工廠供電課程設(shè)計(jì)——某機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì)

1、某機(jī)械加工車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設(shè)計(jì)2008年7月2日目錄一、負(fù)荷計(jì)算4二、變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇6三、短路電流的計(jì)算7四、變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)9五、變電所進(jìn)出線和與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇11六、變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定12七、設(shè)計(jì)圖樣13八、車間平面布置圖14九、心得體會(huì)15一、負(fù)荷計(jì)算1由車間平面布置圖，可把一車間的設(shè)備分成5組，分組如下：NO.1：29、30、31 配電箱的位置：D-靠墻放置NO.2：1428 配電箱的位置：C-靠墻放置NO.3：1、32、33、34、35 配電箱的位置：B-靠柱放置NO.4：6、7、11、12、13 配電箱的位置：B-靠

2、柱放置NO.5：2、3、4、5、8、9、10 配電箱的位置：B-靠柱放置2總負(fù)荷計(jì)算表如表1所示。表1 機(jī)加工一車間和鑄造、鉚焊、電修等車間負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)名稱類別供電回路代號(hào)設(shè)備容量Pe/KW需要系數(shù)Kdcostan計(jì)算負(fù)荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1機(jī)加工一車間動(dòng)力No.1供電回路1040.70.950.3372.824.076.7116.5No.2供電回路82.90.20.51.7316.628.733.250.4No.3供電回路157.70.20.51.7331.554.663.095.7No.4供電回路22.50.20.51.734.57.89.013.7No

3、.5供電回路38.60.20.51.737.713.415.423.42鑄造車間動(dòng)力No.6供電回路1600.40.71.026465.391.4138.9No.7供電回路1400.40.71.025657.180.0121.5No.8供電回路1800.40.71.027273.4102.8156.2照明No.9供電回路80.8106.406.49.73鉚焊車間動(dòng)力No.10供電回路1500.30.452.04589.199.8151.6No.11供電回路1700.30.452.051101113.1171.9照明No.12供電回路70.8105.605.68.54電修車間動(dòng)力No.13供電回

4、路1500.30.51.73457890.0136.8No.14供電回路1460.30.561.48446578.5119.3照明No.15供電回路100.81080812.2總計(jì)(380V側(cè))動(dòng)力1501.70.671.12586.1657.4880.71338.2照明25計(jì)入Kp=0.8Kq=0.850.641.19468.9558.8729.51108.33. 無(wú)功功率補(bǔ)償 由表1可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因素只有0.64。而供電部門要求該廠10KV進(jìn)線最大負(fù)荷時(shí)的功率因素不應(yīng)地于0.90?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因素應(yīng)稍大于0.9

5、0，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量:Qc=P30(tan1- tan2)=468.9tan(arccos0.64)- tan(arccos0.92)Kvar=361.1 Kvar參照?qǐng)D2-6，選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺(tái)與方案3（輔屏）4臺(tái)相組合，總?cè)萘?4Kvar×5=420Kvar。因此無(wú)功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如下表：表2 無(wú)功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.64468.9558.3729.51108

6、.3380V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量-420380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.96468.9138.3488.9742.8主變壓器功率損耗0.015S30=7.30.06S30=29.310KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.94476.2167.6504.829.1二、變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇1變電所主變壓器的選擇 根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可以有下列兩種方案：（1）裝設(shè)一臺(tái)主變壓器 型式采用S9，而容量根據(jù)SN。T=630KVA>S30=504.8KVA選擇，即選一臺(tái)S9-630/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承擔(dān)。（2）裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器

7、 型式也采用S9，每臺(tái)容量按式SN·T（0.60.7）S30選擇，即SN·T（0.60.7）×504.8kVA=(302.9353.36)kVA因此選兩臺(tái)S9-400/10型低損耗配電變壓器。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。2變電所主結(jié)線方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器的方案可設(shè)計(jì)下列兩種主結(jié)線方案：（1）裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主結(jié)線方案。（2）裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主結(jié)線方案。（3）兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（表3）。表3 兩種主結(jié)線方案的比較比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技術(shù)指標(biāo)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

