降壓變電所的電氣設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1 引言 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)、測量。有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。而工廠供電就是指工廠所需要電能的供應(yīng)和分配。工廠供電設(shè)計要達(dá)到為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，保障工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須做到：安全、可靠、優(yōu)負(fù)、經(jīng)濟(jì). 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?。ǔ娀I(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

2、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(qiáng)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)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 因此，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(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 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，就必須達(dá)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

3、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)量的要求經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)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(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。2. 設(shè)計任務(wù)與要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(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、確定變電所的位置與型式，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，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計

4、說明書，繪出設(shè)計圖樣。設(shè)計依據(jù)：（1）工廠總平面布置圖 參考附圖A（2）工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為4500h，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負(fù)荷外，其余均屬于三級負(fù)荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計資料見附表所示。（3）供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10KV的干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LJ-120，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距1.5m ,干線首端距離本廠約13km。干線首端所裝

5、設(shè)的高壓短路器斷流容量為 500MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護(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，為滿足工廠二級負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。（4）氣象資料：本廠所在地年最高溫度38，年平均氣溫為16，年最低溫度為-10，年最熱月平均最高溫度32，年最熱月地下0.8M處平均溫度25，常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，覆冰厚度是3CM，年雷暴日數(shù)35天。（5）地質(zhì)水文資料：平均海拔1200M，地層以沙粘土為主，地下水位3-5M。（6）電費制度：供電貼費800元/KVA。每月電費按兩部電費制：基本電費為按主變壓器容量計為18元/KVA，動力電費為0.2元/K

6、W.H，照明電費為0.5元/KW.H。工廠最大負(fù)荷時功率因數(shù)不得小于 0.90 。3 負(fù)荷計算和無功功率計算及補(bǔ)償3.1 負(fù)荷計算和無功功率計算表2-1 某廠負(fù)荷計算表編號名稱類別設(shè)備容量需要系數(shù)計算負(fù)荷1鑄造車間動力3000.30.651.1790105.3138.52210.5照明80.8106.40-小記308-96.42鍛壓車間動力3200.20.651.176474.8898.5149.7照明80.7105.60-小記328-69.63金工車間動力3700.30.651.17111129.87170.8259.6照明70.8105.60-小記377-116.64工具車間動力3000.

7、350.651.17105122.85161.6245.6照明90.9108.10-小記309-113.15電鍍車間動力3000.60.750.88180158.4239.8364.4照明80.7105.60-小記308-185.66熱處理車間動力1300.60.750.887868.64103.9157.9照明60.9105.40-小記136-83.47裝配車間動力1300.30.71.013939.3955.4384.24照明70.8105.60-小記137-44.68機(jī)修車間動力1600.20.651.173237.4449.2574.85照明40.7102.80-小記164-34.89

8、鍋樓房動力800.80.750.886456.3285.25129.56照明20.7101.40-小記82-65.410倉庫動力250.40.80.75107.512.518.99照明10.7100.70-小記26-10.711生活區(qū)照明3400.80.90.48272130.56301.71458.53總計動力2115照明400=0.9=0.94 0.731060.2931.15954.18875.281294.81967.83.2無功功率補(bǔ)償由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.91，則低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.91，?。骸Ｒ沟?/p>

9、壓側(cè)的功率因數(shù)由0.79提高到0.92則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：選PGJ1型低壓自動補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-1/3型，采用其方案1（主屏）1臺與方案3（輔屏）4臺相組合，總共容量。因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷計算如表2-3所示。表2-2 無功補(bǔ)償后工廠的計算的負(fù)荷項 目計算負(fù)荷380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.73954.81875.281294.81967.8380V側(cè)無功補(bǔ)償容量-420380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.94954.81455.281057.81607.5主變壓器功率損耗13.35310kV側(cè)負(fù)荷總計0.89941.51402.281023.851556

10、.04 變電所位置和型式的選擇變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心。工廠的負(fù)荷中心按功率矩法來確定，計算公式為式（3.1）和（3.2）。變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心.工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來確定.即在工廠平面圖的下邊和左側(cè),任作一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸,測出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點的坐標(biāo)位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工廠的負(fù)荷中心設(shè)在P(x,y),P為P1+P2+P3+=Pi.因此仿照力學(xué)中計算重心的力矩方程,可得負(fù)荷中心的坐標(biāo): (3.1) (3.2)圖3-1 機(jī)械廠總平面圖按比例K在工廠平面圖中測出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點的坐標(biāo)位置表3-

