工厂变配电所毕业设计.docx
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工厂变配电所毕业设计
第一章车间电力负荷计算及变压器的选择
1.1
负荷计算的目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
3
1.2负荷计算的方法及加氢裂化装置主要原始资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
3
1.3按需要系数法确定负荷计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
7
1.4尖峰电流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
11
1.5车间变压器选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
13
第2
章短路及短路电流的计算
2.1短路的概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
18
2.2电力网路中的短路计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
21
第3
章导线及其截面的选择
3.1导线和电缆的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
29
3.2导线截面选择及校验的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
30
第4
章车间高、低压电气设备及其选择
4.1
低压电气的选择及校验条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
35
4.2
高压电气选择及校验条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
37
第5
章车间变电所和供配电系统的主结线
5.1
车间变电所所址选择的要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
47
5.2
车间变电所的总体布置及要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
48
5.3
车间供电系统的主结线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
49
第6
章供电系统的继电保护
6.1
继电保护的概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
53
6.2
常用继电保护的结线及整定计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
53
6.3
车间部分装置的继电保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
55
第7
章防雷和接地
7.1
变电所的防雷保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
57
7.2
配电变压器和电容器的保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
58
7.3
接地保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
59
谢
辞⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
60
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
61
摘要
工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分
外，通常均由电力系统供给。
工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电
站经过变换电压后，分配到各用电设备。
因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处地位十分重要。
本人对炼油厂1000万吨/年炼油系统改造工程---200万吨/年加氢裂化装置供配电系统进行了设计,石化企业负荷等级属等一类负荷,它对供电的可靠性和电能品质的要求很高,这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤害危险或造成重大设备损坏且难以修复,或给国民经济带来极大损失.所以,如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电
的重要前提。
进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。
一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。
此设计采用的是需用系数法、标幺值法等方法对加氢裂化装置电力负荷、最大短路电流等进行了
