寶索車間變電所設(shè)計(jì)岑世欣

1、專業(yè)課程設(shè)計(jì)校外學(xué)習(xí)中心：廣東恩平奧鵬學(xué)習(xí)中心學(xué) 生 姓 名：岑世欣專 業(yè)：電氣自動化技術(shù)（電氣工程及其自動化）課程設(shè)計(jì)題目：車間變電所設(shè)計(jì)層 次：高起專 年 級：1209學(xué) 號：aFH1122ji012一、前言本說明書為恩平市寶索，車間的負(fù)荷均屬三類負(fù)荷。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：車間的負(fù)荷計(jì)算及無功補(bǔ)償，確定車間變電所的所址和型式，車間變電所的主接線方案，短路電流計(jì)算，主要用電設(shè)備選擇和校驗(yàn)，車間變電所整定繼電保護(hù)和防雷保護(hù)及接地裝置的設(shè)計(jì)等。通過這次設(shè)計(jì)，讓我了解了進(jìn)行一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程和要注意的事項(xiàng)，設(shè)計(jì)是一個(gè)比較繁瑣的過程，許多的細(xì)節(jié)問題還要聯(lián)系實(shí)際情況來考慮，當(dāng)外部條件變化時(shí)，有一些相

2、應(yīng)的參數(shù)值將跟著變化，這就對我們的設(shè)計(jì)的精密度提出了更高的要求。這次設(shè)計(jì)鍛煉了我的實(shí)踐操作的能力，讓我了解到在學(xué)習(xí)中自己還有很多不足和弱點(diǎn)，可以及時(shí)針對不足加以彌補(bǔ)，更加牢固地掌握所學(xué)知識和技能。相信在以后的學(xué)習(xí)中，只要努力就一定可以獲得更大的進(jìn)步。二、目錄第一章設(shè)計(jì)內(nèi)容4一、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料4二、設(shè)計(jì)內(nèi)容7第二章設(shè)計(jì)說明書8一、車間變電所電壓等級確定和主接線方案確定8二、電力負(fù)荷計(jì)算8三、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償容量確定11四、變電所主變壓器及主接線方案的選擇13五、短路電流計(jì)算14六、選擇車間變電所高、低壓電氣設(shè)備16七變電所防雷保護(hù)及接地裝置設(shè)計(jì)18主要參考文獻(xiàn)23附錄24第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容一、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

3、資料1、機(jī)加車間負(fù)荷全部為三級負(fù)荷，對供電可靠性要求不高。2、車間平面布置圖如圖1-1所示，車間電氣設(shè)備各細(xì)表如表1-1所示，另外車間低壓母線轉(zhuǎn)供負(fù)荷如表1-2所示。圖1-1 機(jī)加車間平面布置圖表1-1 車間用電設(shè)備明細(xì)表設(shè)備代號設(shè)備名稱臺數(shù)單臺容量效率功率因數(shù)啟動倍數(shù)備注17普通車床C616A733090816810普通車床C620-137608908161113普通車床CW611003237088082414,15立式車床C516A2382086080316,17平面磨床M7130276088082618,19普通車床C630210125088081620,21搖臂鉆床Z352850870

4、825522,23插齒機(jī)Y54238092082624,25龍門刨床B201626680860812526,27立式車床C512-1A235708608032831牛頭刨床M60504408708263234插床B502033808263538立式鉆床Z5354462509008063940砂輪機(jī)S3SL-300215092082654143通風(fēng)機(jī)330880815544吊車5t128208206545表1-2 車間變電所低壓轉(zhuǎn)供負(fù)荷轉(zhuǎn)供負(fù)荷名稱額定容量（KW）計(jì)算負(fù)荷轉(zhuǎn)供距離（KM）Pc（KW）Qc（Kvar）Sc（KVA）機(jī)修車間回路14212015回路22518回路33121加工車間回路

