发电厂课程设计某工厂电气设计

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1、课题:专业:班级:学号:姓名:指导教师：设计日期：成绩:刘永欢刘胜芬2016.06.06CIO COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYXHONGQING UNIVERSITY某化工厂降压变电所电气设计电气工程及其自动化2014级4班重庆大学城市科技学院电气信息学院目录一、设计目的 1二、设计要求 12.1 设计资料 . 1三、设计过程 31、系统概述 32、设计与分析过程 . 32.1 各车间计算负荷 . 32.2 各车间变电所的设计选择 62.3 各变电所的变压器台数及容量选择 72.4 厂内 10kV 线路截面的选择 92.5 工厂总降压变电所及接入系统设计 1

2、12.6 短路电流计算 . 122.7 变电所高低压电气设备的选择 162.8 继电保护的配置 . 182.9 防雷措施 . 18四、总结 19五、附录 19六、参考文献 21某化工厂降压变电所电气设计、设计目的在老师的指导下，独立完成设计任务，通过对化工厂降压变电所的设计，初 步掌握工厂供电系统的设计方法，将所学知识融汇贯通运用到设计中巩固知识。 培养较强的创新意识和学习能力。、设计要求根据本厂用电负荷（甲-4组），并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技 术先进，经济合理的要求。（1）确定工厂变电所的位置与型式（2）通过负荷计算，确定主变压器台数及容量（3）进行短路电流计算，选择变电所的主接线

3、及高、低压电气设备（4）按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸（5）最后写出课程设计报告并进行答辩（格式请严格按照课程设计模板进 行统一）。2.1设计资料设计工程项目情况如下：（1）工厂总平面图见图1 - 1（2）工厂负荷数据：本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数 6000小时。本厂负荷统计资料见表1 -1，表1-1某化工厂负荷情况表序号车间设备名称安装容量Kdtan cos 计算负荷甲乙P(kW)Q(kvar)S(kVA)1纺炼车间纺丝机2002200.800.78筒绞机30560.750.75烘干机85700.751.02脱水机12180.600.80通风机1802400.700.

4、75淋洗机6220.750.78变频机8409500.800.70传送机40300.800.70小计2原液车间照明120011600.750.70小计3酸站照明2003100.650.70小计4锅炉房照明2902700.750.75小计5排毒车间照明1801400.700.60小计6其他车间照明3002400.700.75小计7全厂计算负荷总计表1-2学生组合方案序号炼纺车间原液车间酸站锅炉房排毒机房其他附属车间1ABCDEF2ABDEFC3ABEFCD4BAEFCD5BAFCDE(3) 供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方20公里处的城北变电所110/38. 5/llkV ，50MV

5、A变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距4公里处的其他工厂可以引入10kV线路做备用电源，但容量只能满足本厂 负荷的30师要负荷，平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。(4) 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 1500MVA 10kV母线的出线断路器断流容量为 350MVA(5) 供电局要求的功率因数：当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧cos 0.9 ;当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧 cos 0.95(6) 电费制度：按两部制电费计算。变压器安装容量每1kVA为15元/月，动力电费为0.3元/kWh,照明电费为0.55元/ (kW

6、h)。(7) 气象资料：本厂地区最高温度为 38 C，最热月平均最高气温29 C,最 热月地下0.8m处平均温度为 丝C,年主导风向为东风，年雷暴雨日数为20天。(8) 地质水文资料：本厂地区海拔60m地层以砂黏土为主,地下水位为2m三、设计过程1、系统概述供电系统是电力系统的一个重要环节，由电气设备及配电线路按一定的接线 方式所组成。它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能， 将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备的装设场所， 再利用电气控制设 备来决定用电设备的运行状态，最终使电能为国民经济和人民生活服务。 本课程 设计根据设计要求给定的环境与参数，计算并确定负荷、无功

