終審某車間變電所供配電設(shè)計

1、 機電與車輛工程學院畢業(yè)設(shè)計 題 目: 某車間變電所供配電設(shè)計 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 班 級: 082班 姓 名: 戚功文 學 號: 1609080220 指導教師: 國 海 日 期: 2011年 12月某車間變電所供配電設(shè)計摘要 :本次設(shè)計是針對車間變電所和車間低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計,所以設(shè)計中采用 10KV 電源進 線, 然后經(jīng)過車間變電所降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓 220/380V; 設(shè)計過程中先計算車間 的總負荷和無功功率補償,確定變壓器容量及型號,再考慮的建設(shè)方案,變電所主接線方案的 選擇,高壓一次設(shè)備的選擇,低壓一次設(shè)備的先擇,進出線的先擇,短路計算及開關(guān)設(shè)備的選 擇,二次

2、回路方案的確定及繼電保護的選擇與整定,防雷保護的設(shè)計等。關(guān)鍵詞 :變電所; 負荷計算; 短路計算; 電氣設(shè)備選擇; 主接線; 防雷保護等。目 錄1 概 述 . . 3 1.1工廠供電的意義和要求 . 4 1.2工廠供電設(shè)計的一般原則 . 51.3設(shè)計內(nèi)容 . 52 車間的電力負荷及其計算 . . 6 2.1電力負荷 . 62.2用電設(shè)備組計算負荷的確定 . 73 車間的負荷計算及無功功率補償 . . 9 3.1車間的負荷計算 . 93.2無功功率補償 . 94 車間變電所的所址和型式 . . 11 4.1變電所所址選擇的一般原則 . 114.2車間變電所類型 . 115 車間變電所主變壓器型式

3、、容量和臺數(shù)及主接線方案 . . 13 5.1確定車間變電所主變壓器型式 . 13 5.2總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定 . 135.3變電所主接線方案 . 136 短路計算及一次設(shè)備的選擇 . . 167車間變電所高低壓進出線的選擇 . 22 7.1高低壓進出線 . 22 7.2變配電所進出線方式的選擇 . 227.3變配電所進出線導線和電纜型式的選擇 . 228 選擇電源進線的二次回路方案及整定繼電保護 . . 26 8.1高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路 . 26 8.2變電所的電能計量回路 . 26 8.3變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 . 26 8.4低壓側(cè)二次設(shè)備 . 27 8

4、.5整定繼電保護 . 278.6作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置 . 299 車間變電所防雷保護和接地裝置的設(shè)計 . . 30 9.1防雷保護 . 30 9.2接地裝置 . 31 10 車間低壓配電系統(tǒng)布線方案 . . 32 10.1車間配電電壓的選擇 . 32 10.2車間配電級數(shù)的選擇 . 32 10.3低壓配電線路的選擇 . 32 物料清單 . . 34結(jié) 束 語 . . 35致 謝 . . 36參考文獻 . . 371 概 述制造車間車間設(shè)備組負荷數(shù)據(jù)表 表 1 制造車間設(shè)備組的負荷表 表 2 制造車間設(shè)備組的負荷表1.1 工廠供電的意義和要求電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。

5、 電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來, 又易 于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用;電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟,又便于控制、調(diào)節(jié)和測 量,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此,電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極 為廣泛。在工廠里, 電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力, 但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一 般很小(除電化工業(yè)外。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性,并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總 額中所占的比重多少,而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量, 提高勞動生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,減輕工人的勞動強度,改善工人的勞動條件,有利于實現(xiàn) 生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說,如果工廠的電能供應(yīng)突然中

6、斷,則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成 嚴重的后果。因此, 如何正確地計算選擇各級變電站的變壓器容量及其它主要電氣設(shè)備, 這是保證企 業(yè)安全可靠供電的重要前提。做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn),實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有 十分重要的意義。 由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面, 而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟 建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù), 切實保證工廠生產(chǎn)和 生活用電的需要,并做好節(jié)能工作。此外,在供電工作中,應(yīng)合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系,既要照顧局部的 當前的利益,又要有全局觀點,能顧全大局,適應(yīng)發(fā)展。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù), 切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需

7、要, 并做好節(jié)能工作,就必須達到以下基本要求:(1安全在電能的供應(yīng)、分配和使用中,不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。(2可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。(4經(jīng)濟供電系統(tǒng)的投資要少,運行費用要低,并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外,在供電工作中,應(yīng)合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系,既要照顧局部的當前的利益,又要有全局觀點,能顧全大局,適應(yīng)發(fā)展。1.2 工廠供電設(shè)計的一般原則按照國家標準GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定,進行工廠供電