5、11023001回路23416回路35020汽車庫回路12610015回路22010回路36118泵站回路1402103回路24121回路36118照明回路（三相）回路11002回路215回路312車間變電所電源原始數(shù)據(jù)如表1-3所示表1-3 車間變電所電源原始數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)題目序號總降壓變電所車間變電所地區(qū)環(huán)境最熱平均氣溫（度）車間最大負(fù)荷利用小數(shù)H土壤情況自然接地電阻二次母線短路容量（MVA）保護(hù)動作時(shí)限（s）電源進(jìn)線電壓（KV）電阻率長度KM導(dǎo)線類型U1NU2N地上地下架空電纜42001501204100430284500100303、車間采用三班制。年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5500h。4

6、、供電電源條件：1）從本廠35/10KV總降壓變電所用架空線引進(jìn)10kV電源，該變電所距本車間南0.3Km。2）電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)見表1-3設(shè)計(jì)題目序號2。3）供電部門提出的要求如下。b、車間最大負(fù)荷是功率因數(shù)不得低于0.9。c、在車間變電所10KV側(cè)進(jìn)行計(jì)量。d、供電貼費(fèi)為700元/（KVA），每月電費(fèi)按兩部電價(jià)制：基本電費(fèi)為18元/(kVA)，動力電費(fèi)為0.4元/(kV/h)，照明電費(fèi)為0.5元（KW/h）。5、工廠自然條件：1）氣象資料。年度最高氣溫38度，年平均氣溫26度，年度最低氣溫8度，年最熱月平均最高氣溫30度，年最熱月地下0.71m處平均溫度20度，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)；年雷暴日

7、10天；土壤凍結(jié)深度1.10m。2）地質(zhì)水文資料。平均海拔200m，底層以沙質(zhì)粘土為主，地下水位35m，地耐壓力為20t/m2。圖1-2所示為車間變電所電源供電系統(tǒng)圖圖1-2 車間變電所電源供電系統(tǒng)圖二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、由總降壓變電所的配出電壓和用電設(shè)備的電壓要求，參考國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級確定車間變電所的電壓級別；2、計(jì)算負(fù)荷采用需用的系數(shù)法，計(jì)算出單臺設(shè)備支線、用電設(shè)備組干線和車間變電所低壓母線和進(jìn)線的計(jì)算負(fù)荷；3、由計(jì)算負(fù)荷結(jié)果，確定補(bǔ)償方式，計(jì)算出補(bǔ)償容量，選擇電容器個(gè)數(shù)電容器柜個(gè)數(shù)；4、按對負(fù)荷可靠性要求，確定車間變電所電氣主接線；5、按車間變電所低壓母線的計(jì)算負(fù)荷，確定變電器的容量和臺

8、數(shù)；6、導(dǎo)線截面積的選擇，支線和干線按發(fā)熱條件選擇，進(jìn)線電纜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按允許發(fā)熱，電壓損失短路的熱進(jìn)行效驗(yàn)；7、短路電流的計(jì)算，繪制計(jì)算電路和等值電路圖，確定短路點(diǎn)，計(jì)算出個(gè)短路點(diǎn)的最大和最小短路電流及短路容量；8、車間變電所低壓母線按發(fā)熱條件選擇，按短路的熱和力效驗(yàn)；9、按國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)符號和圖幅，用鉛筆畫出車間變電所的電氣主接線圖、車間配電系統(tǒng)圖和配電平面圖。第二章 設(shè)計(jì)說明書一、車間變電所電壓等級確定和主接線方案確定 1、根據(jù)已知機(jī)械加工產(chǎn)車間負(fù)荷均為三級負(fù)荷，對供電可靠性要求不高，因此可采用線路變壓器界限方式。它的優(yōu)點(diǎn)是接線簡單、使用設(shè)備少和建設(shè)投資??；其缺點(diǎn)是供電可靠性較差

9、。當(dāng)供電線路，變壓器及其低壓母線上發(fā)生短路或任何高壓設(shè)備檢修時(shí)，全部負(fù)荷均要停止供電。這種接線適合于三級負(fù)荷的變電所。為保證對少量二級負(fù)荷供電，可在變壓器低壓側(cè)引入其他變電所聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。選擇主接線方案如圖2-1所示。圖2-1 車間變電所線路-變壓器組主接線圖 2、車間變電所高壓側(cè)根據(jù)電源條件選定為10KV，低壓側(cè)額定電壓為380V，因此選減壓變壓器額定電壓為10/0.4kV。 3、機(jī)加車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線方式的選擇，低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線方式有放射式、樹干式、環(huán)式和鏈?zhǔn)?。低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足用電設(shè)備對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求，同時(shí)應(yīng)注意接線簡單，操作方便，具有一定靈活性，適應(yīng)性廣和使