7、功率及补偿、供电 电压选择、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择、短路电流、变电所一次设备的选择与校验、变电所高、低压线路的选择、变电所二次回路方案选择 及继电保护的整定以及防雷和接地装置，最终完整设计出该工厂的供电系统。2、设计与分析过程供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个元件(包扩电力变压器、 开关设备及导线、电缆等)都必须要选择得当，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。因此对各环节的电力负荷进行计算， 选出供电系统设备。2.1各车间计算负荷和无功补偿(需要系数法)纺炼车间(甲组)1 单台机械负荷计算(1) 纺丝机已知 Pe= 200Kw，

8、Kd = 0.8，tan = 0.78故P= Pe Kd=200 X0.8 =160 (Kw)Q = P tan =160 X0.78= 124.8(Kvar)(2) 筒绞机已知Pe= 30Kw，Kd = 0.75，tan = 0.75故P= Pe Kd=30 X0.75 =22.5 (Kw)Q = P tan = 22.5 X 0.75 = 18.88(Kvar)(3) 烘干机已知Pe= 85Kw, Kd = 0.75, tan = 1.02故P= Pe Kd= 85 X0.75 = 63.75 (Kw)Q= P tan = 63.75 X 1.02 = 65.03(Kvar)(4) 脱水机

9、已知Pe =12Kw，Kd =:0.6,tan = 0.8故P =Pe Kd =12 X0.6 =7.2 (Kw)Q =P tan =7.2X0.8 =:5.76(Kvar)(5)通风机已知Pe =180Kw ,Kd=0.7,tan = 0.75故P =Pe Kd =180X0.7 =:126 (Kw)Q =P tan =126X0.75 = 94.5(Kvar)(6)淋洗机已知Pe =6Kw, Kd =0.75,tan = 0.78故P =Pe Kd =6 X0.75 =4.5 (Kw)Q = P tan = 4.55 X 0.78 = 3.51(Kvar)(7)变频机已知 Pe= 840K

10、w , Kd = 0.8, tan = 0.7故 P= Pe Kd= 840 X0.8 = 672 (Kw)Q = P tan = 672 X0.7 = 470.4(Kvar) (8)传送机已知Pe= 40Kw , Kd = 0.8, tan = 0.7故P= Pe Kd= 40 X0.8= 32 (Kw)Q = P tan = 32 X 0.7 = 22.4(Kvar) 纺炼车间单台机械负荷计算统计表2-1表2-1纺炼车间负荷统计列表序号车间设备名称安装容量Kdtan 计算负荷甲P(kW)Q(kvar)纺炼车间1纺丝机2000.800.78160124.82筒绞机300.750.7522.5

11、18.883烘干机850.751.0263.7565.034脱水机120.600.807.25.765通风机1800.700.7512694.56淋洗机60.750.784.53.517变频机8400.800.70672470.48传送机400.800.703222.4小计13191087.95805.282.车间计算负荷统计（同时系数）取同时系数：K p = 0.9, K Q= 0.95P= K p P= 0.9 X 1087.95 = 979.2(KW)Q= K Q Q= 0.95 X 805.28 = 765(Kvar)S= V?+ ? = 979.22 X7652 = 1242.6(K

12、VA)其余车间负荷计算1. 原料车间照明已知Pe= 1200Kw，Kd = 0.75，tan = 0.7故P= Pe Kd= 1200 X 0.75= 900 (Kw)Q = P tan = 900 X0.7 = 630(Kvar)S= V?+ ? = 9002 X6302 = 1098.6(KVA)2. 酸站照明已知Pe= 200Kw , Kd = 0.65, tan = 0.7故P= Pe Kd= 200 X0.65 = 130 (Kw)Q = P tan = 130 X0.7 = 91(Kvar)S= V?+ ? = 1302 X912 = 158.7(KVA)3. 锅炉房照明已知Pe=