8、設(shè)計必須遵循以下原則:(1遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準,執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策,包括節(jié)約能源,節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。(2安全可靠、先進合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全,供電可靠,電能質(zhì)量合格,技術(shù)先進和經(jīng)濟合理,采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。(3近期為主、考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃,正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系,做到遠近結(jié)合,適當考慮擴建的可能性。(4全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等,合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人

9、員,有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識,以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。1.3 設(shè)計內(nèi)容全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計,是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì),生產(chǎn)工藝對負荷的要求,以及負荷布局,結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠,經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。1、車間負荷的分析和計算;2、無功負荷的分析和補償計算;3、主線設(shè)計與一次設(shè)備選型;4、二次系統(tǒng)設(shè)計和繼電保護。2 車間的電力負荷及其計算2.1電力負荷電力負荷按照用戶的性質(zhì)分為工業(yè)負荷、農(nóng)業(yè)負荷、交通運輸負荷和生活用電負荷等。 按用途分為動力負荷和照明負荷。動力負荷多數(shù)為三相對稱的電力負荷,照明負荷為單相負荷。按用電設(shè)備的工作

10、制分為連續(xù)(或長期工作制、短時工作制和斷續(xù)周期工作制(或反復短時工作制三類。(1連續(xù)工作制 這類設(shè)備長期連續(xù)運行,負荷比較穩(wěn)定。如通風機、空氣壓縮機、各類泵、電爐、機床、電解電鍍設(shè)備、照明設(shè)備等。(2短時工作制 這類設(shè)備的工作時間較短,而停歇時間相對較長。如機床上的某些輔助電動機、水閘用電動機等。這類設(shè)備的數(shù)量很少,求計算負荷時一般不考慮短時工作制的用電設(shè)備。(3斷續(xù)周期工作制 這類設(shè)備周期性地工作停歇工作,如此反復運行,而工作周期不超過10min 。如電焊機和起重機械等。通常用負荷持續(xù)率(或暫載率 來表示其工作特征。負荷持續(xù)率為一個工作周期內(nèi)的工作時間與整個工作周期的百分比值。即100%10

11、0%=0t t=Tt+t 式中,T 為工作周期,t 為工作時間,0t 為停歇時間。對斷工廠的電力負荷,按GB50052-1995規(guī)定,根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電所造成的損失或影響程度,分為以下三級:(1一級負荷一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者,或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者,如重大設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、用重要原材料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復等。在一級負荷中,當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負荷,以及特別重要的場所不允許中斷供電的負荷,應(yīng)視為特別重要的負荷。一級負荷屬于重要負荷,是絕對不允許斷電的。因此,要求有兩路

12、獨立電源供電。當其中一路電源發(fā)生故障時,另路電源能繼續(xù)供電。一級負荷中特別重要的負荷,除上述兩路電源外,還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有:獨立于正常電源的發(fā)電機組,供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路,蓄電池、干電池等。(2二級負荷二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者,如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。二級負荷也屬于重要的負荷,要求兩回路供電,供電變壓器通常也采用兩臺。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生故障時,二級負荷不致斷電,或斷電后能迅速恢復供電。(3三級負荷三級負荷為一般電力負荷,所有不屬于一、二級負荷者均屬三級負荷。三級

13、負荷對供電電源沒有特殊要求,一般由單回電力線路供電。計算負荷是通過統(tǒng)計計算求出的,用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的各元件的負荷值。按計算負荷選擇的電氣設(shè)備和導線電纜,如以計算負荷持續(xù)運行,其發(fā)熱溫度不致超出允許值,因而也不會影響其使用壽命。由于導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為(34 ,為發(fā)熱時間常數(shù)。而截面在16mm 2及以上的導體的約為10min 以上,故載流導體約經(jīng)30min后可達到穩(wěn)定溫升值。因此計算負荷通常取半小時最大負荷。本設(shè)計用半小時最大負荷30P 來表示有功計算負荷,用30Q 、30S 和30I 分別表示無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流。計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計

14、算負荷的確定是否合理,將直接影響到電氣設(shè)備和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。計算負荷確定過大,將增加供電設(shè)備的容量,造成投資和有色金屬的浪費;計算負荷確定過小,設(shè)計出的供電系統(tǒng)的線路和電氣設(shè)備承受不了實際的負荷電流,使電能損耗增大,使用壽命降低,甚至影響到系統(tǒng)正常可靠的運行。因此正確確定計算負荷具有重要的意義。但是由于負荷情況復雜,影響計算負荷的因素很多,雖然各類負荷的變化有一定規(guī)律可循,但準確確定計算負荷卻十分困難。實際上,負荷也不可能是一成不變的,它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織以及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān),因此負荷計算也只能力求接近實際1。我國目前普遍采用的確定計算負荷的方法,主要是簡便實用的

