新華紡染廠廠電氣設(shè)計 工廠供電

1、 新華紡染廠電氣設(shè)計目錄第1章 設(shè)計任務(wù)21.1設(shè)計要求21.2 設(shè)計依據(jù)21.2.1工廠負(fù)荷情況21.2.2供電電源情況21.2.3有關(guān)情況21.2.4工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料2第2章 負(fù)荷計算和無功功率補償42.1 負(fù)荷計算42.1.1單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式42.1.2多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式42.1.3本廠用電負(fù)荷的實際情況52.2 無功功率補償7第3章 主變壓器及主接線方案的選擇93.1主變壓器的選擇93.2 變壓器主接線方案的選擇93.2.1裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案9第4章 短路電流的計算114.1 繪制計算電路114.2 計算短路電路中短路電流11第5章 高低壓設(shè)備的選擇

2、校驗145.1 10kV側(cè)設(shè)備的選擇校驗145.1.1按工作電壓選則145.1.2按工作電流選擇145.1.3按斷流能力選擇145.1.4隔離開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗145.2 380V側(cè)設(shè)備的選擇校驗15第6章 系統(tǒng)二次回路166.1高壓斷路器控制回路和信號回路166.2測量和監(jiān)視回路16第7章 變壓器進(jìn)線的選擇187.1 10kV高壓進(jìn)線187.1.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗187.2 電纜的選擇校驗18第8章 電氣裝置的防雷與接地208.1電氣裝置的防雷208.1.1架空線路的防雷措施208.1.2變電所的防雷措施208.2電氣裝置的接地208.2.1接地裝置的要求20第9章 設(shè)

3、計總結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄 新華紡染廠電氣設(shè)計2423第1章 設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計要求要求根據(jù)本廠所取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，并適當(dāng)考慮工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪制變電所系統(tǒng)圖及線路布置圖。1.2 設(shè)計依據(jù)1.2.1工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時為4600小時，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為6小時，該廠均屬三級負(fù)荷。1.2.2供電電源情況按照工廠與供電協(xié)議，本廠由3公里處取得10kV電源進(jìn)線，干線首端斷路

4、器斷流容量為500MVA，此斷路器配備有定時限過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1.7s。1.2.3有關(guān)情況本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為41度，年平均氣溫為23度，年最低氣溫為-8度，年最熱月平均最高氣溫為33度，年最熱月平均氣溫為26度，年雷暴日為20。本廠所在地區(qū)平均海拔500米，底層以砂粘土為主。1.2.4工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料表1-1工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料 序號 車間名稱 （單位） 設(shè)備容量kW 需要系數(shù)Kd 功率因數(shù)cos 正切 tan1 制條車間 340 0.80.800.75 紡紗車間 3400.80.800.75軟水站 860.650.800.75 鍛工車間 370.2

5、0.651.17 機(jī)修車間 2960.30.501.73幼兒園 12.80.60.601.33倉庫 380.30.501.732織造車間 5250.80.800.75染整車間4900.80.800.75浴室、理發(fā)室50.81.00食堂400.750.800.75單身宿舍500.81.003鍋爐房1510.750.800.75水泵房1180.750.800.75化驗室500.750.800.75油泵室280.750.800.75第2章 負(fù)荷計算和無功功率補償2.1 負(fù)荷計算2.1.1單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式(1)有功計算負(fù)荷（單位為KW） = ， 為系數(shù)(2)無功計算負(fù)荷（單位為kvar）

6、= tan(3)視在計算負(fù)荷（單位為kvA）=(4)計算電流（單位為A） =, 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為kV）2.1.2多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式(1)有功計算負(fù)荷（單位為KW）=式中是所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.850.95(2)無功計算負(fù)荷（單位為kvar）=，是所有設(shè)備無功之和；是無功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.90.97(3)視在計算負(fù)荷（單位為kvA） =(4)計算電流（單位為A） =將低壓用電設(shè)備的接線一共分為3類車間，經(jīng)過計算，得到計算負(fù)荷如下： 2.1.3本廠用電負(fù)荷的實際情況2.1.3.1支路1：制條車間： 序號車間（單位）名稱設(shè)備容量kW需要系

7、數(shù)Kd功率因數(shù)cos正切tan計算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A1制條車間3400.80.800.75272204340517紡紗車間3400.80.800.75272204340517軟水站860.650.800.7555.941.9369.88106鍛工車間370.20.651.177.48.6611.3917機(jī)修車間2960.30.501.7388.8153.62177.6270幼兒園12.80.60.601.337.6810.2112.819倉庫380.30.501.7311.419.7222.835小計： 2.1.3.2支路2：2織造車間5250.80.800.7542031552

