学位论文-—某纺织厂全厂总配电所及配电系统设计.doc
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1、 毕业论文(设计) 某纺织厂全厂总配电所及配电系统设计姓 名 学 号 年 级 专 业 电气工程及其自动化 系(院) 指导教师 29摘 要电能是现代工业生产的主要能源和动力。它对我们日常生活以及对社会的工业都起着重要的作用。因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。本设计为一个纺织厂的总配电的电力系统设计。设计中主要包括了高压供电系统设计、总降压变电所的设计、以及制条车间、纺织车间、织造车间、染整车间等车间变电所的设计。其中对工厂供电系统的一次接线设计做了着重的分析。包括工厂主接线设计、短路电流的计算、主要电气设备的选择、以及主变压器的保护和接地保护等。关键词:
2、高压供电;降压变电所;车间变电所ABSTRACTElectrical energy is the main energy source and power for modern industry production. It is playing a important role in the present societys industry and in our daily life. Therefore, it is a extremely vital significance to do factory power supply work better for the developm
3、ent of industrial production and realizing the industry modernization, This design is for a mill total power distribution electrical power system. It mainly included the high-voltage power supply system design, the voltage dropping resistor transformer substation design, and the system strip worksho
4、p in the design, the textile workshop, weaves the workshop, dyes workshop transformer substation and so on entire the workshop designs. It has made the emphatically analysis to a factory power supply system wiring design. Including manufacturer wiring design, short-circuit current computation, main
5、electrical equipment choice, and main transformer protection and earth protection and so on. Key words: high-voltage power supply; Voltage dropping resistor transformer substation; workshop transformer substation目 录引言11 整体方案确定31.1 供电电压的选择31.2 供电方案的技术经济比较32 参数计算42.1 无功功率计算42.2 静电电容器补偿82.3 计算电容器的数量n92
6、.4 标幺值计算112.5 三相短路电流计算113 电气设备的选择143.1 高压断路器143.2 隔离开关153.3 电流互感器153.4 电压互感器164 系统校验174.1 热稳定性校验174.2 继电保护装置的选择与整定184.3 部分保护185 接地、防雷保护及运行维护205.1 单根避雷针的保护范围215.2 车间配电线路的运行维护22结论23参考文献24附录25谢辞29引言本厂负荷性质:多数车间为三班制,少数车间为一班或两班制。全年为306个工作日,年最大负荷利用时效为6000小时。属于二级负荷。该厂自然条件(1)气象条件a.月最热平均最高温度为30度;b.土壤中0.71米深处一
7、年中月最热平均温度为20度;c.年雷暴日为3l天;d.土壤冻结深度为1.10米;e.夏季主导风向为南风。(2)地质及水文条件根据工程地质勘探资料获悉,厂区地址原为耕地,地势平坦,地下水位为2.85.3米。地面压力为20吨平方米。该设计主要包括:(1)高压供电系统设计(2)总降压变电站设计a.主结线设计:根据设计任务书,分析原始资料与数据,列出技术上能实施的最优方案.b.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,计算结果列出汇总表。c.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、导线截面和型号等设备的选择及校验。d.主要设备的继电保
