某化纖毛紡織廠總配電所(降壓)及配電系統(tǒng)設(shè)計方案

1、課程設(shè)計說明書某化纖毛紡織廠總配電所（降壓）及配電系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)老師：設(shè)計成員:設(shè)計組：班級：2010年 月 日某化纖毛紡織廠總配電所（降壓）及配電系統(tǒng)設(shè)計摘要工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)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(shè) 備組成。工廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)， 生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況 解決對各部門的安 全可靠，經(jīng)濟技術(shù)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：進(jìn)線電壓的選擇， 變配電所位置的電氣設(shè)計，短路電流的計算及繼電保護，電氣設(shè)備的選擇，車間 變電所位置和變

2、壓器數(shù)量、容量的選擇，防雷接地裝置設(shè)計等。關(guān)鍵詞：總降壓變電所，短路計算，繼電保護目錄1 設(shè)計任務(wù)及原始資料1.1設(shè)計任務(wù).1A O高厶彩電寸AI. 2丿原始口資. I1. 3電力負(fù)荷計算 12 變電所高壓電氣設(shè)備選型2. 1 補償電容器的選擇2. 2主變壓器的選擇.42. 3 各車間變電所的選擇2.4架空線路的選擇6短路電流L計I算3. 1三相短路電流計算目的.73. 2短路電流計算公式 83. 3各母線短路電流列表.84 主變壓器繼電保護：.94. 1保護要求：9厶人1二V I才L 匕變電所口 J設(shè)計I 說明彳概/述5C' / rA C11 I' t * * * * * *

3、 " * * * * * * * * * * * * * " * * * .5.4 變電所所址選擇 .12 設(shè)計I 體會參考文獻(xiàn)1 61設(shè)計任務(wù)及原始資料1.1設(shè)計任務(wù)為化纖毛紡織廠設(shè)計全廠總配變電所及配電系統(tǒng)1. 變電所電氣主接線設(shè)計。2. 短路電流計算。3. 主要電氣設(shè)備選擇。1.2原始資料一、生產(chǎn)任務(wù)及車間組成1、生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格本廠規(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%中厚織物占30%薄織物占20%全部產(chǎn)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、車間組成及布置本廠設(shè)有一個主廠房，其

4、中有制條車間、紡織車間、織造車間、染整車間等 四個生產(chǎn)車間，設(shè)備選型全部采用我國最新定型設(shè)備。除上述車間外，還有輔助車間及其它設(shè)施，詳見全廠總平面布置圖（第3頁圖1-1 ）。二、設(shè)計依據(jù)（1）工廠總平面布置圖。（2）全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負(fù)荷計算表（見第 1頁）。（3）供用電協(xié)議。表1.1全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負(fù)荷計算表序號用電或 車間單 位名稱設(shè)備容量 （千瓦）Kxcos$tan©計算負(fù)荷備注KsPjs（千瓦）Qjs（千乏）Sjs（千伏安）（1）N01變電所1織造車間3400.80.80.7527220434012紡紗車間3400.80.80.75272204340

5、13軟水站86.10.650.80.7555.9741.987014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1.880.811.5101.5114食堂2

6、0.630.750.80.7515.4711.619.3415獨身宿舍200.811601616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(jù)各車間配電系統(tǒng)設(shè)計后所提供資料，其中N01、No2變電所各設(shè)兩臺變壓器暗備用，No3變電所設(shè)兩臺變壓器明備用工廠

7、與電業(yè)部門所簽定的供用電協(xié)議主要內(nèi)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(cè)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(cè)計量；功率因數(shù)應(yīng)在0.9 以上；（3）配電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)變電所35千伏母線短路數(shù)據(jù)為運行方式電源35千伏母線短路容量說明系統(tǒng)最大運行方式時Sdm）ax=187 兆伏安系統(tǒng)為無限系統(tǒng)最小運行方式時sd：in =107兆伏安大容量IIL圖i-i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-軟水站6

