工廠供電的課程設計--廠房變電所的設計

1、<p><b>　　工廠供電課程設計</b></p><p>　　課題：廠房變電所的設計</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設計任務書1</b></p><p>　　第一章 變電所的選址1</p><p>

2、;　　第二章 負荷計算和無功功率計算及補償2</p><p>　　2.1 負荷計算2</p><p>　　2.2 無功功率計算及補償5</p><p>　　2.3 變壓器的選擇9</p><p>　　第三章 短路電流計算10</p><p>　　第四章 各電壓等級設備的選擇13</p><

3、;p>　　4.1 母線、電纜的選擇13</p><p>　　4.2 各電壓等級一次設備選擇的校驗15</p><p>　　第五章 過電流保護18</p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　設計</b></p><p><

4、b>　　某車間負荷分布：</b></p><p>　　變電所占地為2.5km×2.5km,35kv電源進線。</p><p>　　第一章 變電所的選址</p><p><b>　　廠區(qū)示意圖</b></p><p>　　變電站設在工廠的北部，原理如下：</p><p>

5、　　1、靠電源進線側，接近負荷中心；</p><p>　　2、進出線方便，遠離工廠中心區(qū)，不影響工廠廠區(qū)面積的利用；</p><p>　　3、位于煤氣站空氣污染源的上風側，環(huán)境潔凈；</p><p>　　4、遠離人員集中區(qū)，有利于安全便于保衛(wèi)</p><p>　　第二章 負荷計算和無功功率計算及補償</p><p>

6、　　一．負荷計算 ： </p><p>　　負荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項式等幾種，本設計采用需要系數(shù)法確定。</p><p>　　主要計算公式有： 有功功率： 無功功率: </p><p>　　視在功率: 計算電流:</p><p>　　總的有功計算負荷為 ： &

7、lt;/p><p>　　總的無功計算負荷為： </p><p>　　總的視在計算負荷為： </p><p>　　總的計算電流為 ： </p><p><b>　　1．鑄鋼車間</b></p><p>　　(1)動力: =1.33</p><p><b

8、>　　(2)照明：</b></p><p>　　(3)10kv電動機：查附錄表1，小批生產的金屬熱加工機床電動機</p><p><b>　　60KW</b></p><p><b>　　2.熱處理車間</b></p><p>　?。?）動力： =0.75</p&g

9、t;<p><b>　　(2)照明：</b></p><p><b>　　3.鍛工車間: </b></p><p>　?。?）動力： =1.33</p><p><b>　　(2)照明：</b></p><p>　?。?）10KV電動機：查附錄表1，小批生產的金

10、屬冷加工機床電動機</p><p><b>　　4.焊接車間：</b></p><p>　?。?）動力： =1.02</p><p><b>　　(2)照明：</b></p><p><b>　　5.金工車間：</b></p><p><b&

11、gt;　?。?）動力：</b></p><p><b>　?。?）照明：</b></p><p>　　（3）10KV電動機：查附錄表1，小批生產的金屬冷加工機床電動機</p><p><b>　　60KW</b></p><p><b>　　6.總裝車間：</b>&

12、lt;/p><p><b>　　（1）動力：</b></p><p><b>　?。?）照明：</b></p><p><b>　　7.空壓站：</b></p><p><b>　?。?）動力：</b></p><p><b>

13、;　?。?）照明：</b></p><p><b>　　8.煤氣站:</b></p><p><b>　?。?）動力：</b></p><p><b>　?。?）照明：</b></p><p>　　車間總的計算負荷：注:（ ， ） </p>&l

14、t;p><b>　　負荷類型及大?。?lt;/b></p><p>　　2.2無功功率補償:</p><p>　　COSф = / = 3358.8/4755.2=0.71</p><p>　　該廠380V側最大負荷時的功率因數(shù)只有0.71。10KV進線側最大負荷時功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗大于有功損耗，因此380V側最大負

15、荷時功率因數(shù)應稍大于0.9，暫取0.92來計算380V側所需無功功率補償容量：</p><p>　　=(tan - tan)=3366.1[tan(arccos0.71) - tan(arccos0.92) ] = 1905.2kvar。查《工廠供電》附錄表4，無功補償試選用BWF10.5-100-1型并聯(lián)電容器。Qc=100Kvar因此，其電容器屏的個數(shù)為： n = Qc/qC = 1905.2/100 =1