计算的。
经过优化计算,科学合理对配电间进行选址、布局,并选用新一代S10系列节能型变压器,最大化的为企业节省投资、运行成本,为加氢裂化装置供配
电系统方面的安全稳定节能可靠运行、保证优质供电提供了强有力的保证.第1章车间电力负荷计算及变压器的选择
1.1负荷计算的目的
工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分外，通常均由电力系统共给。
工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变换电压后，分配到各用电设备。
因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处地位十分重要。
如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。
进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。
1.2负荷计算的方法及加氢裂化装置主要原始资料
一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面
积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。
此设计采用的是需用系数法来对加氢裂化装置进行电力负荷计算的。
因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负
荷。
这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
采用利用
系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与
有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。
而单位面积功率
法和单位指标法主要多用于民用建筑；单位产品耗电量法主要适用于某些工业。
（表1.1）加氢裂化装置及相关参数一览表
装置名称
台数
分馏塔顶冷凝水泵
2
硫化剂泵
1
反冲洗污油泵
2
循环氢压缩机
1
重污油抽油泵
1
轻污油抽油泵
1
新氢压缩机水站水泵
2
新氢压缩机水站水箱加热器
2
热高分子空冷器
8
热低分子气/航煤空冷器
6
硫化氢气提塔顶空冷器
6
分馏塔顶空冷器
8
柴油空冷器
8
稳定塔顶空冷器
6
新氢压缩机辅助油泵电机
3
新氢压缩机油箱电加热器
3
1
吸收塔一中段回流泵
吸收塔二中段回流泵
2
稳定塔进泵
2
塔顶循环回流泵
2
脱吸塔底泵
2
航煤泵
2
规格型号
Pe（KW）
Ue（V）
Ie（A）
YB132S-4
5.5
380
11.6
YB200L-4
30
380
56.8
YB200L-4
30
380
56.8
YB132S1-2
5.5
380
11.1
YB180M-2
22
380
42
YB180M-2
22
380
42
YB200L1-2
30
380
56.9
30
380
45
YB200L1-2
30
380
56.9
YB200L1-2
30
380
56.9
YB200L1-2
30
380
56.9
YB180M-2
22
380
42
YB180M-2
22
380
42
YB180M-2
22
380
42
YB160M2-2
15
380
29.4
15
380
22.8
YB160L-2
18.5
380
35.5
YB160L-2
18.5
380
35.5
YB225M-2
45
380
83.9
YB280S-2
75
380
140.1
YB225M-2
45
380
83.9
YB250M-2
55
380
102.7
注氨泵
1
K-3101新氢压缩机盘车电机
3
阻垢剂泵
2
引风机
1
压缩机厂房吊车
1
重石脑油泵
2
柴油泵
3
K-3102循环氢压缩机油泵电机
2
抗氧剂泵
2
缓蚀剂泵
2
分馏塔中断回流泵
2
低压脱硫贫胺液泵
2
硫化氢汽提塔顶泵
2
开工循环泵
2
石脑油分馏塔顶回流泵
2
热低分子气/航煤空冷器
1
硫化氢气提塔顶空冷器
1
新氢压缩机注油器电机
3
分馏塔顶回流泵
2
尾油泵（P-3206A/B）
2
分溜塔进料泵
2
反应进料泵
2
新氢压缩机（K-3101）主机
3
3
新氢压缩机
3
办公室外中央空调室外机
6
办公室外中央空调室内机
30
控制室风恒温恒湿空调机
2
配电间风冷空调机
2
YB160M2-2
15
380
29.4
YB132S2-2
7.5
380
15
YB801-4
0.55
380
1.5
YB280S-2
75
380
140.1
YB280S-2
75
380
140.1
YB250M-2
90
380
167
YB280S-2
75
380
140.1
YB200L1-2
30
380
56.9
YB801-4
0.55
380
1.5
YB90L-2
2.2
380
4.7
YB280S-2
75
380
140.1
YB250M-2
55
380
102.7
YB280S-2
75
380
140.1
YB801-4
0.55
380
1.5
YB200L1-2
30
380
56.9
YB200L1-2