8、-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(diào)節(jié)池15-卸油汞房配電系統(tǒng)如下圖所示:圖1-2配電系統(tǒng)三、設(shè)計范圍工廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，包括主變壓器、輸電線路以及繼電保護 器件等設(shè)備的選擇。四、本廠負(fù)荷性質(zhì)多數(shù)車間三班制，少數(shù)車間為一班或二班制。全年為306個工作日，年最大 負(fù)荷利用小時數(shù)為6000小時，屬于二級負(fù)荷。五、本廠自然條件1氣象條件(1) 最熱月平均最高溫為30 °C；(2) 土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為 20C；(3) 年雷暴日為31日；(4) 土壤凍結(jié)深度為1.10米；(5) 夏季主導(dǎo)風(fēng)

9、向為南風(fēng)。2、地質(zhì)及水文條件根據(jù)工程地質(zhì)資料獲悉，廠區(qū)地址原為耕田，地勢平坦，地層以砂質(zhì)粘土為 主，地質(zhì)條件較好，地下水位為 2.85.3米。地耐壓力為20噸/平方米。2. 變電所高壓電器設(shè)備選型表1-1根據(jù)公式：Pjs = K x* PsQjs = Pjs*tanSjs=Pjs/COS©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 1.1 o 2.1補償電容器選擇由于本設(shè)計中上級要求co >0.9,而全廠自然功率因數(shù)：cos© = pJSjs = 1823.06/2332.3= 0.78 £ 0.9因此需要進(jìn)行無功補償?？紤]到主變壓器的無功損耗

10、遠(yuǎn)大于有功損耗，因此暫取 cos =0.92來計算10KV側(cè)所需無功功率，故：補償無功功率Qc = Pjs(tan 】-tan 2) 1823.06tan(arccos078)- tan(arccos).92) = 685.84 kVar 采用18個BWF10-40-1并聯(lián)電容器進(jìn)行補償，總共補償容量 40* 18二720kVar 2.2主變壓器的選擇由于該廠的負(fù)荷屬于二級負(fù)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(dāng)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(fù)荷繼續(xù)供電，故選暗備用。每臺容量按 SN.T0.8 X 1978.55kVA=1582.84kVA 因此選

11、兩臺S9-1600/35型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yd11。表2.1無功補償后工廠的計算負(fù)荷項目COS©計算負(fù)荷p js / kWQ . / kVar3 jSs. /kVA Sjs380V側(cè)補償前負(fù)荷0.781823.061454.672332.3010kV側(cè)無功補償容量-72010kV側(cè)補償后負(fù)荷0.921823.06734.671978.55主變壓器功率損耗0.01 Q. =19.78Sjs0.05 q. =98.9Sjs35KV側(cè)負(fù)荷總計0.9161842.84833.572022.052.3各變電所變壓器選擇No安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按SN.T0.7 X S

12、js =°.7 X 960.96 kVA =672.67 kVA因此選兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。NC2安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按SN.T0.7 X Sjs =°.7 X 1048.4 kVA =733.88 kVA因此選兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。NC3安裝兩臺變壓器，其容量按SN.T>325.32 kVA因此選兩臺S9-400/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0各變壓器型號及其參數(shù)見表2.2表22 各變壓器型號及其參數(shù)型號額定電壓/kV連接 組別損耗/W空載電 流/ %

13、阻抗電 壓/ %高壓低壓空載負(fù)載主變壓器兩 臺暗備用S9-1600/353510Yd112100175501.26.5NO1兩臺暗備用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5NO2兩臺暗備用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5NO3兩臺明備用S9-400/10100.4Yyn080043001.042.4 架空線的選擇1. 在正常情況下架空線可選擇一條工作，一條備用。2. 架空線截面積的選擇1) .按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線線路在工作時的最大工作電流：|g 二 Sjs / 3 * Un 二 2022.05/( 3 * 35) = 33.36A該生

14、產(chǎn)車間為三班制，部分車間為單班或兩班制，全年最大負(fù)荷利用時數(shù)為6000 小時，屬于二級負(fù)荷。其鋼芯鋁線的電流密度J=0.9所以導(dǎo)線的經(jīng)濟截面面積：S = g/J =33.36/0.9 =37.07mm2考慮到線路投入使用的長期發(fā)展遠(yuǎn)景，選用截面積為50 mm的導(dǎo)線，所以35KV架空線為LGJ-50的導(dǎo)線。2) .按長時允許電流校驗導(dǎo)線查表得LGJ-50型裸導(dǎo)線的長時允許電流|y = 220A,當(dāng)環(huán)境溫度為30度時，導(dǎo)線最高工作溫度為70度。其長時允許電流為：Iy'y«1°')/(y 0)= 207.42A式中：二0為導(dǎo)線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度/二廠25

