某廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)設(shè)計

某廠車間變電所及低壓配電系統(tǒng)設(shè)計摘要:本次設(shè)計是針對車間變電所和車間低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計,所以設(shè)計中采用10KV電源進線,然后經(jīng)過車間變電所降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓220/380V;設(shè)計過程中先計算車間的總負荷和無功功率補償,確定變壓器容量及型號,再考慮的建設(shè)方案,變電所主接線方案的選擇,高壓一次設(shè)備的選擇,低壓一次設(shè)備的先擇,進出線的先擇,短路計算及開關(guān)設(shè)備的選擇,二次回路方案的確定及繼電保護的選擇與整定,防雷保護及接零的設(shè)計,變電所電氣照明的設(shè)計等關(guān)鍵詞:變電所;低壓配電系統(tǒng);負荷計算;短路計算;電氣設(shè)備選擇;主接線;防雷保護;電氣照明等Abstract:Theworkshopisdesignedforlow-voltagesubstationanddistributionsystemdesignworkshops,design10KVpowerlineused,andthenreducedtolowpressurethroughtheplantsubstationvoltageelectricalequipmentrequired220/380V;designprocessthefirstworkshopinthecalculationoftotalloadandreactivepowercompensation,determinethetransformercapacityandmodel,considertheconstructionplan,selectionofsubstationmainwiringscheme,ahigh-voltageequipmentselection,equipment,firstchoosealow-voltage,inletandoutletofthefirstchoice,shortcircuitcalculationsandswitchingequipmentselection,determinationandthesecondarycircuitprogramselectionandsettingofrelayprotection,lightningprotectionandaccesstozerodesign,lightingdesign,electricalsubstationKeywords:substation,lowvoltagedistributionsystems,loadcalculations,shortcircuitcalculations,electricalequipmentselection,themainwiring,lightningprotection,electricallighting,etc.目錄第一章緒論(11.1變電所的發(fā)展概況及其前景展望(11.2設(shè)計內(nèi)容及依據(jù)(11.2.1設(shè)計內(nèi)容(11.2.2設(shè)計依據(jù)(2第二章變電所的設(shè)計(62.1變電所的負荷計算(62.1.1變電所的負荷分級(62.1.2負荷計算的目的(62.1.3負荷計算方法的選擇(72.1.4變電所各車間的負荷計算(82.2變電所的無功功率補償計算(162.2.1無功功率補償?shù)哪康?162.2.2無功功率補償?shù)挠嬎?162.2.3無功補償方案的選擇(172.3車間變電所位置和型式的選擇(182.3.1變配電所所址的選擇原則(182.3.2變電所型式的選擇(182.4供電電壓選擇,變電所主變壓器容量和臺數(shù)的確定(192.4.1供電電壓的選擇(192.4.2變電器臺數(shù)和容量的選擇(202.5變壓器聯(lián)結(jié)組標號的選擇(212.6變電所主接線方案的設(shè)計(222.6.1只裝有一臺主變壓器的小型變電所常見主接線圖(222.6.2主接線圖的選擇(232.7短路電流的計算(232.7.1短路計算的目的(232.7.2短路電流計算(242.8變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(272.8.1電氣設(shè)備的選擇原則(272.8.2變電所一次設(shè)備的選擇校驗(272.8.3變壓所高低壓進出線的選擇(312.8.4導(dǎo)線和電纜的選擇校驗(342.9變電所二次回路的設(shè)計及保護(362.9.1變電所高低壓側(cè)常見二次回路及設(shè)備(362.9.2變電所二次回路的保護和整定校驗計算(382.10變電所的防雷接地保護(412.10.1防雷保護設(shè)計(412.10.2公共接地裝置設(shè)計(41第三章低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(443.1車間低壓配電系統(tǒng)的布線方案(443.1.1低壓配電系統(tǒng)常用接線方式(443.1.2車間配電系統(tǒng)接線方案的選擇(453.2低壓配電設(shè)備和保護設(shè)備的選擇(463.2.1一號加工車間配電箱設(shè)置方案的確定(463.2.2各用電設(shè)備連接導(dǎo)線和配電保護設(shè)備的選擇(463.3配電線路敷設(shè)方式(493.4加工一車間照明系統(tǒng)的設(shè)計(503.4.1電光源,燈具及其布置初方案的選擇(503.4.2照明設(shè)計計算(利用系數(shù)法(503.4.3配電照明線截面的選擇(513.5低壓配電系統(tǒng)接地保護和等電位聯(lián)結(jié)(523.5.1低壓配電系統(tǒng)接地保護的選擇(523.5.2等電位聯(lián)結(jié)(52結(jié)束語(53結(jié)束語(53致謝(54參考文獻(55西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文第一章緒論1.1變電所的發(fā)展概況及其前景展望隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高帶來了電力負荷的高速增長。尤其是近兩、三年來,由于電力負荷增長迅猛,而發(fā)電裝機容量和輸配電能力不足,造成全國近20個省市電力供應(yīng)緊張,部分省市出現(xiàn)限電拉閘。與此同時,隨著電力市場的開放,電力用戶對電能質(zhì)量和管理的要求也在提高,電力生產(chǎn)與供應(yīng)企業(yè)也比以往任何時候都重重視電力系統(tǒng)的運行的經(jīng)濟性和安全性。電氣化程度是衡量一個國家現(xiàn)代化水平的一個重要標志,隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提高,變電所綜合自動化系統(tǒng)得到了發(fā)展。廠站綜合自動化是集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、電力技術(shù)多學科多領(lǐng)域為一體,而形成的完整、安全可靠的綜合自動化系統(tǒng)。自20世紀80年代末至今,我國變電所在新技術(shù)的運用上得到了飛速發(fā)展,如變電所監(jiān)控技術(shù),可通過遠程監(jiān)測、遙控和數(shù)據(jù)采集等來實時跟蹤和采集變電所運行情況,反饋狀態(tài)信息,達到及時控制各種危險事故;同時仿真技術(shù)也在變電所得到廣泛的應(yīng)用,對變電所電力設(shè)備實物、一次設(shè)備和二次設(shè)備接線圖進行仿真,在變電所運行人員的培訓中起到重要作用,提高了培訓效率,縮短了培訓周期,也進一步提高了運行人員的正確判斷和處理事故的能力,防止事故擴大化和縮縮短事故處理埋單,從而確保電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟運行;另輸電技術(shù)也得到更新如FACTS技術(shù)、緊湊型技術(shù)、導(dǎo)線能改善等技術(shù)的結(jié)合,主要有:(1串并聯(lián)補償;(2緊湊型線路;(3動態(tài)無功補償技術(shù);(4大截面耐熱導(dǎo)線等。綜合我國變電所的現(xiàn)狀是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變,有人值班向無人值班變電所轉(zhuǎn)變,交流傳輸向直流輸出轉(zhuǎn)變,國外主要是交流輸出向直流輸出轉(zhuǎn)變。1.2設(shè)計內(nèi)容及依據(jù)1.2.1設(shè)計內(nèi)容電能是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力,隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步,社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求,而工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變配電所。