15、需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法。由于本設(shè)計車間中設(shè)備臺數(shù)較多、總?cè)萘孔銐虼蟆]有特大型用電設(shè)備,故采用需要系數(shù)法。1.單組用電設(shè)備組的計算負荷確定e d P K P =30 tan 3030P Q =2230303030/cos S P P Q =+ 3/(3030N U S I =其中d K 的含義:用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量,它與輸入容量之間有一個平均效率e ;用電設(shè)備不一定滿負荷運行,因此引入負荷系數(shù)L K ;供電線路有功率損耗,所以引入一個線路平均效率WL ;用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時運行,故引入一個同時系數(shù)K 。故需要系數(shù)表達為Ld e WL K K K =,實際上需要系數(shù)還與操作

16、人員的技能及生產(chǎn)等多種因素有關(guān)。3 車間的負荷計算及無功功率補償3.1 車間的負荷計算利用需要系數(shù)法,根據(jù)給出的數(shù)據(jù)可得制造車間設(shè)備總負荷:30268P kw = 30464.3var Q k = 30536.7S KV A = 30815.4I A = 設(shè)備組總負荷:表3-1 工具、機修車間的負荷統(tǒng)計表序號車間名稱供電回 路代號 設(shè)備容量(kW 計算負荷30P (kW 30Q (kvar30S (kVA30I (A1工具車間供電回路147 14.1 16.5 21.7 32.9 供電回路2 56 16.8 19.7 25.9 39.4 供電回路3 42 12.6 14.7 19.4 29.5

17、 供電回路4 35 10.5 12.3 16.2 24.6 小計180 54 63.2 83.2 126.4 2機修車間供電回路515037.543.957.787.7表3-2 車間總的負荷統(tǒng)計表用電單 位名稱設(shè)備 容量需要 系數(shù)cos tan計算負荷30P(kW30Q(kvar 30S(kVA 30I (A設(shè)備組 1341.7 0.2 0.5 1.73 268.3 464.3 536.7 815.4 設(shè)備組 45.6 0.15 0.5 1.73 6.84 11.83 13.68 20.8 工具車間 180 54 63.2 83.2 126.4 機修車間150 37.5 43.9 57.7 8

18、7.7 總 計1717.3366.64 583.23 691.28 1050.3 取p K =0.90 q K =0.95330.0554.0644.8979.73.2無功功率補償1補償前的變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為:kVA S 8.644554330(221(30=+=var 416var 92.0tan(arccos 51.0s tan(arcco 33092.0cos 'k k Q c =-=取var 417k Q c =3補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為:2230(2330(554417357S kVA kVA=+-=變壓器的功率損耗為:變電所高壓側(cè)的計算負荷為var 4.

19、158var 4.21var 417554('1(30k k k Q =+-=kVA S 3714.158(4.335(22'1(30=+=補償后工廠的功率因數(shù)為4車間變電所總負荷計算見表3-3:表3-3 車間變電所總負荷計算表序 號 車間 名稱 需要系數(shù) 設(shè)備容量 (kW 計算負荷30P (kW30Q (kvar30S (kVA30I (A1 設(shè)備組 0.2 1341.72 268.3 464.3 2 設(shè)備組 0.15 45.6 6.84 11.83 3 工具車間 180 54 63.2 4機修車間150 37.5 43.9 總計1717.32330 554 644.8 97

20、9.7 380V 側(cè)補償前負荷 330 554 644.8 979.7 380V 側(cè)無功補償容量 417 380V 側(cè)補償后負荷 330 137 357 543 變壓器功率損耗 5.4 21.4 10kV 側(cè)負荷總計335.4158.437121.44 車間變電所的所址和型式4.1變電所所址選擇的一般原則變電所所址的選擇是否合理,直接影響供電系統(tǒng)的造價和運行。工廠變電所所址的選擇,應(yīng)考慮以下原則2:(1盡量靠近負荷中心,以便減少電壓損耗、電能損耗和有色金屬消耗量。(2進出線方便,特別是采用架空進出線時應(yīng)著重考慮進出線條件。(3盡量靠近電源側(cè),對總降壓變電所和配電所要特別考慮這一點。(4盡量不設(shè)