16、9.052 取3的倍數(shù)21個 </p><p>　　則 =21X100=2100kvar</p><p>　　無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為：COSф=3358.8/3625.9=0.933變壓器的功率損耗為：△QT = 0.06 S30′= 0.06 * 3625.9= 217.6Kvar △PT = 0.015 S30 ′= 0.015 * 3625.9= 54.4K

17、w變電所高壓側計算負荷為：P30′=+△PT=3358.8+54.4=3413.2 KwQ30′= +△QT - =3366.1+217.6-2000=1583.7KvarS30′ = =3762.7KVAcosφ′= P30′/ S30′= 3413.2/ 3762.7=0.907 >0.9 滿足要求 </p><p>　　鑄鋼車間：功率因數(shù)補償?shù)?.933后的計算電流 </p>

18、;<p>　　=900/0.933=964.6 KVA ==1465.6A</p><p>　　(其他車間的計算同上)</p><p>　　功率因數(shù)補償?shù)?.933后各車間的計算負荷</p><p>　　2.3 變電所變壓器的選擇</p><p>　　裝設一臺主變壓器，根據S30′=3762.7KVA，選擇主變壓器的型號為

19、S9-4000/35，</p><p><b>　　其參數(shù)如下表所示：</b></p><p>　　裝設兩臺分變壓，每臺變壓器的容量ST應同時滿足以下兩個條件： 任一臺單獨運行時，ST≥（0.6-0.7） ST≥（0.6-0.7）×3625.9=（2176～2538）KV·A因此查《工廠供電》附錄表5，選SC9-2500/10環(huán)氧樹脂澆注干式

20、變壓器二臺 。</p><p>　　第三章 短路電流的計算</p><p>　　取出口斷路器的斷流容量為500MVA，取基準容量.</p><p><b>　　等值線路</b></p><p><b>　?。?）確定基準值</b></p><p>　　取 Sd = 100M

21、V·A,Ud1 =37KV,Ud2 = 10.5KV，Ud3=0.4KV</p><p>　?。剑?1.56 ＝＝5.50</p><p>　　（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值</p><p><b>　　1）電力系統(tǒng)</b></p><p>　　2）架空線路（XO = 0.35Ω/km）</

22、p><p>　　X2* = 0.35×8×100/372 =0.205</p><p><b>　　3）電力變壓器</b></p><p>　　X3* = UK%Sd/100SN = 7×100×1000/100×4000 = 1.75</p><p>　　X4* = UK%

23、Sd/100SN=6×100×1000/100×2500=2.4</p><p>　　（3）k-1點三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　1)總電抗標幺值</b></p><p>　　系統(tǒng)最大運行方式時，總電抗標幺值 X*Σ(K-1) = ＋X2* = 0.1+0.2045=0.30</p

24、><p>　　系統(tǒng)最小運行方式時，總電抗標幺值 X*Σ(K-1) = ＋X2* =0.2+0.2045=0.40</p><p>　　因此，系統(tǒng)最大運行方式時，三相短路電流及短路容量各為</p><p>　　IK-1(3) = Id1/ X*Σ(K-1)=1.65KA/0.3045= 5.419KA</p><p>　　I"(

25、3) = I∞(3) = Ik-1(3) =5.419KA</p><p>　　ish(3) = 2.55×5.419KA = 13.818KA</p><p>　　Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1)= 100/0.3= 333.333KV·A</p><p>　　而系統(tǒng)最小運行時，三相短路電流及短路容量各為</p><

26、;p>　　IK-1(3) = Id1/ X*Σ(K-1)=1.65KA/0.4= 4.125KA</p><p>　　I"(3) = I∞(3) = Ik-1(3) =4.125KA</p><p>　　ish(3) = 2.55×4.125KA = 10.519KA</p><p>　　Sk-1(3) = Sd/X*Σ(k-1)= 100

27、/0.4= 250KV·A</p><p>　　(4)k-2點三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　1)總電抗標幺值</b></p><p>　　系統(tǒng)最大運行方式時 X*Σ(K-2) = ＋X2*＋X3* = 0.1+0.205＋1.75= 2.055</p><p>　　系統(tǒng)最小運行方式

28、時 X*Σ(K-2) = ＋X2*＋X3*= 0.2+0.205+1.75=2.155</p><p>　　因此，系統(tǒng)最大運行方式時，三相短路電流及短路容量各為</p><p>　　IK-2(3) = Id2/X*Σ(K-2) =5.50KA/2.055= 2.676KA</p><p>　　I"(3) = I∞(3) = Ik-2（3） = 2.