因此,設(shè)計和建造一個安全、經(jīng)濟、高質(zhì)量的變電所是極為重要的。本次設(shè)計是針對某機械廠車間的變電所和一號車間低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計,要求為該廠設(shè)計10/0.4kv車間降壓變配電所及一號車間的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計,同時為二號加1工車間、鑄造車間和電修車間提供電源配給。1.2.2設(shè)計依據(jù)一、機加工一車間的生產(chǎn)任務(wù)本車間承擔機修廠修理的配件生產(chǎn)。二、設(shè)計依據(jù)車間平面及設(shè)備布置圖。(表1.1本車間承擔機修廠修理的件生產(chǎn)車間用電設(shè)備明細表。(表1.2~1.3車間變電所配電范圍車間變電所設(shè)在車間東南角,除為機械加工一車間配電外,還要為機械加工二車間、鑄造、鉚焊、電修車間配電,其用電設(shè)備明細表。(附3機械加工二車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源(其中一回路為照明回路;鑄造車間要求車間變電所低壓側(cè)提供四路電源(其中一回路為照明回路;鉚焊車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源(其中一回路為照明回路;電修車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源(其中一回路為照明回路。負荷性質(zhì):三班工作制,年最大負荷利用小時數(shù)為3500h。三級負荷。供電電源條件:1電源由35/10KV總降壓變電所采用架空線路受電,線路長300M。2工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計。3工廠總降壓變電所10KV配電出線定時限過流保護裝置的整定時間top=2s。4要求車間變電所最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。5要求在車間變電所10KV側(cè)進行計量。車間自然條件氣溫歷年最高氣溫:40.6℃歷年最低氣溫:-7.7℃一月最低氣溫:5.3℃七月最高氣溫:29.6℃車間內(nèi)計算氣溫:35℃C.地質(zhì)水文:平均海拔500m,地層以砂粘土為主,地下水位為2m表1.1表1.2~3機加工一車間設(shè)備明細表(附表1.2設(shè)備代號設(shè)備名稱代號臺數(shù)單臺容量(KW總?cè)萘?KW1冷墩機GB-3155552冷墩機GB-3155553普通車床C620-117.6257.6254普通車床C620-117.6257.6255普通車床C620-117.6257.6256立式車床C512-1A135.735.77普通車床C62014.6254.6258普通車床C62014.6254.6259普通車床C62014.6254.62510普通車床C62014.6254.62511普通車床C62014.6254.62512普通車床C61614.6254.62513螺絲套絲機S-813913.1253.12514普通車床C630110.12510.12515管螺紋車床Q11917.6257.62516搖臂鉆床Z3518.58.517立式鉆床Z504013.1253.12518立式鉆床Z504013.1253.125195噸吊車110.210.220立式車床C512-1A135.735.721立式車床C512-1A135.735.722刨床B66513323萬能銑床X63WT1131324立式銑床X52K19.1259.12525滾齒機Y-3614.14.126插床B503214427弓鋸機G7211.71.728立式鉆床Z51210.6O.629電阻爐120(380V2030電阻爐1242431電阻爐1454532車床CW6-1131.931.933立式車床C512-1A135.735.734臥式鏜床J681101035單臂刨床B101017070機加工二車間、鉚焊、電修車間的負荷計算(附表1.3序號車間名稱供電回路代號設(shè)備容量計算負荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1機加工二車間No.1供電回路15546.554.4No.2供電回路1203642.1No.3照明回路10802鑄造車間No.4供電回路1606465.3No.5供電回路1405657.1No.6供電回路1807273.4No.7照明回路86.403鉚焊車間No.8供電回路1504589.1No.9供電回路17051101No.10照明回路75.604電修車間No.11供電回路1504578No.12供電回路1464465No.13照明回路1080第二章變電所的設(shè)計2.1變電所的負荷計算2.1.1變電所的負荷分級按照GB50052—1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,電力負荷根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響分為三級:1.一級負荷(firstorderload一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者;或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者,如重大設(shè)備損失、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需長時間才能恢復(fù)等。因此一級負荷中斷供電造成的后果是非常嚴重的,所以要求由兩個電源供電,當中其中一個電源發(fā)生故障時,另一個電源應(yīng)不致同時受到損失。2.二級負荷(secondorderload二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者,如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。因二級負荷也屬于重要負荷,要求由兩回路供電,供電變電壓器也應(yīng)有兩臺。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時,二級負荷應(yīng)不致中斷供電,或中斷后能迅速恢復(fù)供電。3.三級負荷(thirdorderload三級負荷為一般電力負荷,指所有不屬于上述一、二級負荷者,對供電電源無特殊要求。2.1.2負荷計算的目的供電系統(tǒng)要能夠可靠正常運行,就必須正確地選擇系統(tǒng)中的所有元件,包括電力變壓器、開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線電纜等。元件除應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外,最重要的是滿足負荷電流的要求,因此有必要對系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。計算負荷是供電設(shè)計的基本依據(jù),計算負荷確定的是否正確合理,直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如果計算負荷確定過大,將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜選得過大,造成浪費。如果計算負荷確定過小,又將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜處于過負荷下運行,不只增加了電能損耗,更危險的是產(chǎn)生過熱,導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀,引發(fā)火災(zāi)!由此可見,正確確定計算負荷意義重大。2.1.3負荷計算方法的選擇我國普遍采用的確定用電設(shè)備組計算負荷的方法,主要是需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上通用的確定計算負荷的方法,最為簡便實用。二項式的應(yīng)用局限性較大,但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時,較之需要系數(shù)法合理,且計算也較簡便。實踐證明,生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率與照明質(zhì)量有密切的關(guān)系。良好的照明是保證安全生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、保障職工視力健康的必要措施。因此我對電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計和安裝都進行了嚴格的規(guī)范,而車間一般照明的總的安裝容量可以根據(jù)劉介才編著《工廠供電》附錄表35查得照明的比功率,然后通過公式030PAP*=計算。