某化纖毛紡織廠總配電所降壓及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)某化纖毛紡織廠總配電所（降壓）及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師:設(shè)計(jì)成員:設(shè)計(jì)組：班級(jí)：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(jì)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(gè)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(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況.解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)技術(shù)的分配電能問(wèn)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(jì), 短路電流的計(jì)算及繼電保護(hù), 電氣設(shè)備的選擇,車間變電所位置和變壓器數(shù)量

2、、容量的選擇,防雷接地裝置設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞：總降壓變電所，短路計(jì)算，繼電保護(hù)目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料.1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù).1 1.2 原始資料.1 1.3 電力負(fù)荷計(jì)算.12 變電所高壓電氣設(shè)備選型.4 2.1補(bǔ)償電容器的選擇.4 2.2主變壓器的選擇.4 2.3各車間變電所的選擇.5 2.4架空線路的選擇63 短路電流計(jì)算.7 3.1 三相短路電流計(jì)算目的.7 3.2 短路電流計(jì)算公式.8 3.3 各母線短路電流列表.84 主變壓器繼電保護(hù).9 4.1 保護(hù)要求.9 4.2 整定計(jì)算.95 變電所的設(shè)計(jì)說(shuō)明.12 5.1 概述.12 5.2 室內(nèi)布置.12 5.3 室外布置.125.4變電

3、所所址選擇.126 設(shè)計(jì)體會(huì)15參考文獻(xiàn)161 設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料1.1設(shè)計(jì)任務(wù)為化纖毛紡織廠設(shè)計(jì)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(jì)。2. 短路電流計(jì)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(wàn)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(wàn)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(gè)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(gè)生產(chǎn)車間，設(shè)備選型全部采用我國(guó)最新定型設(shè)備。除上述車

4、間外，還有輔助車間及其它設(shè)施，詳見(jiàn)全廠總平面布置圖（第3頁(yè)圖1-1）。二、設(shè)計(jì)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(jì)算表（見(jiàn)第1頁(yè)）。（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(jì)算表序號(hào) 用電或車間單位名稱 設(shè)備容量（千瓦）計(jì)算負(fù)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86.10.650.80.7555.9741.987014鍛工車間36.90.30.651.1711.0712.9517.0415機(jī)修車間2

5、96.20.30.51.7388.86153.73177.5616托兒所、幼兒園12.80.60.61.337.6810.2212.7817倉(cāng) 庫(kù)37.960.30.51.1710.2511.9915.320.98小 計(jì)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20.630.750.80.7515.4711.619.3415獨(dú)身宿舍200.81-1601616小 計(jì)1057.51844.98620.610

6、48.4(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(yàn)室500.750.80.7537.528.1346.8814卸油泵房280.750.80.752115.7526.2515小 計(jì)347260.25195.2325.32上表系根據(jù)各車間配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)后所提供資料，其中N01、No2變電所各設(shè)兩臺(tái)變壓器暗備用，No3變電所設(shè)兩臺(tái)變壓器明備用工廠與電業(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

7、.5公里；（2） 該變電所35千伏配出線路定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的整定時(shí)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(jì)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(yùn) 行 方 式電源35千伏母線短路容量說(shuō)明系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)=187兆伏安系統(tǒng)為無(wú)限大容量系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)=107兆伏安圖1-1 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-軟水站 6-鍛工車間7-機(jī)修車間 8-托兒所、幼兒園9-倉(cāng)庫(kù) 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：

8、圖1-2 配電系統(tǒng)三、設(shè)計(jì)范圍 工廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括主變壓器、輸電線路以及繼電保護(hù)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(gè)工作日，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)，屬于二級(jí)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；（2）土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為20；（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)向?yàn)槟巷L(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(shì)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

9、高壓電器設(shè)備選型表1-1根據(jù)公式： 分別計(jì)算出各車間的有功和無(wú)功功率及視在功率的計(jì)算值填入表1.1。2.1補(bǔ)償電容器選擇由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求0.9,而全廠自然功率因數(shù)：因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此暫取=0.92來(lái)計(jì)算10KV側(cè)所需無(wú)功功率，故：補(bǔ)償無(wú)功功率采用18個(gè)BWF10-40-1并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，總共補(bǔ)償容量2.2主變壓器的選擇由于該廠的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選暗備用。每臺(tái)容量按SN.T0.8×1978.55kVA=1582

