纺织厂供配电课程设计doc 43页.docx
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纺织厂供配电课程设计doc43页
纺织厂供配电课程设计（doc43页）
供配电课程设计
设计题目：
某纺织厂供配电系统设计
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
2017年1月2日
第一章原始资料及设计要求...................（4~6）
第二章接入系统设计.........................（6~13）
一.计算负荷.............................（6~11）
二.城北变电所供电电压的确定.............（12）
三.35KV架空线路的选择...................（12~13）
四.工厂总降压变电所主变压器台数及容量选择（13）
第三章车间变电所设计........................（14~25）
一.变电所选址原则........................（14）
二.车间变电所数量确定.....................（15）
三.变电所主变压器台数及容量选择原则.......（15~17）
四.各车间主变压器台数和容量的选择.........（17~20）
五.厂内10KV线路及截面选择.................（20~25）
六.0.4KV母线选择...........................（25）
第四章短路电流计算.............................（25~32）
一.标幺制法.................................（25~27）
二.标幺制法计算电流........................（27~32）
第五章电气设备的选择...........................（33~39）
一.电气一次设备选择...................（33~34）
二.防雷...............................（38）
三.本变电所高低压电气设备的选择..............（38~39）
第六章变电所二次回路方案选择及继电保护..........（39~42）
一.二次回路方案.............................（39~40）
二.继电保护方案.............................（40~42）
结束语..........................................（42）
参考资料.........................................（42）
源，但容量只能满足本厂负荷的20%（重要负荷），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（城北变电所）：
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。
二．设计内容
1．总降压变电站设计
（1）负荷计算
（2）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，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）配电装置设计：
包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。
（7）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。
第二章接入系统设计
一、计算负荷
1.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.常采用需要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，查出相应的需要系数
，然后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。
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.负荷计算过程
（1）纺丝车间：
纺丝机：
P30.1=KdPN=200×0.8=160（KW）
Q30.1=P30.1×tanФ=160×0.78=124.8（Kvar）
筒绞机：
P30.2=KdPN=30×0.75=22.5（KW）
Q30.2=P30.2×tanФ=22.5×0.75=16.875（Kvar）
烘干机：
P30.3=KdPN=85×0.75=63.75（KW）
Q30.3=P30.3tanФ=63.75×1.02=65.025（Kvar）
脱水机：
P30.4=KdPN=12×0.6=7.2（KW）
Q30.4=P30.4tanФ=7.2×0.8=5.76（Kvar）
通风机：
P30.5=KdPN=180×0.7=126（KW）
Q30.5=P30.5tanФ=126×0.75=94.5（Kvar）
淋洗机：
P30.6=KdPN=6×0.75=4.5（KW）
Q30.6=P30.6tanФ=4.5×0.78=3.51（Kvar）
变频机：
P30.7=KdPN=840×0.8=672（KW）
Q30.7=P30.7tanФ=672×0.7=470.4（Kvar）
传送机：