負荷計算公式及參數(shù)列表(表2.1名稱公式備注用電設(shè)備組的容量∑=PPnePn—設(shè)備的額定容量K∑-設(shè)備組的同時系數(shù)KL-設(shè)備組的負荷系數(shù)ηe-設(shè)備組的平均效率ηwl-配電線路的平均效率?tan-對應(yīng)用電設(shè)備組?cos的正切值?cos-用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)UN-用電設(shè)備組的額定電壓用電設(shè)備組有功計算負荷pKKPewleLηη∑=30需要系數(shù)PPKeddel30(ηηwleLdKKK?=∑PKPed=∴30無功計算負荷?tan3030PQ=視在計算負荷?cos3030PS=計算電流(USIN?=33030有功負荷的同時系數(shù)90.0~80.0=∑Kp無功負荷的同時系數(shù)95.0~85.0=∑Kq總的有功計算負荷∑∑=PKPip,3030'總的無功計算負荷∑∑=QKQiq,3030'以上參數(shù)由用電設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時取?？偟囊曉谟嬎阖摵?'23023030QPS+=2.1.4變電所各車間的負荷計算2.1.4.1一號機械加工車間負荷計算1一號加工車間的設(shè)備負荷統(tǒng)計見下表2.2一號機械加工車間設(shè)備明細(表2.2設(shè)備代號設(shè)備名稱代號臺數(shù)單臺容量(KW總?cè)萘?KW1冷墩機GB-3155552冷墩機GB-3155553普通車床C620-117.6257.6254普通車床C620-117.6257.6255普通車床C620-117.6257.6256立式車床C512-1A135.735.77普通車床C62014.6254.6258普通車床C62014.6254.6259普通車床C62014.6254.62510普通車床C62014.6254.62511普通車床C62014.6254.62512普通車床C61614.6254.62513螺絲套絲機S-813913.1253.12514普通車床C630110.12510.12515管螺紋車床Q11917.6257.62516搖臂鉆床Z3518.58.517立式鉆床Z504013.1253.12518立式鉆床Z504013.1253.125195噸吊車110.210.220立式車床C512-1A135.735.721立式車床C512-1A135.735.722刨床B66513323萬能銑床X63WT1131324立式銑床X52K19.1259.12525滾齒機Y-3614.14.126插床B503214427弓鋸機G7211.71.728立式鉆床Z51210.6O.629電阻爐120(380V2030電阻爐1242431電阻爐1454532車床CW6-1131.931.933立式車床C512-1A135.735.734臥式鏜床J681101035單臂刨床B1010170702一號車間干線及設(shè)備分配一號車間分為WL1、WL2、WL3、WL4四號電源干線。WL1干線有13臺金屬冷加工機床組,分別分配給3個配電箱AP-1-1、AP-1-2、AP-1-3,其中AP-1-1供配2、3、4、5、6號設(shè)備機床(對應(yīng)表1設(shè)備代號,AP-1-2供配8、9、10、11、12、13號設(shè)備機床,AP-1-2供配35號設(shè)備機床。WL2干線有3臺電阻爐設(shè)備(29、30、31號設(shè)備,對應(yīng)配電箱AP-2-1。WL3干線有18臺金屬冷加工機床組,分別分配給3個配電箱AP-3-1、AP-3-2、AP-3-3,其中AP-3-1供配1、14、15、16、17、18、32、33號設(shè)備機床,AP-3-2供配19、20、21、22、23、24、34號設(shè)備機床,AP-3-3供配25、26、27、28號設(shè)備機床。WL4干線供配一號加工車間的照明系統(tǒng)。3一號加工車間的負荷計算本次一號車間的負荷計算,根據(jù)設(shè)備容量及一號車間VL1、VL2、VL3干線的設(shè)備分配可知此三條干線按需要系數(shù)法計算,而VL4干線照明系統(tǒng)的負荷則按面積計算法。VL1號干線的負荷計算VL1號干線有13臺(2、3、4、5、6/8、9、10、11、12、13/35金屬冷加工機床組Pe=55+7.625*3+35.7+4.625*6+3.125+70=214.45(kw查劉介才編著《工廠供電》附錄表1(用電設(shè)備組的需要系數(shù)、二項式系數(shù)及功率因數(shù)值,取Kd=0.2,cosa=0.5,tana=1.73故:P30(L1=0.2*214.45=42.89(kwQ30(L1=42.89*1.73=74.2(kvar因此VL1總的負荷計算S30(L1==85.7kV·AI30(L1==130.2A2、VL2號干線的負荷計算VL2號干線有3臺電阻爐(29、30、31號設(shè)備Pe=20+24+45=89(kw查劉介才編著《工廠供電》附錄表1取Kd=0.7,cosa=1,tana=0故:P30(L2=0.7×89=62.3kWQ30(L2=17.8×0=0kvar因此VL2總的負荷計算S30(L2==62.3kV·AI30(L2==94.7A3、3號干線計算負荷(1、18臺(1、14、15、16、17、18、32、33/19、20、21、22、23、24、34/25、26、27、28號設(shè)備金屬冷加工機床組Pe=55+10.125+7.625+3.125*2+31.9+35.7*3+10.2+3+13+9.125+10+4.1+4+1.7+0.6=272.025(kw查劉介才編著《工廠供電》附錄表1,取Kd=0.2,cosa=0.5,tana=1.73故:P30=0.2×272.025=54.405kWQ30=54.405×1.73=94.12kvar(2吊車計算負荷查劉介才編著《工廠供電》附錄表1,取Kd=0.15,5.0cos=?,73.1tan=?,KWxNNepp2.1012.102===εP30=0.15*10.2=1.53kwQ30=1.53*1.73=2.64kvar因此VL3總的負荷計算P30(L3=0.95*(54.405+1.53=53.138kWQ30(L3=0.97*(94.12+2.64=93.857kvarS30(L3==107.86kV.AI30(L3==163.87A4機加工一車間照明負荷車間照明的安裝容量.由車間工藝平面圖可知車間照明總面積約為1080m2,查劉介才編著《工廠供電》附錄表35可知單位面積安裝功率P0=6w/m2(計算高度4-6m,則車間均勻布置的一般照明負荷為P30=A*P0=1080*0.006kw=6.48kw其它部分的照明負荷見表2.3其他部分的照明負荷(表2.3單獨使用一般照明照度(lx面積(m2安裝功率(w工具室303x6120工藝室303x6120低壓配電室303x7.5120變壓器室203x3.7575高壓室303x3.75100總計535VL4的總照明負荷P30(L4=6.48+0.535=7.015kw考慮到一號加工車間的照明系統(tǒng)日后的安裝和整改,所以一號車間的照明設(shè)備總?cè)萘咳?0kw,現(xiàn)有功功率取8kw.綜上所述一號加工車間總的負荷計算,如下由于車間干線計算負荷直接相加來計算時取K∑P=0.90~0.95K∑q=0.93~0.97一號加工車間總的負荷計算Pe(1=214.45+89+282.225+10=595.675kwP30(1=K∑P∑P30=0.95*(42.89+62.3+53.138+8=158.012kwQ30(1=K∑q∑Q30=0.97*(74.2+0+93.857+0=163.015kvarS30(1=230230QP+=22015.163012.158+=227.028I30(1=NUS330=38.03028.227?=334.93A所以得:一號車間各干線負荷計算表2.42.1.4.2機加工二號車間、鉚焊、電修車間的負荷計算(1機加工二號車間、鉚焊、電修車間的負荷統(tǒng)計表2.5序號車間名稱供電回路代號設(shè)備容量計算負荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A2機加工二車間No.1供電回路15546.554.4No.2供電回路1203642.1No.3照明回路10803鑄造車間No.4供電回路1606465.3No.5供電回路1405657.1No.6供電回路1807273.4No.7照明回路86.404鉚焊車間No.8供電回路1504589.1No.9供電回路17051101No.10照明回路75.605電修車間No.11供電回路1504578No.12供電回路1464465No.13照明回路1080由表2.5可計算二號加工車間、鑄造車間、鉚焊車間、電修車間的負荷二號加工車間的負荷計算Pe(2=155+120+10=285kwP30(2=46.5+36+8=90.5kwQ30(2=54.4+42.1+0=96.5kvar鑄造車間的負荷計算Pe(3=160+140+180+8=488kwP30(3=64+56+72+6.4=198.4kwQ30(3=65.3+57.1+73.4+0=195.8kvar鉚焊車間的負荷計算Pe(4=150+170+7=327kwP30(4=45+51+5.6=101.6kwQ30(4=89.1+101+0=190.1kvar電修車間的負荷計算Pe(5=150+146+10=306kwP30(5=45+44+8=97kwQ30(5=78+65+0=143kvar2.1.4.3機械廠變電所總的負荷計算經(jīng)上述計算可得機械加工一號車間、二號車間、鑄造車間、鉚焊車間、電修車間的總?cè)萘?、有功計算負荷、無功計算負荷、計算電流。