10、.84kVA，因此選兩臺(tái)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(wú)功補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷/380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.781823.061454.672332.3010kV側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量-72010kV側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.921823.06734.671978.55主變壓器功率損耗0.01=19.780.05=98.935KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.9161842.84833.572022.052.3各變電所變壓器選擇No1 安裝兩臺(tái)變壓器互相暗備用，其容量按SN.T0.7× =0.7×960.96 =672.67因此選兩臺(tái)S9-800/10型低

11、損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。No2 安裝兩臺(tái)變壓器互相暗備用，其容量按SN.T0.7× =0.7×1048.4 =733.88因此選兩臺(tái)S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。No3 安裝兩臺(tái)變壓器，其容量按SN.T325.32因此選兩臺(tái)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(hào)及其參數(shù)見(jiàn)表2.2表2.2 各變壓器型號(hào)及其參數(shù)型號(hào)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(fù)載主變壓器兩臺(tái)暗備用S9-1600/353510Yd112100175501.26.5兩臺(tái)暗備用S9-800/1

12、0100.4Yyn0140075000.84.5兩臺(tái)暗備用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5兩臺(tái)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(jì)電流密度選擇導(dǎo)線線路在工作時(shí)的最大工作電流：該生產(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(shí)數(shù)為6000小時(shí)，屬于二級(jí)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(jì)截面面積：考慮到線路投入使用的長(zhǎng)期發(fā)展遠(yuǎn)景，選用截面積為50 mm2的導(dǎo)線，所以35KV架空線為L(zhǎng)GJ-50的導(dǎo)線。2).按長(zhǎng)

13、時(shí)允許電流校驗(yàn)導(dǎo)線查表得LGJ-50型裸導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流,當(dāng)環(huán)境溫度為30度時(shí)，導(dǎo)線最高工作溫度為70度。其長(zhǎng)時(shí)允許電流為：式中：為導(dǎo)線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度（）。為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實(shí)際的環(huán)境溫度（）當(dāng)一臺(tái)變壓器滿載，一條輸電線檢修時(shí)導(dǎo)線負(fù)荷最大，這時(shí)的負(fù)荷電流為：l 由于,所以符合要求。l 3).按電壓損失校驗(yàn)查表得LGJ-50導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度電阻和電抗為：輸電線路長(zhǎng)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(cè)負(fù)荷總有功功率，Q為35KV側(cè)負(fù)荷總無(wú)功功率。電壓損失百分比為：所以導(dǎo)線符合要求。4)按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)鋼芯鋁線非居民區(qū)35KV最小允許截面為，所以符合要求

14、。表2.3 LGJ-50型鋼芯鋁絞線規(guī)格型號(hào)額定截面股數(shù)及直徑/mm計(jì)算直徑/mm電阻單位重量長(zhǎng)期容許電流/A鋁股鋼芯LGJ-50506×3.21×3.29.60.65195220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時(shí)的數(shù)值。3.長(zhǎng)期容許電流系指在周圍空氣溫度為25時(shí)的數(shù)值。3短路電流的計(jì)算3.1三相短路電流的計(jì)算目的為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，擇電氣設(shè)備時(shí)，要用流過(guò)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和點(diǎn)動(dòng)力的巨大沖擊。同時(shí)，為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自

15、動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳閘。繼電保護(hù)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(jì)算公式（標(biāo)幺值計(jì)算方法）：基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓,基準(zhǔn)電流電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：（1） 三相短路電流周期分量有效值：（2） 在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，短路點(diǎn)處的次暫態(tài)短路電流：（3） 短路沖擊電流：（高壓系統(tǒng)）(低壓系統(tǒng))（4） 沖擊電流有效值：（高壓系統(tǒng)）(低壓系統(tǒng))（5） 三項(xiàng)短路容量：（6） ，3.3各母線短路電流列表根據(jù)下圖和以上公式計(jì)算圖3-1 短路計(jì)算電路表3.1 母線短路電流列表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量/MVA最大運(yùn)行方式K-12.862.862.867.294.32183.28

16、K-22.142.142.145.463.2338.9最小運(yùn)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(hù)4.1保護(hù)要求對(duì)于本設(shè)計(jì)中高壓側(cè)為35KV的工廠總降壓變電所主變壓器來(lái)說(shuō)，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)。4.2保護(hù)裝置及整定計(jì)算1.瓦斯保護(hù)采用FJ-80型開(kāi)口杯擋板式氣體繼電器。2.裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)采用GL15型感應(yīng)式過(guò)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(cè)：=1600/（35×）=26.39A電流互感器采用三角形接法，計(jì)算電流互感