11、1所示.坐標(biāo)軸12345678910生活區(qū)X()0.980.980.983.33.33.33.37.256.769.6Y()4.32.751.164.32.751.14.33.11.57.1由計算結(jié)果可知，x=4.2,y=5.4工廠的負(fù)荷中心在3號廠房的東北角.考慮的方便進(jìn)出線及周圍環(huán)境情況，決定在6號廠房的西側(cè)緊靠廠房修建工廠變電所，其型式為附設(shè)式。5.變電所主變壓器的選擇和主結(jié)線方案的選擇5.1 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考慮有下列兩種可供選擇的方案：（1）裝設(shè)一臺主變壓器型式采用S9型，而容量根據(jù)式，選，即選一臺S9-1250/10型低損耗配

12、電變壓器。至于工廠二級負(fù)荷所需的備用電源，考慮由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。（2）裝設(shè)兩臺主變壓器型號亦采用S9,而每臺變壓器容量按式和式選擇，即且因此選兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負(fù)荷所需的備用電源亦由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。（3）主變壓器的聯(lián)結(jié)組均采用Yyn0。5.2 變壓器主接線方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計下列兩種主接線方案：（1）裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案，如圖4-1所示 （2）裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案，如圖4-2所示 圖4-1 裝設(shè)一臺主變壓器的主結(jié)線方案 圖4-2裝設(shè)兩臺主變壓器的主結(jié)線方案5.3 兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)

13、濟(jì)比較 對兩種主接線方案進(jìn)行比較，如表4-1所示.表4-1 兩種主接線方案的比較比較項目裝設(shè)一臺主變的方案裝設(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滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗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(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由手冊查得S91250單價為15.76萬元，而由手冊查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為215.76萬元=31.52萬元由手冊查得S9800單價為10.5萬元，因此兩臺綜合投資為410.5萬元=42萬元，比一臺變壓器多投資

14、10.48萬元高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額查手冊得 GGA（F）型柜按每臺3.5萬元計，查手冊得其綜合投資按設(shè)備價1.5倍計，因此其綜合投資約為41.53.5=21萬元本方案采用6臺GGA（F）柜，其綜合投資額約為61.53.5=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(yùn)行費參照手冊計算，主變和高壓開關(guān)柜的折算和維修管理費每年為4.893萬元（其余略）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，比一臺主變的方案多耗2.174萬元供電貼費按800元/KVA計，貼費為12500.08=100萬元貼費為28000.08萬元=128萬元，比一臺主變

15、的方案多交28萬元變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。6.短路電流的計算 本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖4-2所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠8km的饋電變電站經(jīng)LGJ-120架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為450MVA；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。6.1 確定基準(zhǔn)值取，;所以： ;6.2 計算

16、短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）(1)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值： (2)架空線路的電抗標(biāo)么值：查手冊得，因此：(3)電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此：可繪得短路等效電路圖如圖5所示。圖5-2 短路計算的等效電路6.3 計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量(1)總電抗標(biāo)么值：(2)三相短路電流周期分量有效值： (3)其他三相短路電流： ； (4)三相短路容量：6.4 計算k-2點短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量(1)總電抗標(biāo)么值：(2)三相短路電流周期分量有效值：(3)其他三相短路電流： ; (4)三相短路容

17、量：以上計算結(jié)果綜合如表5-1所示.表5-1 短路的計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-12.182.182.185.5593.2939.68k-234.0434.0434.0462.6437.1023.647. 變電所一次設(shè)備的選擇校驗7.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗如表6-1所示。表6-1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電 壓電 流斷 流能 力動 穩(wěn)定 度熱 穩(wěn)定 度其 他裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV57.7A2.18kA5.559kA8.5一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16

18、kA40kA512高壓隔離開關(guān)GN-10/20010kV200A25.5Ka500高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電壓互感器JDZJ-10電流互感器LQJ-1010Kv100/5A31.8Ka81二次負(fù)荷0.6避雷器FS4-1010kV戶 外 式 高 壓隔離開關(guān)GW4-15G/20012kV400A25Kv500表6-1所選一次設(shè)備均滿足要求。7.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗如表6-2所示。表6-2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電 壓電 流斷 流能 力動 穩(wěn)定 度熱 穩(wěn)定 度其 他裝置地點條件參數(shù)

19、數(shù)據(jù)3801243.6034.0462.64926.98一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kV低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA低壓斷路器DZ20-200380V200A25kA低壓刀開關(guān)HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A電流互感器LMZ1-0.5500V100/5160/5避雷器-戶外隔離開關(guān)-表6-2 所選一次設(shè)備均滿足要求。7.3 高低壓母線的選擇 參照參考文獻(xiàn)，10kV母線選LMY-3（），即母線尺寸為；380V母線選LMY-3,即母線尺寸為，而中性線母線尺寸為。8.