8、一臺(tái)主變，電壓損耗略大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額由表2-8差得S9-630的單價(jià)為7.47萬(wàn)元，而由表41查得變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍，因此其綜合投資為2×7.47萬(wàn)元14.94萬(wàn)元由表2-8差得S9-400的單價(jià)為5.31萬(wàn)元，因此兩臺(tái)綜合投資為4×5.31萬(wàn)元21.24萬(wàn)元，比一臺(tái)主變方案多投資6.3萬(wàn)元高壓開(kāi)關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額查表4-10得GG-1A(F)型柜按每臺(tái)3.5萬(wàn)元計(jì)，查表得其綜合投資按設(shè)備價(jià)1.5倍計(jì)，因此其綜合投資約為4&

9、#215;1.5×3.5萬(wàn)元21萬(wàn)元本方案采用6臺(tái)GG-1A(F)柜，其綜合投資約為6×1.5×3.5萬(wàn)元31.5萬(wàn)元，比一臺(tái)主變方案多投資10.5萬(wàn)元電力變壓器和高壓開(kāi)關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)參照表4-2計(jì)算，主變和高壓開(kāi)關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為3.706萬(wàn)元（其余略）主變和高壓開(kāi)關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為6.752萬(wàn)元，比一臺(tái)主變方案多耗3.046萬(wàn)元交供電部門的一次性供電貼費(fèi)按800元/kVA計(jì)，貼費(fèi)為630×0.08萬(wàn)元50.4萬(wàn)元貼費(fèi)為2×400×0.08萬(wàn)元64萬(wàn)元，比一臺(tái)主變方案多交13.6萬(wàn)元從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝

10、設(shè)兩臺(tái)主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主結(jié)線方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺(tái)主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案，因此決定采用裝設(shè)一臺(tái)主變的方案。（說(shuō)明：如果工廠負(fù)荷近期有較大增長(zhǎng)的話，則宜采用裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案。三、短路電流的計(jì)算1繪制計(jì)算電路（圖1）圖1 短路計(jì)算電路 2確定基準(zhǔn)值 設(shè)Sd=100MVA，Ud1=10.5kV，低壓側(cè)Ud2=0.4kV，則3.計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值 （1）電力系統(tǒng) （2）架空線路 由LGJ-150的，而線路長(zhǎng)0.3km,故 （3）電力變壓器 有，故因此繪等效電路，如圖2所示。圖2 等效電路 4計(jì)算k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路

11、電流和短路容量 （1）總電抗標(biāo)幺值 （2）三相短路電流周期分量有效值 （3）其他短路電流 （4）三相短路容量 5計(jì)算k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 （1）總電抗標(biāo)幺值 （2）三相短路電流周期分量有效值 （3）其他短路電流 （4）三相短路容量以上計(jì)算結(jié)果綜合如表4所示。表4 短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAI(3)k19.29.29.223.513.9167.2k218.718.718.734.420.413.0四、變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)110kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)（表5）表5 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流

12、能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度臺(tái)數(shù)裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UNI302tima數(shù)據(jù)10kV36.4A (I1N·T)9.2kA235kA9.22×1.9=160.8一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimaxt高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kV40kA162×2=5122高壓隔離開(kāi)關(guān)GN-10/20010kV200A25.5kA102×5=5005高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA2電壓互感器JDJ-1010/0.1kV1電壓互感器JDJZ-10/kV1電流互感器LQJ-1010kV100/5A31.8KA813避雷器FS4-10

13、10kV2戶外式高壓隔離開(kāi)關(guān)GW4-15G/20015kV200A1表5所選設(shè)備均滿足要求。2380側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)（表6）表6 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度臺(tái)數(shù)裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UNI302tima數(shù)據(jù)380V總742.8A18.7kA34.4kA18.72×0.7=244.8一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimaxt低壓斷路器DW151500/3380V1500A40kV1低壓斷路器DZ20630380V630A(大于I30)一般30kA12低壓斷路器DZ20200380V200A(大于I30)一般25kA3低壓刀開(kāi)關(guān)HD131