13、 290Kw , Kd = 0.75, tan = 0.75故P= Pe Kd= 290 X0.75 = 217.5 (Kw)Q= P tan = 217.5 X0.75 = 163.1(Kvar)S= V?+ ? = 217.502 X163.12 = 271.9(KVA)4. 排毒车间照明已知 Pe= 180Kw , Kd = 0.7, tan = 0.6P= Pe Kd= 180 X0.7= 126 (Kw)Q = P tan 二 126 X0.6= 75.6(Kvar)S= V?+ ? = 1262 X75.62 = 146.9(KVA)5. 其他车间照明已知 Pe= 300Kw ,

14、Kd = 0.7, tan = 0.75故 P= Pe Kd= 300 X0.7= 210 (Kw)Q= P tan = 210 X0.75 = 157.5(Kvar)S= V?+ ? = 2102 X157.52 = 262.5(KVA)各车间计算负荷统计表2-2表2-2 各车间计算负荷统计列表序号车间设备名称安装容量计算负荷甲P(kW)Q(kvar)S(kVA)1纺炼车间1319979.27651242.62原液车间照明12009006301098.63酸站照明20013091158.74锅炉房照明290217.5163.1271.95排毒车间照明18012675.6146.96其他车间照

15、明300210157.5262.52.2各车间变电所的设计选择各车间变电所位置及全厂供电平面草图根据地理位置及各车间计算负荷大小，决定设立3个变电所，各自供电范围如图2-1。图2-1变电站分布变电所I:纺炼车间变电所II:原料车间、锅炉房、办公及生活区 变电所III :排毒车间、酸站车间、其他车间2.3各变电所的变压器台数及容量选择 变压所I的变压器台数及容量选择(1) 变压所I的供电负荷统计：P = 979.2 ( kw)Q = 765(Kvar)(2) 变压所I的无功补偿(功率因数0.9以上) 无功补偿试取？?= 300?补偿后：Q= 765 - 300 = 465(?cos?=?/? +

16、?2979.2V979.2 2 +465 2 =0.9?= V ?+ ? = V 979.2 + 4652 = 1084(?选用 BW0.4-14-1/3 电容器 n = ?=竺=21.43 取 n=22?14(3) 变压所I的变压器选择，为保证供电的可靠性，选用两台变压器(每台变压器供车间的 70% : ?1= 0.7?= 0.7 X1084 = 758.8 (?选择变压器型号为S9系列，确定容量为800KVA两台查表得出变压器各项参数：空载损耗1.4kw、负载损耗7.5kw、空载电流1%=0.8、 阻抗电压U%=4.5(4) 计算每台变压器的功率损耗1 1?= -?= 2 X1084 =

17、542 (?)?= ?+ 1?磴)2 = 1.4+ 7.5 X(84|)2 = 4.84?= ?+ ()2 = 0.8 X 8 + 4.5 X8 X(一)2 = 22.92?100 宀 ? 100 ?800变压所II变压器台数及容量选择(1) 变压器II的供电负荷统计：同时系数K p = 0.9, K Q= 0.95P= K p (?原 + ?锅)=0.9 X (900 + 217.5) = 1005.75 (kw)Q= Q Q (?原 + ?周)=0.95 X (630 + 163.1 ) = 753.45 (kw)(2) 变压所II的无功补偿(功率因数0.9以上) 无功补偿试取？?= 35

18、0?补偿后：Q= 753.45 - 350 = 403.45 (?cos?=?1005.75厂厂=c弓=0932+?2005.75 2+403.45 2?= V ?+ ? = V 1005.75 + 403.452 = 1083.7(?选用 BW0.4-14-1/3 电容器n = -= = 25(3) 变压所II的变压器选择，车间照明为三类负荷选用一台变压器供电选择变 压器型号为S9系列，确定容量为1250KVA查表得出变压器各项参数：空载损耗 1.95kw、负载损耗12kw、空载电流1%=0.6、阻抗电压 U%=4.5(4) 计算每台变压器的功率损耗1083.72X(725T)2?= ?+