P30.8=KdPN=40×0.8=32（KW）
Q30.8=P30.8tanФ=32×0.7=22.4（Kvar）
总的计算负荷，取同时系数Kp=0.9Kq=0.95
P1=Kp（P30.1+P30.2+P30.3+P30.4+P30.5+P30.6+P30.7+P30.8）
=0.9×（160+22.5+63.75+7.2+126+4.5+672+32）=979.16（KW）
Q1=Kq（Q30.1+Q30.2+Q30.3+Q30.4+Q30.5+Q30.6+Q30.7+Q30.8）
=0.95×（124.8+16.875+65.025+5.76+94.5+3.51+470.4+22.4）
=763.11（Kvar）
S1===1241.41（KVA）
I1=S1/UN=1241.41/*380）=1.89（KA）
（2）原液车间照明：
P照明=KdPN=1040×0.75=780（KW）
Q照明=P照明tanφ=780×0.7=546（Kvar）
总的计算负荷
P2=P照明=780（KW）
Q2=Q照明=546（Kvar）
S2===952.11（KVA）
I2=S2/UN=952.11/（×380）=1.45（KA）
（3）酸站照明:
P酸=KdPN=260×0.65=169（KW）
Q酸=P酸tanφ=169×0.7=118.3（Kvar）
总的计算负荷
P3=P酸=169（KW）
Q3=Q酸=118.3（Kvar）
S3===206.3（KVA）
I3=S3/UN=206.3/（×380）=0.31（KA）
（4）锅炉房照明：
P锅=KdPN=320×0.75=240（KW）
Q锅=P锅tanφ=240×0.75=180（Kvar）
总的计算负荷
P4=P锅=240（KW）
Q4=Q锅=180（Kvar）
S4===300（KVA）
I4=S4/UN=300/（
（5）排毒车间照明
P排=KdPN=160×0.7=112（KW）
Q排=P排tanφ=112×0.6=67.2（Kvar）
总的计算负荷
P5=P排=112（KW）
Q5=Q排=67.2（Kvar）
S5===130.61（KVA）
I5=S5/UN=130.61/（×380）=0.2（KA）
（6）其他车间照明：
P其=KdPN=240×0.7=168（KW）
Q其=P其tanφ=168×0.75=126（Kvar）
总的计算负荷
P6=P其=168（KW）
Q6=Q其=126（Kvar）
S6===210（KVA）
I6=S6/UN=210/（*380）=0.32（KA）
电力负荷计算表如表3所示：
表3电力负荷计算表
序号
车间及设备
安装容量（KW）
需要系数
Kd
tanθ
计算负荷
P（KW）
Q（Kvar）
S（KVA）
I（A）
1
纺
练
车
间
纺丝机
200
0.8
0.78
160
124.8
1241.41
1890
筒绞机
30
0.75
0.75
22．5
16.875
烘干机
85
0.75
1.02
63.75
65.025
脱水机
12
0.6
0.8
7.2
5.76
通风机
180
0.7
0.75
126
94.5
淋洗机
6
0.75
0.78
4.5
3.51
变频机
840
0.8
0.7
672
470.4
传送机
40
0.8
0.7
32
22.4
小计
979.16
763.11
2
原液车间照明
1040
0.75
0.7
780
546
952.11
1450
3
酸站照明
260
0.65
0.7
169
118.3
206.3
310
4
锅炉房照明
360
0.75
0.75
240
180
300
460
5
排毒车间照明
160
0.7
0.6
112
67.2
130.61
200
6
其他车间照明
240
0.7
0.75
168
126
210
320
3.全厂负荷的计算
工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的基本依据，也是计算工厂的功率因数和无功补偿容量的基本依据。
在计算全厂的计算负荷时，总的计算负荷要小于每个用电负荷加起来的和，此次的课程设计，取全场负荷系数Kp=0.9,Kq=0.95。
则全厂负荷的计算过程如下：
有功负荷：
P=Kpk=0.9×（979.61+780+169+240+112+168）=2203.34KW
无功负荷：
Q=Kqk=0.95×（763.11+546+118.3+180+67.2+126）
=1710.58Kvar
视在负荷：
S===2789.41KVA
计算电流：
I===46.01A
根据设计要求，需要考虑工厂5年发展规划负荷，且工厂负荷年增长率按2%来计算，则有最终的负荷计算结果：
P=2230.34×=2462.48KW
Q=1710.58=1888.62Kvar
S===3103.34KVA
二．城北变电所供电电压的确定
输电线路电压等级的确定应该负荷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，以及接入的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。
查阅有关资料，得到有关供电电压与输送容量的关系，与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关，具体如下：
（1）当负荷为2000KW时，供电电压易选6KV,输送距离在3-10公里；
（2）当负荷为3000-5000KW时，供电电压易选10KV,输送距离在5-15公里；