21、在多塵和有腐蝕性氣體的場所,若無法遠離時則應(yīng)設(shè)在污源的上風側(cè)。(5避免設(shè)在有劇烈震動的場所。(6盡量不設(shè)在低洼積水場所及其下方。(7交通運輸方便。(8與易燃易爆場所保持規(guī)定的安全距離。(9高壓配電所應(yīng)盡量與車間變電所或有大量高壓用電設(shè)備的廠房合建。(10不應(yīng)妨礙工廠或車間的發(fā)展,并適當考慮今后擴建的可能。以上各點,往往不可兼得,但應(yīng)力求兼顧。4.2 車間變電所類型按變壓器的安裝地點分類,車間變電所有以下型式:(1 附設(shè)變電所變電所的一面或數(shù)面墻與車間的墻共用,且變壓器室的門和通風窗向車間外開,如圖4-1中的14。圖中1和2是內(nèi)附式,3和4是外附式。(2 露天變電所變壓器位于露天地面上,如圖4-

22、1中的5。如果變壓器的上方設(shè)有頂板或挑檐,則稱為半露天變電所。(3獨立變電所變電所為一獨立建筑物,如圖4-1中的6。(4 車間內(nèi)變電所位于車間內(nèi)部的變電所,且變壓器室的門向車間內(nèi)開,如圖4-1中的7。(5 桿上變電站變壓器裝在室外的電桿上面。(6 地下變電所整個變電所裝設(shè)在地下的設(shè)施內(nèi)。(7 樓上變電所整個變電所裝設(shè)在樓上。(8 成套變電所由電器制造廠按一定接線方案成套制造、現(xiàn)場裝配的變電所。(9 移動式變電所整個變電所裝設(shè)在可移動的車上。上述附設(shè)變電所、獨立變電所、車間內(nèi)變電所及地下變電所,統(tǒng)稱為室內(nèi)型變電所;而露天、半露天變電所及桿上變電站,統(tǒng)稱為室外型變電所。車間變電所的類型,應(yīng)根據(jù)用電

23、負荷的狀況和周圍環(huán)境的具體情況來確定。在負荷大而集中且設(shè)備布置比較穩(wěn)定的大型生產(chǎn)廠房內(nèi),可以考慮采用車間內(nèi)變電所,以便盡量靠近車間的負荷中心。對生產(chǎn)面積較緊或生產(chǎn)流程要經(jīng)常調(diào)整的車間,宜采用附設(shè)變電所的型式。 露天變電所簡單經(jīng)濟,可用于周圍環(huán)境條件正常的場合。獨立變電所一般只用于負荷小而分散的情況,或者需遠離易燃、易爆和有腐蝕性物質(zhì)的情況。根據(jù)本設(shè)計要求宜選擇獨立式變電所類型。 欄柵1263車間外墻車間745圖4-1 車間變電所類型1、2-內(nèi)附式 3、4-外附式 5-露天式 6-獨立式 7-車間內(nèi)變電所5 車間變電所主變壓器型式、容量和臺數(shù)及主接線方案5.1 確定車間變電所主變壓器型式在選擇變

24、壓器時,應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器,如S9系列或S10系列。高損耗變壓器已被淘汰,不再采用。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全的場所,應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器;供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器(S9、S10-M 、S11、S11-M 等;對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高的場所,宜采用干式電力變壓器(SC 、SCZ 、SG3、SG10、SC6等;對電網(wǎng)電壓波動較大的,為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器(SZ7、SFSZ 、SGZ3等3。本設(shè)計選擇S9系列三相油浸自冷電力變壓器。 5.2 總降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確

25、定車間變電所變壓器臺數(shù)和容量確定原則和總降壓變電所基本相同。即首先保證電能質(zhì)量的要求下,最大限度減少投資、運行費用和有色金屬耗用量。車間變電所變壓器臺數(shù)選擇原則,對于二、三級負荷,變電所只設(shè)置一臺變壓器,其容量可根據(jù)計算負荷決定。可以考慮從其他車間的低壓線路取得備用電源,這不僅在故障下可以對重要的二級負荷供電,而且在負荷極不均勻的輕負荷時,也能使供電系統(tǒng)達到經(jīng)濟運行。對一、二級負荷較大的車間,采用兩回獨立進線,設(shè)置兩臺變壓器,其容量確定和總降壓變電所相同18。當負荷分散時,可設(shè)置兩個各有一臺變壓器的變電所。車間變電所中,單臺變壓器容量不宜超過1000kVA 。根據(jù)本設(shè)計屬三級負荷,選擇一臺變壓