19、亦？?；)2 = 1.95 + 12 X(-1250-)2 = 10.97?= ?%?+ 1?%(绡2 = 0.6 x 12.50 + 4.5 X12.50100 ? 100 ?49.8?变压所III变压器台数及容量选择(1)变压器III的供电负荷统计：同时系数K p = 0.9, K Q= 0.95P = K p (?* + ?酸 + 其)=0.9 X (126 + 210 + 130)=419.4 (kw)Q = Q Q ( ?* + ?酸 + ?其)=0.95 X ( 75.6 + 157.5 + 91 ) = 307.89 ( kw)(2) 变压所III的无功补偿(功率因数0.9以上)

20、 无功补偿试取？?= 150?补偿后：Q= 307.89 - 150 = 157.89 (?cos?=0.94?419.4V?字+?2 = V119.4 2+157.89 2 =?= V ?+ ? = V 419.4 + 157.892 = 448.1(?150选用 BW0.4-14-1/3 电容器 n = ?=廿二 10.7 取 n=11(3) 变压所III的变压器选择，车间照明为三类负荷选用一台变压器供电选择 变压器型号为S9系列，确定容量为500KVA查表得出变压器各项参数：空载损耗0.96k载、负损耗5.1kw、空载电流1%=1、 阻抗电压U%=4(4) 计算每台变压器的功率损耗?=

21、?+ 1?(为2 = 0.96 + 5.1 X(4481)2 = 5.06?%1 ?%? 448 1 o?= ?牯？辭？?五(刀2 = 1 X5+ 4 X5 X(-500T)2 = 2106?2.4厂内10kV线路截面的选择供电给变电所I的10kV线路选用双回供电线路，其变压器的损耗：?50(1)= ?30(1)+ ?= 489.6 + 4.84 = 494.44(kW)?0=?0(1)+ ?= 232.5 + 22.92 = 255.4(?)?0(1) = V ?1) 2 + ?0(1) 2 =V494.442 + 255.42 = 556.52(?)?(1)=鴛556.52=32.13(?

22、V3 X10(1)先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时为6000h,查表可得，架空线的经济电流密度？?= 1.0?/?所以可得经济截面：?= ?= 干=32.13( ?)可选用导线型号LJ-25，其允许载流量?= 135(?，相应参数r=1.28 Q/km、 x=0.345 Q /km再按发热条件检验：已知=29C,温度修正系数为？?=70-250-2970-25=0.95?= ?= 0.95 X135 = 128.25 32.13由上式可知，所选导线符合长期发热(2) 按机械强度进行校验 查表知，10kV架空铝绞线的最小截面为16? 64.27由上式可知，所

23、选导线符合长期发热(3) 按机械强度进行校验 查表知，10kV架空铝绞线的最小截面为16? 26.6由上式可知，所选导线符合长期发热(2)按机械强度进行校验 查表知，10kV架空铝绞线的最小截面为16? ?%?)?= 0.9 X (988.88 + 1016.72 + 424.46 ) = 2187.05 (kw )Q= Q Q (? ? ?)?= 0.95 X (510.8 + 453.25 + 178,95 ) = 1085.85 (kw )(2) 总变压所10kv侧的无功补偿(功率因数0.9以上) 无功补偿试取？?= 100?补偿后：Q= 1085.85 - 100 = 985.85 (

24、?cos?=0.91?_2187.05字+?2V2187.052+985.85 2?= V ?+ ?=也187.05 2 + 985.852 = 2398.98(?选用 BW10.5-50-1W 电容器 n = ?= = 2?50(3) 总降压变压器选择，化工厂为二类负荷为保证供电可靠性选用两台变 压器(每台变压器供车间的 70%): ?1= 0.7?= 0.7 X 2398.98 =1679.286 (?)?选择变压器型号为S9系列，确定容量为2000KVA查表得出变压器各项参数：空载损耗 2.72kw、负载损耗17.82kw、空载电流1%=0.75 阻抗电压 U%=6.5(4) 计算每台变