8、5798染整車間4900.80.800.75392294490744 浴室、理發(fā)室50.81.004046食堂400.750.800.753022.537.560單身宿舍500.81.004004061小計： 2.1.3.3支路3：3鍋爐房1510.750.800.75113.2584.94141.88216水泵房1180.750.800.7588.566.38110.63168化驗室500.750.800.7537.528.1346.8871油泵室280.750.800.752115.7526.2539.8小計： 取全廠的同時系數(shù)為：，則全廠的計算負(fù)荷為： ；2.2 無功功率補償 無功功率的

9、人工補償裝置：主要有同步補償機(jī)和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點，因此并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。補償前功率因數(shù)變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為；由380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有無功補償容量供電部門要求該廠10kV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：=(tan - tan)=1768.36tan(arccos0.78) - tan(arccos0.92) = 665.40kvar所以選

10、擇BCMJ0.4-50-3并聯(lián)14個，在低壓側(cè)進(jìn)行補償，選為700kvar補償后變壓器容量和功率因數(shù)補償后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負(fù)荷基本不變，而無功計算負(fù)荷=（1407.31-700）kvar=707.31 kvar，視在功率= 1904.12kVA，因此主變壓器容量選擇2000kVA。計算電流=2892.82A,功率因數(shù)提高為cos=0.93，滿足要求。在無功補償前，該變電所主變壓器T的容量為應(yīng)選為2500kVA,才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無功補償后，主變壓器T的容量選為2000kVA的就足夠了。變壓器的功率損耗為0.011904.12=19.08kW0.051904.12=95.20

11、kvar變壓所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為1768.36+19.08=1787.44kW707.31+95.20=802.51kvar1959.32kvar補償后工廠高壓側(cè)的功率因數(shù)為 1787.44/1959.32=0.91高壓側(cè)計算電流=113.12A表2.2無功補償后工廠的計算負(fù)荷項目cos計算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A380V側(cè)補償前負(fù)荷0.781768.361407.312260.003433.72380V側(cè)無功補償容量-700.00-380V側(cè)補償后負(fù)荷0.931768.36741.911904.122892.82主變壓器功率損耗-19.8895.20-10kV側(cè)負(fù)荷計算0.91178

12、7.44802.511959.32113.12第3章 主變壓器及主接線方案的選擇3.1主變壓器的選擇根據(jù)紡染廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，該廠均屬三級負(fù)荷，紡染廠的主變壓器裝設(shè)一臺，型號為S9型，主變壓器容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負(fù)荷的需要，即其中為主變壓器容量，為總的計算負(fù)荷。選=2000kVA=1904.12kVA，即選一臺S9-2000/10型低損耗配電變壓器。3.2 變壓器主接線方案的選擇 3.2.1裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或負(fù)荷型跌開式熔斷器的變電所主接線圖，由于負(fù)荷開關(guān)和負(fù)荷型跌開式熔斷器能帶負(fù)荷操作，從而使變電所停、送電的操作比上述主接線要簡便靈活得多，

13、也不存在帶負(fù)荷拉閘的危險。但在發(fā)生短路故障時，只能是熔斷器熔斷，因此這種主接線仍然存在著在排除斷路故障時恢復(fù)供電的時間較長的缺點，供電可靠性仍然不高，一般也只用于三級負(fù)荷的變電所。如圖3-1所示圖3-1 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案第4章 短路電流的計算4.1 繪制計算電路 500MVAK-1K-23kmiao路穩(wěn)定條件的最大10.5kVS9-20000.4kV(2)(3)(1)系統(tǒng) 圖4-1 短路計算電路4.2 計算短路電路中短路電流k-1點短路Uc為短路點的計算電壓，由于線路首端短路時最嚴(yán)重，故按電路首端電壓考慮，即短路計算電壓取為比線路額定電壓高5%。已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=5

14、00MVA，則系統(tǒng)電抗為XG=10.52/500=0.22由于610kV架空線路每相單位長度電抗平均值為0.35/km，故線路電阻計算其總電抗為三相短路電流周期分量有效值其他短路電流三相短路容量k-2點短路 電力系統(tǒng)電抗為 電路內(nèi)含有電力變壓器時，電路內(nèi)各元件的阻抗都統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓去，阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變，因此X線路電阻為紡染廠變壓器選擇S9-1600額定容量1600kVA,Dyn11聯(lián)結(jié)的阻抗電壓U%=6%,因此電力變壓器電抗為 計算其總電抗為短路電流的周期分量有效值 其他短路電流三相短路容量 以上短路計算結(jié)果綜合圖如表格1所示表格4-1短路計算點三相短路電

