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安徽理工大学电气工程及其自动化专业课程设计.doc
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1、安徽理工大学课程设计课程设计某冶金机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计A METALLURGICALMACHINERYPLANTSOURCETOTALPRESSUREDROPSUBSTATIONANDELECTRICALSYSTEMDESIGN学 院:电气与信息工程学院专业班级:电气自动化081班学生姓名: 第一组指导教师:XX老师2011年6月2日16某冶金机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计摘要现代化工厂的设计是一门综合性技术,而工厂供电系统是其中重要设计内容之一,本文所探讨的就是某冶金机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计问题。在文章里,我们认真对工厂所提供的原始资料进行了分析
2、。首先进行电力负荷的运算,根据功率因数的要求在低压母线侧进行无功补偿,进而对主变和各车间变压器进行选择。同时对架空线进行了选择和校验。在文章里,我们对35KV和6KV母线处发生短路时的短路电流进行了计算,得到了最大运行方式和最小运行方式下的短路电流。根据本厂对继电保护的要求,进行了继电保护装置的整定计算。关键词:电力负荷,变压器,短路电流,继电保护A METALLURGICALMACHINERYPLANTSOURCETOTALPRESSUREDROPSUBSTATIONANDELECTRICALSYSTEMDESIGNABSTRACTThe design of the modern facto
3、ry is a comprehensive technology, and factory is one of the important power supply system design, this paper discussed the content of the is a metallurgical machinery plant source total pressure drop substation and electrical system design problem。In the article, we provided to factory earnestly the
4、 raw data is analyzed. First operation of electric power load, according to the requirements of the low voltage power factor in busbar side of the reactive power compensation, then the main transformer and the workshop transformer in choice。 At the same time for aerial were chosen and calibration。In
5、 the article, we to 35 KV and six KV short-circuited the bus place when short-circuit current calculation, got the biggest operation mode and minimum running under the way of shortcircuit current. According to our factory to the requirements of the relay protection, relay protection device of settin
6、g calculation。KEYWORDS: electric power load, transformer, shortcircuit current, relay protection目录1。原始资料及电力负荷计算11。1 设计任务11。2 原始资料11。3 电力负荷计算22。变电所高压电气设备选型42.1 主变压器选择42。2 架空线路选择62。3 补偿电容器选择72。4 车间变压器选择73。电气主接线设计84.短路电流及冲击电流计算94。1 短路及危害94.2 短路电流及冲击电流计算105。电气设备选择及校验145.1 35KV高压断路器、隔离开关及熔断器155。2 电流互感器和电
7、压互感器165.3 6KV侧开关柜选择176。主变压器继电保护197.防雷、接地设计22总结24参考文献251. 原始资料及电力负荷计算1。1 设计任务完成某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计1.2 原始资料1。 本厂产品及生产规模本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产,即以生产铸造、锻造、铆焊、毛坯件为主体,生产规模为:铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨、铆焊件2千5百吨。2。 车间组成:(1) 铸钢车间;(2)铸铁车间;(3)锻造车间;(4)铆焊车间;(5)木型间及木型库;(6)机修车间;(7)砂库;(8)制材场;(9)空压站;(10)锅炉房;(11)综合
