某化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 2

1、 供電設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)論文 題 目 某化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系 電力工程系班 級 農(nóng)電0902、農(nóng)電0901組 別 第八組成 員 楊瑩 姚廣元 野夢航 徐煊斌 趙寒某化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)緒論在國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，電能的應(yīng)用越來越廣泛，生產(chǎn)、科學(xué)、研究、日常生活都對電能的供應(yīng)提出更高的要求，因此確保良好的供電質(zhì)量十分必要。本設(shè)計(jì)書注重理論聯(lián)系實(shí)際，理論知識力求全面、深入淺出和通俗易懂。本課程設(shè)計(jì)選擇進(jìn)行了一個模擬的中小型工廠. 區(qū)域變電站經(jīng)10KV雙回進(jìn)線對該廠供電。該廠多數(shù)車間為三班制。本廠絕大部分用電設(shè)備屬長期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。全年為306個

2、工作日，年最大負(fù)荷利用小時為6000小時。屬于二級負(fù)荷。本設(shè)計(jì)書論述了供配系統(tǒng)的整體功能和相關(guān)的技術(shù)知識，重點(diǎn)介紹了工廠供配電系統(tǒng)的組成和部分。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行，并根據(jù)工廠所能取得的電源及工廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠的發(fā)展，按照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定了配電變電所的位置與形式及配電變電所變壓器的臺數(shù)與容量、類型及選擇配電變電所主接線方案及高壓低壓設(shè)備與進(jìn)出線。 本設(shè)計(jì)書共包括：負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償、變電所位置和形式選擇、變電所主變壓器的臺數(shù)、類型容量及主接線方案的選擇、短路電流的計(jì)算、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)、變電所電氣主接線圖、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與整定以及防雷

3、、接地設(shè)計(jì)：包括直擊雷保護(hù)、行波保護(hù)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。目 錄一、原始材料分析3二、全廠負(fù)荷計(jì)算4三、無功功率的補(bǔ)償及變壓器的選擇5四、主接線設(shè)計(jì)7五、架空雙回線導(dǎo)線選擇8六、短路電流計(jì)算8七、變電所的一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)12八、繼電保護(hù)裝置配置19九、變配電所得布置與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)22十、防雷裝置及接地裝置設(shè)計(jì)22十一、結(jié)束語24一、原始材料分析工廠概況某化纖毛紡廠10kV配變電所供電給織造車間、染整車間、鍋爐房、食堂、水泵房、化驗(yàn)室及其他車間變電所。已知工廠三班制工作，年最大負(fù)荷利用小數(shù)6000h，本廠規(guī)模為萬錠精梳化纖毛織染整聯(lián)合廠。全部生產(chǎn)化纖產(chǎn)品，全年生產(chǎn)能力為230萬米，其中厚織物占50%，中織

4、物占30%，薄織物占20%，全部產(chǎn)品中以腈綸為主體的混紡物占60%，以滌綸為主的混紡物占40%。二、全廠負(fù)荷計(jì)算采用需要系數(shù)法計(jì)算各車間變電所的計(jì)算負(fù)荷，具體數(shù)據(jù)如表2-1所示。表2-1：全廠負(fù)荷計(jì)算序號車間或用電單位名稱設(shè)備容量(kW)計(jì) 算 負(fù) 荷變壓器臺數(shù)及容量(kW)(kVar)(kVA)1制條車間3400.80.80.75272204340SL7-1000/10 1000kVA*1 0.90.92紡紗車間3400.80.80.752722043403軟水站86.10.650.80.7555.9741.9869.964鍛工車間36.90.30.651.1711.0712.9517.03

5、5機(jī)修車間296.20.30.51.7388.86153.72177726幼兒園12.80.60.61.337.6810.2112.807倉庫37.960.30.51.1711.3913.3322.788織造車間5250.80.80.75420315 525SL7-1000/10 1000kVA*10.90.99染整車間4900.80.80.7539229449010浴室1.880.811.5001.5011食堂20.630.750.80.7515.4711.6019.3412獨(dú)身宿舍200.811601613鍋爐房1510.750.80.75113.2584.94141.56SL7-200/