10、用上變化和設(shè)備檢修的需要，配電系統(tǒng)層次一般不超過三級。 根據(jù)GB50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，由于機(jī)加車間的電機(jī)容量不大又集中，對供電可靠性要求又不高，因此低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線可采用樹干式或鏈?zhǔn)浇泳€。車間配電網(wǎng)絡(luò)接線圖如圖2-2所示。圖2-2 車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)接線圖 各配電箱所接電氣設(shè)備如表1-1所示。表2-1 配電箱及配電箱所接電氣設(shè)備序號配電箱序號配電箱所接電氣設(shè)備序號配電箱序號配電箱所接電氣設(shè)備序號AL136，37，38，39AL68，9，10AL228，29，30，31，32，33AL722，23，39，40AL321，24，25，26，27，28AL818，19，28，4

11、2，43AL411，12，13，16，17，41AL91，2，3，4，5，6AL514，15二、電力負(fù)荷計(jì)算1. 采用需用系數(shù)法對車間用電設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算表2-2 各支線負(fù)荷計(jì)算機(jī)熔斷器和導(dǎo)線截面積選擇設(shè)備名稱單臺容量（kW）計(jì)算電流（A）啟動電流 (KA)熔斷器選擇導(dǎo)線截面積允許載流量穿鋼管管徑普通車床CW611049.69 100/50105525平面磨床M212015.70 50/201815普通車床C620-311.71 50/201815鏜床T6821.64 50/301815普通車床C620-116.02 50/301815搖臂鉆床Z3518.10 50/201815滾齒機(jī)Y368

12、.26 50/102215吊車5t80.39 200/100259832牛頭刨床B66536.32 50/101815立式銑床X53T29.42 50/301815液壓牛頭刨床B6901123.47 50/3043020立式鉆床Z5121.22 50/301815立式鉆床Z5359.76 50/102215滾齒機(jī)W1Y3J2246.37 100/501815立式車床C516A3883.92 120/1001815萬能銑床X62W20.65 50/301815龍門刨床B2016145.70 200/1505015250砂輪機(jī)S3SL-3003.02 50/51815通風(fēng)機(jī)4.63 50/5181

13、5插床B503248.52 50/1018152、干線負(fù)荷計(jì)算及截面積選擇表2-3 車間用電設(shè)備從低壓配電屏引出 序號車間名稱供電回路代號額定容量計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷KWPc/KWQc/KvarSc/KVAI(30)A1工具一車間回路1522156 回路2644075 回路3562361 2工具二車間回路1481851 回路2572663 回路3602364 3材料庫回路115616 回路220922 回路312413 4照明回路（三相）回路1121620 回路2221426 回路371718 總計(jì)446. 8425217477435三、無功補(bǔ)償及補(bǔ)償容量確定1、低壓母線計(jì)算負(fù)荷。低壓母線的計(jì)算負(fù)

14、荷為各回路干線負(fù)荷之和，應(yīng)計(jì)及同時(shí)系數(shù)（或稱為參差系數(shù)或稱為綜合系數(shù)）。根據(jù)上述表格得，由于車間負(fù)荷功率因數(shù)小于，因此應(yīng)在變壓器低壓母線上進(jìn)行集中無功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償便于維護(hù)和管理，采用電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償。1）補(bǔ)償容量的確定2)選擇補(bǔ)償裝置選擇PGJ1型低壓自動補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為型，采用其方案1（主屏）一臺,總共容量84kvar。如圖2-3所示。補(bǔ)償后變電所變壓器一次側(cè)計(jì)算負(fù)荷3）補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：變壓器的功率損耗為：變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為圖2-3 PGJ1型低壓無功功率補(bǔ)償裝置原理接線圖四、 變電所主變壓器及主接線方案的選擇根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和電源情況選擇