30
380
56.9
YB200L1-2
30
380
56.9
YB90S-2
1.5
380
3.4
YB250M-2
90
380
167
JR1410-8
280
6000
36
JR1410-8
280
6000
36
YK2200-2\990
2200
6000
261
TAW2000-20/2600
2000
6000
223
JR138-4
280
6000
35
YB160M-4
11
380
22.6
84
380
127.6
7.5
380
11.4
176
380
267.4
30
380
45.6
（表1.2）
加氢裂化装置技术参数一览表
装置名称
Pe（kw）
kx
cosφ
tanφ
分馏塔顶冷凝水泵
5.5
0.8
0.84
0.646
硫化剂泵
30
0.8
0.87
0.567
循环氢压缩机
5.5
0.8
0.88
0.54
重污油抽油泵
22
0.8
0.88
0.54
轻污油抽油泵
22
0.8
0.88
0.54
分馏塔顶空冷器
22
0.8
0.88
0.54
稳定塔顶空冷器
22
0.8
0.88
0.54
柴油空冷器
22
0.8
0.88
0.54
反冲洗污油泵
30
0.8
0.89
0.512
新氢压缩机辅助油泵电机
15
0.8
0.84
0.646
新氢压缩机油箱电加热器
15
0.5
0.65
1.17
吸收塔中段回流泵
18.5
0.8
0.89
0.512
新氢压缩机水站水泵
30
0.8
0.89
0.512
稳定塔进泵
45
0.8
0.89
0.512
热高分子空冷器
30
0.8
0.89
0.512
塔顶循环回流泵
75
0.8
0.89
0.512
脱吸塔底泵
45
0.8
0.89
0.512
航煤泵
55
0.8
0.89
0.512
注氨泵
15
0.8
0.84
0.646
新氢压缩机盘车电机
7.5
0.8
0.88
0.54
阻垢剂泵
0.55
0.8
0.76
0.882
引风机
75
0.8
0.89
0.512
压缩机厂房吊车
75
0.8
0.89
0.512
柴油泵
重石脑油泵
90
0.8
0.89
0.512
循环氢压缩机油泵电机
30
0.8
0.89
0.512
抗氧剂泵
0.55
0.8
0.76
0.882
缓蚀剂泵
2.2
0.8
0.86
0.593
热低分子气/航煤空冷器
30
0.8
0.89
0.512
硫化氢气提塔顶空冷器
30
0.8
0.89
0.512
分馏塔中断回流
75
0.8
0.89
0.512
低压脱硫贫胺液泵
55
0.8
0.89
0.512
硫化氢气提塔顶泵
75
0.8
0.89
0.512
开工循环泵
55
0.8
0.89
0.512
分馏塔顶冷凝水泵
15
0.8
0.88
0.54
石脑油分馏塔顶回流泵
45
0.8
0.89
0.512
新氢压缩机注油器电机
3
0.8
0.87
0.567
分馏塔顶回流泵
90
0.8
0.89
0.512
分溜塔进料泵（P-3204A/B）
280
0.8
0.85
0.62
新氢压缩机（K-3101）主机
2000
0.9
-0.9
0.36
尾油泵
280
0.8
0.85
0.62
反应进料泵
2200
0.8
0.85
0.62
注水泵
280
0.8
0.85
0.62
新氢压缩机
11
0.8
0.84
0.646
办公室外中央空调室外机
84
0.8
0.84
0.646
办公室外中央空调室内机
7.5
0.8
0.84
0.646
控制室风恒温恒湿空调机
176
0.8
0.84
0.646
配电间风冷空调机
30
0.8
0.84
0.646
1.3按需要系数法确定负荷计算
1.3.1需用系数法计算负荷的有关公式
A.确定用电设备组或用电单位计算负荷的公式
:
a.有功计算负荷
（KW）
P30=Kx
?
Pe；式中，Kx为用电设备组或用电单位的需要系数；
Pe为用电设
备组或用电单位的总设备容量；
b.无功计算负荷
Kvar
Q30
P30?
tan
式中，tan为设备铭牌给定功率因数角用电设备组或用电单位功率因数角的正切值
c.视在计算负荷（KV·A）
S30
P30
cos
d.计算电流（A）
S30
UN
式中UN为用电设备组或用电单位供电电压额定值
（KV）
I30
3
B.确定多组用电设备组或多个用电单位总计算负荷的公式
:
a.有功计算负荷
（KW）
P30=K
P
P30i
式中，P30i为各组的计算负荷
（KW）；K
P为有功负荷同时系数，由设备组计算车间配电干线负荷时可取
K
P=0.85～0.95，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取
K
P=0.8～0.9。
b.无功计算负荷
Kvar
Q30
K
q
Q30i
式中，Q30i为各组无功计算负荷
（Kvar）；K
q为无功负荷同时系数
由设备组计算车间配电干线负荷时可取
K
q=0.9～0.97，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取
K
q=0.85～0.95
。
c.视在计算负荷（KV·A）
S30
2
P302
Q30
2
d.计算电流（A）
S30
UN
式中UN为用电设备电压额定值
（KV）
I30
3
e.无功补偿公式
QC
P30?