8、护:包括主变压器保护方式选择和整定计算。e.防雷、接地保护设计。(3)车间变电所设计根据车间负荷情况,选择车间变压器的台数、容量,以及变电所位置的原则考虑,数值计算根据各车间负荷统计进行,具体数据见表1、2、3。表1 第一变电所原始数据表序号用电或车间单位名称设备容量(千瓦)costg计算负荷变压器台数及容量备注千瓦千乏千伏安1制条车间3060.80.80.75244.8183.63062纺纱车间3400.80.80.752722043403软水站77.490.650.80.7550.37337.78262.964锻工车间36.90.30.651.1711.0712.9517.045机修车间3
9、55.440.30.51.73103.632184.47621.086托儿所,幼儿院12.80.60.61.3370.6810.2112.787仓库37.960.30.51.7711.3913.3217.538小计739.745625.938935.39表2 第二变电所原始数据表序号用电或车间单位名称设备容量(千瓦)costg计算负荷变压器台数及容量备注千瓦千乏千伏安1织造车间577.50.80.80.75462346.5577.52染整车间4410.80.80.75352.8264.64413浴室,理发室1.880.811.501.504食堂20.630.750.80.7515.4711.6
10、019.085独身宿舍200.8116166小计847.77622.701055.08表3 第三变电所原始数据表序号用电或车间单位名称设备容量(千瓦)costg计算负荷变压器台数及容量备注千瓦千乏千伏安1锅炉房1510.750.80.75113.2584.94141.562水泵房1180.750.80.7588.566.38110.633化验室500.750.80.7537.528.1346.884卸油泵房280.750.80.752115.7526.255小计260.25195.20325.321 整体方案确定1.1 供电电压的选择根据系统电源情况,供电电压有两种方案:方案1:工作电源与备用
11、电源都采用35kV电压,工厂总降压变电所的高压侧接线方式有两种:(1)单母线接线;(2)双母线接线。经过经济预算,本方案要用2台主变压器。方案2:工作电源采用35kV电压,用架空线路引入,厂内总降压变电所中装设一台主变压器,变压器高压侧装设断路器,备用电源采用10kV,接在总降压变电所内的10kV母线的一个分段上。接线方式有两种:(1)单母线接线;(2)双母线接线。1.2 供电方案的技术经济比较对2种方案进行比较方案1 工作电源和备用电源都采用35kV优点:(1)供电电压高,线路功率损耗及电能损耗少;(2)电压损失小,调压问题易解决;(3)可以减少无功功率补偿的设备及其投资;(4)根据运行经验
12、的统计数据,35kV的架空线路故障率比10kV的线路故障率小很多,供电的可靠性高。缺点:需要装设两台主变压器,投资及运行费用将大大增加。方案2 工作电源采用35kV而备用电源采用10kV电源。优点:(1)工厂内部不用装设主变压器,可以降低工厂的运行投资;(2)工厂内部不用装设主变压器,可以减少工人的工作量。缺点:(1)线路的故障率要大于方案1,供电可靠性不如方案1;(2)需要增加无功补偿的投资;(3)线路供电电压过低,会增加线路的功率损耗和电能的损耗。线路的电压损耗将大于方案1;(4)需要设置总配电所。方案2工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置(BZT),当工作电源因故障而断开的时候
13、,备用电源会立即投入使用。中间装设有一个断路器,在正常情况下是闭合的。由上面分析计算可以知道,方案1装设两台35kV的主变压器以及高压断路器,至使投资大大增加,方案2虽然在线路故障率的电能损耗率上不及方案1,但是他的投资大大降低,并且在此方案下也同样能够满足该工厂的二级负荷的供电。并且从长远的利益上看,如果该工厂需要扩大其规模,只需要更换一台主变压器及其配套仪器,并且接线方式采用双母线接线,所以此方案是符合要求的。2 参数计算2.1 无功功率计算第一变电所的计算:所用数据见表1。=设备容量 =tg第一变电所的分析计算第一变电所:=739.745kW,=625.938 kVar,=935.39k
14、VA因此可以选择1000kVA变压器一台 电压变比为 10/0.4kV,查文献3附表可得-1000/10 数据为:=2.0kW,=13.7kW,%=4.5,%=1.7。变压器的功率损耗由公式 其中 = = 计算可求得:=12.0+13.7=13.99kW =11000+11000=56.39 kVar10kV线路功率等于计算负荷与变压器损耗之和 =739.745+13.99=753.745kW,=625.94+58.7=682.33 kVar=导线选用LGJ-35型1,3,查表可得LGJ-35型导线得允许通过电流为135A58.5A又通过查表可得LGJ-35导线得数据为=1.38/km,=0.