因此可以計算出機械廠總的負荷如下:總?cè)萘?Pe=Pe(1+Pe(2+Pe(3+Pe(4+Pe(5=595.675+285+488+327+306=2001.675kw有功計算負荷:P30=P30(1+P30(2+P30(3+P30(4+P30(5=(42.89+62.3+53.138+8+90.5+198.4+101.6+97=653.828kw無功計算負荷:Q30=Q30(1+Q30(2+Q30(3+Q30(4+Q30(5=(74.2+0+93.857+0+96.5+195.8+190.1+143=793.457變壓器低壓側(cè)(380v側(cè)總負荷計算在確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時,應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時,應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)(又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)K∑P和K∑q;由于車間干線計算負荷直接相加來計算時取K∑P=0.90~0.95K∑q=0.93~0.97P30=K∑P∑P30=0.95*653.828=621.14kwQ30=K∑q∑Q30=0.97*793.457=769.65kvarS30=230230QP+=2265.76914.621+=989.0KV.AI30(1=NUS330=38.030.989?=1502.7A變電所各車間負荷計算表2.62.2變電所的無功功率補償計算2.2.1無功功率補償?shù)哪康脑谏a(chǎn)過程中,如果功率因數(shù)過低將導(dǎo)致系統(tǒng)中輸送的總電流增加,使得供電系統(tǒng)中的電氣元件,容量增大,從而使工廠內(nèi)部的起動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格尺寸增大,因而增大了初投資費用,而且增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗,從而影響負荷端的異步電動機及其它用電設(shè)備的正常運行,使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用。綜上可知電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問題,因此無功補償可以提高電力網(wǎng)中各種有關(guān)部分的功率因數(shù),保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗,同時對增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。2.2.2無功功率補償?shù)挠嬎?1補償前的變壓器容量和功率因數(shù)的計算變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為S2(30=(22769.7621.1+kV·A=989kV·A主變壓器容量選擇條件為SNT?≥S2(30,因此未進行無功補償時,主變壓器容量應(yīng)選為了1000kV·A。(參考劉介才編著《工廠供電》附錄表8這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為cos2(?=621/989=0.63(2無功補償容量按規(guī)定,變電所高壓側(cè)的cos?≥0.9,考慮到變壓器本身的無功功率損耗△QT遠大于其有功功率損耗△PT,一般△QT=(4~5△PT,因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時,低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90,這里取cos?'=0.92。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.63提高到0.92,低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為Qc=621×(tanarccos0.63—tanarccos0.92kvar=502kvar取Qc=540kvar(3補償后的變壓器容量和功率因數(shù)補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為S2(30'=22540-(769.7621.1+kV·A=662.2kV·A因此主變壓器容量可改選為800kV·A。比補償前容量減少200kV·A。變壓器的功率損耗為△PT≈0.015S2(30=0.015×662.2kV·A=9.9kW△QT≈0.06S2(30=0.06×662.2kV·A=39.7kvar變電所高壓側(cè)的計算負荷為P1(30'=621.1kW+9.9kW=631kWQ1(30'=(769.7-540kvar+39.7kvar=269.4kvarS1(30'=(631^2+269.4^2^(1/2kV·A=686.1kV·A補償后工廠的功率因數(shù)為cos?'=P1(30'/S1(30'=631/686.1=0.92這一功率因數(shù)滿足規(guī)定(0.9要求。(4無功補償前后比較TNTNSS.'.-=1000-800=200KV.A主變壓器容量在補償后減少了200KV.A,不僅會減少基本電費開支,而且由于提高了功率因數(shù),還會減少電度電費開支。無功功率補償計算表2.7項目cos?計算負荷30P/KW30Q/kvar30S/kVA30I/A380V側(cè)補償前負荷0.63621.1769.7989.01502.7380V側(cè)無功補償容量540380V側(cè)補償后負荷0.92621.1229.7662.21006.1主變壓器功率損耗9.939.710KV側(cè)負荷計算631.0269.4686.139.62.2.3無功補償方案的選擇(1無功補償裝置類型的選擇無功補償裝置可分為兩大類:串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置。目前常用的補償裝置有:靜止補償器、同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器。本次設(shè)計應(yīng)采用并聯(lián)電容器的低壓集中補償方式。(2電容器個數(shù)的計算在本次設(shè)計中選擇電容器額定容量10Kvar,額定電容200uF,型號BCMJ0.4-10-3,所以電容器個數(shù)N計算如下:N=cCQq=540/15=36(臺(3無功補償選擇方案見表2.8無功補償補償容量540kvar總無功電流值779A電容器VarPlus投切步組合1,1,2,2,2安裝組合(15kvar×2×2+(15Kvar×4×8功率因數(shù)控制器VarlogicNR6VarlogicNR12程序選擇OPTIM斷路器2*NS630/3*NS400熔斷器80A3*2160A3*8接觸器LC1-DPK12M7C2LC1-DWK12M7C8Blokset推薦柜寬(mm2*900推薦柜深(mm2*1000推薦柜高(mm22002.3車間變電所位置和型式的選擇變配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電,經(jīng)過變壓,然后分配電能的任務(wù)。變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐,在工廠中占有特殊重要的地位。2.3.1變配電所所址的選擇原則1盡量靠近負荷中心,以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。2進出線方便,特別是要考慮便于架空線出線。3靠近電源側(cè),特別是在選擇工廠總變配電所進要考慮這一點。4設(shè)備運輸方便,以便運輸電力變壓器和高低壓開關(guān)柜等大型設(shè)備。5不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫以及多塵或有腐蝕性氣體的場所。6不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方。7不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險或火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方。2.3.2變電所型式的選擇因為此機械加工廠規(guī)模較小,生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程要經(jīng)常調(diào)整、設(shè)備也要相應(yīng)變動的生產(chǎn)車間,所以宜采用附設(shè)變電所的型式。至于是采用內(nèi)附式還是外附式,要依具體情況而定,經(jīng)考慮本次變電所設(shè)計采用外附式,因為外附式不占或少占生產(chǎn)面積,而且變壓器室處在車間的墻外方便輸電力變壓器和高低壓柜等大型設(shè)備的運輸。圖2.110KV配電所及附設(shè)車間變電所布置方案示例1--10V電纜進線2--10KV高壓開關(guān)柜3--10/0.4KV配電變壓器4--380V低壓配電屏2.4供電電壓選擇,變電所主變壓器容量和臺數(shù)的確定2.4.1供電電壓的選擇負荷性質(zhì):三班工作制,年最大負荷利用小時數(shù)為3500h。