15、r)o(-0為導(dǎo)線敷設(shè)地點實際的環(huán)境溫度 /0 = 30 C)十70 C當(dāng)一臺變壓器滿載，一條輸電線檢修時導(dǎo)線負(fù)荷最大，這時的負(fù)荷電流為:| 廠 $/('3*5)=26從由于|e "y，所以符合要求。3) .按電壓損失校驗查表得LGJ-50導(dǎo)線的單位長度電阻和電抗為：Ro = O.65X。".42輸電線路長度為0.5公里，所以線路電阻R =0.325門，X =0.21。線路總的電壓損失為：U =(P*R Q*X)/U22.11V式中：P為35KV側(cè)負(fù)荷總有功功率，Q為35KV側(cè)負(fù)荷總無功功率。 電壓損失百分比為：也 U %=U / Un = 0.63% < 5

16、%所以導(dǎo)線符合要求。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10mm2，所以符合要求。表2.3 LGJ-50型鋼芯鋁絞線規(guī)格型號額定截面2mm股數(shù)及直徑/mm計算直徑/mm電阻Q( km)單位重量kg (km)長期容許電流/A鋁股鋼芯LGJ-50506X 3.21X 3.29.60.65195220注：1.額定截面系指導(dǎo)電部分的鋁截面，不包括鋼芯截面。2. 電阻系指導(dǎo)線溫度為 20 'C時的數(shù)值。3. 長期容許電流系指在周圍空氣溫度為25 C時的數(shù)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(tǒng)安全運行，擇電氣設(shè)備時，要用流過該設(shè)備的最大短路電 流

17、進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證設(shè)備在運行中能夠經(jīng)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(guān)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(shù)據(jù)。3.2短路電流的計算公式（標(biāo)幺值計算方法）：基準(zhǔn)容量 S=1°°MVA，基準(zhǔn)電壓 Ud=37KV , Uc2 = 1°.5KV 基準(zhǔn)電流h二S"3 uJ 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：x3二Uk%S/iooSN（1）三相短路電流周期分量有效值：J=Id/X =（2）在無限大容量系統(tǒng)中，短路點處的次暫態(tài)短路電流：" I

18、J: =lk（3）短路沖擊電流：i= 2.55 I ''（3）（高壓系統(tǒng)）jsh=1.84 | ''（低壓系統(tǒng)）（4）沖擊電流有效值：|sh（3）= 1.51| ''（3）（高壓系統(tǒng)）|sh=1.09''（低壓系統(tǒng)）（5）三項短路容量：$二'3Uc|k（2）（3） 小 c （3）（ 2） 小 c" （3）（6）|=0.8661，ish二 0.866） ，|sh 7866|sh3.3各母線短路電流列表根據(jù)下圖和以上公式計算圖3-1短路計算電路表3.1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/MVAI

19、“I(3)| sh(3) I shs<3)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保護要求對于本設(shè)計中高壓側(cè)為35KV的工廠總降壓變電所主變壓器來說，應(yīng)裝設(shè) 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(shè)反時限過電流保護采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，

20、去分流跳閘的操作方 式。3. 電流互感器的選擇高壓側(cè)：1訕=1600/ (35X 3 ) =26.39A電流互感器采用三角形接法，計算 電流互感器變比：Ki = (26.39 X 3) /5 =45.71/5，選用電流互感器變比： Ki =100/5=20低壓側(cè)：l2N=1600/ (10X 3) =92.38A電流互感器采用星形接法計算電流 互感器變比：Ki =92.38/5，選用電流互感器變比：Ki =100/5=20。表4-1電流互感器的主要技術(shù)參數(shù)型號額定電壓/kV額定電流/A額定二次負(fù)荷/Q/ cos® = 0.8 )10%差時一次電流倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)一次二次0

21、.513LCZ-353510052一210/ 3級)65100LQJ-101010050.40.610(3級)902254. 裝設(shè)電流速斷保護采用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)(1)速斷電流的整定Ikmax =12 =2.14KAIqb-Krei Kw I k <nax/(K i Kt) =1.4 1 2.14/(20 3.5) = 42.8A速斷電流倍數(shù)整定為Kqb =42.8/6=7.13滿足規(guī)定的倍數(shù)。(2)電流速斷保護靈敏度系數(shù)的校驗：SpI k minIk min -0.866 1.64=1.42KA , Iqb1 =Iqb Kj/Kw=42.8 20/1=856A所以S