（tan1tan2）
补偿前cos
1=0.85,
tan
1=0.62
补偿后cos
2=0.95,
tan
2=0.33
1.3.2需用系数法计算负荷的结果
（表1.3）
加氢裂化装置
计算负荷
一览表
装置名称
P30i（KW）
Q30i（Kvar）
S30i（KVA）
分馏塔顶冷凝水泵
4.4
2.842
5.24
硫化剂泵
24
13.608
27.589
反冲洗污油泵
24
13.608
27.589
循环氢压缩机
4.4
2.376
5
重污油抽油泵
17.6
9.5
20
轻污油抽油泵
17.6
9.5
20
热低分子气/航煤空冷器
150
96.89
硫化氢气提塔顶空冷器
150
96.89
分馏塔顶空冷器
134.4
82.294
稳定塔顶空冷器
100.8
62.47
柴油空冷器
134.4
82.294
新氢压缩机水站水泵
24
12.288
26.963
新氢压缩机水站水箱加热器
30
0
30
热高分子空冷器
200
129.187
新氢压缩机辅助油泵电机
24
15.505
28.57
新氢压缩机油箱电加热器
30
0
30
吸收塔一中段回流泵
14.8
7.578
16.627
吸收塔二中段回流泵
14.8
7.578
16.627
稳定塔进泵
36
18.432
40.445
塔顶循环回流泵
60
30.72
67.407
脱吸塔底泵
36
18.432
40.445
航煤泵
44
22.528
49.432
注氨泵
12
6.48
13.638
新氢压缩机盘车电机
12
7.437
阻垢剂泵
0.44
0.388
0.587
引风机
60
30.72
67.407
柴油泵
71.8
46.614
压缩机厂房吊车
60
30.72
67.407
重石脑油泵
72
36.864
80.89
循环氢压缩机油泵电机
24
12.288
26.963
抗氧剂泵
0.44
0.388
0.587
缓侍剂泵
1.76
1.043
2.046
办公室外中央空调室外机
67.2
50.4
分馏塔中断回流泵
60
30.72
67.407
低压脱硫贫胺液泵
44
22.528
49.432
硫化氢汽提塔顶泵
60
30.72
67.407
开工循环泵
88
45.056
办公室外中央空调室内机
6
4.5
控制室风恒温恒湿空调机
140.8
105.6
配电间风冷空调机
24
18
石脑油分馏塔顶回流泵
24
12.288
26.963
新氢压缩机注油器电机
2.4
1.8
分馏塔顶回流泵
72
36.864
80.89
新氢压缩机
3.6
2.232
4.236
车间低压装置合计
P30（KW）
Q30（Kvar）
S30（KVA）
（380V）
2594.9
1734.42
3121.17
乘以同时系数
Kp=0.9
Kq=0.95
2335.41
1647.699
921.052
低压无功补偿
-677.2689
补偿后计算负荷
2335.41
970.4301
2529.01
（依此数据选车间变压器）
新氢压缩机主机
3600
-1296
分溜塔进料泵
224
138.88
263.56
尾油泵
224
138.88
263.56
反应进料泵
1760
1091.2
2070.83
注水泵
448
276.76
车间总合计
10632.31
5258.2801
乘以同时系数
Kp=0.9
Kq=0.95
9569.079
4995.3661
12108.11
高压无功补偿
-2775.032
补偿后计算负荷
9569.079
2220.3341
7670.476
车间变压器损耗
4.404
21.12
6KV侧计算负荷
9573.483
2241.4541
9832.38
备注：
低压（380V）侧：
I30=3842.5A；高压（6KV）
侧：
I30=946.1A
1.4尖峰电流
尖峰电流是指持续时间只1~2s左右的短时最大负荷电流，它对导线和电器
设备有很大的损害作用，一般用来作为选择校验熔断器、自动开关、断路器等
设备的依据。
1.4.1
尖峰电流的计算
（1）单台用电设备的尖峰电流
IPKIST
KST?
IN
式中，IPK为尖峰电流；
KST为设备的启动电流倍数；
IST为设备的启动电流；
对一般的笼型异步电动机而言
KST=6～7；对于级数≤
4的笼型异步电机
KST一般取7。
依次为计算依据，可以计算出整个加氢裂化车间各装置的尖峰电流，计算结果如表
1.4所示。
（2）低压380V的车间总设备的尖峰电流
IPK
I30
IST
INmax
已知车间低压设备的总计算电流
I30=3842.5A
所以IPK
I30
ISTINmax=3842.5+267.4·6=5446.9A
（表1.4）
加氢裂化装置的尖峰电流和计算电流一览表
装置名称
Ie（A）
K
I（A）
I
30
（A）
TS
PK
分馏塔顶冷凝水泵
11.6
7
81.2
7.96
硫化剂泵
56.8
7
397.6
41.92
注氨泵
29.4
7
205.8
20.72
循环氢压缩机
11.1
7
77.7
7.6
重污油抽油泵
42
7
294
30.39
轻污油抽油泵
42
7
294
30.39
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