6、10 200kVA*20.90.914水泵房1180.750.80.7588.566.38110.6215化驗(yàn)室500.750.80.7537.528.1346.8616卸油泵房280.750.80.752115.7526.25相關(guān)計(jì)算公式：= = = =三、無功功率的補(bǔ)償及變壓器的選擇電力部門規(guī)定，無帶負(fù)荷調(diào)整電壓設(shè)備的工廠必須在0.9以上。為此，一般工廠均需安裝無功功率補(bǔ)償設(shè)備，以改善功率因數(shù)。我們采取的無功補(bǔ)償方式是：高壓補(bǔ)償、低壓補(bǔ)償和就地補(bǔ)償相結(jié)合。在需要補(bǔ)償容量大的車間采用就地補(bǔ)償?shù)姆绞狡溆嗖捎玫蛪杭醒a(bǔ)償和高壓集中補(bǔ)償方式。根據(jù)該工廠的負(fù)荷特點(diǎn)，根據(jù)這一思路，我們選擇在NO.1變

7、電所選擇5車間進(jìn)行就地補(bǔ)償。在各車間配電變電所進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償并在高壓母線上進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。1、就地補(bǔ)償：NO.1 車間變電所：機(jī)修車間: =153.7288.86 0.484=110.71 kVar 根據(jù)供電技術(shù)233頁表26知并列電容器的標(biāo)稱容量選擇8個BW0.4-14-3/8，即補(bǔ)償容量為112kVar。2、低壓集中補(bǔ)償(1)對NO.1變電所0.4kV母線:QB2=QKQPKP tanQB1=640.19 0.9-718.970.90.484-112=150.99kVar采用11個型號為BW0.4-14-3/11進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償，補(bǔ)償容量為154kVar。(2)對NO.2變電所0.4k

8、V母線:QB2=QKQPKP tanQB1=620.6 0.9-844.970.90.484=190.23kVar采用3個型號為BW0.4-14-3/3和3個型號為BW0.4-50-3/3進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償，補(bǔ)償容量為192kVar。(3)對NO.3變電所0.4kV母線:QB2=QKQPKP tanQB1=195.2 0.9-260.250.90.484=62.24kVar采用1個型號為BW0.4-12-3/1和1個型號為BW0.4-50-3/1進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償，補(bǔ)償容量為62Var。3、變壓器的選擇變壓器本身無功的消耗對變壓器容量的選擇影響較大，故應(yīng)該先進(jìn)行無功補(bǔ)償才能選出合適的容量。（1）N

9、O.1變壓器 取，=647.07KW=310.17kVar=717.57KVA考慮25%裕量：S=717.57（1+25%）=896.96 kVar 根據(jù)供電技術(shù)222頁表4 選SL7-1000/10 接線方式Y(jié),y該變壓器的參數(shù)為：=1800+11600=7.77kVar=48.17 kVar高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷PC.HV1=P30+PT=654.84KWQC.HV1=Q30+QT=358.34kVar（2）NO.2變壓器=844.20KVA考慮15%裕量：S=844.20X （1+15%）=970.83 kVar 根據(jù)供電技術(shù)222頁表4 選SL7-1000/10 接線方式Y(jié),y該變壓器的參數(shù)為

10、：=1800+11600=10.07kVar=57.07kVar高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷PC.HV1=P30+PT=770.54KWQC.HV1=Q30+QT=423.61kVar（3）NO.3變壓器 =260.35KVA選SL7-200/10兩臺 接線方式Y(jié),y該變壓器的參數(shù)為：=540+3400=1.98kVar= 10.39kVarPC.HV1=P30+PT=236.30KWQC.HV1=Q30+QT=124.07kVar4、高壓集中補(bǔ)償：以上在車間和車變補(bǔ)償之后，在高壓側(cè)的有功和無功變?yōu)楦鱾€車間變電所高壓側(cè)的有功，無功之和。于是高壓側(cè)的有功與無功為：PC=PC.HV1+ PC.HV2+ PC.H

11、V3=654.84+770.54+230.30=1661.68KWQC=QC.HV1+ QC.HV2+ QC.HV=358.34+423.61+124.07=906.02kVarSC=1892.63KVA=1661.68/1892.63=0.8780QB=QC-PCtan=101.23kVar選用兩個型號為BWF10.5-40-1W/2和一個型號為BWF10.5-22-1W/1進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償，補(bǔ)償容量為102kVar四、主接線設(shè)計(jì)本廠主接線設(shè)計(jì)方案主要有三種較優(yōu)方案，分別是（1）單母線分段，橋型接線，（2）簡單單母線，（3）10kV、0.4kV母線均采用單母線分段接線。由于本廠是二級負(fù)荷，在