三級負荷。供電條件:1電源由35/10KV總降壓變電所采用架空線路受電,線路長300M。2工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計。圖2.2架空線短路示意圖3工廠總降壓變電所10KV配電出線定時限過流保護裝置的整定時間top=2s。4要求車間變電所最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。2.4.2變電器臺數(shù)和容量的選擇2.4.2.1變電器臺數(shù)選擇原則對供有大量一、二級負荷的變電所,應(yīng)采用兩臺變壓器,以便一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時,另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所,也可考慮采用兩臺變壓器。除上兩種情況外,一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中而容量相當大的變電所,雖為三級負荷,也可采用兩臺或多臺變壓器。在確定變電所主變壓器臺數(shù)時,應(yīng)適當考慮負荷的發(fā)展,留有一定的余地。2.4.2.2變壓器臺數(shù)和容量的選擇變電所主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負荷性質(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)一臺主變壓器,型式采用S9系列油浸式銅線電力變壓器,而容量根據(jù)SN。T=800KVA>S30=662.2KV.A選擇,但為工廠今后五年的發(fā)展和擴建,所以可選一臺S9-800/10型油浸式銅線低損耗配電變壓。至于工廠二級負荷的備用電源,由與鄰近單位相聯(lián)的高壓,聯(lián)絡(luò)線來承擔。(2裝設(shè)兩臺主變壓器,型式也采用S9,每臺容量按式SN·T≈(0.6~0.7S30選擇,即SN·T≈(0.6~0.7×662.2kVA=(397.32~463.54kVA因此選兩臺S9-400/10型低損耗配電變壓器。(3變電所變壓器臺數(shù)的技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟性比較(表2.9。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,電壓損耗略大由于兩臺主變并列,電壓損耗略小靈活方便性只一臺主變,靈活性稍差由于有兩臺主變,靈活性較好擴建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額查得S9-800/10的單價為91100元,而變壓器綜合投資約為其單價的2倍,因此綜合投資約為:2*91100=18.22萬元由表2-8查得S9-400的單價為5.31萬元,因此兩臺綜合投資為4×5.31萬元=21.24萬元,比一臺主變方案多投資6.3萬元高壓開關(guān)柜(含計量柜的綜合投資額查得5-15得JYN2-10型柜可按每臺4.5萬元計,其綜合投資可按設(shè)備的1.3倍計,因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為4*1.3*4.5=23.4萬元本方案采用6臺GG-1A(F柜,其綜合投資約為6×1.5×3.5萬元=31.5萬元,比一臺主變方案多投資10.5萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費查表3-2,主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年:18.22*0.11=2.0042萬元23.4*0.12=2.808萬元總計:4.8122萬元主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為6.752萬元,比一臺主變方案多耗3.046萬元交供電部門的一次性供電貼費主變?nèi)萘棵縆VA為800元,供電貼費=800KVA*0.8萬元/KVA=640萬元貼費為2×400×0.08萬元=64萬元,比一臺主變方案多交13.6萬元從上表可以看出,按技術(shù)指標,以上兩種方案均可承受三級至二級負荷性質(zhì)的工廠供配電,但也可看出裝設(shè)兩臺主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主結(jié)線方案,但按經(jīng)濟指標,則裝設(shè)一臺主變的方案遠優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案,而且此變壓器容量略大于選定容量,對工廠日后的發(fā)展有一定的可擴展性,因此決定采用裝設(shè)一臺主變的方案。2.5變壓器聯(lián)結(jié)組標號的選擇變壓器聯(lián)結(jié)有Dyn11和Yyn0兩種組別:1Dyn11結(jié)線,具有輸出電壓質(zhì)量高、中性點不漂移、防雷性能好等特點。在箱變低壓側(cè)三相負荷不平衡時,由于零序電流和三次諧波電流可以在高壓繞阻的閉合回路內(nèi)流通,每個鐵心柱上的總零序磁勢和三次諧波磁勢幾乎等于零,所以低壓中性點電位不漂移,各項電壓質(zhì)量高;同樣由于雷電流也可以在高壓繞阻的閉合回路內(nèi)流通,雷電流在每個鐵心柱上的總磁勢幾乎等于零,消除了正、逆變換過電壓,所以防雷性能好但存在非全相運行問題,可在低壓主開關(guān)加裝欠壓保護裝置。2Yyn0接線,當高壓熔絲一相熔斷時,將會出現(xiàn)一相電壓為零,另兩相電壓沒變化,可使停電范圍減少至1/3。這種情況對于低壓側(cè)為單相供電的照明負載不會產(chǎn)生影響。若低壓側(cè)為三相供電的動力負載,一般均配置缺相保護,故此不會造成動力負載因缺相運行而燒毀。由可知Yyn0接線在生產(chǎn)過程中,不易出現(xiàn)大范圍斷電,對工廠生產(chǎn)不會產(chǎn)生無法彌補的經(jīng)濟損失,因此本次設(shè)計中變壓器聯(lián)結(jié)選用Yyn0型接線。2.6變電所主接線方案的設(shè)計電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的結(jié)構(gòu),今后供電的可靠性以及經(jīng)濟運行都與變電所主接線有著密切的關(guān)系。在本次設(shè)計中,由上述可知三級負荷車間變電所采用的是一臺S9-800/10型號變壓器,因此變電所主接線在滿足安全,可靠供電的前提下,盡可能使接線簡單經(jīng)濟,并考慮工廠今后5—10年的發(fā)展。2.6.1只裝有一臺主變壓器的小型變電所常見主接線圖圖2.3a高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與熔斷器或戶外跌落式熔斷器b高壓側(cè)采用負荷開關(guān)與熔斷器c高壓側(cè)采用隔離開關(guān)與斷路器1.高壓側(cè)采用隔離開關(guān)——熔斷器或戶外式跌開式熔斷器的變電所主接線圖(如圖2.3.a缺點:1受隔離開關(guān)和跌開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制,一般只用于500KV.A及以下容量的變電所中。2供電可靠性不高,易發(fā)生事故,造成變電所停電。優(yōu)點:只適用于三級負荷的小型變電所。2.高壓側(cè)采用負荷開關(guān)——熔斷器的變電所主接線圖(如圖2.3.b缺點:1在發(fā)生短路故障時,仍是熔斷器熔斷,因此供電可靠性不高。優(yōu)點:1由于負荷開關(guān)能帶負荷操作,從而使變電所停電和送電的操作比上述主接線(圖2.3.a要簡便靈活得多,也不存在帶負荷拉閘的問題。2在發(fā)生過負荷時,負荷開關(guān)可能有熱脫扣進行保護,使開關(guān)跳閘。3適用于三級負荷的小型變電所3.高壓側(cè)采用隔離開關(guān)——斷路器的變電所主接線圖(如圖2.3.c缺點:無明顯缺點,除只適用于三級負荷的變電所,但供電容量較大。優(yōu)點:1變電所的停、送電操作十分靈活方便。2高壓斷路器者配有繼電保護裝置,在變電所發(fā)生短路或過負荷時均能自動跳閘,而且在故障和異能性況消除后,又可直接迅速合閘,從而使恢復(fù)供電時間大大縮短。2.6.2主接線圖的選擇通過上述幾種常見三級負荷一臺變壓器主接線圖的比較,高壓側(cè)采用隔離開關(guān)——斷路器的變電所主接線圖適用于三級負荷且具有明顯優(yōu)示,其兩路電源進線,具有更高的可靠性,可供二級負荷。如果低壓側(cè)還有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連,甚至還可供少量一級負荷。但是本次變電所為三級負荷性質(zhì),而且從經(jīng)濟角度考慮,單路電源進線隔離開關(guān)——斷路器的變電所主接線方案完全能滿足設(shè)計需要。因此本次變電所采用三級負荷S9-800/10型變壓器單回路電源進線隔離開關(guān)——斷路器的變電所主接線方案設(shè)計(圖2.3.c。2.7短路電流的計算2.7.1短路計算的目的工廠供電系統(tǒng)要求正常地不簡斷地用電負荷供電,以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。