器SN10-10I/630
10KV
630
16KA
40KA
162×2=512
高压隔离开关GN86-10T/200
10KV
200
—
25.5KA
102×5=500
高压熔断器RN2-10
10KV
0.5
50KA
—
—
电压互感器JDJ-10
10/0.1KV
—
—
—
—
电流互感器LQJ-10
10KV
100/5
—
225×
×
0.1KA=31.8
(90×0.1)2×1=81
二次
负荷
电压互感器JDZJ-10
10/
/0.1/
/0.1/3KV
—
—
—
—
避雷器FS4-10
10KV
—
—
—
—
户外式高压隔离开关
GW4-15G/200
15KV
200
—
表5-1所选设备均满足要求。
二、380V侧一次设备的选择校验(见表5-2所示):
表5-2:
380V侧一次设备的选择校验
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)k
i(3)sh
I(3)2∞tima
数据
380V
1383A
25.7KA
47.3KA
25.72×0.7=462.3
一次设备型号规格
额定参数
UN
IN
I∞
imax
I2tt
低压断路器
DW15-1500/3电动
380V
1500A
40KV
低压断路器
DZ20-630
380V
630A(大于I30)
一般30KA
低压断路器
DZ20-220
380V
200A(大于I30)
一般25KA
低压刀开关
HD13-1500/30
380V
1500A
电流互感器
LMZJ1-0.5
500V
1500/5A
—
电流互感器
LMZ1-0.5
500V
160/5A100/5A
—
表5-2所选设备均满足要求。
三、高低压母线的选择
参照880264《电力变压器室布置》标准图集的规定,10KV母线选用LMY-3(40×4),即母线尺寸为40mm×4mm;380V母线选用LMY-3(120×10)+80×6,即母线尺寸为120mm×10mm,中性母线尺寸为80mm×6mm。
第六章变电所进出线和与邻近单位联络线的选择
一、10KV高压进线和引入电缆的选择
1.10KV高压进线的选择校验
根据资料情况,高压进线可采用LJ型铝绞线架空敷设,接往10KV公用干线。
⑴按发热条件选择。
取I30=I1N.T=92.37A及室外环境温度33℃,查表得,初选LJ-16,其35℃时的Ial≈95A>I30,满足发热条件。
⑵校验机械强度
查表得,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,电压损耗很小,可忽略不计,故不需校验电压损耗。
2.由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验
根据工作环境及要求,采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。
⑴按发热条件选择。
由I30=I1N.T=92.37A及室外环境温度25℃,查GB50217-94《电力工程电缆设计规范》,初选35mm2的交联电缆,其Ial=105A>I30,满足发热条件。
⑵校验短路热稳定。
查表得,满足短路热稳定的最小截面
式中的C值由表查得。
因此YJL22-10000-3×35电缆满足要求。
二、380V低压出线的选择
1.馈电给1号车间(铸造车间)的线路
采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
⑴按发热条件选择。
由I30=267A及室外环境温度25℃,查表得,初选缆芯截面为185mm2的聚氯乙烯电缆,其Ial=273A>I30,满足发热条件。
⑵校验电压损耗
由于此线路很短,不需校验电压损耗。
⑶校验短路热稳定。
查表得,满足短路热稳定的最小截面
因为A 中性线按 选择,则铸造车间的电缆型号为VLV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。 式中: ①: C值由表查得。 ②: tima—变电所高压侧过电流保护时间按0.5S整定(终端变电所),再加上断路器断流时间0.2S,再加0.05S。 2.馈电给2号车间(铸压车间)的线路 选择VLV22-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 (1)按发热条件选择 由I30=156A及年最热月地下0.8m处土壤平均温度为25℃,查GB50217-94《电力工程电缆设计规范》,初选其截面积为70mm2,其Ial=157>156满足发热条件。 (2)电压损耗校验 由图2-1所示,在平面图上量得变电所到2号厂房距离约为80m,查《工厂供电设计指导》表8-41得: 70mm2的铝芯电缆的R0=0.54Ω/Km,X0=0.07Ω/Km,且P30=64.2KW,Q30=79.8KVar,则 即满足允许电压损耗5%的要求。 (3)短路热稳定度校验 因为A 选择,则锻压车间的电缆型号为VLV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。 3.金工车间(3号厂房)的线路 选择VLV22-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 (1)按发热条件选择 由I30=235A及年最热月地下0.8m处土壤平均温度为25℃,查GB50217-94《电力工程电缆设计规范》,初选其截面积为150mm2,其Ial=242A>I30=235A满足发热条件。 (2)电压损耗校验 由图2-1所示,在平面图上量得变电所到3号厂房距离约为108m,查《工厂供电设计指导》表8-41得: 150mm2的铝芯电缆的R0=0.25Ω/Km,(75℃)X0=0.07Ω/Km,且P30=98KW,Q30=119.7KVar,则 即满足允许电压损耗5%的要求。 (3)短路热稳定度校验 由上得知 因为A 选择,则金工车间的电缆型号为VLV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。 4.工具车间(4号厂房)的线路 选择VLV22-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 (1)按发热条件选择 由I30=157A及年最热月地下0.8m处土壤平均温度为25℃,查GB50217-94《电力工程电缆设计规范》,初选其截面积为70mm2,其Ial=157A=I30满足发热条件。 (2)电压损耗校验 由图2-1所示,在平面图上量得变电所到4号厂房距离约为14m,查《工厂供电设计指导》表8-41得: 70mm2的铝芯电缆的R0=0.54Ω/Km,(75℃)X0=0.07Ω/Km,且P30=65.6KW,Q30=79.8KVar,则 即满足允许电压损耗5%的要求。 (3)短路热稳定度校验 由上得知 因为A 选择,则金工车间的电缆型号为VLV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。 5.电镀车间(5号厂房)的线路 由于电镀车间就在变电所旁边,而且共一建筑物,因此采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线BV-1000型5根(3根相线,1根中性线,1根保护线),穿硬塑料管埋地敷设。 (1)按发热条件选择 由I30=226A及年最热月地下0.8m处土壤平
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 完整版 车间 变电所 设计