26、器。經(jīng)計算:kVA S N 5204273714.115.1(= 變壓器容量選擇630kVA 。綜上變壓器選擇S9630/10,變壓器參數(shù)見表5-1。表5-1 變壓器參數(shù)表額定容量kVA額定電壓/kV聯(lián)結(jié)組標號損耗/W空載電流阻抗電壓一次二次 空載 負載 630100.4Yyn0120062000.94.55.3 變電所主接線方案變電所的主結(jié)線,應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定,并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。按上面兩種主變壓器的方案可設(shè)計兩種主結(jié)線方案,兩種主結(jié)線方案的比較見表5-2。表5-2 兩種主接線方案的比較比較項目裝設(shè)一臺主變壓器的方

27、案裝設(shè)兩臺主變壓器的方案技術(shù)指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變,電壓損耗略大由于兩臺主變并列,電壓損耗略小靈活方便性只一臺主變,靈活性稍差由于有兩臺主變,靈活性較好擴建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額查表得S9630/10單價為7.47萬元,查表得變壓器綜合投資約為其單價的2倍,因此其綜合投資為47.72萬元=14.94萬查表得S315/10單價為4.3萬元,因此兩臺綜合投資為3.44=17.2萬元,比一臺主變方案多投資2.26萬高壓開關(guān)柜的綜合比較查表得GG1A(F型柜按每臺3.5萬元計,查表得其綜合投資按設(shè)備價1.5倍計,因

28、此其綜合投資約為5.35.14萬元=21萬元本方案采用6臺GG1A(F柜,其綜合投資約為6×1.5×3.5=31.5萬元,比一臺主變的方案多投資10.5萬元。電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費查表計算,主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為4.89萬元主變和高壓開關(guān)柜的折舊費和維修管理費每年為7.067萬元,比1臺主變壓器的方案多耗2.177萬元交供電部門的一次性供電貼費按800元/kVA計,貼費為08.0630萬元=50.4萬元貼費為2×315×0.08萬元=50.4萬元,和一臺主變壓器相同從上表可以看出,按技術(shù)指標,裝設(shè)兩臺主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)

29、一臺主變的主接線方案,但按經(jīng)濟指標,則裝設(shè)一臺主變的方案遠優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案,因此決定采用裝設(shè)一臺主變的方案。具體主接線方案比較:(1高壓側(cè)采用隔離開關(guān)熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線圖的主接線。受隔離開關(guān)和跌開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制,一般只用500 kVA及以下容量的變電所。(2高壓側(cè)采用負荷開關(guān)-熔斷器或負荷開關(guān)跌開式熔斷器的變電所主接線。由于負荷開關(guān)和負荷型跌開式熔斷器能帶負荷操作,從而使變電所停、送電的操作簡便靈活,也不存在帶負荷拉閘危險。(3高壓側(cè)采用隔離開關(guān)斷路器的變電所主接線。這種主接線由于采用了高壓斷路器,因此變電所的停、送電操作十分靈活方便,而且在發(fā)生故障

30、短路時,過電流保護裝置動作,斷路器會自動跳閘,如果短路故障已經(jīng)消除,則可立即恢復供電。綜合上述三種情況,本設(shè)計選用高壓側(cè)采用負荷開關(guān) -熔斷器或負荷開關(guān)跌開式熔斷器 的變電所主接線最適合,主接線如圖 5-1 所示。圖 5-1 高壓側(cè)采用負荷開關(guān) -熔斷器或負荷開關(guān)跌開式熔斷器的變電所主接線圖6 短路計算及一次設(shè)備的選擇6.1短路計算采用標幺制法進行三相短路計算,基準值取 :S d =100 MV·A,U1c =10.5 kV, U2c =0.4 kV確定基準值 由 Sd =100 MV·A,U1c =10.5 kV, U2c =0.4 kVkA AMV U S I c d

31、d 5. 55. 1010011=kA AMV U S I c d d 1444. 0100322=計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 電力系統(tǒng)的電抗標幺值由表查得 A MV S oc =200, 因此 *1X = AMV AMV 200100=0.5電纜線路的電抗標幺值查表得 /(08. 00km X =, 因此015. 0 5. 10(1002. 0 /(08. 02*2=AMV km km X電力變壓器的電抗標幺值查表得 5%=k U , 因此 X *3= A kV A MV 6301001005= AkV AkV 6301001010053=7.94繪短路等效電路圖如圖 6-1所示

32、, 圖上標出各元件的序號和電抗標幺值, 并標明了短 路計算點。111K1K2短路等效圖圖 6-1 短路等效圖1K 點三相短路時的短路電流和容量的計算 計算短路回路總阻抗標幺值515. 0015. 05. 0*2*1*1=+=+=X X X K計算 1K 點所在電壓級的基準電流 kA U S I d d d 5. 55. 10100322=計算 1K 短路電流各值 942. 1515. 011*11=K K X I kA I I I k d k 681. 10942. 15. 5121= kVA I i K K sh 236. 27681. 1052. 252. 211. = kVA I I K