但是由于種種原因,也難免出現(xiàn)故障,而使系統(tǒng)的正常運行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻性短接。短路后,短路電流比正常電流大得多;在大電力系統(tǒng)中,短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。如此大的電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素;同時需要進行短路電流的計算,以便正確的選擇電氣設(shè)備,使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以保證在發(fā)生可能有的最大電流時不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件等,也必須計算短路電流。2.7.2短路電流計算繪制計算電路圖2.4在工程中,短路電流的計算方法有兩種:歐姆法和標的幺值法。由于各元件電抗均采用標幺值,與短路計算點的電壓無關(guān),因此無需進行電壓換算,這也是工程上為什么短路計算圖表都按標幺值編制的原因。此次設(shè)計中就采用標幺制法進行三相短路計算(1確定基準值取Sd=100MV·A,U1c=10.5kV,U2c=0.4kV而I1d=UcdS13=kVAMV5.103*100?=5.5kA2dI=UcdS23=kVAMV4.03*100?=144kA計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值由附錄表8查得ocS=200MV·A,因此*1X=AMVAMV??200100=0.5電纜線路的電抗標幺值表2.10電力線路每相的單位長度電抗平均值(單位:km/Ω線路結(jié)構(gòu)線路電壓6~10KV220/380V架空線路0.350.32電纜線路0.080.066由表2.9查得X0=0.08(Ω/km,因此X*2=0.08(Ω/km×0.3km×2^5.10(.100KVAAMV?=0.021電力變壓器的電抗標幺值由劉介才編著《工廠供電》附錄表8查得Uk%=4.5,因此X*3=X*4=AKVAMV????8001001005.4=AKVAKV?????800100101005.43=5.625繪短路等效電路圖如圖3-6所示,圖上標出各元件的序號和電抗標幺值,并標明短路計算點圖2.5短路等短路等效電路圖(標幺制法(1計算k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1總電抗標幺植X*-∑1(k=*1X+X*2=0.5+0.02=0.522三相短路電流周期分量有效值Ik3(1-=XIKd*-∑1(1=52.05.5kA=10.6kA3其他三相短路電流3(I''=I3(∞=Ik3(1-=10.6kAish3(=2.55×10.6kA=27kAIsh3(=1.51×10.6KA=16kA4三相短路容量Sk3(1-=XSKd*-∑1(=52.0100AMV?=192MV·A(2計算k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1總電抗標幺值X*-∑2(k=*1X+X*2+X*3=0.5+0.02+5.625=6.1452三相短路電流周期分量有效值Ik3(2-=XIKd*-∑2(1=145.6144kA=23.43kA3其他三相短路電流3(I''=I3(∞=Ik3(2-=23.43kAish3(=1.84×23.43kA=43.1kAI3(∞=1.09×23.43kA=25.54kA4三相短路容量Sk3(2-=XSKd*-∑2(=145.6100AMV?=16.27MV·A以上計算結(jié)果列表為2.11短路計算結(jié)果(表2.11短路計算點三相短路電流(kA電壓(kV三相短路容量Sk(MV·AIk(3ish(3Ish(3k-110.6271610.5192k-223.4343.125.540.416.272.8變電所一次設(shè)備的選擇與校驗變配電所中承擔輸送和分配電能任務(wù)的電路,稱為一次電路或主電路,一次電路中所有的電氣設(shè)備,稱為一次設(shè)備。2.8.1電氣設(shè)備的選擇原則高壓一次設(shè)備的選擇,必須滿足一次電路在正常條件下和短路故障條件下工作的要求,同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠,運行維護方便,投資經(jīng)濟合理。電氣設(shè)備按正常條件下工作選擇,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、環(huán)境溫度、海拔以及有無防塵、防腐、防火防爆等要求。電氣要求是指電氣裝置對設(shè)備的電壓、電流、頻率等方面的要求;對一些斷流電器,如開關(guān)、熔斷器等,還應(yīng)考慮其斷流能力。電氣設(shè)備按短路故障條件下工作選擇,就是要按最大可能的短路故障時的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度進行校驗。對熔斷器及裝有熔斷器保護的電壓互感器,不必進行短路動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的校驗。對于電力電纜,也不必進行動穩(wěn)定度的校驗。2.8.2變電所一次設(shè)備的選擇校驗(1按工作電壓選則設(shè)備的額定電壓eNU?一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓NU,即≥?eNUNU,高壓設(shè)備的額定電壓eNU?應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓maxU,即≥?eNUmaxU。NU=10kV,maxU=11.5kV,高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓eNU?=12kV,穿墻套管額定電壓eNU?=11.5kV,熔斷器額定電壓eNU?=12kV。(2按工作電流選擇設(shè)備的額定電流eNI?不應(yīng)小于所在電路的計算電流30I,即≥?eNI30I(3按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流ocI或斷流容量ocS,對分斷短路電流的設(shè)備來說,不應(yīng)小于它可能分斷的最大短路有效值3(kI或短路容量3(kS,即≥ocI3(kI或≥3(ocS3(kS對于分斷負荷設(shè)備電流的設(shè)備來說,則為≥ocImax?OLI,max?OLI為最大負荷電流。(4隔離開關(guān)、負荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a動穩(wěn)定校驗條件≥maxi3(shi或3(maxshII≥maxi、maxI分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值,3(shi、3(shI分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值b熱穩(wěn)定校驗條件imattItI23(2∞=短路發(fā)熱假想時間tima可以近似地計算:tima=tk+0.05("2II∞S在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時,由于II∞=",因此tima=tk+0.05s當tk>1s時,可認為tima=tk短路時間tk,為短路保護裝置實際最長的動作時間top與斷路器(開關(guān)的斷路時間toc之和,即tk=top+toc對于一般高壓斷路器(如油斷路器,可取toc=0.2s;對于高速斷路器(如真空斷路器、六氟化硫斷路器,可取toc=0.1~0.15s因此,熱穩(wěn)定度=tIima*∞23(=(23(ttIocop+*∞因此可根據(jù)上述條件計算查一號車間各干線負荷計算表2.4和變電所各車間負荷計算表2.6劉介才編著《工廠供電》附錄表得變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校(表2.12選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度校驗結(jié)果臺數(shù)裝置地點參數(shù)UNI303(kI3(shi(3∞I2tima條件數(shù)據(jù)10kV39.6A10.6KA27KA10.62*(2+0.2=247.2一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimax2tIt高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA162×2.2=563合格2高壓隔離開關(guān)GN68-10/40010kV400A-40kA142×5=980合格7高壓熔斷器RN2-10-0.510kV0.5KA50kA--合格2電壓互感器JDJ-10-10/0.110/0.1kV----合格2電流互感器LQJ-10-400/510kV80A-90.49KA900合格3避雷器FS4-1010kV----合格1接地開關(guān)JN15-12/31.5-21015kV210A---合格1高壓進線開關(guān)柜GG-1A(F-11-----