20、變電所進(jìn)出線以及鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇8.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇（1）10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗 采用LGJ型鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。1) 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度，參照參考文獻(xiàn)，初選LJ-16，其時的滿足發(fā)熱條件。2）校驗機(jī)械強(qiáng)度 參照參考文獻(xiàn)，最小允許截面，因此按發(fā)熱條件選擇的LJ-16不滿足機(jī)械強(qiáng)度要求，故改選LJ-35。由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。（2）由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJL22-10000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 由及土壤溫度，參照參考文獻(xiàn)，初選纜芯截面為的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)

21、熱條件。2）校驗短路熱穩(wěn)定 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面式中C值由參考文獻(xiàn)查得；按終端變電所保護(hù)動作時間0.5s，加斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s計，故。 因此YJL22-10000-3*25電纜滿足短路熱穩(wěn)定條件。8.2 380V低壓出線的選擇（1）饋電給1號廠房（鑄造車間）的線路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，參照參考文獻(xiàn)，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件.2）校驗電壓損耗 由附圖1所示工廠平面圖量得變電所至1號廠房距離約為50m，而由參考文獻(xiàn)查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又1號廠房的，因此按式得：

22、故滿足允許電壓損耗的要求.3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同.（2）饋電給2號廠房（鍛壓車間）的線路選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（3）饋電給3號廠房（熱處理車間）的線路選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜 .（4）饋電給4號廠房（電鍍理車間）的線路選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇.（5）饋電給3號廠房（倉庫）的線路 由于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采

23、用的聚氯乙烯絕緣的鋁芯導(dǎo)線BLV-1000型（見表8-30）5根（包括3根相線、一根N線、1根PE線）穿硬塑料管埋地敷設(shè).（6）饋電給6號廠房（工具車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋.（7）饋電給7號廠房（金工車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè).（8）饋電給8號廠房（鍋爐房）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè).（9）饋電給9號廠房（裝配車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè).（10）饋電給10號廠房（機(jī)修車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè).（11）饋電給生活區(qū)的線路采用BLX-1000型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設(shè).8.3

24、作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設(shè)，與相距約2km的鄰近單位變配電所的10kV母線相聯(lián).（1）按發(fā)熱條件選擇 工廠二級負(fù)荷容量共,而最熱月土壤平均溫度為,因此參照參考文獻(xiàn)，初選纜芯截面為的交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜（注：該型電纜最小芯線截面積為），其,滿足發(fā)熱條件.（2）校驗電壓損耗 由參考文獻(xiàn)可查得纜芯為25mm的鋁芯電纜的 (纜芯溫度按計)，而二級負(fù)荷的，線路長度按2km計，因此由此可見該電纜滿足允許電壓損耗要求.（3）短路熱穩(wěn)定校驗 按本變電所高壓側(cè)短路校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯的交聯(lián)電纜是滿足短路熱穩(wěn)定

25、要求的.綜合以上所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表7.1所示.表7-1 所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格10kV電源進(jìn)線LJ-35鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜YJL22-10000-325交聯(lián)電纜（直埋）380V低壓出線至1號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至2號廠房VLV22-1000-3300+170 四芯塑料電纜（直埋）至3號廠房VLV22-1000-3300+195 四芯塑料電纜（直埋）至4號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至5號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至6號廠房VLV22-1000-3300+1185四芯塑料電纜（直埋）至7號廠房VLV22-1000-3300+1185四芯塑料電纜（直埋）至8號廠房VLV22-1000-3300+170 四芯塑料電纜（直埋）至9號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至10號廠房VLV22-1000-3300+195 四芯塑料電纜（直埋）至生活區(qū)單回路，回路線3LJ-240+1LJ-120（架空）與鄰近單