（3）当负荷为2000-10000KW时，供电电压易选35KV,输送距离在20-50公里；
（4）当负荷为10000-50000KW时，供电电压易选110KV,输送距离在50-150公里；
（5）当负荷为50000-200000KW时，供电电压易选220KV,输送距离在150-300公里；
（6）当负荷为200000KW时，供电电压易选500KV,输送距离在300公里以上；
根据原始资料，本厂可由16公里处的城北变电所（110/38.5/11KV）,90MVA变压器供电，供电电压可任选，综合考虑输送距离、五年之后的负荷，本次选择35KV的供电电压。
三．架空线路导线选择
由原始资料可以得到，这个纺织厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600小时，并且有20%的重要负荷，考虑到重要负荷的供电可靠性，本设计采用两路电源进线，从城北变电所取得，备用电源来自距离纺织厂5公里的其他工厂，经过两次降压，也就是电源进厂以后，先经过总降压变电所，其中装有较大容量的电力变压器，将35kv的电源电压降为10kv的配电电压，然后通过高压配电线将电能送到各个车间变电所，最后经过车间变电所经配电变压器降为一般低压用电设备所需电压。
35kV架空线路导线截面的选择：
根据设计经验，对于长距离大电流线路和35KV及以上的高压线路，先按经济电流密度选导线经济截面，再校验其他条件。
1．计算负荷电流：
I=P/UNcosφ=2462.48/（*35×0.9）=45.13A
选择经济截面：
由设计资料知年最大负荷利用小时为4600小时，根据
查表得经济电流密度J=1.1A/mm2，按经济电流密度选择接入系统每回导线型号、规格、截面的选择：
截面的选择：
A=I/J=45.13/1.1=41.03mm2
2．校验电压降：
正常运行时：
N=2查附表,LGJ-50导线的阻抗r1=0.63Ω/km;x1=0.42Ω/km.
R=r1L=0.63×16=10.08Ω
X=x1L=0.42×16=6.72Ω
ΔU%=（PR+QX）/2U2=（2462×10.08+1889×6.72）/（2×352）=1.5%<5%
符合要求
故障情况运行时：
考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负
荷供电
ΔU%=（PR+QX）/U2=（2435.89×10.08+1878×6.72）/352=3%<5%
符合要求
3．校验发热条件：
查附表得LGJ-50允许载流量，按环境温度30度Ia=234A，查表得环境温度30度时的温度校正系数K=0.94
Ie=IaK=234×0.94=219.96A
因此满足发热条件。
结论：
经上述计算复核决定采用二回路LGJ-50导线接入系统。
四.工厂总降压变电所主变压器台数及容量选择
由各10KV线路首端负荷（见下章供电给各车间变电所线路首端功率计算的结果）可以计算得到：
∑P=2×（556.49+395.85+205.5）=2315.68KW
∑Q=2×（280.67+198.91+148.06）=1255.28Kvar
P=KP∑P=0.9×2315.68=2084.112KW
Q=KQ∑Q=0.95×1255.28=1192.516Kvar
总降压变10KV侧无功补偿取=300kvar
Cosφ=P/=2084.112/=0.92>0.9
所以补偿电容合适
补偿之后的视在负荷：
S==2267.7KVA
为保证供电可靠性，选用两台主变压器（每台可供总负荷70%）：
SN.T=0.7×2267.7=1587KVA
由于要考虑一定的余量以便今后5年的发展，所以选用SL7-2000/35作为主变压器。
第三章车间供电系统设计
一．变电所选址原则
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。
变电所所址的选择，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，不占或者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、临近设施的相互影响。
（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。
当与有爆炸或者火灾危险环境的建筑物毗邻时，应符合国家标准GB50058-2014《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。
二．车间变电所的确定
根据地理位置及各车间计算负荷，确定设立三个车间变电所：
（1）变电所1:
纺练车间、锅炉房；
（2）变电所2：
原液车间；
（3）变电所3：
排毒车间、酸站、其他车间；
三．变电所主变压器台数和容量的选择原则
1.选择主变压器台数时应该考虑下列原则：
（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。
对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或者检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。
对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。
（1）对季节性负荷或者昼夜负荷变动较大而适宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。