8、楼;(12)水塔;(13)水泵房;(14)污水提升站等3。 供用电协议工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下:(1)工厂电源从电业部门某220/35千伏变压所,用35千伏双回架空线引入本厂,其中一个做为工作电源,一个做为备用电源,两个电源不并列运行,该变电所距厂东侧8公里。(2)供电系统及短路技术数据图11 供电系统图表11 区域变电所35KV母线短路数据如下:系 统 运 行 方 式短 路 容 量说 明最大运行方式兆伏安最小运行方式兆伏安(3)电业部门对本厂提出的技术要求 区域变电所35千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒,工厂“总降不应大于1。5秒; 在总降变电所35千伏侧进
9、行计量; 本厂的功率因数值应在0.9以上.4。 本厂负荷的性质本厂为三班工作制,最大有功负荷年利用小时数为6000小时,属于二级负荷.5。 厂的自然条件 (1) 气象条件 最热月平均最高温度为30; 土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为20; 年雷暴日为31天; 土壤冻结深度为1.10米; 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,底层以砂质粘土为主,地质条件较好,地下水位为2.85。3米。地耐压力为20吨/平方米。1。3 电力负荷计算(1)荷也称计算容量或最大需要负荷,它是个假定的等效的持续性负荷,其热效应与同一时间内实际的不一定
10、恒稳的负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中,通常采用能让中小截面导体达到稳定温升的时间段(30min)的最大平均负荷作为按发热条件选择配电变压器、导体及相关电器的依据,并用来计算电压损失和功率消耗.在工程上为方便计,也可作为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据.(2)相关电力负荷的理论依据:在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压器),用电设备组的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系,因此引进需要系数的概念,即用电设备组的有功计算负荷应为 (2-3)式中 设备组同时使用系数设备组的平均加权负荷系数-设备的平均加权效率-配电线路的平均效率令,则就称为需要系数.由式(23
11、)可知的定义式为:形成该系数的原因有:用电设备的设备容量是指输出容量,它与输入容量之间有一个额定效率;用电设备不一定满负荷运行,因此引入负荷系数;用电设备本身及配电线路有功率损耗,所以引入一个线路平均效率;用电设备组的所有设备不一定同时运行,故引入一个同时系数。实际上,需要系数还与操作人员的技能及生产等多种因素有关。由此可得较需要系数发的确定三相用电设备组的计算负荷的计算方法.a) 单用电设备组的计算负荷式中,为需要系数;为设备容量;为设备功率因数角的正切角。b) 多组用电设备组的计算负荷根据以上相关理论全厂各车间计算负荷如下表所示:表12全厂各车间380V负荷计算表序号车间或电单位名称设备容
12、量(千瓦) 计 算 负 荷变压器台数及容量备注P(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)(1)No1变电所1铸钢车间20000。40。651。17720842。41108.1690.9(2)No2变电所1铸铁车间10000。40。71.02400408571.42砂库1100。70.61。3377102。4128。33小计429。3459.36628.740。9(3)No3变电所1铆焊车间12000。30.451。98360712。880021水泵房280.750。80。752115。7526。253小计342。9655.7739。90.9(4)No4变电所1空压站3900。850.750。88331。
13、5291。74422机修车间1500。250。651。1737.543.957。73锻造车间2200.30.551。5266100。31204术型车间185.850。350.61。3365.0586.5108。45制材场200。280。61.335.67.459。336综合楼200.910180187小计523。65529。85744.95(5)No5变电所1锅炉房3000。750。80。75225168。75281。2522水泵房280.750。80。752115。7526.253仓库(1,2)88。120.30。651.1726.43630。9340。674污水提升站140.650.80。
14、759。16。82511。3755小计281.536222。255358。692表13 各车间6KV负荷计算表序号车间或电单位名称设备容量(千瓦)计 算 负 荷说 明P(千瓦)Q(千乏)S(千伏安)1电弧炉2 X 12500.90。870.5722501282。52586.22工频炉2 X 3000.80.90.48480230。4533。333变压机2 X 2500.850。850。62425263。55004小计31551776。43620。7说明:No1,No2,No3车间变电所设置两台变压器且均为明备用,其余车间变设一台。由以上电力负荷统计表可得:总有功功率 P = 5452。386k