29、676KA</p><p>　　ish(3) = 2.55×2.676KA =6.825KA</p><p>　　Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-2) = 100/2.055=48.662KV·A</p><p>　　而系統(tǒng)最小運行方式時，三相短路電流及短路容量各為</p><p>　　IK-2(3) = Id2/X

30、*Σ(K-2) =5.50KA/2.155= 2.552KA</p><p>　　I"(3) = I∞(3) = Ik-2（3） = 2.552KA</p><p>　　ish(3) = 2.55×2.552KA =6.508KA</p><p>　　Sk-2(3) = Sd/X*Σ(k-2) = 100/2.155=46.404KV·

31、A</p><p>　　k-2點三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　1)總電抗標幺值</b></p><p>　　系統(tǒng)最大運行方式時 X*Σ(K-3) = ＋X2*＋X3*+X4*= 0.1+0.205＋1.75+2.4= 4.455</p><p>　　系統(tǒng)最小運行方式時 X*Σ(K-3) =

32、＋X2*＋X3*+X4* =0.2+0.205+1.75+2.4=4.555</p><p>　　因此，系統(tǒng)最大運行方式時，三相短路電流及短路容量各為</p><p>　　IK-3(3) = Id3/X*Σ(K-3) =144.34KA/4.455= 32.4KA</p><p>　　I"(3) = I∞(3) = Ik-3（3） = 32.4KA<

33、/p><p>　　ish(3) = 2.55×32.4KA =82.619KA</p><p>　　Sk-3(3) = Sd/X*Σ(k-3) = 100/4.455=22.447KV·A</p><p>　　而系統(tǒng)最小運行方式時，三相短路電流及短路容量各為 </p><p>　　IK-3(3) = Id3/X*

34、Σ(K-3) =144.34KA/4.555= 31.688KA</p><p>　　I"(3) = I∞(3) = Ik-3（3） = 31.688KA</p><p>　　ish(3) = 2.55×31.688KA =80.805KA</p><p>　　Sk-3(3) = Sd/X*Σ(k-3) = 100/4.555=21.954KV&

35、#183;A</p><p>　　三相短路電流計算表：</p><p>　　第四章 各電壓等級設備的選擇</p><p>　　4.1 各電壓等級導線和電纜截面的選擇</p><p>　　4.1 35kV高壓側架空線的選擇</p><p>　　1).按電流經濟密度選架空線路</p><p>

36、　　假定該廠，=,查表5-4得=1.15，，選標準界面50，即選LGJ-50型鋼芯鋁線</p><p><b>　　2）校驗發(fā)熱條件。</b></p><p>　　查表選LGJ-50,環(huán)境溫度為40°C時的=178A>,滿足條件</p><p>　　2).校驗機械強度查附錄14得，35kv線路最小允許截面積=35<50，

37、因此LGJ-（350）滿足要求.</p><p>　　因此，35kV高壓側電纜采用截面為50的LGJ-350鋼芯鋁絞線架空.</p><p>　　4.2.1 10kv高壓側母線選擇</p><p>　　1）按發(fā)熱條件選擇母線的截面</p><p>　　=,查手冊選LMY-40,環(huán)境溫度為40°C時的=389A>,滿足發(fā)熱條件。

38、</p><p>　　2).校驗機械強度查附錄14得，最小允許截面積=25<40，因此</p><p>　　LMY-（340）滿足要求.</p><p>　　3)由于此線路很短，故不需要校驗電壓損耗。</p><p>　　因此，10kV高壓側母線采用截面為40的LMY-340型硬鋁母線.</p><p>　　4

39、.2.2 10kv高壓側電纜選擇</p><p>　　1）按發(fā)熱條件選擇電纜的截面</p><p>　　查表初選YJL32-150，環(huán)境溫度為40°C時的=247A>,滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　2).校驗機械強度查附錄14得，最小允許截面積=25<150，因此</p><p>　　YJL32-3150型電纜滿