1電能計量柜GG-1A-J-----1避雷器及電壓互感器開關(guān)柜GG-1A(F-54-----2變電所380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(表2.13選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度校驗結(jié)果臺數(shù)裝置地點條件參數(shù)UNI303(kI3(shi(3I2tima數(shù)據(jù)380V989A21.3kA39kA317.6一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UNINIocimax2tIt低壓斷路器DW15-1500/3380V1500A40kV合格1低壓斷路器DZ20-100380V100A(大于I30一般25kA合格7低壓斷路器DZ20-160380V160A(大于I30一般25kA合格9低壓斷路器DZ20-200380V200A(大于I30一般25kA合格1低壓刀開關(guān)HD13-400/3380V400A-合格4低壓刀380V600A-合格2開關(guān)HD13-600/3低壓刀開關(guān)HD13-1500/3380V1500A合格1電流互感器LMZJ1-0.5,800/5500V800/5A-合格2電流互感器LMZ1-0.5,500/5500V500/5A-合格5電流互感器LMZ1-0.5,160/5160V160/5合格14低壓配電屏PGL1、2型-----72.8.3變壓所高低壓進出線的選擇2.8.3.1導(dǎo)線和電纜選擇的一般規(guī)定(1架空線路導(dǎo)線的選擇A.110KV及以上架空線路宜采用鋼芯鋁絞線,截面不宜小于150~185mm2。35~66KV架空線路宜采用鋼芯鋁絞線,截面不宜小于70~95mm2.城市電網(wǎng)中3~10KV架空線路宜采用鋁絞線,主干線截面應(yīng)為150~240mm2,分支線截面不宜小于70mm2;但在化工污穢、高建筑物、人口密集區(qū)及沿海地區(qū)等,宜采用絕緣導(dǎo)線、銅絞線或銅芯鋁絞線。B.架空線路導(dǎo)線的持續(xù)允許截流量,應(yīng)按周圍空氣溫度進行校正。周圍空氣溫度應(yīng)采用當?shù)?0年或以上的最熱月的每日最高溫度的月平均值。C.從供電變電所二次側(cè)出口到線路末端變壓器一次側(cè)入口的6~10KV架空線路電壓損耗,不宜超過供電變電所二次側(cè)額定電壓的5%。D.架空線路導(dǎo)線的截面,不應(yīng)小于機械強度所要求的最小截面,如附劉介才編著《工廠供電》附錄表18所示。電纜的選擇A.電纜型號應(yīng)根據(jù)線路的額定電壓、環(huán)境條件、敷設(shè)方式和用電設(shè)備的特殊要求等條件選擇。B.電纜的持續(xù)允許截流量,應(yīng)按敷設(shè)處的周圍介質(zhì)溫度進行校正。C.沿不同冷卻條件的路徑敷設(shè)電纜時,當冷卻條件最差段的長度越過10mm時,應(yīng)按該段冷卻條件選擇電纜截面,或只對該段采用大截面的電纜。D.電纜應(yīng)按短路條件驗算其熱穩(wěn)定度。電纜在短路時最高允許溫度應(yīng)符合劉介才編著《工廠供電》附錄表11規(guī)定的數(shù)值。E.農(nóng)村電網(wǎng)中各級配電線路不宜采用電纜線路。2.8.3.2導(dǎo)線和電纜截面的選擇原則為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行,電力線路的導(dǎo)線和電纜截面的選擇必須滿足下列條件:(1發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜(包括母線在通過計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度,不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。即應(yīng)使其允許載流量Ial不小于通過相線的計算電流I30,30IIal≥如果導(dǎo)線敷設(shè)地點的環(huán)境溫度與導(dǎo)線允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同時,則導(dǎo)線的允許載流量應(yīng)乘以以下溫度校正系數(shù):'0θθθθθ--=alalK(5-36式中,alθ為導(dǎo)線額定負荷時的最高允許溫度;0θ為導(dǎo)線允許載流量所采用的環(huán)境溫度;'0θ為導(dǎo)線敷設(shè)地點實際的環(huán)境溫度。(2電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗,不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗值。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路,可不進行電壓損耗的校驗。(3經(jīng)濟電流密度35kV及以上的高壓線路及35kV以下的長距離、大電流線路,其導(dǎo)線(含電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇,以使線路的年運行費用支出最小。按經(jīng)濟電流密度選擇的導(dǎo)線截面,稱為“經(jīng)濟截面”ecjIA30ec=(30I為線路的計算電流,ecj經(jīng)濟電流密度。工廠內(nèi)的10kV及以下線路,通常不按經(jīng)濟電流密度選擇。(4機械強度導(dǎo)線(包括裸線和絕緣導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面,如劉介才編著《工廠供電》附錄表18和表19所列。對于電纜,不必校驗其機械強度,但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線則應(yīng)校驗其短路的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度,而且對于絕緣導(dǎo)線和電纜,還應(yīng)滿足工作電壓的要求。根據(jù)工程設(shè)計經(jīng)驗,一般10kV及以下高壓線路和低壓動力線路,通常先按發(fā)熱條件來選擇導(dǎo)線和電纜截面,再校驗電壓損耗和機械強度。低壓照明線路,因其對電壓水平要求較高,通常先按允許電壓損耗進行選擇,再校驗發(fā)熱條件和機械強度。對于長距離、大電流線路和35kV及以上的高壓線路,則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面,再校驗其他條件。按上述經(jīng)驗來選擇計算,通常容易滿足要求,較少返工。2.8.3.3中性線和保護線截面的選擇(1中性線(N線截面的選擇三相四線制系統(tǒng)中的中性線,要通過系統(tǒng)的不平衡電流和零序電流,因此中性線的允許載流量,不應(yīng)小于三相系統(tǒng)的最大不平衡電流,同時應(yīng)考慮諧波電流的影響。1一般三相四線制線路中的中性線截面A0應(yīng)不小于相線截面Aφ的50%,即?AA5.00≥2兩相三線線路及單相線路的中性線截面A0由于中性線電流與相線電流相等,因此其中性線截面A0與相線截面Aφ相同,即?AA=03三次諧波電流突出的三相四線制線路的中性線截面A0由于各相的三次諧波電流都通過中性線,使得中性線電流可能等于甚至超過相線電流,因此中性線截面A0宜等于或大于相線截面Aφ,即?AA≥0(2保護線(PE線截面的選擇保護線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時單相短路電流通過時的短路熱穩(wěn)定度。根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求,保護線(PE線截面APE,按GB50054-1995《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,當其材料與相線相同時,其最小截面應(yīng)滿足下表的要求。表2.14PE線的最小截面相線芯線截面216mmA≤?223516mmAmm≤<?235mmA>?PE線最小截面?AAPE=216mmAPE=?AAPE5.0=(3保護中性線(PEN線截面的選擇因為保護中性線兼有PE線和N線的雙重功能,因此選擇截面時應(yīng)同時滿足上述PE線和N線的要求,取其中的最大截面。2.8.4導(dǎo)線和電纜的選擇校驗(110KV架空線高壓側(cè)計算電流I30=39.6A按發(fā)熱條件30IIal>,查劉介才編著《工廠供電》附錄18和表20得氣溫40C0取alI=109A,則導(dǎo)線截面A=25mm2。因此型號為LGJ-25(2高壓電纜進線高壓側(cè)計算電流為I30=39.6A按其發(fā)熱條件30IIal>,查劉介才編著《工廠供電》附錄23得氣溫40C0取alI=112A,則導(dǎo)線截面積A=25mm2因此型號為YJV22-3×25-SC51-FC埋地敷設(shè)(3高壓母線高壓側(cè)計算電流為I30=39.6A按其發(fā)熱條件30IIal>,查劉介才編著《工廠供電》附錄21得氣溫40C0取alI=112A,則導(dǎo)線截面積A=25mm2。因此型號為LMY-3(15×3-FC,沿地暗敷。