15、變壓器臺數(shù)和容量，有下列兩種方案：S9型，而容量根據(jù)式穩(wěn)定合格，為主變壓器容量，選=630KVA>=435KVA，查表2-5即選一臺S9-630型低損耗配電變壓器。2.裝設(shè)兩臺變壓器型號為S9型，暗備用，低壓側(cè)采用單母線分段主接線，有KVA表2-4 兩種主接線方案的比較比較項(xiàng)目方案1：裝設(shè)一臺主變的方案方案2：裝設(shè)兩臺主變的方案技術(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基本滿足要求供電質(zhì)量一臺主變，電壓損耗較大兩臺主變并列，電壓損耗較小靈活方便性一臺主變，靈活性小有兩臺主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性留有擴(kuò)建余地小擴(kuò)建適應(yīng)性好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額查得S9-630的單價(jià)為

16、7.47萬元，而變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍，因此綜合投資約為2*=查得S9-315的單價(jià)為4.3萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為4*=高壓開關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額查得5-15得JYN2-10型柜可按每臺萬元計(jì)，其綜合投資可按設(shè)備的倍計(jì)，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為萬元本方案采用6臺JYN2-10柜，其綜合投資可按設(shè)備的倍計(jì)，綜合投資約為萬元，比一臺主變方案多投資萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)查表3-2，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年:*0.11=萬元總計(jì)：4.451萬元查表3-2，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年:*0.11=萬元總計(jì)：6.104萬元.交給供電部

17、門的一次性供電貼費(fèi)主變?nèi)萘棵縆VA為800元，供電貼費(fèi)=630萬元/KVA=504萬元供電貼費(fèi)=2*315萬元=504萬元，兩種方案供電貼費(fèi)相等從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案，但按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，則裝設(shè)一臺主變的主接線方案遠(yuǎn)由于裝設(shè)兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺主變的主接線方案。五、 短路電流計(jì)算1、短路計(jì)算圖2-4 供電系統(tǒng)計(jì)算電路圖圖2-5 供電系統(tǒng)等值電路圖采用標(biāo)幺制法進(jìn)行三相短路計(jì)算，基準(zhǔn)值取:S=100 MV·A,U=10.5 kV, U=0.4 kV確定基準(zhǔn)值由S=100 MV·A,U=10.5 kV,

18、U=0.4 kV 基準(zhǔn)電流 電源內(nèi)阻 線路 變壓器 2） 計(jì)算K1點(diǎn)和K2點(diǎn)短路電流為短路電流計(jì)算結(jié)果如表所示高壓沖擊系數(shù)Ksh，低壓沖擊系數(shù)Ksh，短路容量為：表2-5 短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn)運(yùn)行方式K1K2最大運(yùn)行方式短路電流（KA）最小運(yùn)行方式短路電流（KA）沖擊電流（KA）最大短路容量（MV·A）六、選擇車間變電所高、低壓電氣設(shè)備1.選擇母線截面積車間低壓母線，可以選擇LMY型矩形鋁母線，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。一直母線計(jì)算電流，根據(jù)年最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)，差的經(jīng)濟(jì)電流密度，因此經(jīng)濟(jì)截面積（mm2）。選LMY型硬鋁母線1008。在環(huán)境溫度為時(shí)豎放 A，平放減少8%， A?？梢?，母線允許

19、載流量大于母線計(jì)算電流對母線坐熱穩(wěn)定校驗(yàn)，假想時(shí)間為（s）則熱效應(yīng)允許最小截面積為（mm2）因?yàn)閷?shí)選母線截面積 mm2> ,所以熱穩(wěn)定合格。2.對母線作動穩(wěn)定校驗(yàn)。母線采用平行放置，根據(jù)低壓配電屏結(jié)構(gòu)尺寸確定，。計(jì)算應(yīng)力為, , (硬鋁母線)合格.3.進(jìn)線電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)10kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜熱穩(wěn)定系數(shù)為137銅線。按熱穩(wěn)定要求重選交聯(lián)聚乙烯電纜YJL22-1000-,允許載流量474A電纜不作動穩(wěn)定校驗(yàn)。4.車間變電所高壓電氣設(shè)備的選擇表2-6 車間變電所變壓器進(jìn)線側(cè)計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)真空斷路器高壓熔斷器UNW（kv）10UN（kV）10UN（kV）10I30(A)IN(A)400IN