17、器變比： =（26.39×）/5 =45.71/5，選用電流互感器變比： =100/5=20低壓側(cè)：=1600/（10×）=92.38A電流互感器采用星形接法計(jì)算電流互感器變比： =92.38/5，選用電流互感器變比： =100/5=20。表4-1 電流互感器的主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓/kV額定電流/A額定二次負(fù)荷/（）10%誤差時(shí)一次電流倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)一次二次0.513LCZ-353510052210（3級(jí)）65100LQJ-101010050.40.6_10(3級(jí))902254.裝設(shè)電流速斷保護(hù) 采用GL15型繼電器的電流速斷裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。（1）速斷電流的整

18、定速斷電流倍數(shù)整定為滿足規(guī)定的倍數(shù)。（2）電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的校驗(yàn)：,A所以 滿足規(guī)定的靈敏系數(shù)1.5的要求。（3）過(guò)電流動(dòng)作電流的整定 式中：為 變壓器的最大負(fù)荷電流 取為2.5（可?。?.3-3）； 為可靠系數(shù)，對(duì)定時(shí)限取1.2，對(duì)反時(shí)限取1.3； 接線系數(shù)，對(duì)相電流接線取1，對(duì)相電流差接線??； 繼電器返回系數(shù)，一般取0.8； 電流互感器的電流比。 注意：對(duì)GL型繼電器，應(yīng)整定為整數(shù)，且在10A以內(nèi)。因此A故：動(dòng)作電流整定為6A（4）過(guò)電流保護(hù)電流動(dòng)作時(shí)間的整定過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tt-t=1.5-1=0.5s故其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可整定為最短的0.5S。（5）過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)

19、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(kāi)關(guān)的選擇表4-2斷路器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（KA）開(kāi)斷容量（MVA）額定開(kāi)斷電流（KA）極限通過(guò)電流（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）固有分閘時(shí)間（s）合閘時(shí)間（s）峰值有效值2s4sSW2-35/600356004006.6179.86.60.060.12SN10-10I/630106301610160.050.2表4-3 隔離開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（A）極限通過(guò)電流峰值（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）操作機(jī)構(gòu)型號(hào)4s5sGN2-35T/400-52354005214CS6-2TGN6-10/6

20、00-521060052205變電所設(shè)計(jì)說(shuō)明5.1概述該設(shè)計(jì)為35KV地面變電所一次設(shè)計(jì)，該變電所是針對(duì)全場(chǎng)全年生產(chǎn)能力為百萬(wàn)米的化纖毛紡織廠設(shè)計(jì)的，變電所內(nèi)一次設(shè)備主要有：兩臺(tái)主要變壓器（S9-1600/35）和多油斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，電源變壓器，所用變壓器，避雷針，高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)線柜等。5.2室內(nèi)布置整個(gè)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(jiàn)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(hù)屏，中央信號(hào)，中央信號(hào)繼電器及電度表屏，主變保護(hù)控制屏，主變控制屏，中央信號(hào)布置在北側(cè)，正對(duì)著值班人員。 母線的配電裝置分別設(shè)在兩個(gè)單獨(dú)的房間內(nèi)，兩個(gè)配電室之間通過(guò)兩面雙開(kāi)

21、鋼門相連接，另外兩個(gè)配電室來(lái)由一個(gè)外開(kāi)式雙開(kāi)鋼門。 電容器應(yīng)單獨(dú)放置在一個(gè)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，避雷器，電源變壓器及它的保護(hù)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(lái)，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(jì)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(yùn)輸方便6） 不應(yīng)設(shè)在有

22、劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所。7） 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所。當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，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(chǎng)所的正下方，且不宜于上述場(chǎng)所相貼鄰。二、負(fù)荷圓及負(fù)荷中心的計(jì)算No3No2No11111111234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圖5-2電氣主接線圖設(shè)計(jì)體會(huì)與心得本次課程設(shè)計(jì)持續(xù)了兩周，說(shuō)是兩周，實(shí)則一周半，第一周因連續(xù)有多門課程要考試，因而無(wú)暇搞設(shè)計(jì)，一周半的時(shí)間緊迫，于是不得不抽出一些晚上和周末的時(shí)間來(lái)繼續(xù)搞設(shè)計(jì)，時(shí)間抓的很緊也很充實(shí)。    作為電氣工程及自動(dòng)化大三的學(xué)生，我們一致覺(jué)得能做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。在已度過(guò)的兩年半大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種電氣設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)踐中去呢？我