(4各車間低壓動力干線查負荷計算統(tǒng)計表可查得各供電回昭WL1~WL17(其中有12條動力干線,5條照明干線的計算電流I30的值,考慮到導(dǎo)線的統(tǒng)一敷設(shè)和管理以今后干線負荷的增加,因此此次設(shè)計中各低壓動力干線統(tǒng)一采用最大動力干線回路的計算電流I30為參照標準。所以:I30max=163.9A,按其發(fā)熱條件30IIal>,查劉介才編著《工廠供電》附錄23得氣溫40C0取alI=224A,則導(dǎo)線截面積A=70mm2,PEN線按相線A>0.5?A,則導(dǎo)線截面積A0=35mm2。因此各低壓動力干線型號統(tǒng)一為:YJV22-3×70+1×35-FC,沿地暗敷。照明線路計算電流I30=12.2A,按其發(fā)熱條件30IIal>,查劉介才編著《工廠供電》附錄23得氣溫40C0取alI=43A,則導(dǎo)線截面積A=6mm2因此照明干線型號為:BV-3×6+1×4-FC,沿地暗敷(5低壓母線低壓側(cè)計算電流I30=1006.1A按按其發(fā)熱條件30IIal>,查劉介才編著《工廠供電》附錄21得氣溫40C0取alI=1274A,則導(dǎo)線截面積A=80×8mm2,PEN線按相線A>0.5?A,則導(dǎo)線截面積A0=63×8mm2。因此型號為:LMY-3×(80×8+1×(63×8-FC導(dǎo)線和電纜的選擇校驗(表2.15如下:30I/A按發(fā)熱條件(30alII>型號/鋪設(shè)方式相線A/mm2PENA/mm210KV架空線39.6109A/400CLGJ-25架空25高壓電纜進線39.6112A/400CYJV22-10000-3×25-SC51-25FC高壓母線39.6480ALMY-3(40×4-FC40×4聯(lián)絡(luò)線39.6112A/400CYJV22-10000-3×25-SC51-FC25低壓母線1006.11128LMY-3(80×8+(63×880×863×8各車間低壓動力干線I30max=163.9A224A/400CYJV22-3×70+1×35-FC7035各照明干線12.227A/400CBV-3×6+1×4-FC64注:LGJ:鋼芯鋁絞線YJV:交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜LMY:矩形硬鋁母線BV:銅芯塑料線SC51-FC:埋地敷設(shè)FC:沿地暗敷PC:硬塑料管敷設(shè)2.9變電所二次回路的設(shè)計及保護凡是來控制、指示、監(jiān)測和保護一次設(shè)備運行的電路,稱為二次回路。二次回路通常接在互感器的二次側(cè)。二次電路中的所有電氣設(shè)備,稱為二次設(shè)備。2.9.1變電所高低壓側(cè)常見二次回路及設(shè)備(1高壓斷路器的操動機構(gòu)與信號回路斷路器采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路如圖2.6所示W(wǎng)C--控制小母線WS--信號小母線WAS--事故音響信號小母線SA--控制開關(guān)SB--按鈕SQ--儲能位置開關(guān)YO--電磁合閘線圈YR--跳閘線圈QF1~6--斷路器輔助觸點M--儲能電機GN--綠色指示燈RD--紅色指示燈KM--繼電保護出口觸點(2變電所的電能計量回路:變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計量柜,裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表(分別計量全廠消耗后有功電能和無功電能,并據(jù)以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。(3變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路:圖2.710kV線路測量和計量儀表的原理電路變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器一避雷器柜,其中電壓互感器為3個,JDZJ-10型組成Y0/Y0/Δ的結(jié)線,用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察,作為各用電源的高壓聯(lián)線上,裝有三相有功電度表,三相無功電度表和電流表。(4低壓側(cè)二次設(shè)備ATA1PA1PJPA2PJPA3PJTA2TA3BCWVaWVbWVcWVnPJPJPJ圖2.8380V線路測量和計量儀表的原理電路低壓側(cè)的動力出線上,均裝有有功電度表和無功電度表,低壓照明線路上裝有三相四線有功電度表,低壓并聯(lián)電容器組線路上,裝有無功電度表,每一回路均裝有電流表。2.9.2變電所二次回路的保護和整定校驗計算2.9.2.1主變壓器的繼電保護裝置本次設(shè)計采用定時限過電流保護,GL15型感應(yīng)式過電流繼電器速斷保護,過負荷保護設(shè)計如圖2.92.9.2.2二次回咱的整定和檢驗(1定時限過電流的整定過電流保護動作電流的整定利用式IKKKKILirewrelopmax.=式中maxlI——變壓器的最大負荷電流relK——保護裝置的可靠系數(shù),取1.3reK——電流繼電器的返回系數(shù),一般取0.8iK——電流互感器的變流比。==IITNL.1max.22*800KV.A/(3X10KV=2X46=92A3.1=krel,1=kw,8.0=kre,20=ki因此動作電流為:AI5.1292128.013.1op=???=,整定為13A.過電流保護動作時間的整定:因為變電所電力系統(tǒng)的終端變電所,故其過電流保護的動作時間的10倍動作電流動作時間整定為最短的0.5s。過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗利用式5.11.min.≥=IIKopkp式中min.kI——在電力系統(tǒng)最小運行方式下,低壓母線兩相短路電流折合到變壓器的高壓側(cè)的值1.opI——繼電保護動作電流折合到一次電路的值KAKVKVXKIITkk3.14.0/10/(5.39866.0/2(2min.===-AAXKKIIwiOPop2601/20131.===因此其保護靈敏系數(shù)為5.12601300?=Sp滿足靈敏系數(shù)1.5的要求.GL15速斷保護的整定與校驗a速斷電流的整定利用式IKKKKIkiTwrelqbmax.=KAIIkk5.393(2max.==-,4.1=krel,1=kw,20=ki,25=kT因此速斷電流為:IKKKKIkiTwrelqbmax.==AAXXX11039500252014.1=速斷電流倍數(shù)整定為:5.813110===IIKopqbqbb電流速斷保護靈敏系數(shù)檢驗利用式21.min.≥=IISqbkp,其中KAKAxIIkk2.96.10866.03(1min.===-AKAxKKIIwiqbqb36801/201841.===因此其保護靈敏系數(shù)為:25.2368092001.min.≥===IISqbkp按GB50062-92規(guī)定,電流保護(含電流速斷保護的最小靈敏系數(shù)為1.5,因此這里裝設(shè)的電流速斷保護的靈敏系數(shù)是達到要求的。按JBJ6-96和JGJ/T16-92的規(guī)定,其最小靈敏系數(shù)為2,也是滿足要求的。(3變電所低壓側(cè)的保護裝置低壓總開關(guān)采用DW15-1500/3型低壓斷路照明,三相勻裝過流脫扣器,既可保護低壓的相間短路和過負荷(利用其延時脫扣器,而且所保護低壓側(cè)單相接地短路短路。經(jīng)效驗均能滿足要求。2.10變電所的防雷接地保護2.10.1防雷保護設(shè)計1直擊雷的過電壓保護在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶,并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。如變電所的主變壓器裝設(shè)在室外或露天配電裝置時,則應(yīng)在變電所外面的適當位置裝設(shè)獨立避雷針,其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護范圍包括整個變電所。如果變電所處在其它建筑物的直擊雷防護范圍內(nèi)時,則可不另設(shè)獨立避雷針。按規(guī)定,獨立避雷針的接地裝置接地電阻Ω≤10ER。通常采用3~6根長m5.2、mm50φ的鋼管,在裝設(shè)避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列,管間距離m5,打入地下,管頂距地面m6.0。接地管間用mmmm440?的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用mmmm425?的鍍鋅扁鋼,下與接地體焊接相連,并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接,上與避雷針焊接相連。避雷針采用mm20φ的鍍鋅圓鋼,長1~1.5m。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上距離。2雷電侵入波的防護⑴在10kV電源進線的終端桿上裝設(shè)FS4—10型閥式避雷器。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅扁