某紡織廠降壓變電所設計

1、摘 要 工廠供電系統就是將電力系統的電能降壓再分配電能到各個廠房或車間中去，它由工廠降壓變電所，高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用電設備組成。工廠總降壓變電所及配電系統設計，是根據各個車間的負荷數量和性質，生產工藝對負荷的要求，以及負荷布局， 結合國家供電情況.解決對各部門的安全可靠，經濟技術的分配電能問題。為使工廠供電工作很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，使其達到以下基本要求：1、安全 在電能的供應、分配和使用中，不發(fā)生人身事故和設備事故。2、可靠 滿足電能用戶對供電可靠性的要求。3、優(yōu)質 滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求4、經濟 供電系統的投資少，運行費用

2、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，又合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，顧全大局，適應發(fā)展。關鍵詞：總降壓變電所；短路計算；繼電保護目 錄1 設計任務及原始資料錯誤！未定義書簽。1.1 設計任務11.2 原始資料錯誤！未定義書簽。 1.2.1 工廠供電設計的一般原則1 1.2.2 生產任務及車間組成1 1.2.3 設計依據5 1.2.4 設計范圍4 1.2.5 本廠負荷性質42 變電所高電壓設備選型52.1 補償電容器選擇52.2 主變壓器選擇52.3 各變電所變壓器選擇62.4 架空線選擇6 2.4.1 按經濟電流密

3、度選擇導線6 2.4.2 按長時允許電流校驗導線7 2.4.3 按電壓損失校驗7 2.4.4 按機械強度校驗73 短路電流的計算93.1 三相短路電流的計算目的93.2 短路電流的計算公式（標幺值計算方法）93.3 各母線短路電流列表94 主變壓器繼電保護114.1 保護要求114.2 保護裝置及整定計算115 變電所設計說明145.1 設計概述145.2 室內布置145.3 室外布置145.4 變電所所址的選擇14結束語16參考文獻17附 錄錯誤！未定義書簽。1 設計任務及原始資料1.1 設計任務 為化纖毛紡織廠設計全廠總配變電所及配電系統 1. 變電所電氣主接線設計。 2. 短路電流計算。

4、3. 主要電氣設備選擇。1.2 原始資料1.2.1 工廠供電設計的一般原則 按照國家標準GB50052-95 供配電系統設計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設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規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經濟政策。（2）安全可靠、先進合理。應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。（3）近期為主、考慮發(fā)展。應根據工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)

5、展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。（4） 全局出發(fā)、統籌兼顧。按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關知識，以便適應設計工作的需要。1.2.2 生產任務及車間組成 1、生產規(guī)模及產品規(guī)格 本廠規(guī)模為萬錠精梳化纖毛織染整聯合廠。全部生產化纖產品，全年生產能力為230萬米，其中厚織物占50%，中厚織物占30%，薄織物占20%，全部產品中以晴綸為主體的混紡物占60%，以滌綸為主體的混紡物為40%。 2、車間組成及

6、布置本廠設有一個主廠房，其中有制條車間、紡織車間、織造車間、染整車間等四個生產車間，設備選型全部采用我國最新定型設備。除上述車間外，還有輔助車間及其它設施，詳見全廠總平面布置圖1.2.3 設計依據1.工廠總平面布置圖如圖1。 2.全廠各車間電氣設備及車間變電所負荷計算表（見表1）。 3.供用電協議。 表1 全廠各車間電氣設備及車間變電所負荷計算表 序號 用電或車間單位名稱 設備容量（千瓦）計算負荷備注(千瓦) (千乏) (千伏安)(1) No1變電所1織造車間3400.80.80.7527220434012紡紗車間3400.80.80.7527220434013軟 水 站86.10.650.8

7、0.7555.9741.987014鍛工車間36.90.30.651.1711.0712.9517.0415機修車間296.20.30.51.7388.86153.73177.5616托兒所、幼兒園12.80.60.61.337.6810.2212.7817倉 庫37.960.30.51.1710.2511.9915.320.98小 計1150717.83638.87960.96(2)No2變電所1織造車間5250.80.80.7542031552512染整車間4900.80.80.7539229449013浴室、理發(fā)室1.880.81-1.5101.5114食 堂20.630.750.80.

8、7515.4711.619.3415獨身宿舍200.81-1601616小 計1057.51844.98620.61048.4(3)No3變電所1鍋爐房1510.750.80.75113.2584.94141.5612水泵房1180.750.80.7588.566.38110.6313化驗室500.750.80.7537.528.1346.8814卸油泵房280.750.80.752115.7526.2515小 計347260.25195.2325.32 上表系根據各車間配電系統設計后所提供資料，其中N01、No2變電所各設兩臺變壓器暗備用，No3變電所設兩臺變壓器明備用。 3.工廠與電業(yè)部門