25、压器的功率损耗1 1S?=刁？总=2 X 2398.98 = 1199.5 (?)?= ?+ 1?(?J)2 = 2.72 + 17.82 X(1095)2 = 9.13?為？= ?%?+ -?%(?)2 = 0.75 X 20 + 6.5 X 20 X (199)2 = 61.76? ? 100 ? ?100 ?2000 丿2.5.2 35kV供电线路截面选择考虑化工厂未来5年的发展，每年负荷以2%的比率增长(1) 工厂计算负荷统计(同时系数)取同时系数：K p = 0.9P= K p P= 0.9 X 2562.7 = 2306.43(KW)P = P(1 + 2%) 5 = 2306.4

26、3 X (1 + 2%) 5 = 2546.5(?) 为保证供电的可靠性，选用两回 35kV供电线路。23.23?1?1 X 2546.5v3?/3 X35 X0.9先按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时为 6000h,查表可得，架空线的经济电 流密度闕?= 1.0?/?所以可得经济截面：？?= ?= 罕=23.23（?）可选用导线型号LJ-25可选其允许载流量？?= 135（?, 再按发热条件检验：已知=29C,温度修正系数为?=煌T = 95?= ?= 0.95 X135 = 128.3 23.23由上式可知，所选导线符合长期发热(3)按机械强度进行校验 查

27、表知，35kV架空铝绞线的最小截面为35?, 选用导线型号LJ-35可选其允许载流量？?= 170(?，相应参数r=0.92 Q /km、 x=0.336 Q /km故满足机械强度要求。、35kV线路功率损耗和电压降计算(1) 35kV线路功率损耗计算已知 LG-35 参数：r=0.92 Q /km、x=0.336 Q /km,l=20kmR=18.4 Q、X=6.72Q35kV线路的功率损耗：?= 3?= 3 X 23.232 X0.92 X20 = 29.79?= 3?= 3 X23.232 X 0.336 X20 = 10.88?线路首端功率P= ?+ ?= 1273.25 + 29.7

28、9 = 1303.04? Q= ? + ?= 616.67 + 10.88 = 627.55?(2) 线路电压降计算?U% =?+?1303.04 X 18.4+627.5535 2X 6.72一 =2.3% ? = 66.96? X4=36.392 X42.8 、继电保护的配置总降压变电所需配置以下继电保护装置；主变压器保护， 35kv 进线保护， 10kv 线路保护；此外还需配置以下装置：备用电源自动投入装置和绝缘监察装 置。、主变压器保护根据规程规定 1600kvA 变压器应设下列保护：（1）瓦斯保护 防御变压器内部短路和油面降低，轻瓦斯动作于信号、重瓦斯动作于跳闸。（2）电流速断保护

29、防御变压器线圈和引出线的多相短路动作于跳闸。（3）过电流保护 防御外部相间短路并做为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护， 动作于跳闸（4）过负荷保护防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。2.8.2 、35kv 进线线路保护（1）电流速断保护在电流速断保护的保护区内， 速断保护为主保护， 动作于跳闸。 但电流速断 保护存在着一定的死区，约占线全长的 20%。（2）过电流保护由于电流速断保护存在着约占线路全长的 20%的死区，因此由过流保护作为 其后备保护，同时防御速断保护区外部的相同短路，保护动作于跳闸。（3）过负载保护、 10kv 线路保护（1）过电流保护 防治电路中短路电流过大，保护

