某化纤厂供配电系统设计报告课程设计共35页.docx

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某化纤厂供配电系统设计报告课程设计

  某化纤厂供配电系统设计报告  专业班级：

  自动化X班  学  号：

  姓  名：

  指导老师：

  前言电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。

随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。

工厂供电系统的核心部分是变电所。

因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。

电能是现代工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。

工厂供电系统首先要能满足工厂生产和生活用电的需要，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并做好节能。

  本次设计主要包括变电所总体分析、电力系统分析、主接线选择、主变选择、无功补偿设备选择、短路电流的计算、电气设备的选择、防雷设计、配电装置和平面设置等。

在主接线设计中，在10KV侧我们把两种接线方式在经济性、灵活性、可靠性三个方面进行比较，最后选择10KV采用单母线分段接线方式，在10KV侧采用单母分段接线方式。

因此，必需合理设计变电所各个系统和运用先进的电气设备，这对满足变电所安全供电是极为重要的，而经济性就是要求电气设备的初期投资与运行费用达到经济合理，只有满足这几项要求，才能使工厂生产不受影响  本设计根据化纤厂所能取得的供电电源和该厂用电负荷的实际情况，并适当考虑生产的发展，按工厂供电的基本要求，对各车间进行负荷计算和无功补偿；确定出了各变电所的位置及各变电所变压器台数、数量和型式；计算了短路电流；选择了各线路导线截面和变电所高低压设备；配置了继电保护装置、防雷和接地装置；绘出设计图样，完成了化纤厂的供配电系统设计。

通过设计可以使我在分析计算，掌握工程设计的技术经济规定，查阅工具书等技能方面得以提高，为以后的工作打下良好的基础。

  （关键词:

变压器变电所设计;负荷统计;短路电流计算;继电保护的配置）  目录前言1第一章  工厂简介及设计要求41.1、原始资料41.2、设计内容51.3、要求设计成果5第二章  负荷计算及功率因素补偿计算52.1、计算厂总降压变负荷52.2、各车间的负荷计算72.3、城北变电压等级的确定13第三章  车间供电系统设计143.1、变电所所址的选择143.2、车间变电所的确定153.3、变电所变压器台数的确定153.4、变压器容量的确定163.5、线路截面选择及线路损耗计算193.5.1.引自区域变电所的10KV线路193.5.2、引自其他厂的10KV电缆线路203.5.3、10KV线路母排截面计算213.5.4、变压器高压侧线路截面计算213.5.5、变压器低压侧线路及母排截面计算223.5.6、车间I线路截面计算223.5.7、2号车间线路截面计算233.5.8、3号车间线路截面计算23第四章  短路电流计算244.1、计算短路电流的目的和任务254.2、限制短路电流的措施254.3、计算短路电流25第五章继电保护装置315.1、继电保护的任务315.2、变压器保护315.2.1、瓦斯保护315.2.2、过电流保护325.2.3、电流速断保护345.2.4、过负荷保护355.3、10KV线路保护36第六章  防雷与接地396.1、防雷保护设计396.2、接地装置设计39第七章  电气设备选择417.1、电气设备选择的一般原则417.1.1、按工作环境及正常工作条件选择电气设备417.1.2、短路条件校验设备的动稳定和热稳定427.1.3、开关电器的断流能力校验427.2高压电气设备的选择437.2.1高压电气设备的选择437.3变电所一次设备的选择校验表457.3.1、10KV侧一次设备的选择校验457.3.2、380侧一次设备的选择校验46结束语48参考文献49  第一章  工厂简介及设计要求  某化纤厂供配电系统设计1.1、原始资料1.工厂负荷数据：

工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。

工厂负荷统计资料见表1。

设计需要考虑工厂5年发展规划负荷。

  表1：

化纤厂负荷情况表序号车间及设备安装容量（kW）需要系数  1纺练车间纺丝机2000.800.78筒绞机300.750.75烘干机850.751.02脱水机120.600.80通风机1800.700.75淋洗机60.750.78变频机8400.800.70传送机400.800.702原液车间照明10400.750.703酸站照明2600.650.704锅炉房照明3200.750.755排毒车间照明1600.700.606其他车间照明2400.700.75  2.供电电源请况：

按与供电局协议，本厂可由16公里处的城北变电所，90MVA变压器供电，供电电压可任选。

另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入10kV电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%，平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。