22、p =1420/856 =1.66 1.5滿足規(guī)定的靈敏系數(shù)1.5的要求。(3)過電流動作電流的整定I opK rel KwI L *ax/ ( K reK J式中：Ilx為變壓器的最大負(fù)荷電流 取為2.5 I1N (可取(1.3-3)I1N)；Krel為可靠系數(shù)，對定時限取1.2，對反時限取1.3 ；Kw接線系數(shù)，對相電流接線取1,對相電流差接線取 3 ；Kre繼電器返回系數(shù)，一般取0.8 ；Ki電流互感器的電流比。注意：對GL型繼電器，lop應(yīng)整定為整數(shù)，且在10A以內(nèi)。因此 Iop =1.3 1 2.5 26.39/(0.8 20)5.36A 故：動作電流整定為 6A(4) 過電流保護電

23、流動作時間的整定過電流保護動作時間 t > 11-t 2=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(shù)的校驗S - I /1pk 和n op 1g腫 =1 心/Kt =0.866 1.85/(35/10) = 0.458KA lop.i = lop KKw =6 20/1 J20ASp =458/120 = 3.82 1.5滿足規(guī)定的靈敏系數(shù)1.5的要求。/6) 35Kv側(cè)和10Kv側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇表4-2斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)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)

24、熱穩(wěn)定電流/ KA)固有分 閘時間/ S)合閘時 間/ S )峰值有效 值2s4sSW2-35/600356004006.6179.8一6.60.060.12SN10-10I/63010630一1610一16一0.050.2表4-3隔離開關(guān)的技術(shù)參數(shù)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(gòu)型號4s5sGN2-35T/400-523540052一14CS6-2TGN6-10/600-52106005220一一5. 變電所設(shè)計說明5.1概述該設(shè)計為35KV地面變電所一次設(shè)計，該變電所是針對全場全年生產(chǎn)能力為 百萬米的化纖毛紡織廠設(shè)計的，變電所內(nèi)

25、一次設(shè)備主要有：兩臺主要變壓器（S9-1600/35）和多油斷路器，隔離開關(guān)，電源變壓器，所用變壓器，避雷針， 高壓開關(guān)柜進(jìn)線柜等。5.2室內(nèi)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(nèi)平面圖。主控制室內(nèi)裝設(shè)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(cè)，正對著值班人 員。母線的配電裝置分別設(shè)在兩個單獨的房間內(nèi)， 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(yīng)單獨放置在一個房間內(nèi)。5.3室外布置35KV電源線由變電所南部引進(jìn)，配電裝置采用低式布置，避雷

26、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(cè)，10KV高壓電纜從高壓配電室引進(jìn)來，低電壓經(jīng)穿墻套管進(jìn) 入主控制室，配電裝置間隔為 5米，進(jìn)線相間距離為1.3米，最大允許尺度為 0.7 米。5.4變電所所址的選擇一、變電所所址的一般原則1）選擇工廠變電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求并經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較后擇優(yōu)確定:2）接近負(fù)荷中心、3）進(jìn)出線方便。4）接近電源側(cè)。5）設(shè)備吊裝和運輸方便6）不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所。7）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所。當(dāng)無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源 的下風(fēng)側(cè)。8）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜于上述場所 相貼鄰。二、負(fù)荷圓及負(fù)荷中心的計算"PiXi)二 Pi圖5-1工廠變電所選址圖主變電所車間變電所負(fù)荷圈 高壓配電線低壓配電線E<FS丄 CI17IUM VC.1I -Cn2j it? o N卸油泵房i rBVF1 口丄亍171I:_:.nr圖5-2電氣主接線圖設(shè)計體會與心得本次課程設(shè)計持續(xù)了兩周，說是兩周，實則一周半，第一周因連續(xù)有多門課 程要考試，因而無暇搞設(shè)計，一周半的時間緊迫，于是不得不抽出一些晚上和周 末的時間來繼續(xù)搞設(shè)計，時間抓的很緊也很充