9、所簽定的供用電協議主要內容如下：（1） 從電業(yè)部門某110/35千伏變電所，用35千伏雙回架空線路向本廠配電，該變電所在廠南側0.5公里；（2） 該變電所35千伏配出線路定時限過電流保護裝置的整定時間為1.5秒，要求配電所不大于1.0秒；在總配電所35千伏側計量；功率因數應在0.9以上；（3） 配電系統技術數據 變電所35千伏母線短路數據見表2。 表2 變電所35千伏母線短路數據運 行 方 式電源35千伏母線短路容量說明系統最大運行方式時=187兆伏安系統為無限大容量系統最小運行方式時=107兆伏安圖1 某化纖毛紡織廠全廠總平面布置圖1- 制條車間 2-紡紗車間 3-織造車間4-染整車間 5-

10、軟水站 6-鍛工車間7-機修車間 8-托兒所、幼兒園9-倉庫 10-鍋爐房 11-宿舍 12-食堂13-木工車間 14-污水調節(jié)池 15-卸油汞房配電系統如下圖2所示：圖2 配電系統圖1.2.4 設計范圍工廠總降壓變電所及配電系統設計，包括主變壓器、輸電線路以及繼電保護器件等設備的選擇。1.2.5 本廠負荷性質 多數車間三班制，少數車間為一班或二班制。全年為306個工作日，年最大負荷利用小時數為6000小時，屬于二級負荷。2 變電所高壓電器設備選型表1根據公式： 分別計算出各車間的有功和無功功率及視在功率的計算值填入表1。2.1 補償電容器選擇由于本設計中上級要求0.9,而全廠自然功率因數：因

11、此需要進行無功補償?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此暫取=0.92來計算10KV側所需無功功率，故：補償無功功率 采用18個BWF10-40-1并聯電容器進行補償，總共補償容量。2.2 主變壓器選擇由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選暗備用。每臺容量按SN.T0.81978.55kVA=1582.84kVA，因此選兩臺S9-1600/35型低損耗配電變壓器，其聯接組別采用Yd11。表2 無功補償后工廠的計算負荷項目計算負荷/380V側補償前負荷0.781823.0614

12、54.672332.3010kV側無功補償容量-72010kV側補償后負荷0.921823.06734.671978.55主變壓器功率損耗0.01=19.780.05=98.935KV側負荷總計0.9161842.84833.572022.052.3 各變電所變壓器選擇No1 安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按SN.T0.7 =0.7960.96 =672.67因此選兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯接組別采用Yyn0。No2 安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按SN.T0.7 =0.71048.4 =733.88因此選兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯接組別采用Yyn0

13、。No3 安裝兩臺變壓器，其容量按SN.T325.32因此選兩臺S9-400/10型低損耗配電變壓器，其聯接組別采用Yyn0各變壓器型號及其參數見表3。表3 各變壓器型號及其參數型號額定電壓/kV連接組別損耗/W空載電流（%）阻抗電壓（%）高壓低壓空載負載主變壓器兩臺暗備用S9-1600/353510Yd112100175501.26.5兩臺暗備用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5兩臺暗備用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5兩臺明備用S9-400/10100.4Yyn080043001.042.4 架空線的選擇1.在正常情況下架空線可

14、選擇一條工作，一條備用。2.架空線截面積的選擇。2.4.1 按經濟電流密度選擇導線 線路在工作時的最大工作電流： 該生產車間為三班制，部分車間為單班或兩班制，全年最大負荷利用時數為6000小時，屬于二級負荷。其鋼芯鋁線的電流密度J=0.9所以導線的經濟截面面積：考慮到線路投入使用的長期發(fā)展遠景，選用截面積為50 mm2的導線，所以35KV架空線為LGJ-50的導線。2.4.2 按長時允許電流校驗導線 查表得LGJ-50型裸導線的長時允許電流,當環(huán)境溫度為30度時，導線最高工作溫度為70度。其長時允許電流為： 式中： 為導線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度（）。 為導線敷設地點實際的環(huán)境溫度（） 當

15、一臺變壓器滿載，一條輸電線檢修時導線負荷最大，這時的負荷電流為： 由于,所以符合要求。2.4.3 按電壓損失校驗 查表得LGJ-50導線的單位長度電阻和電抗為： 輸電線路長度為0.5公里，所以線路電阻，。 線路總的電壓損失為： 式中： P為35KV側負荷總有功功率，Q為35KV側負荷總無功功率。 電壓損失百分比為： 所以導線符合要求。2.4.4 按機械強度校驗 鋼芯鋁線非居民區(qū)35KV最小允許截面為，所以符合要求。表3 LGJ-50型鋼芯鋁絞線規(guī)格型號額定截面股數及直徑/mm計算直徑/mm電阻單位重量長期容許電流/A鋁股鋼芯LGJ-505063.213.29.60.65195220注：1.額定

16、截面系指導電部分的鋁截面，不包括鋼芯截面。 2.電阻系指導線溫度為20時的數值。3. 長期容許電流系指在周圍空氣溫度為25時的數值。3 短路電流的計算3.1 三相短路電流的計算目的為了保證電力系統安全運行，擇電氣設備時，要用流過該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證設備在運行中能夠經受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和點動力的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使有關斷路器跳閘。繼電保護裝置的整定和斷路器的選擇，也需要短路電流數據。3.2 短路電流的計算公式（標幺值計算方法） 基準容量，基準電壓, 基準電流電力變壓器的電抗標幺值：（1） 三相短路電流周期分量