（2）除上述两种情况外，一般车间变电所适宜采用一台变压器，但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或者多台变压器。
2．变电所主变压器容量的选择
（1）只装有一台主变压器的变电所
主变压器的容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即SN.T≥S30
（2）装有两台主变压器的变电所，每台变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件：
a.任一台变压器单独运行时，应该满足总计算负荷S30的大约60%~70%的需要，即
SN.T=（0.6~0.7）S30
b．任一台变压器单独运行时，应满足全部一二级负荷的需要，即：
SN.T≥S30（I+II）
（3）车间变电所主变压器的单台容量上限
车间变电所主变压器的单台容量一般不宜大于1000KVA（或1250KVA）。
这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制，另一方面也是考虑到可以使变压器更加接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗、有色金属消耗量。
（4）适当考虑负荷的发展
应适当考虑今后5~10年电力负荷的增长，留有一定的余地。
干式变压器的过负荷能力较小，更应该留有较大裕量。
这里，电力变压器的额定容量SN.T是在一定温度条件下的持续最大输出容量（出力）。
如果安装地区的年平均气温不为20摄氏度时，则年平均气温每升高1摄氏度，变压器容量相应地减小1%。
因此户外电力变压器的实际容量为：
ST=（1-）SN.T
对于户内变压器，由于散热条件较差，一般变压器室的出风口与进风口之间有约15摄氏度的温度差，从而使处在室中间的变压器环境温度比户外变压器环境温度要高出大约8摄氏度，因此户内变压器的实际容量较之上式所计算的容量还要减小8%。
四.各车间变压所台数及容量选择
1.变压所1变压器及容量选择
（1）变压所1的供电负荷统计。
取同时系数：
Kεp=0.9Kεq=0.95
ƩP=Kεp（P4+P4）=0.9×（979.16+240）=1097.244（KW）
ƩQ=Kεq（Q4+Q4）=0.95×（763.11+180）=895.95（Kvar）
（2）变压所1得的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。
无功补偿试取：
QC=450Kvar
补偿以后:
Q=895.95-450=445.95Kvar
Cosφ=ƩP/
=1097.244/=0.926>0.9
SI==1184.4KVA
（3）变电所1的变压器选择。
为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供电车间总负荷的70%）：
SNT1=0.7SI=0.7×1184.4=759.08KVA
查表：
选择变压器型号S9系列，额定容量为1000kVA
查表得出变压器的各项参数：
空载损耗：
ΔPO=1.8KW;
负载损耗ΔPK=11.6KW；
阻抗电压UK%=4.5；
空载电流IO%=1.1.
（4）计算每台变压器的功率损耗（n=1）。
S=0.5SI=0.5×1184.4=592.2KVA
ΔPT=nPO+ΔPK/n（S/SN）2=1.8+11.6×（592.2/1000）2=5.87KW
ΔQT=nIO%SN/100+UK%/100n（S/SN）2=11+45×（592.2/1000）2=26.78Kvar
2.变压所2变压器台数及容量选择
（1）变压所2的供电负荷统计。
P=780KW
Q=546Kvar
（2）变压所2的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。
无功补偿试取：
QC=200Kvar
补偿以后：
Q=549-200=346Kvar
Cosφ=ƩP/
=780/=0.91>0.9
SⅡ==853.3KVA
（3）变电所2的变压器选择。
为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可
供电车间总负荷的70%）：
SNg2=0.7SⅡ=0.7×853.3=597.31KVA
查表：
选择变压器型号S9系列，额定容量为630kVA，两台。
查表得出变压器的各项参数：
空载损耗：
ΔPO=1.3KW;
负载损耗ΔPK=8.1KW；
阻抗电压UK%=4.5；
空载电流IO%=2.
（4）计算每台变压器的功率损耗。
S=0.5SⅡ=0.5×853.3=426.25KVA
ΔPT=nPO+ΔPK/n×（S/SN）2=1.3+8.1×（426.25/630）2=5.05KW
ΔQT=nIO%SN/100+UK%/100n×（S/SN）2=12.6+45×（426.25/630）2=32.6Kvar
3.变压所3变压器台数及容量选择
（1）变压所3的供电负荷统计。
ƩP=P3+P5+P6=169+112+168=449KW
ƩQ=Q3+Q5+Q6=118.3+67.2+126=311.5Kvar
（2）变压所3的供电负荷统计。
取同时系数：
Kεp=0.9Kεq=0.95
ƩPⅢ=KεpƩP=0.9×449=404.1KW
ƩQⅢ=KεqƩQ=0.9
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