  3.电源的短路容量：

35kV母线的出线断路器断流容量为400MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。

  4.电费制度：

按两部制电费计算。

变压安装容量每1kVA为18元/月，电费为0.5元/kW·h。

  5.气象资料：

本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。

  6.地质水文资料：

本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

  1.2、设计内容1．总降压变电站设计负荷计算主结线设计：

根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，，确定最优方案。

  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。

  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、绝缘子等设备的选择及校验。

选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

  主要设备继电保护设计：

包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。

  配电装置设计：

包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

  防雷、接地设计：

包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。

  2．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。

  3．厂区380V配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

  1.3、要求设计成果1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表；2．电气主接线图；3．继电保护配置图；第二章  负荷计算及功率因素补偿计算2.1、计算厂总降压变负荷一.计算负荷概念供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个元件都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。

因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。

通过负荷的统计计算求出的，来选择供电系统中设备。

  二.计算负荷目的计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。

如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。

  三.计算负荷方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。

此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等.常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照表一给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。

  此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。

  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。

  需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。

需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。

当用电设备台数较多，各种设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要技术法。

  需要技术时一个综合性系数，它是指用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组的设备功率之比。

需要系数与用电设备组的运行规律、负荷率、运行效率、线路的供电效率等因数有关，工程上很难准确确定，只能靠测量确定。

如果从供电形式的角度来讲：

负荷计算可以分为单相和三相用电设备的负荷计算两种形式。

从供电系统中所在的位置角度来讲：

负荷计算可分为一组用电设备、多组用电设备的负荷计算。

但无论是那种形式，用需要系数法确定计算负荷都有如表2的通用公式：

  表2：

公式表名称公式备注用电设备组的容量  —设备的额定容量－设备组的同时系数－设备组的负荷系数－设备组的平均效率－配电线路的平均效率－对应用电设备组的正切值  －用电设备组的平均功率因数－用电设备组的额定电压  以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。

  用电设备组有功计算负荷  需要系数  无功计算负荷  视在计算负荷  计算电流  有功负荷的同时系数  无功负荷的同时系数  总的有功计算负荷  总的无功计算负荷  总的视在计算负荷  2.2、各车间的负荷计算Ⅰ.各车间计算负荷和无功补偿1.纺练车间单台机械负荷计算a.纺丝机已知。

  故：

  b.筒绞机已知。

  故：

  c.烘干机已知。

  故：

  d.脱水机已知：

。

  故：

  e.通风机已知。

  故：

  f.淋洗机已知。

  故：

  g.变频机已知。

  故：

  h.传送机已知。

  故：

  纺练车间单台机械负荷统计见表4。

  表4：

纺练车间负荷统计列表  序号车间设备名称安装容  计算负荷  1纺丝机2000.80.78160124.82筒绞机300.750.7522.516.883烘干机850.751.0263.7565.034脱水机120.60.87.25.765通风机1800.70.7512694.56淋洗机60.750.784.53.517变频机8400.80.7672470.48传送机400.80.73222.4  9小计1393  1087.95803.28  2.车间计算负荷统计（计及同时系数）取同时系数  3.其余各车间负荷计算a.原液车间已知。

  故：

  b.酸站照明已知。

  故：

  c.锅炉房照明已知。

  故：

  d.排毒车间已知。

  故：

  e.其他车间已知。

  故：

  4.全厂计算负荷计算各车间计算负荷统计见表5。

  表5：

各车间计算负荷统计列表  序号车间设备名称安装容量  1纺练车间13931033.55  779.18  1294.352原液车间照明10407805469523酸站照明260169118.3206.34锅炉房照明3202401803005排毒车间照明16011267.2130.66其他车间照明240168126210  5.考虑五年的发展，年增长率按2%计算，各车间计算负荷按下列公式计算：

  计算各车间负荷五年发展表格见表6  表6、考虑5年的发展后车间计算负荷序号车间设备名称安装容量  1纺练车间13931141.12  860.18  1429.072原液车间照明1040860.2602.8  1050.43酸站照明260186.6130.6  227.84锅炉房照明320265198.7  331.25排毒车间照明160123.774.2  144.26其他车间照明240185.5139.1  231.92.3、城北变电压等级的确定输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级，选择电压等级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电所总负荷和五年发展规划。

