化工厂35KV总降压变电所设计Word文件下载.doc
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2.4本变电所高低压电气设备的选择 -28-
2.4.1高压35kV侧设备选择 -28-
2.4.2中压10kV侧设备选择 -29-
2.4.3低压0.4kV侧设备选择 -29-
3主接线设计 -30-
3.1主接线的设计原则和要求 -30-
3.1.1电气主接线的设计原则 -30-
3.1.2设计主接线的基本要求 -32-
3.2主接线的设计步骤 -32-
3.3基本接线型式 -33-
3.3.1单母线接线 -33-
3.3.2单母线分段接线 -33-
3.3.3双母线接线 -33-
3.3.4双母线分段接线 -34-
3.3.5桥形接线 -35-
3.4主接线初步设计方案 -35-
4继电保护配置 -37-
4.1继电保护的任务 -37-
4.2继电保护装置 -37-
4.3主变压器保护 -37-
4.435kV进线线路保护 -38-
5降压变电所防雷与接地装置的设计 -39-
5.1变电所的防雷保护 -39-
5.1.1直接防雷保护 -39-
5.1.2雷电侵入波的防护 -39-
5.2变电所公共接地装置的设计 -39-
5.2.1接地电阻的要求 -39-
5.2.2接地装置的设计 -40-
结论 -41-
致谢 -42-
参考文献 -43-
附录A主变压器的主接线方案图 -44-
-43-
1绪论
1.1工厂供电的意义
众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。
电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;
电能的输送和分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化[1]。
电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小。
电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的必重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。
因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。
1.2工厂供电的原则
工厂供电设计必须遵循以下原则:
(1)遵守规程、执行政策
必须遵守国家的有关规定及标准,执行国家的有关方针政策,包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。
(2)安全可靠、先进合理
应做到保障人身和设备的安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和经济合理采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
(3)近期为主、考虑发展
应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系,做到远近结合,适当考虑扩建的可能性。
(4)全局出发、统筹兼顾
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等,合理确定设计方案。
工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。
工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。
作为从事工厂供电工作的人员,有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识,以便适应设计工作的需要。
1.3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(本表数据为设计方案分配表第九组数据)。
设计需要考虑工厂5年发展规划负荷(工厂负荷年增长率按2%),如图表1.1所示。
表1.1某化纤厂负荷情况表
某化纤厂负荷情况表
序号
车间设备名称
安装容量
1
纺练车间
纺丝机
200
筒绞机
30
烘干机
85
脱水机
12
通风机
180
淋洗机
6
变频机
840
传送机
40
2
原液车间照明
1040
3
酸站照明
260
4
锅炉房照明
320
5
排毒车间照明
160
其他车间照明
240
(2)供电电源请况:
按与供电局协议,本人可由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。
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%(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15元/月,动力电费为0.3元/kv.h,照明电费为0.155元/kv.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,底层以杀粘土为主,地下水位为2m。
2工厂变电所的选择
2.1主变选择
2.1.1供电方案论证
由于本地区能提供110kV、35kV和10kV三个电压等级,由于城北变电所提供110kV电压,经变压器变成35kV或10kV对工厂进行供电,所以需要35kV或10kV中的一种电压,所以将两种电压的优缺点扼要分析如下:
方案一:
采用35kV电压供电的特点:
(1)供电电压较高,线路的功率损耗及电能损耗小,年运行费用低;
(2)电压损失小,调压问题容易解决;
(3)对的要求较低,可以减少提高功率因数补偿设备的投资;
(4)需建设总降压变电所,工厂供电设备便于集中控制管理,易于实现自动化,但要多占一定的土地面积;
(5)根据运行统计数据,35kV架空线路的故障比10kV架空线路的故障低一半,因而供电的可靠性高;
(6)有利于工厂的进一步扩展。
方案二:
采用10kV电压供电的特点
(1)不需要投资建设工厂总降压变电所,并少占土地面积;
(2)工厂内不装设主变压器,可简化接线,便于运行操作;
(3)减轻维护工作量,减少管理人员;
(4)供电电压较35kV低,会增加线路的功率损耗和电能损耗,线路的电压损失也会增大;
(5)要求的值高,要增加补偿设备的投资;
(6)线路的故障比35kV的高,即供电可靠性不如35kV。
由上述分析可知,方案一优于方案二。
因此,选用方案一,即采用35kV电压供电,建设厂内总降压变电所是合理的[2]。
在发电厂和变电站中,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主变压器;
用于两种电压等级之间交换功率的变压器,称为联络变压器;
只供本所(厂)用的变压器,称为站(所)用变压器或自用变压器。
本章是对变电站主变压器的选择。
2.1.2主变压器的选择
主变压器容量的选择
(1)主变压器容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷选择,适当考虑到远期10~20年的负荷发展。