14、500/30380V1500A1電流互感器LMZJ10.5500V1500/5A1電流互感器LMZ10.5500V160/5A100/5A1表6所選設(shè)備均滿足要求。3高低壓母線的選擇 參照表5-25，10KV母線選LMY3（40×4），即母線尺寸為40mm×4mm；380V母線選LMY3（80×8）+50×5，即相母線尺寸為80mm×6mm，中性母線尺寸為50mm×5mm。五、變電所進(jìn)出線和與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇110KV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇（1）10KV高壓進(jìn)線的選擇和校驗(yàn) 采用LJ型鋁絞線敷設(shè)，接往10KV公用干線。1）按發(fā)熱

15、條件選擇。由I30=36.4A及室外環(huán)境溫度年最熱月平均最高氣溫為33。C，查表8-35, 初選LJ16，其在35。C時(shí)的Ial=93.5>I30,滿足發(fā)熱條件。2）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。查表8-33，最小截面Amin=35mm2，因此LJ16不滿足機(jī)械強(qiáng)度要求，故改選LJ35。由于此線路很短，不需要校驗(yàn)電壓損耗。（2）由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用YJL2210000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇。由I30=36.4A及土壤溫度25。C查表8-43，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=90A>I30，滿足發(fā)熱條件。2)校驗(yàn)短路穩(wěn)定。計(jì)算

16、滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面Amin=103mm2>25 mm2，因此25mm2不滿足短路穩(wěn)定要求，故選擇YJL22100003×120電纜。2.380V低壓出線的選擇（1）饋電給機(jī)加工一車間的線路采用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I30=287A及地下0.8m土壤溫度25。C查表，初選纜芯截面為240mm2，其Ial=319A>I30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗(yàn)電壓損耗。因未知變電所到機(jī)加工一車間的距離，因此未能校驗(yàn)電壓損耗。3）短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面Amin=213mm2所選240mm2的纜芯截面大于Ami

17、n，滿足短路熱穩(wěn)定度的要求，因此選擇VLV2210003×240+1×120的四芯電纜（中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同）。（2）饋電給鑄造車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）纜芯截面240mm2聚氯乙烯電纜，即VLV2210003×240+1×120的四芯電纜。（3）饋電給鉚焊車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）纜芯截面300mm2聚氯乙烯電纜，即VLV2210003×300+1×150的四芯電纜。（4）饋電給電修車間的線路采用VLV2210

18、00型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）纜芯截面300mm2聚氯乙烯電纜，即VLV2210003×300+1×150的四芯電纜。六、變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定1高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)與信號(hào)回路 斷路器采用手力操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其控制與信號(hào)回路如圖3所示。圖3 電磁操動(dòng)的斷路器控制與信號(hào)回路WC控制小母線 WL燈光指示小母線 WF閃光信號(hào)小母線 WS信號(hào)小母線 WAS事故音響小母線 WO合閘小母線 SA控制開(kāi)關(guān)（操作開(kāi)關(guān)） KO合閘接觸器 YO合閘線圈 YR跳閘線圈（脫扣器） KA保護(hù)裝置 QF16斷路器輔助觸點(diǎn) GN綠色指示燈 RD紅色指示燈 ON合閘 OF

19、F跳閘（箭頭指向?yàn)镾A的返回位置）2主變壓器的繼電保護(hù)裝置1）裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。 采用GL15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定。IL.max=2IiN.T=2×630/(1.732×10)=72.7AKrel=1.3 Kw=1 Kre=0.8 Ki=100/5=20 Iop=1.3×1×72.7/(0.8×20)=5.9A因此整流為6A。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定。整定高最小動(dòng)作時(shí)間為0.5s。過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)。Ik.min=IK-2(2)/KT=0.866×18.7/(10/0.4)=648AIop.1= Iop×Ki/Kw=6×20/1=120A, 因此保護(hù)靈敏系數(shù)為Sp=648/120=5.4>1.5, 滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。3）裝設(shè)電流速斷保護(hù)。利用GL15的速斷裝置。速斷電流