  一.电压等级的确定电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。

  有关资料提供了供电电压与输送容量的关系：

  1.当负荷为时，供电电压易选，输送距离在公里；  2.当负荷为时，供电电压易选，输送距离在公里；  3.当负荷为时，供电电压易选，输送距离在公里；  4.当负荷为时，供电电压易选，输送距离在公里；  5.当负荷为时，供电电压易选，输送距离在公里；  6.当负荷为以上时，供电电压易选，输送距离在公里以上。

  但近年来，随着电气设备的进步及电力技术的发展，输送容量及距离有了很大进步。

  二.本厂电压等级的确定设计任务书提供了三个电压等级：

在要考虑工厂5年发展规划负荷，五年以后的最大功率为2979.49KVA并且输送距离为16公里，因此我选用负荷为3000-5000KW，供电电压易选10KV，输送距离在5-15公里。

  第三章  车间供电系统设计3.1、变电所所址的选择变电所所址的选择是否合理,直接影响供配电系统的造价和运行。

工厂变配电所所址的选择,应考虑以下原则:

1.尽量靠近负荷中心,以便减少电压损耗、电能损耗和有色金属消耗量。

  2.节约用电,不占或少占耕地及经济效益高的土地。

  3.与城乡或工矿企业规划相协调,便于架空线路和电缆线路的引入和引出。

  4.交通运输方便。

  5.尽量避开污染源或选择在污染源的上风侧。

  6.应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。

  7.尽量不设在低洼积水场所及其下方。

  8.应远离易燃易爆等危险场所。

  3.2、车间变电所的确定根据各车间计算负荷大小，决定设立3个车间变电所，各自供电范围如下：

  变电所Ⅰ：

纺炼车间。

  变电所Ⅱ：

原液车间。

  变电所Ⅲ：

锅炉房、排毒车间、酸站、其他车间。

  3.3、变电所变压器台数的确定一.确定原则1.对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。

  2.对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。

  3.对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1—2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

  二.选择变压器台数时,应考虑以下因素:

1.应满足用电负荷对供电的可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。

  2.对于一级负荷的场所，邻近又无备用电源联络线可接,或季节性负荷变化较大时,宜采用两台变压器。

  3.是否装设变压器，应视其负荷的大小和邻近变电所的距离而定。

当负荷超过320KVA时，任何距离都应装设变压器。

  三.变电所选择一台或两台变压器各有其优点和缺点：

  1.选用两台变压器的变电所，当一台变压器发生故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。

当负荷大时候，两台变压器又可以配合运用。

但是两台变压器的投资比较大，一般小的变电所甚至承担不起这样的消耗,运行损耗也比较大，它工作时候两个铁心同时运行,这样势必增大了运行成本。

  2.选用一台变压器的变电所，当变压器发生故障或检修时，那么将会出现全厂停电的严重情况，如果一级负荷遇到了停电情况,那么损失将会是无法估算的，因此一台变压器的供殿可靠性比较差，但是一台变压器的投资小、运行损耗小，因为太工作时只要一个铁心在工作，这样势必减少了运行成本。

  3.综上所述，选用两台变压器虽然它有一些缺点，但是它的优点早已经把这些缺点给掩盖，优点远远大于它的缺点，而选用一台变压器虽然它有一些优点,但是它的弊端太明显也很严重。

  变电缩通常为了生产、生活、用电等的需要，都会选用两台变压器，因为它的优点太明显了，而且非常的多。

  四．本次毕业设计是设计对某化纤厂进行供电，根据全厂计算负荷，应该用三台变压器供电。

  3.4、变压器容量的确定一.变压器容量选择时应遵循的原则  1.只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。

  2.装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件：

  a.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要；b.任一台变压器单独运行时，宜满足全部用电容量设备的需要。