12、國名經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，且大多數(shù)車間是三班工作制，為了保證供電的可靠性，再考慮經(jīng)濟(jì)型因素，所以10kV母線選用單母線分段接線方式，在NO.3車變中兩臺變壓器互為暗備用。采用這種接線方式的有點(diǎn)主要是可靠性和經(jīng)濟(jì)性比較好。單母線分段提高了三個車間供電的可靠性。正常運(yùn)行時，分段斷路器閉合。當(dāng)任一段母線故障時，分段斷路器在繼電保護(hù)裝置作用下斷開，將故障母線和非故障段隔開，保障非故障段母線所帶負(fù)荷的供電可靠性。五、架空雙回線導(dǎo)線選擇IC109.27A1、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇P=0.7元/kwh TMAX=6000h 查表得JN=0.8A/min2A=Imax/JN=109.27/0.8=136.6mm2選

13、擇LJ150裸鋁導(dǎo)線2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)LJ-150裸鋁導(dǎo)線戶外30度時允許載流量為414AKT=0.94I=0.94414=389.16滿足發(fā)熱條件3、機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)10KV下二級架空線鋁絞線滿足機(jī)械強(qiáng)度需A 16mm2，所選15016 mm2滿足機(jī)械強(qiáng)度要求4、電壓損失校驗(yàn)U%=(PQ+QX)/UN2=0.3% 5%滿足電壓損失要求六、短路電流計(jì)算取=100MVA，k1,k2,k3,k4處取 k5取Uj2=10.5kv= =X0L=4.5/100100/1=4.5=最大運(yùn)行方式下：X2*=X1*=Xsmax*+0.5Xl*+XT1*=0.535+0.50.145+4.5=5.108X3*=X4*=

14、Xsmax*+0.5Xl*+XT3*=0.535+0.50.145+20=20.608IK1max(3)*=IK2max(3)*=1/5.108=0.196Ij1=100/=144.338kAIk1max(3)= Ik2max(3)=144.3380.196=28.290kA 最小運(yùn)行方式下（單回進(jìn)線運(yùn)行）：X2*=X1*=Xsmin*+Xl*+XT1*=0.935+0.145+4.5=5.580X3*=X4*=Xsmin*+Xl*+XT3*=0.935+0.145+20=21.075IK1min(3)*=IK2min(3)* =1/5.580=0.179Ik1min(3)= Ik2min(3

15、)=0.179=25.836kA 將以上數(shù)據(jù)列成短路計(jì)算表，如表6-1和表6-2所示：表6-1：最大運(yùn)行方式下短路計(jì)算表最大運(yùn)行方式短路點(diǎn)（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）K128.29052.05430.83619.6K228.29052.05430.83619.6K37.07213.0127.7084.9K47.07213.0127.7084.9K59.04523.06513.658164.5表6-2：最小運(yùn)行方式下短路計(jì)算表最小運(yùn)行方式短路點(diǎn)（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）K125.83647.53828.16117.9K225.83647.53828.1611

16、7.9K36.78412.4837.3954.7K46.78412.4837.3954.7K55.09212.9857.68992.6七、變電所的一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、隔離開關(guān)、刀開關(guān)、熔斷器、電壓電流互感器。電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。電氣設(shè)備按在正常條件下工作進(jìn)行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內(nèi)或室外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求；對一些斷流電器如開關(guān)、熔斷器等，應(yīng)考慮斷流能力。7.1高壓設(shè)

17、備器件的選擇及校驗(yàn)表7.1：高壓設(shè)備器件的選擇表計(jì)算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器高壓熔斷器型號SN10-10IGN1-10/400LFZ-10JDJ-10(1級）RN1-10U=10kV10kV10kV10kV10kV10kVA600A400A200/5 23.065kA52kA50kA 1000kVMVA350MVA200MVAtj=1It2t=20.224It2t=1425(KtIN1TA)2t= (900.2)22 個數(shù)71581FU1、FU2供電技術(shù)工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo) 7.4母線的選擇與校驗(yàn)高壓母線選擇與校驗(yàn)：，10KV母線選擇矩形鋁母線熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，動穩(wěn)定校驗(yàn)： ，動穩(wěn)定條件

18、滿足7.5絕緣子和套管選擇及校驗(yàn)1、 戶內(nèi)支柱絕緣子型號： 額定電壓 10KV動穩(wěn)定校驗(yàn)： ，滿足動穩(wěn)定要求2、 穿墻套管：型號：動穩(wěn)定校驗(yàn)：，滿足動穩(wěn)定要求所以穿墻套管滿足熱穩(wěn)定要求。7.6進(jìn)線電纜選擇NO.1按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：查表得，選擇熱穩(wěn)定校驗(yàn)：電纜在土壤中滿足熱穩(wěn)定要求由于進(jìn)線電纜長度較短，電壓損失在允許的范圍內(nèi)NO.2A，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：查表得，選擇熱穩(wěn)定校驗(yàn)：電纜在土壤中滿足熱穩(wěn)定要求由于進(jìn)線電纜長度較短，電壓損失在允許的范圍內(nèi)NO.3按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：查表得，選擇熱穩(wěn)定校驗(yàn)：電纜在土壤中滿足熱穩(wěn)定要求由于進(jìn)線電纜長度較短，電壓損失在允許的范圍內(nèi)八、繼電保護(hù)裝置配置繼電保