15、流/kA短路容量/MVAk-14.774.774.7712.167.2086.75k-234.7834.7834.7864.0037.9124.10第5章 高低壓設(shè)備的選擇校驗5.1 10kV側(cè)設(shè)備的選擇校驗5.1.1按工作電壓選則 設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。5.1.2按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即5.1.3按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分

16、斷短路電流的設(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘浚?或?qū)τ诜謹(jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。5.1.4 隔離開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a)動穩(wěn)定校驗條件或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值b)熱穩(wěn)定校驗條件 對于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論裝置地點條件項目-數(shù)據(jù)10kV/11.5kV113.12A4.77kA12.16kA-一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)-高壓熔斷器RN2-10/20010kV200A50kA-合格高壓隔離開關(guān)GN8

17、-10/63010kV200A-25.5kA合格高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA合格電壓互感器JDZJ1-1010kV-合格電流互感器LMZJ1-1010kV200A-合格表5-1 10kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗5.2 380V側(cè)設(shè)備的選擇校驗同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗，如表5-2所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。 選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論裝置地點條件參數(shù)-數(shù)據(jù)380V2892.82A34.78kA64.00kA-一次設(shè)備額定參數(shù)-低壓斷路器DW15-4000/10380V3000A80kA70kA-合格電流互感器LMZJ1-

18、0.5500V1500/5A-合格表5-2 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗第6章 系統(tǒng)二次回路6.1高壓斷路器控制回路和信號回路采用交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠維護(hù)方便，交流操作電源廣泛應(yīng)用于中小工廠變電所中斷路器采用手動操作或彈簧操作及繼電保護(hù)采用交流操作的場合。合閘時，推上操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器合閘。這時斷路器的輔助觸點QF3-4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器QF已經(jīng)合閘。由于該回路有限流電阻R2,跳閘線圈YR雖有電流通過，但電流很小，不會動作。紅燈RD亮，還表明跳閘線圈YR回路及控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好的，即紅燈RD同時起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。分

19、閘時，扳下操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器分閘。這時斷路器的輔助觸點QF3-4斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點QF1-2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)分閘。綠燈GN亮還表明控制回路的FU1、FU2是完好的，既綠燈GN同時起著監(jiān)視控制回路完好性的作用。6.2測量和監(jiān)視回路供電系統(tǒng)變配電裝置中各部分儀表的配置要求如下：（1）在工廠的電源進(jìn)線上，或經(jīng)供電部門同意的電能計量點，必須裝設(shè)計費的有供電度表和無功電度表，而且宜采用全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電能計量柜。為了解負(fù)荷電流，進(jìn)線上還應(yīng)裝設(shè)一只電流表。（2）變配電所的每段母線上，必須裝設(shè)電壓表測量電壓。在中性點非有效接地的（即小接地電流的）系統(tǒng)中，各段母線上還應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)

20、視裝置。如出線很少時，絕緣監(jiān)視電壓表可不裝設(shè)。（3）35110/610KV的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表和無功電能表各一只，裝在哪一側(cè)視具體情況而定。 610/36KV的電力變壓器，在其一側(cè)裝設(shè)電流表、有功和無功電度表各一只。610/0.4KV的電力變壓器，在高壓側(cè)裝設(shè)電流表和有功電度表各一只，如為單獨經(jīng)濟(jì)核算單位的變壓器，還應(yīng)裝設(shè)一只無功電度表。（4）310KV的配電線路，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功和無功電度表各一只。如不是送往單獨經(jīng)濟(jì)核算單位時，可不裝無功電度表。當(dāng)線路負(fù)荷在5000KVA及以上時，可再裝設(shè)一只有功功率表。（5）380V的電源進(jìn)線或變壓器低壓側(cè)，各相