  3.变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的为宜，以提高运行率。

  二.各车间变压器台数及容量选择1.变电所I变压器及容量选择a.变电所I的供电负荷统计。

由表6有。

  b.变压所I得的无功补偿。

  无功补偿试取：

  补偿以后：

  c.变电所I的变压器选择。

  查《工厂供电》附表5：

选择变压器型号S9-1250，额定容量为1250KVA，一台，Dyn11联结。

  查表得出变压器的各项参数：

  阻抗电压  d.计算变压器的功率损耗。

  可用简化经验公式：

  2.变压所Ⅱ变压器台数及容量选择a.变压所Ⅱ的供电负荷统计。

由表6，,  b.变压所Ⅱ的无功补偿。

  无功补偿试取：

  补偿以后：

  c.变电所Ⅱ的变压器选择。

  查《工厂供电》附表5：

选择变压器型号S9-1000，额定容量为1000KVA，一台，Dyn11联结。

  查表得出变压器的各项参数：

  阻抗电压  d.计算变压器的功率损耗。

  可用简化经验公式：

  3.变压所Ⅲ变压器台数及容量选择a.变压所Ⅲ的供电负荷统计。

由表6有。

  b.变压所的无功补偿。

  无功补偿试取：

  补偿以后：

  c.变电所的变压器选择。

  查《工厂供电》附表5：

选择变压器型号S9-1000，额定容量为1000KVA，一台，Dyn11联结。

  查表得出变压器的各项参数：

  阻抗电压  d.计算变压器的功率损耗。

  可用简化经验公式：

  表7.无功功率补偿后各车间的计算负荷及变压器损耗  车间  P  Q  S  （Kvar）P+（Kw）Q+（Kvar）  （KVA）  11141.12460.3123812.461.91153.5522.21266.273.12861.2362.8934.59.346.7870.5409.596255.53-6722.8306.37857.939.3730.7345.6808.346.7共计  2754.71277.3  同时系数  0.950.97  计算负荷  261712392895.5  补偿  150  总计算负荷  261710892834.5163.6  3.5、线路截面选择及线路损耗计算3.5.1.引自区域变电所的10KV线路按经济电流密度计算：

由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为小时，查表可得：

架空线的经济电流密度为。

  所以可得经济截面：

  可选用导线型号LGJ-185，其允许载流量为。

  相应参数为。

  在按发热条件检验：

  由上式可知，所选导线符合长期发热条件。

  线路长度为16km，其功率损耗：

  电压损耗校验：

  ,合格。

  3.5.2、引自其他厂的10KV电缆线路引自其他厂的10kv电缆线路容量满足全厂总负荷的20%：

  按经济电流密度计算：

由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为小时，查表可得：

电缆的经济电流密度为。

  所以可得经济截面：

  可选用电缆型号VLV-10-（3*25+1*16）-DB，其允许载流量为。

  相应参数为。

  a.按发热条件检验：

  由上式可知，所选导线符合长期发热条件。

  b.复核电压降：

  线路长度为5km，电压损耗校验：

  ,合格。

  3.5.3、10KV线路母排截面计算  查《工厂供电》附录表17，选单条平放，其允许载流量为。

  满足,符合条件。

  3.5.4、变压器高压侧线路截面计算由表7有，,,,选用电缆进线查《工厂供电》附录表18，对变电所I选用，其允许载流量为90A>73.1A,满足条件；对变电所Ⅱ选用，其允许载流量为75A>55.5A,满足条件；对变压所Ⅲ选用，其允许载流量为55A>46.7A满足条件。

  3.5.5、变压器低压侧线路及母排截面计算  查《工厂供电》附录表17，车间I选用，单条竖放，其允许载流量为1955A>1881A,满足条件;车间Ⅱ选用，单条平放，允许载流量为1427A>1420A，满足条件;车间Ⅲ选用，单条平放，允许载流量为1274A>1193A，满足条件。

  3.5.6、车间I线路截面计算计算车间各设备的实际工作电流由公式,得  表8、1号车间线路截面计算表车间设备额定功率（Kw）工作电流I温度矫正I截面型号纺织机200357.5380.3BV-500-（3*185+1*95）-WS筒绞机3053.657.0BV-500-（3*10+1*6）-WS烘干机85151.9160.6BV-500-（3*50+1*25）-WS脱水机1221.422.8BV-500-（3*4+1*2.5）-WS通风机180321.7341.5BV-500-（3*150+1*95）-WS淋洗机610.711.4BV-500-（3*1.5+1*1）-WS变频机8401501.51597.3BV-500-（3*800+1*400）-WS传送机4071.576.1BV-500-（3*16+1*10）-WS3.5.7、2号车间线路截面计算  表9、2号车间线路截面计算表车间设备额定功率（Kw）工作电流I温度矫正I截面型号原液车间照明1115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明2115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明3115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明4115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明5115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明6115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明7115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明8115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS原液车间照明9115.6206.6219.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS3.5.8、3号车间线路截面计算计算车间各设备的实际工作电流由公式,得  表10、3-6号车间线路截面计算表车间设备额定功率（Kw）工作电流I温度矫正I截面型号酸站照明1130232.4246.8BLV-500-（3*95+1*50）-WS酸站照明2130232.