19、護(hù)裝置應(yīng)該滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性，電力設(shè)備和線路短路故障保護(hù)裝置應(yīng)該設(shè)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時再增加輔助保護(hù)，對于高壓側(cè)為610KV的車間變電所主變壓器來說，通常裝設(shè)有帶時限的過電流保護(hù)。如果電流保護(hù)的動作時間大于0.50.7s時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。對于400KVA及以上數(shù)臺并列運(yùn)行的變壓器和作為其他負(fù)荷備用電源的單臺運(yùn)行變壓器根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)的過負(fù)荷情況，一般應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。電力線路繼電保護(hù)1、 電流速斷保護(hù)：=1.259.045=11.31KA繼電器動作電流=0.28K

20、A=0s 保護(hù)范圍校驗(yàn)： 所以無保護(hù)范圍，所以不裝設(shè)電流速斷保護(hù)2、 線路過電流保護(hù)： 保護(hù)時限 靈敏度校驗(yàn)合格 變壓器繼電保護(hù)裝置No.11. 過電流保護(hù) = 電流繼電器動作電流為 靈敏度校驗(yàn)合格2. 過負(fù)荷保護(hù)變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動作電流3. 電流速斷保護(hù) 4. 瓦斯保護(hù) 見圖No.21過電流保護(hù) = 電流繼電器動作電流為 靈敏度校驗(yàn)合格2. 過負(fù)荷保護(hù)變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動作電流3. 電流速斷保護(hù) 4. 瓦斯保護(hù) 見圖No.31過電流保護(hù) = 電流繼電器動作電流為 靈敏度校驗(yàn)合格2. 電流速斷保護(hù) 圖8瓦斯保護(hù)九、變配電所的布置與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)總配電所的地點(diǎn)應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心，進(jìn)出線方便，靠

21、近電源側(cè)，盡量使進(jìn)出線方便，設(shè)備運(yùn)輸方便。不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險或有腐蝕性氣體的場所周圍。本設(shè)計(jì)中，工廠中心有一軟水站和水塔，所以本工廠總配電所不宜設(shè)在工廠中心位置。工廠東北角遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，且有一卸油臺和化驗(yàn)室，總配電所不宜靠近易爆易燃與具有腐蝕性物品的場所，所以也不應(yīng)該在此地建設(shè)總配電所。本廠最重負(fù)荷有NO.2變電所承擔(dān)，且周圍負(fù)荷較均衡，故宜將總配建在此所附近。而且對負(fù)荷不大的用戶，可將總配電所與某個10kV變電所合并，擴(kuò)充為變配電所。根據(jù)本廠實(shí)際情況，出線相對較少，負(fù)荷總體水平不大，所以在設(shè)計(jì)時，將總配電所與NO.2變電所合并，建設(shè)成變配電所，同時節(jié)省了投資，便于管理。 工廠總配電變電所平面

22、布置簡圖見附圖2。 十、防雷裝置及接地裝置設(shè)計(jì)1、直擊雷保護(hù)（1）本廠最高建設(shè)為水塔，設(shè)計(jì)高度為20m，加設(shè)2m高的避雷針，現(xiàn)計(jì)算水塔避雷針能否保護(hù)軟水站。水塔上避雷針高度為（20+2）=22m，軟水站一般建筑高度=4m，經(jīng)測量避雷針至軟水站最遠(yuǎn)屋角距離為r=20m，避雷針保護(hù)半徑=（1.5h-2）p=2520m.因此水塔避雷針能保護(hù)軟水站（2）由于No.1,No.3變電站中電氣設(shè)備并不集中，只各有一臺或兩臺變壓器，所以不設(shè)獨(dú)立的避雷保護(hù)，而采用在各變壓器側(cè)加裝避雷器的方法來防止雷電波和操作過電壓。（3）因總配與No.2變電站合并，建設(shè)成總配電所，電氣設(shè)備較集中，所以設(shè)置獨(dú)立的避雷針保護(hù)，設(shè)避雷針高度為22m，保護(hù)半徑同上計(jì)算25m，同時為防止反擊，避雷針建設(shè)在距離總配10m處，并使避雷針接地體與總配接地體相