33、 K sh 235. 16681. 1052. 152. 111. = MVA X S S K d K 5. 51942. 1100*11=計算 2K 點三相短路時的短路電流 計算短路回路總阻抗標幺值455. 894. 7515. 0*3*1*2=+=+=X X X K K 計算 1K 點所在電壓級的基準電流 kA U S I d d d 3. 計算 1K 短路電流各值118. 0455. 811*2*2=K K X I kA I I I K d K 027. 17118. 03. 144*232= kA I i K K sh 329. 31027. 1784. 18

34、4. 122. = kVA I I K K sh 559. 18027. 1709. 109. 122. = MVA X S S K d K 8. 11455. 8100*22= 計算結(jié)果見列表 6-1。表 6-1 短路計算結(jié)果 高壓開關(guān)柜是成套設(shè)備,柜內(nèi)有斷路器、隔離開關(guān)、互感器設(shè)備等。 2選擇開關(guān)柜的型號主要根據(jù)負荷等級選擇開關(guān)柜的型號,一般一、二級負荷選擇移開式開關(guān)柜,如102-KYN , 102-JYN , 351-JYN 型開關(guān)柜,三級負荷選擇固定式開關(guān)柜,如 10-KGN , (1F A GG -型開關(guān)柜 5。本設(shè)計屬三級負荷,選 (1F A GG -型開關(guān)柜。1、 10kV 側(cè)一

35、次設(shè)備的校驗 裝設(shè)地點條件見表 6-2。表 6-2 裝設(shè)地點條件 表 6-3 10kV側(cè)一次設(shè)備參數(shù)表 2 動穩(wěn)定校驗:kA i 40max =, A i sh 24. 27=, sh i i >max , 滿足要求。 3 熱穩(wěn)定校驗:2560. 11622=t I t , 1142=t I k , ima k t t I t I >2,滿足要求。 4 斷流能力校驗:kA I k 68. 10=, kA I oc 40=, k oc I I >,滿足要求。5 高壓隔離開關(guān),安裝設(shè)地點額定電壓和額定電流選擇,高壓隔離開關(guān)選 GN8-10/200和 GN6-10/200,經(jīng)校驗,

36、滿足要求。6 高壓熔斷器, 安裝設(shè)地點額定電壓和額定電流選擇, 高壓熔斷器選 RN2-10, 經(jīng)校驗, 滿足要求。7 電壓互感器, 安裝設(shè)地點額定電壓選擇, 電壓互感器選擇 JDZJ-10, 經(jīng)校驗滿足要求。 8 電流互感器,安裝設(shè)地點額定電壓和額定電流選擇,電壓互感器選擇 LQJ-10,經(jīng)校 驗滿足要求 6。2、 380側(cè)一次設(shè)備的校驗 裝設(shè)地點條件見表 6-4。表 6-4 裝設(shè)地點條件 表 6-5 380V側(cè)一次設(shè)備的參數(shù)表 電動。2斷流能力校驗:kA I k 03. 17=, kA I oc 40=, k oc I I >,滿足要求。3高低壓母線的選擇,按經(jīng)濟截面選擇(鋁母線的經(jīng)濟

37、電流密度為 1.15 ec cec j I S =式中, ec j 為經(jīng)濟電流密度; ec S 為母線經(jīng)濟截面; c I 為匯集到母線上的計算電流。4 10kV 母線按經(jīng)濟截面選擇:25015. 17. 57mm j I S ec c ec =參照常用硬鋁母線尺寸表kV 10母線選 440(3-LMY ,即母線尺寸為 40mm ×4mm 。5 380V 母線按經(jīng)濟截面選擇: 247215. 1543mm j I S ec c ec =10kV 變電所高低壓 LMY 型硬鋁母線尺寸見表 6-6。表6-6 10kV 變電所高低壓LMY 型硬鋁母線的常用尺寸表(mm 變壓器容量 20025

38、0315400500630 800100012501600高壓母線 40×4低壓母線 相母線40×4 50×5 60×6 80×6 80×8100×8 120×102(100×10 2(120×10中性母線40×450×560×6 80×680×880×10 參照常用硬鋁母線尺寸表380V 側(cè)母線選550880(3+-LMY ,即相母線尺寸為80mm×8mm ,中性母線尺寸為50mm×5mm 。 3、10kV 側(cè)母線