40、足要求.</p><p>　　3)由于此線路很短，故不需要校驗電壓損耗。</p><p>　　所以10kV高壓側電纜采用型號為YJL32-3150型電纜</p><p>　　4.2.3 10kv高壓側饋線的選擇</p><p>　　1）按發(fā)熱條件選擇電纜的截面</p><p>　　，查手冊初選ZLQ21-95，環(huán)境溫度

41、為40°C時的=182A>,滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　2).校驗機械強度查附錄14得，最小允許截面積=25<95</p><p>　　所以10kV高壓側饋線采用型號為ZLQ21-395電纜直埋 </p><p>　　3.1.1　380V母線選擇</p><p>　　1）按發(fā)熱條件選擇。</p>

42、<p>　　，查手冊初選LMY-40電纜，其，滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　2)校驗短路熱穩(wěn)定。</p><p>　　=32.4KA/9=3600A 滿足要求。</p><p>　　因此母線采用LMY-340硬鋁母線架空敷設。</p><p>　　中性線的截面，所以截面為25</p><p>　　保

43、護線的截面，所以選截面為25</p><p>　　3.1.2　380V側電纜的選擇</p><p>　　1）按發(fā)熱條件選擇電纜的截面　</p><p>　　查手冊初選型號為VLV20-95電纜，滿足發(fā)熱條件</p><p>　　2).校驗機械強度</p><p>　　查附錄14得，最小允許截面積=25<95&l

44、t;/p><p>　　所以，380V側選型號為VLV20-95的電纜</p><p>　　以鑄鋼車間為例選擇電纜：</p><p><b>　　動力線路：</b></p><p>　　a）按發(fā)熱條件需選擇每根電纜的=1465.6/5=293A及環(huán)境溫度40℃，土壤溫度為25℃時，查表初選纜芯截面240，其=319A>

45、;，滿足發(fā)熱條件。 </p><p>　　b）校驗電壓損耗變電所至鑄鋼車間距離約為120m，而查表得到240的鋁芯電纜的=0.16 （按纜芯工作溫度75°計），=0.07，每根電纜的=900/5=180kW, =1197/5=239.4kvar，故線路電壓損耗為</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>

46、;　　c）斷路熱穩(wěn)定度校驗</p><p>　　<240 滿足要求.</p><p>　　因此，鑄鋼車間線路采用VLV22-1000-5（3240+1120）四芯聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，以下相同。</p><p>　　鑄鋼車間照明線路：</p><p>　　電纜=109A及環(huán)境溫度40℃，

47、土壤溫度為25℃時，查《工廠供電設計指導》表8-40初選截面50的BLX型橡皮絕緣導線，其=138A>109A，滿足發(fā)熱條件。 </p><p>　　因此，鑄鋼車間照明線路采用BLX-1000-（350+125）四芯橡皮絕緣鋁芯導線架空。</p><p>　　4.2 各電壓等級一次設備的選擇校驗</p><p>　　4.2 .1 35kv一次側設備的

48、選擇</p><p>　　斷路器：ZN12-35</p><p>　　額定電壓：=35KV =1250A>=62.07A</p><p>　　斷流能力=31.5KA>5.419KA 動穩(wěn)定度：=63KA>13.818KA</p><p>　　熱穩(wěn)定度：==3969> =55

49、.79</p><p>　　電流互感器：選LQJ-10 3000/5型 </p><p>　　額定電壓：=35KV =1200A>=62.07A</p><p>　　熱穩(wěn)定度：==272.25> =55.79 </p><p>　　動穩(wěn)定度：==17.82KA>13.818KA</p&g

50、t;<p>　　避雷器:選FS4-10 =35KV</p><p>　　電壓互感器：選JDJJ-35 額定電壓</p><p>　　高壓熔斷器：選RN2-35</p><p>　　額定電壓：=35KV =500A>=62.07A</p><p>　　斷流能力=50KA>5.419KA

51、</p><p>　　高壓隔離開關:選GN2-35T/400-52</p><p>　　額定電壓：=35KV =400A>=62.07A</p><p>　　動穩(wěn)定度：=31.5KA>13.818KA</p><p>　　熱穩(wěn)定度：==980> =55.79</p><p>　　4.