20、(A)Ik(kA)I(kA)I(kA)100Sk(MVA)S(MVA)150S(MVA)500ish(kA)imax(kA)22imax(kA)160I2teqIt2tt302 表2-7 普通閥型避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV）滅弧電壓（kV）工頻放電電壓沖擊放電電壓沖擊殘壓（kV）不小于不大于FS不大于FZ不大于FSFU3KA5KA50KA10KAFS-1010122631504515504550（1）選擇避雷器FS-10或FZ-10(2) 選擇電壓互感器：(3) 高壓電流互感器選擇：選LAJ-10或LQJ-10(4) 選擇避雷器FS-10或FZ-10表2-8 車間低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇，低

21、壓側(cè)計(jì)算數(shù)據(jù)UNW(V)380(A)(kA0(MV·A)(kA)(KA2·s)5、高壓開關(guān)柜選擇查工廠常用電氣設(shè)備手冊，選用北京華東有限公司生產(chǎn)的JYN2-10型金屬鎧裝中置抽出式（手車式）開關(guān)柜。根據(jù)車間變電所主接線選擇開關(guān)柜編號方案如下表所示。JYN2-10型高壓開關(guān)柜編號03、30203634電纜進(jìn)線及電壓互感器電壓測量及避雷器節(jié)車間主變壓器右聯(lián)絡(luò)SN10-10真空斷路器111FCD3-10避雷器11RN3-10高壓熔斷器11JDZ6-10電壓互感器33JDZJ6-10LZZB6-10電流互感器333LZZOB6-10外形尺寸（寬深高，mmmmmm）1000*1500

22、*2200(采用SN10-106、低壓配電屏的選擇查工廠常用電氣設(shè)備手冊，低壓配電屏選擇GCK3(GCL-S)型低壓抽出式開關(guān)柜，作為發(fā)電廠變電所三相交流50Hz，380V，額定電流為3150A及以下低壓配電系統(tǒng)。根據(jù)車間變電所低壓配電線路設(shè)計(jì)方案選低壓開關(guān)柜一次線路方案示例如下圖所示。選擇變電所位置要從安全運(yùn)行角度出發(fā)，達(dá)到較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。一般滿足接近中心負(fù)荷，進(jìn)出線方便、接近電源側(cè)的議案球。本車間變電所已確定在西北角。變電所的形式和布置。變電所的形式根據(jù)用電負(fù)荷的狀況和周圍環(huán)境情況確定。根據(jù)當(dāng)壓配電室相鄰并友們相通。七、變電所防雷保護(hù)及接地裝置設(shè)計(jì)1.直擊雷保護(hù)在

23、變電所屋頂裝置避雷針或避雷帶，并引出兩根底線與變電所公共接地裝置連接，由于變電所高低壓電氣設(shè)備均在室內(nèi)，因此不必設(shè)置獨(dú)立的避雷針。防雷引下線，應(yīng)優(yōu)先利用自然引下線，還可以利用建筑物的鋼柱、消防梯、金屬煙囪作自然引下線。人工防雷引下線采用圓柱或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼，其截面積應(yīng)滿足規(guī)范要求，引下線沿建筑物外墻明敷設(shè)，并經(jīng)最短路徑接地。要求接地電阻為。GCK3一次線路方案編號0313131313131313235151電纜進(jìn)線WL1饋電WL2饋電WL3饋電WL4饋電WL5饋電WL6饋電WL7饋電WL8照明功率因數(shù)自動補(bǔ)償功率因數(shù)自動補(bǔ)償125030312334721818034794192192電流互感器3AE1000-1600-S斷路器111ME630斷路器ME1000斷路器S1-125斷路器11S2-160斷路器S3-250斷路器11S5-400斷路器111DCHR1-00-1熔斷刀開關(guān)1QSA400-630熔斷刀開關(guān)11NT00-160/A熔斷器2424JKC1-/3接觸器88電容器88電流互感器3333333133圖2-6 低壓開關(guān)柜一次線路法案示例2.雷電侵入波的保護(hù)在10kV高壓側(cè)配電室裝有HYSWS2-7/50型避雷器，引下線采用25mm4mm鍍鋅扁鋼