15、w总无功功率 Q = 4485。965kvar总视在功率 S =7201.152KVA2. 变电所高压电气设备选型2。1 主变压器选择大中型企业,由于负荷较大,往往采用35110kV电源进线,降压至10kV或6kV,再向各车间变电所和高压用电设备配电,这种压降变电所称为总压降变电所。用户是否要设置总压降变电所,是由地区供电电源的电压等级和用户负荷的大小及分布情况而定的。一般来讲,企业规模不太大,车间或生产厂房比较集中,应尽量设一个总压降变电所,这样既节省投资,又便于运行维护。但如果企业规模较大,且有两个或两个以上的集中大负荷用电车间群,而彼此之间相距又较远时,可以考虑设立两个或两个以上的总压降
16、变电所。本设计中主变压器的选择主要根据负荷计算表。因为要求全厂的功率因数在0。9以上,所以要进行无功补偿,从而计算出补偿后变电所的视在功率.本厂的负荷性质属于二级负荷,可靠性要求较高,所以主变压器应选择两台,其中一台备用.当一台故障时,另一台可以马上投入运行以保证此冶金机械修造厂全厂的供电需求。(1)无功补偿计算总有功功率 P = 5452.386kw总无功功率 Q = 4485。965kvar总视在功率 S =7201。152KVA全厂功率因数所以要进行无功补偿取低压侧补偿后无功功率:低压侧补偿后视在功率:变压器损耗:高压侧有功功率:高压侧无功功率:高压侧视在功率:补偿后的功率因数:(2)
17、主变压器选择主变压器选择要求,故选择型号为35KV级SL7系列低损耗电力变压器两台.一台工作,一台备用。其主要参数如表21表21 35kv级主变型号及参数型号损耗(w)额定容量阻抗电压空载电流总质量( kg)额定电压(kV)联结组标号轨距(mm)空载负载KVA器身油总高压低压SL76300 82004100063007.50.97230291013340356。3Y,yn014752.2 架空线路选择本厂电源从电业部门某220/35千伏变电所用35千伏双回架空线引入本厂,其中一个做工作电源,一个做备用电源,两个电源不并列运行。架空线最大工作电流:因为本厂为三班工作制,最大有功负荷年利用小时数为
18、6000小时。属于二级负荷,所以选取经济电流密度:导线的经济截面积:选LGJ-120型铝导线。(1)长时间允许电流校验LGJ-120型铝导线,长期允许工作电流,最高允许温度为900C 。其中长时允许电流:线路承受的最大负荷电流就为满足要求。(2)电压损失校验双回路供电,每条导线上的最大负荷电流:线路电压损耗百分比:符合要求(3)功率因数校验35KV最小允许截面积为35,满足负荷要求.35KV架空线的损耗:35kv架空线电路电源入口处的功率因数满足要求。2.3 补偿电容器选择为了提高功率因数,安装并联电容器,用于无功补偿.补偿无功后可以提高电压、降低线损、减少电费支出、节约能源、增加电网有功容量
19、传输、提高设备的使用效率.本设计中本厂的功率因数值应在0.9以上,必须6KV母线上并联电力电容器,使变电所35KV处的功率因数得到提高到0。9,需要补偿的总电力电容器容量为, 所以选24台BWF6。3-100-1的电容器。表2-2电容器参数型号额定电压额定容量标算电容CBWF6。310016.3KV100Kvar8.0uF注:B并联电容器,W浸渍剂为烷基苯,F聚丙烯薄膜和电容器纸复合介质。2。4 车间变压器选择根据电气设备选择的一般条件选择各车间变压器的型号及相应参数如表23表23 各变电所变压器选择型号车间型号电压组合(KV)损耗(KW)阻抗电压空载电流()联接组标号总质量(KG)轨距(mm
20、)变压器台数高压低压空载负载器身油总NO.1S9125060。41。95124。50。6Y,d112615985452510702NO。2S9-63060.41。206。24。50。9Y,yn0172061028308202NO。3S980060.41.407.54。50.8Y,yn0196569032608202NO。4S9-100060。41。7010.34。50。7Y,yn0218086538208201NO。5S940060。40.84.341.0Y,yn01010320164066013. 电气主接线设计电气主接线又称为电气一次接线,它是将电气设备以规定的图形和文字符号,按电能生产、
21、传输、分配顺序及相关要求绘制的单项接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构,是电力系统网结构的重要组成部分。其基本要求,概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面.电气主接线的设计步骤和内容如下:(1) 对原始资料分析;(2) 主接线方案的拟定与选择;(3) 短路电流的计算和主要电气设备的选择;(4) 绘制电气主接线图;本厂主接线采用桥形接线和单母分段接线相结合,能够满足本厂的用电需求,主接线图如图3-1.图31 电气主接线4. 短路电流及冲击电流计算4。1 短路及危害短路是由于电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏.造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行,绝缘自然老化,
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