52、2 .2 10 kV一次側設備的選擇</p><p>　　斷路器：選ZN2-10/630</p><p>　　額定電壓：=10KV =630A>=209A</p><p>　　斷流能力=11.6KA>2.676KA 動穩(wěn)定度：=30KA>6.825KA</p><p>　　熱

53、穩(wěn)定度：==538.2> =13.606</p><p>　　電流互感器：選LA-10 300/5型 </p><p>　　額定電壓：=10KV =300A>=209A</p><p>　　熱穩(wěn)定度：==506.3> =13.606 </p><p>　　動穩(wěn)定度：==57.27KA>

54、6.825KA</p><p>　　避雷器:選FS4-10 =10KV</p><p>　　電壓互感器：選JDZJ-10 額定電壓</p><p>　　高壓熔斷器：選RN2-10</p><p>　　額定電壓：=10KV =500A>=209A</p><p>　　斷流能力=50

55、KA>2.676KA</p><p>　　高壓隔離開關:選-10/400</p><p>　　額定電壓：=10KV =400A>=209A</p><p>　　動穩(wěn)定度：=31.5KA>6.825KA</p><p>　　熱穩(wěn)定度：==625> =13.606 </p><p>

56、;　　4.2 .3 380V側母線至變壓器之間設備的選擇：</p><p>　　低壓斷路器：選DZ20-400/3J </p><p>　　額定電壓：=380V =350A>==306A</p><p>　　斷流能力=42KA>=32.4KA</p><p>　　電流互感器：選LMZ1-0.5 315/

57、5 </p><p>　　額定電壓：=500V =315A>=306A</p><p>　　低壓隔離開關：選HD13-400/31</p><p>　　額定電壓：=380V =400A>=306A</p><p>　　以鑄鋼車間為例選擇：</p><p><b&g

58、t;　　I </b></p><p>　　低壓斷路器：選DZ20-400/3Y </p><p>　　額定電壓：=380V =315A>==293A</p><p>　　斷流能力=30KA>==6.48KA</p><p>　　電流互感器：選LMK6-0.38 300/5 </p>

59、<p>　　額定電壓：=380V =300A>==293A</p><p>　　低壓隔離開關：選HD13-400/31</p><p>　　額定電壓：=380V =400A>==293A</p><p>　　第五章 過電流保護</p><p>　　5.1 第八章 繼電保護的選

60、擇與整定總降壓變電所需要設置以下保護裝置： 1)主變壓器保護， 2)10kV饋電線路保護， 3)備用電源進線保護以及10kV母線保護此外，還需要設置備用電源自動投入裝置和絕緣檢查裝置。主變壓器一次側應設置帶有定時限的過電流保護及電流速斷保護。同時還應裝設氣體保護及溫度信號等。</p><p>　　定時限過電流保護 采用三個電流互感器接成完全星形接線方式，以提高保護動作靈敏度

61、，繼電器選用DL-11型。動作電流整定如下:</p><p>　　取保護裝置可靠系數(shù)=1.2，接線系數(shù)= 1 ，返回系數(shù)= 0.85 ，電流互感器變比=300/5=60，變壓器一次側最大負荷電流取2倍的一次側額定電流即</p><p>　　動作電流整定值為4A。動作時間與10kV母線保護配合，10kV饋電線的保護動作時</p><p>　　間為0.5S，母線保護動作

62、時間為1S，則主變壓器過電流保護動作時間為: </p><p>　　t=0.5+1=1.5s</p><p>　　其保護靈敏度按變壓器二次側母線在系統(tǒng)最小運行方式時發(fā)生兩相短路換算到一</p><p>　　次側的電流值來檢驗。</p><p><b>　　靈敏度滿足要求</b>

63、;</p><p>　　(2)電流速斷保護 采用兩相不完全星形接法進行電流速斷保護，動作電流躲過系</p><p>　　統(tǒng)最大運行方式時變壓器二次側三相短路電流值，速斷電流整定如下：</p><p>　　速斷保護靈敏度，按變壓器一次側在系統(tǒng)最小運行方式時的兩相短路電流來驗證 </p><p><b>　　靈敏度滿足要求</b

64、></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　劉介才. 工廠供電. 機械工業(yè)出版社, 2009</p><p>　　雄信銀,朱永利. 發(fā)電廠電氣部分 中國電力出版社, 2009</p><p>　　房俊龍.黃麗華等 電力系統(tǒng)分析. 中國水利水電出版社, 2006</p><