39、的校驗1母線的短路穩(wěn)定度校驗、動穩(wěn)定校驗: c al ,式中 :al 母線材料的最大允許應(yīng)力,硬銅a al MP 140=,硬鋁a al MP 70=; c 母線通過sh i 時所受到最大計算應(yīng)力。上述最大計算應(yīng)力按下式計算:W Mc =2熱穩(wěn)定校驗條件:C t I A A ima=min ,式中 :A 母線截面積min A 滿足短路熱穩(wěn)定條件的最小截面積; C 母線材料的熱穩(wěn)定系數(shù), I 母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流。3動穩(wěn)定校驗三相短路電動力N a l i K F sh=-Nm l F M c 8.51101.147110=3-c a al MP >=70, 故母線滿足動穩(wěn)定要求。4母

40、線熱穩(wěn)定校驗 ,23min 134872.11068.10mm C t I A ima =,母線實際截面為min 2160440S mm S >=。故母線也滿足熱穩(wěn)定要求7。4、380V 側(cè)母線的校驗方法同上,經(jīng)計算,母線滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。5、支柱絕緣子動穩(wěn)定校驗查表得,支柱絕緣子最大允許機械破壞負荷為3.75kN ,al c KF F <=4.46故支柱絕緣子滿足動穩(wěn)定要求。7車間變電所高低壓進出線的選擇7.1高低壓進出線如為專用線路,應(yīng)選專用線路的全長。如從公共干線引至變配電所,則僅選從公共干線到變配電所的一段引入線。對于靠墻安裝的高壓開關(guān)柜,柜下進線時一般需經(jīng)電纜引入

41、,因此架空線進線至變配電所高壓側(cè),往往需選一段引入電纜8。對于全線一致的電纜出線,應(yīng)選線路的全長。如經(jīng)一段電纜從高壓開關(guān)柜引出再架空配電的線路,則變配電所高壓出線的選擇只選這一段引出電纜。如配電,應(yīng)選線路的全長。如經(jīng)一段穿管絕緣導線引出,再架空配電的線路,則變配電所低壓出線的選擇只選這一段引出的穿墻絕緣導線,而架空配電線路則在廠區(qū)配電線路或車間配電線路的設(shè)計中考慮。7.2 變配電所進出線方式的選擇1架空線在供電可靠性要求不很高或投資較少的中小型工廠設(shè)計中優(yōu)先選用。2電纜在供電可靠性要求較高或投資較高的各類工廠供電設(shè)計中優(yōu)先選用。因此,為保證供電可靠性,本設(shè)計選擇電纜進線。7.3 變配電所進出線

42、導線和電纜型式的選擇高壓電纜線選擇有以下幾種情況9:1一般環(huán)境和場所,可采用鋁芯電纜;但在有特殊要求的場所,應(yīng)采用銅芯電纜。2 埋地敷設(shè)的電纜,應(yīng)采用有外保護層的鎧裝電纜;但在無機械損傷可能的場所,可采用塑料護套電纜或帶外保護層的鉛包電纜。3 在可能發(fā)生位移的土壤中埋地敷設(shè)的電纜,應(yīng)采用鋼絲鎧裝電纜。4 敷設(shè)在管內(nèi)或排管內(nèi)的電纜,一般采用塑料護套電纜,也可采用裸鎧裝電纜。5 電纜溝內(nèi)敷設(shè)的電纜,一般采用裸凱裝電纜、塑料護套電纜或裸鉛包電纜。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜具有優(yōu)良的性能,宜優(yōu)先選用。電纜除按敷設(shè)方式及環(huán)境條件選擇外,還應(yīng)符合線路電壓要求。低壓穿管絕緣導線一般采用鋁芯絕緣線。但特別重要的或有特

43、殊要求的線路可采用銅芯絕緣線。低壓電纜線選擇有以下幾種情況:1 一般采用鋁芯電纜,但特別重要的或有特殊要求的線路可采用銅芯電纜。2 明敷電纜一般采用裸鎧裝電纜。當明敷在無機械損傷可能的場所,允許采用無鎧裝電纜。明敷在有腐蝕性介質(zhì)場所的電纜,應(yīng)采用塑料護套電纜或防腐型電纜。 3 電纜溝內(nèi)電纜,一般采用塑料護套電纜,也可采用裸鎧裝電纜。 4 TN 系統(tǒng)的出線電纜應(yīng)采用四芯或五芯電纜。 1、10kV 高壓進線的選擇和校驗采用YJL 100003×150型電纜線,接往10kV 公用干線。1 按發(fā)熱條件選擇,由A I 7.5730=,及室外溫度30C o,查表得30100I A I al &g