21、應(yīng)裝一只電流表。如果變壓器高壓側(cè)未安裝設(shè)有功電度表一只。（6）低壓動力線路上，應(yīng)安裝一只電流表。低壓照明線路及三相負(fù)荷不平衡率大于15%的線路上，應(yīng)裝設(shè)三只電流表分別測量三相電流。如需計量電能，一般應(yīng)裝設(shè)一只三相四線有功電度表。對負(fù)荷平衡的動力線路，可只裝設(shè)一只單相有功電度表，實際電能按其計度的3倍計。（7）并聯(lián)電力電容器組的總回路上，應(yīng)裝設(shè)三只電流表，分別測量各項電流，并應(yīng)裝設(shè)一只無功電能表。絕緣監(jiān)視裝置：絕緣監(jiān)視裝置用于小接地電流的電力系統(tǒng)中，以便及時發(fā)現(xiàn)單相接地故障，設(shè)法處理，以免單相接地故障發(fā)展成為兩相接地短路，造成停電事故。635kV系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置，可采用三個單項雙繞組電壓互感器

22、和三只電壓表，接成如圖4-16c所示的接線。三個單項電壓互感器接成Y0/Y0形，供電給要求線電壓的儀表、繼電器，并供電給接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。由于小接地電力系統(tǒng)在一次電路發(fā)生單相接地時，另兩個完好相的相電壓要升高到線電壓，所以絕緣監(jiān)視電壓表要按線電壓選擇，否則在一次電路發(fā)生單相接地時，電壓表可能被燒毀。第7章 變壓器進(jìn)線的選擇7.1 10kV高壓進(jìn)線7.1.1 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗采用LGJ型鋼芯鋁絞線架設(shè)3km長10kV架空線，一般10kV的高壓線路和低壓動力線路通常先按發(fā)熱條件選線再校驗其電壓損耗和機(jī)械強度。a).按發(fā)熱條件選擇由=113.12A及室外環(huán)境溫度即年最熱月平均最高氣

23、溫為33度，查附錄表16得，初選LGJ-25,其35度時的=119A,滿足發(fā)熱條件。b).校驗機(jī)械強度查附錄表14得，最小允許截面積=16，而LGJ-25滿足要求，故選它。選標(biāo)準(zhǔn)截面，即LGJ-25滿足要求。由于此線路很短，故不需要校驗電壓損耗。7.2電纜的選擇校驗 塑料絕緣電纜具有結(jié)構(gòu)簡單，制造加工方便，重量較輕，敷設(shè)安裝方便且不受敷設(shè)高度差限制等優(yōu)點，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的電氣性能更優(yōu)，因此工廠供電系統(tǒng)中他們會逐步代替油浸紙絕緣電纜。本設(shè)計采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜明敷。a)按發(fā)熱條件選擇由=113.12A及室外環(huán)境溫度即年最熱月平均最高氣溫為33度，查表附錄18得

24、，40度空氣中纜線芯截面為50的交聯(lián)電纜允許載流量146A，此時校正系數(shù)查表的1.09，則實際環(huán)境允許載流量為113.12x1.09=123.30A其=146A,滿足發(fā)熱條件。b)校驗熱路穩(wěn)定按式，A為母線截面積，單位為；為滿足熱路穩(wěn)定條件的最小截面積，單位為；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；短路發(fā)熱假想時間，單位為s。本電纜線中=4.77kA，=0.5+0.2=0.7s，終端變電所保護(hù)動作時間為0.5s，斷路器斷路時間為0.2s，C=84，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得A=50。因此JL22-10000-3 50電纜滿足要求。第8章 電氣裝置的防雷與接地直接防雷保護(hù) ：

25、由于主變壓器裝在室外和有露天配電裝置，則應(yīng)在變壓器周圍的適當(dāng)位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包圍整個變壓器。按規(guī)定，獨立的避雷針的接地裝置接地電阻。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長11.5。8.1電氣裝置的防雷8.1.1架空線路的防雷措施在架空線路上采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級電壓的絕緣子，來提高線路本身的絕緣水平，也就是防雷水平，這是10kV及以下架空線路防雷的基本措施。8.1.2變電所的防雷措施在靠近主變壓器的位置接入閥式避雷器用來防止雷電侵入波對變電所電氣裝置特別是主電壓器的危害。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)且安裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)，另外配電變壓器的高低壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器，變壓器兩側(cè)的避雷器應(yīng)與變壓器中性點及其金屬外殼一同接地。本設(shè)計采用FS4-10型高壓閥式避雷器和FS-0.38型閥式避雷器。8.2電氣裝置的接地8.2.1接地裝置的要求（1）防雷裝置接地體為了防止雷擊時雷電流在接地裝置上產(chǎn)生的高電位對被保護(hù)建筑和配電裝置及其接地裝置進(jìn)行“反擊閃絡(luò)”，危及建筑物和配電裝置的安全