对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合;
(2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;
对一般性变电所,当一台变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%;
(3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。
应从全网出发,推行系列化、标准化。
主变压器型式的选择
选择主变压器,需考虑如下原则:
(1)当不受运输条件限制时,在330kV及以下的发电厂和变电站,均应选用三相变压器;
(2)当发电厂与系统连接的电压为500kV时,已经技术经济比较后,确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压器或单相变压器组。
对于单机容量为300kV、并直接升到500kV的,宜选用三相变压器;
(3)对于500kV变电所,除需考虑运输条件外,尚应根据所供负荷和系统情况,分析一台(或一组)变压器故障或停电检修时对系统的影响。
尤其在建所初期,若主变压器为一组时,当一台单相变压器故障,会使整组变压器退出,造成全网停电;
如用总容量相同的多台三相变压器,则不会造成所停电。
为此要经过经济论证,来确定选用单相变压器还是三相变压器。
在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等,确定是否需要备用相。
绕组数量和连接形式的选择
具有三种电压等级的变电所,如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但需要装设无功补偿设备时,主变压器一般选用三绕组变压器。
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。
电力系统采用的绕组连接方式只要有丫和△,高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。
我国110kV及以上电压,变压器绕组多采用丫连接;
35kV亦采用丫连接,其中性点多通过消弧线圈接地。
35kV以下电压,变压器绕组多采用△连接。
由于35kV采用丫连接方式,与220、110系统的线电压相位角为0,这样当变压变比为220/110/35kV,高、中压为自耦连接时,否则就不能与现有35kV系统并网。
因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器,全国投运这类变压器约40~50台[3]。
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。
变电所变压器台数的确定确定原则
(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。
选择变压器台
(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。
变压器绝缘结构的选择
根据绝缘结构方式不同,一般有矿物油变压器、硅油变压器、六氟化硫变压器、干式变压器及环氧树脂浇变压器等。
多层或高层主体建筑内变电所,一般选用不燃或难燃型变压器.在多尘或有腐蚀性气体严重影响安全运行的场所内,应选用防尘型或防腐型变压器。
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。
本次毕业设计是设计对化工厂进行供电,因此,应该用两台变压器供电,这样就很难造成一些不必要的损失了。
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:
①任一台变压器单独运行时,应满足全部一、二级负荷的需要;
②任一台变压器单独运行时,宜满足全部用电容量设备70%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70%~80%为宜,以提高运行率。
各车间变压器台数及容量选择
(1)变压所I变压器及容量选择;
①变压所I的供电负荷统计。
取同时系数:
,
(2.1)
②变压所I得的无功补偿(提高功率因数到0.9以上)。
无功补偿试取:
补偿以后:
(2.2)
(2.3)
③变电所I的变压器选择。
为保证供电的可靠性,选用两台变压器(每台可供电车间总负荷的70%):
选择变压器型号SL7系列,额定容量为1000kVA,两台。
查表得出变压器的各项参数:
空载损耗;
负载损耗;
阻抗电压;
空载电流。
④计算每台变压器的功率损耗。
(2.4)
(2.5)
也可用简化经验公式:
(2)变压所Ⅱ变压器台数及容量选择
①变压所Ⅱ的供电负荷统计。
②变压所Ⅱ的无功补偿(提高功率因数到0.9以上)。
(2.6)
③变电所Ⅱ的变压器选择。
选择变压器型号SL7系列,额定容量为630kvA,两台。
(3)变压所Ⅲ变压器台数及容量选择
①变压所Ⅲ的供电负荷统计:
②变压所I的供电负荷统计。
③变压所Ⅲ的无功补偿(提高功率因数到0.9以上)。
(2.10)
(2.11)
变电所Ⅱ的变压器选择。
选择变压器型号SL7系列,额定容量为315kVA,两台。
三厂内10kV线路截面选择
(1)供电给变电所Ⅰ的10kV线路
为保证供电的可靠性选用双回供电线路,每回供电线路计算负荷:
计算变压器的损耗:
由于任务书中给出的最大负荷利用小时数为4600小时,查表可得:
架空线的经济电流密度。
所以可得经济截面:
可选用导线型号,其允许载流量为。
相应参数为,。
在按发热条件检验:
已知,温度修正系数为:
K=0.94
由上式可知,所选导线符合长期发热条件。
由于变电所Ⅰ紧邻35/11kW主变压器,10kV线路很短,其功率损耗可忽略不计。
线路首端功率:
(2)供电给变电所Ⅱ的10kV线路
根据地理位置图及比例尺,得到此线路长度为。
所以线路很短功率损耗较小
①先按经济电流密度选择导线经济截面:
选择标准截面,即选导线型号为。
②复核电压降
正常运行时:
N=2,导线的电阻;
线路电抗取,根据负荷另供电距离为0.32公里,则
故符合要求
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
(2.12)
③复核发热条件
LGJ-35允许载流量,按环境温度30度,环境温度30度时的温度校正系数
因此满足发热条件。
结论:
经上述计算复核变电所Ⅰ决定采用10kV电压等级二回路LGJ-35导线接入。
(3)供电给变电所Ⅲ的10kV线路
计算变压器的功率损耗:
线路首端功率损耗
线路电压降计算(仅计算最长厂内线路电压降):
故验证时合格的(其余线路更合格了)
①按经济电流密度选择导线经济截面:
选择标准截面符合条件,但根据最小导线截面积的规定,应选导线型号为LGJ-35。
②复核电压降
N=2,导线的电阻;
线路电抗取,根据负荷另供电距离为0.64公里,则
故满足条件符合要求
考虑到
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- 化工厂 35 KV 降压 变电所 设计