17、有效值：（2） 在無限大容量系統中，短路點處的次暫態(tài)短路電流：（3） 短路沖擊電流：（高壓系統） (低壓系統)（4） 沖擊電流有效值：（高壓系統） (低壓系統)（5） 三項短路容量： ，3.3 各母線短路電流列表 根據下圖和以上公式計算圖3 短路計算電路表4 母線短路電流列表短路計算點三相短路電流/KA三相短路容量/MVA最大運行方式K-12.862.862.867.294.32183.28K-22.142.142.145.463.2338.9最小運行方式K-11.641.641.644.192.48105.1K-21.851.851.854.712.7933.644 主變壓器繼電保護4.1

18、保護要求對于本設計中高壓側為35KV的工廠總降壓變電所主變壓器來說，應裝設瓦斯保護、過電流保護和電流速斷保護。4.2保護裝置及整定計算1.瓦斯保護采用FJ-80型開口杯擋板式氣體繼電器。2.裝設反時限過電流保護采用GL15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。3.電流互感器的選擇高壓側：=1600/（35）=26.39A電流互感器采用三角形接法，計算電流互感器變比： =（26.39）/5 =45.71/5，選用電流互感器變比： =100/5=20低壓側：=1600/（10）=92.38A電流互感器采用星形接法計算電流互感器變比： =92.38/5，選用電流互感器變比：

19、 =100/5=20。表5 電流互感器的主要技術參數型號額定電壓/kV額定電流/A額定二次負荷/（）10%誤差時一次電流倍數1s熱穩(wěn)定倍數動穩(wěn)定倍數一次二次0.513LCZ-353510052210（3級）65100LQJ-101010050.40.6_10(3級)902254.裝設電流速斷保護 采用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現。（1）速斷電流的整定 速斷電流倍數整定為 滿足規(guī)定的倍數。（2）電流速斷保護靈敏度系數的校驗： ,A 所以 滿足規(guī)定的靈敏系數1.5的要求。（3）過電流動作電流的整定 式中：為 變壓器的最大負荷電流 取為2.5（可?。?.3-3）； 為可靠系數，對定時限取1.

20、2，對反時限取1.3； 接線系數，對相電流接線取1，對相電流差接線??； 繼電器返回系數，一般取0.8； 電流互感器的電流比。 注意：對GL型繼電器，應整定為整數，且在10A以內。 因此 A 故：動作電流整定為6A（4）過電流保護電流動作時間的整定 過電流保護動作時間tt-t=1.5-1=0.5s 故其過電流保護的動作時間可整定為最短的0.5S。（5）過電流保護靈敏系數的校驗 滿足規(guī)定的靈敏系數1.5的要求。（6）35Kv側和10Kv側斷路器和隔離開關的選擇表6 斷路器的技術數據型號額定電壓（KV）額定電流（KA）開斷容量（MVA）額定開斷電流（KA）極限通過電流（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）固有分

21、閘時間（s）合閘時間（s）峰值有效值2s4sSW2-35/600356004006.6179.86.60.060.12SN10-10I/630106301610160.050.2表7 隔離開關的技術參數型號額定電壓（KV）額定電流（A）極限通過電流峰值（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）操作機構型號4s5sGN2-35T/400-52354005214CS6-2TGN6-10/600-521060052205 變電所設計說明5.1 設計概述 該設計為35KV地面變電所一次設計，該變電所是針對全場全年生產能力為百萬米的化纖毛紡織廠設計的，變電所內一次設備主要有：兩臺主要變壓器（S9-1600/35）和多油

22、斷路器，隔離開關，電源變壓器，所用變壓器，避雷針，高壓開關柜進線柜等。5.2 室內布置 整個主控制室和高壓配電室坐南朝北，這樣便于主控制室采光，變電所房屋建筑布置見室內平面圖。 主控制室內裝設有低位配電屏，主變保護屏，中央信號，中央信號繼電器及電度表屏，主變保護控制屏，主變控制屏，中央信號布置在北側，正對著值班人員。 母線的配電裝置分別設在兩個單獨的房間內，兩個配電室之間通過兩面雙開鋼門相連接，另外兩個配電室來由一個外開式雙開鋼門。 電容器應單獨放置在一個房間內。5.3 室外布置35KV電源線由變電所南部引進，配電裝置采用低式布置，避雷器，電源變壓器及它的保護用的熔斷器，低式布置在母線兩端，避雷器，電源變壓器布置在主控制器的南東側，10KV高壓電纜從高壓配電室引進來，低電壓經穿墻套管進入主控制室，配電裝置間隔為5米，進線相間距離為1.3米，最大允許尺度為0.7米。5.4 變電所所址的選擇1） 選擇工廠變電所的所址，應根據下列要求并經技術、經濟比較后擇優(yōu)確定。2） 接近負荷中心。3） 進出線方便。4） 接近電源側。5） 設備吊裝和運輸方便。6） 不應設在有劇烈振動或高溫的場所。7） 不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所。當無法遠離時，不應設在