15、374/km此时功率因数为: 0.9进行无功补偿计算,假设取则有=754.445(tanarccos0.74-.tanarccos093)=387.20kVar补偿后的视在功率为:S=790.36kVA此时变压器的功率损耗为:=0.015=0.015790.36=11.85kW=0.06=0.06790.36=47.47kW变压器高压侧的计算负荷为=753.745+11.85=765.6kW=625.94-387.2+45=238.74kVar=801.96kVA补偿后的功率因数为:cos=0.9540.90 满足要求第二变电所的分析计算所用数据见表2。第二变电所:=847.77kW,=622
16、.70kVar,=1055.08kVA因此可以选择1250kVA变压器一台 电压变比为10/0.4kV,查表文献附表可得3: -1250/10,数据为:=2.35 kW,=16.4kW,%=4.5,%=1.6。变压器的功率损耗由公式=n+ =12.35+16.5=14.03kW=n+=11250+11250 =60.07kVar10kV线路功率等于计算负荷与变压器损耗之和=847.77+14.03=861.8kW,=622.70+60.07=682.77kVar= =1099.49kVA=A导线选用LGJ-35 型 查表可得LGJ-35型导线得允许通过电流为135A58.5A又通过查表可得LG
17、J-35导线得数据为=1.38/km =0.374/km此时的功率因数为:cos=0.7840.9进行无功补偿计算 取cos=0.93kVar补偿后的视在功率为:S=899.03kVar变压器的功率损耗为:=0.015=0.015899.03=13.49kW=0.06=0.06899.03=53.94kVar变压器高压测的计算负荷为=847.77+13.9=861.26kW =622.7-323.46+53.94=299.24kVar=912.27kVA补偿后的功率因数为:cos=0.9540.90 满足要求第三变电所分析计算:所用数据见表3。=260.25kW,=195.20kVar,=32
18、5.32kVA因此可以选择400kVA变压器一台,电压变比为 10/0.4kV,查文献3附表可得-400/10,数据为:=0.94kW,=6kW,%=4,%=2.3,变压器的功率损耗由公式=n+ =10.94+16=4.91kW=n+=1400+1=19.78kVar10kV线路功率等于计算负荷与变压器损耗之和=260.25+4.91=265.16kW,=195.20+19.78=214.98kVar=341.36kVA=19.71A查表可选择LJ-16的导线允许通过电流105A19.71ALJ-16导线的数据为5=1.98/km,=0.358/km此时的功率因数为 cos=0.780.9进行
19、无功功率补偿计算的时候假设cos=0.93=260.25(tanarccos0.78+ tanarccos0.93)=115.70kVar变压器的功率损耗为:=0.015=0.015115.70=1.74kW=0.06=0.06115.70=6.94kVar变压器高压侧的计算负荷为=260.25+1.74=261.99kW=195.20-115.70+6.94=86.44kVar=275.88kVA此时的功率因数cos=0.9490.90 满足要求。2.2 静电电容器补偿静电电容器即电力电容器。利用电容器进行补偿,具有投资省、有功功率损耗运行维护方便、故障范围小等优点。但当通风不良、运行温度过
20、高时,油介质电容器易发生漏油、鼓肚、爆炸等故障。因此,建议使用粉状介质电容器。当企业感性负载比较多时,它们从供电系统吸取的无功功率是滞后(负值)功率,如果用一组电容器和感性负载并联,电容需要的无功功率是超前(正值)功率,如果电容器选的合适,令Qc+Ql=0,这时企业已不需要向供电系统吸取无功功率,功率因数为1,达到最佳效果2,4。电容器补偿容量的确定:电力电容器的补偿容量Qc可按下式计算:=(-)式中 最大有功计算负荷,kW、补偿前、后功率因数角的正切值平均负荷系数,一般取0.71,视的计算情况而定。如果在计算时已采用了较小系数值,可取1。某些已进行生产的工矿企业,可由以下公式确定其有功电能消
21、耗量:= (kWh)式中 有功电能消耗量有功计算负荷最大有功计算负荷年利用小时数并联补偿移相电容器,应满足以下电压和容量的要求 n式中 电容器的额定电压(kV)电容器的工作电压(kV)n并联的电容器总数电容器的工作容量(kVar)电容器的补偿容量(kVar)无功功率分析计算完毕后第一变电所:=739.75kW,=625.94kVar,=935.39kVA;第二变电所:=847.77kW,=622.70kVar,=1055.08kVA;第三变电所:=260.25kW,=195.20kVar,=325.32kVA。2.3 计算电容器的数量n由公式n=可计算电容器的数量n。为每台容量额定容量,为需要
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