44、t;=,滿足發(fā)熱條件。2 校驗短路熱穩(wěn)定,22min 150134872.168.10mm A mm C t I A ima =<=,故滿足要求。3 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗,采用YJL2210000型交聯(lián)聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。4按發(fā)熱條件選擇,由A I 7.5730=及土壤溫度25C o ,查表初選纜芯為225m m 的交聯(lián)電纜,其3090I A I al >=,滿足發(fā)熱條件。5 校驗短路熱穩(wěn)定 223min 1058875.01068.10mm mm C t I A ima =,電纜線改選纜芯為2120mm 。2、380V 低壓出線的選擇 饋電給

45、制造車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。1按發(fā)熱條件選擇。由A I 83630=及地下m 1.1土壤溫度為25C o,由于一條電纜不能滿組該車間電流,所以采用雙電纜向該車間供電,查表選3條截面為2240mm 的電纜,其309573193I A I al >=。2 校驗電壓損耗,由于車間設(shè)備和車間變電所距離很短,不需校驗電壓損耗。 3 校驗短路熱穩(wěn)定性,23min 1947675.01003.17mm C t I A ima =,min 2240A mm A >=,所選電纜滿足短路熱穩(wěn)定性。因此制造車間采用3條VLV2210003×240+1

46、×120的四芯電纜供電。 饋電給工具車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。1 按發(fā)熱條件選擇,由A I 4.12630=及地下m 1.1土壤溫度為25C o ,查表初選1202m m ,其30212I A I al >=,滿足發(fā)熱條件。2 短路熱穩(wěn)定度校驗求滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面223min 2401947675.01003.17mm A mm C t I A ima =<=,由于前面所選2120mm 的纜芯截面小于min A ,不滿足短路熱穩(wěn)定度要求,因此改選纜芯2240mm 的聚氯乙烯電纜,即VLV2210003×240+1

47、×120的四芯電纜。 饋電給機修車間的線路亦采用VLV221000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設(shè)。1按發(fā)熱條件選擇,由2307.87mm I =及地下m 1.1土壤溫度為25C o ,查表初選1202m m ,其30212I A I al >=,滿足發(fā)熱條件。2 短路熱穩(wěn)定度校驗,23min 1947675.01003.17mm C t I A ima =,由于前面所選2120mm 的纜芯截面小于min A ,不滿足短路熱穩(wěn)定度要求,因此選纜芯為2240mm 的聚氯乙烯電纜,即采用VLV2210003×240+1×120的四芯電纜。 備用線路的采用上面截面的最

48、大的導線,即采用一條聚氯乙烯鋁芯VLV2210003×240+1×120的四芯電纜。做為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗。 采用YJL2210000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜,直接埋地敷設(shè),與相距2km 的臨近單位變配電所的10kV 母線相聯(lián)。1按發(fā)熱條件選擇,車間的總計算負荷容量為645kVA , A kV kVA I 2.37103/(64530=,最熱月土壤平均溫度為25 C o ,因此初選纜芯截面為225m m 的交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜,其3090I A I al >=,滿足發(fā)熱條件。2 校驗電壓損耗 查表可得纜芯為225m m 的鋁芯電纜的km R /54.1

49、0=,km X /12.00=,而總車間總計算負荷的kW P 33030=,var 55430k Q =,線路長度按1km 計,因此VkV kW U 11510212.0(554254.1(330=+=,由于前面所選225mm 截面小于min A ,不滿足短路熱穩(wěn)定度要求,因此改選纜芯為2150mm 的電纜,即YJL22100003×150交聯(lián)電纜。綜合以上所選變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的導線及電纜型號規(guī)格如表7-1所示。表 7-1 變電所進出線和聯(lián)絡(luò)線的型號規(guī)格 8 選擇電源進線的二次回路方案及整定繼電保護8.1高壓斷路器的操動機構(gòu)控制與信號回路斷路器采用手力操動機構(gòu),其控制與信號回路如圖 8-1所示。 9KOKOYOSA QF 56圖 8-1 電磁操動的斷路器控制與信號回路WC 控制小母線 ,WL 燈光指示小母線 , WF 閃光信號小母線 , WS 信號小母線 , WAS 事故音響小母線 , WO 合閘小母線 ,SA 控制開關(guān) , KO 合閘接觸器 ,YO 合閘線圈 YR 跳閘線圈 , KA 保護裝置 , QF16 斷路器輔助觸電 ,GN 綠色指示燈 ,RD 紅色指示 燈 , ON 合閘 ,OFF 跳閘。 8.2變電所的電能計量回路變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計