30、动作于跳闸。（2）过负载保护 防治配电变压器的对称过载就个用电设备的超负荷运行。2.9 防雷措施由于供电部门到工厂之间的35kV架空线路的距离比较短（10kM），因此没 有必要安装避雷线， 只需要在高压侧进行对雷入侵波的防护， 就可以满足防雷的 要求。本降压变电所35kV配电装置为户外布置，为避免直接雷击，考虑装设独 立避雷针，独立避雷针应距变压器金属外壳接地点地中距离达到大于 15M。独 立避雷针的接地电阻不大于 10 欧姆。四、总结Xxx:通过两个星期的发电厂课程设计， 在老师和同学的帮助下，顺利完成 了化纤厂降压变电所电气设计。 两周的时间是短暂的， 但却是充实的。 每一个步 骤都需要耐

31、心的查阅资料， 认真对待， 完成了课程设计因此有种小小的喜悦。 也 从中发现了自己很多的不足，以前学过的CAD绘图，都忘得差不多了，计算负荷 的公式也记不清了。 总的来说， 课程设计不仅丰富了我的发电厂专业知识， 还让 我明白与队友沟通的重要性。 每一次沟通都会有新的发现， 来使我们的设计更完 美。这次课程设计更为以后的毕业设计打下良好基础， 虽然设计已经完成， 但学 到的知识不会忘记。本人负责计算变电所I、U、川中变压器的容量选择以及台数确定，计算 其每台变压器的功率损耗， 其中包括有功功率和无功功率， 还有厂内供给变电所 I、U、川的10K V的线路截面选择和校验，其中包括每台变压器的损耗

32、和通过 发热条件选择截面后再校验其机械强度和电压损失，还有10K V低压侧电气设备的选择，其中包括高压断路器、隔离开关和电流互感器。其中计算量较大大，也 遇到了比较多的困难， 其中请教了老师， 解决了计算方面遇到的阻碍， 收获也很 丰富。我们选择在高压测选择双回路双变压器，在低压侧采用单回路双变压器， 这样有助于线路的安全供电， 这让我深刻的体会到电气设备选择的重要性， 只要 其中某个环节错误， 其他的工作都将受之影响， 这也有助于提高自身的专业课知 识水平。Xxx:在本次课程设计中主要计算的是高压设备的参数计算和型号选择，在课程上学习了理论知识， 但是了解不够， 在本次课程设计中让自己详细的

33、设计地 址和型号的选择， 让自己的理论知识得到了运用， 更为丰富的了解电气方面的专 业知识和电气元件的具体参数和选择， 在小组内大家通力合作， 最后完整的做出 了此次课程设计， 不仅收获了理论专业知识， 更学会了精诚合作， 是我收获了很 多。本人在此次发电厂与电气设备的课程设计中，主要分担短路电流的计算以 及 0.4KV 电气设备选择的任务， 在设计过程中， 我对于发电厂此门课程有了更深 的理解，对相关的知识点有了更全面的认识和掌握， 对相关的短路计算及电气设备选择原则更为熟悉和明了。虽然在短路计算过程中遇到种种困难， 比如公式的 选择和数值的代入，稍有粗心，便前功尽弃，通过自己的努力和同学老

34、师的帮助， 最终解决了问题，完成了报告，在选择0.4KV电气设备时，通过查表的方法一一 对应比较，部分附录表还需查阅相关资料，尽管过程繁琐，但也因此熟知查表和 选择原则的重要性，这对于今后在工作和学习的过程中有着至关重要的作用。五、附录化工厂降压设计主接线图5-1LGJ-35 20KM35kvI弩城北变电所旺轴w 6TL| lb 5 N,*4化工厂降压设计主接线图5-1六、参考文献1 郭琳，胡斌，黄兴泉发电厂电气设备第二版中国电力出版社，2016 2 余建明，同向前，苏文成 .供电技术.第 4版.北京：机械工业出版社， 2008.3 刘介才，工厂供电 . 北京：机械工业出版社， 2003.4 贾渭娟，罗平供配电系统 重庆大学出版社，2016.5 李有文 ，现代配电技术 . 北京：机械工业出版社， 2004.