某紡織廠降壓變電所設(shè)計(jì)

1、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(jì)技術(shù)的分配電能問題。為使工廠供電工作很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，使其達(dá)到以下基本要求：1、安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不發(fā)生人身事故和設(shè)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(zhì) 滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求4、經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資少，運(yùn)行費(fèi)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(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。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)及原始資料錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 原始資料錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.2.1 工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則1 1.2.2 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成1 1.2.3 設(shè)計(jì)依據(jù)5 1.2.4 設(shè)計(jì)范圍4 1.2.5 本廠負(fù)荷性質(zhì)42 變電所高電壓設(shè)備選型52.1 補(bǔ)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(jīng)濟(jì)電流密

3、度選擇導(dǎo)線6 2.4.2 按長時(shí)允許電流校驗(yàn)導(dǎo)線7 2.4.3 按電壓損失校驗(yàn)7 2.4.4 按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)73 短路電流的計(jì)算93.1 三相短路電流的計(jì)算目的93.2 短路電流的計(jì)算公式（標(biāo)幺值計(jì)算方法）93.3 各母線短路電流列表94 主變壓器繼電保護(hù)114.1 保護(hù)要求114.2 保護(hù)裝置及整定計(jì)算115 變電所設(shè)計(jì)說明145.1 設(shè)計(jì)概述145.2 室內(nèi)布置145.3 室外布置145.4 變電所所址的選擇14結(jié)束語16參考文獻(xiàn)17附 錄錯(cuò)誤！未定義書簽。1 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。

4、3. 主要電氣設(shè)備選擇。1.2 原始資料1.2.1 工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)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(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。（2）安全可靠、先進(jìn)合理。應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。（3）近期為主、考慮發(fā)展。應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)

5、展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。（4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)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(shè)計(jì)的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。1.2.2 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

6、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1.2.3 設(shè)計(jì)依據(jù)1.工廠總平面布置圖如圖1。 2.全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負(fù)荷計(jì)算表（見表1）。 3.供用電協(xié)議。 表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 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86.10.650.8

7、0.7555.9741.987014鍛工車間36.90.30.651.1711.0712.9517.0415機(jī)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(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.

8、7515.4711.619.3415獨(dú)身宿舍200.81-1601616小 計(jì)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(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)兩臺變壓器暗備用，No3變電所設(shè)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(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(shí)限過電流保護(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)見表2。 表2 變電所35千伏母線短路數(shù)據(jù)運(yùn) 行 方 式電源35千伏母線短路容量說明系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)=187兆伏安系統(tǒng)為無限大容量系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)=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(jī)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2所示：圖2 配電系統(tǒng)圖1.2.4 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。1.2.5 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)，屬于二級負(fù)荷。2 變電所高壓電器設(shè)備選型表1根據(jù)公式： 分別計(jì)算出各車間的有功和無功功率及視在功率的計(jì)算值填入表1。2.1 補(bǔ)償電容器選擇由于本設(shè)計(jì)中上級要求0.9,而全廠自然功率因數(shù)：因

11、此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償?？紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此暫取=0.92來計(jì)算10KV側(cè)所需無功功率，故：補(bǔ)償無功功率 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(shí)，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.T0.8×1978.55kVA=1582.84kVA，因此選兩臺S9-1600/35型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yd11。表2 無功補(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0.78182

12、3.061454.672332.3010kV側(cè)無功補(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S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)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× =0.7×1048.4 =733.88因此選兩臺

13、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(lián)接組別采用Yyn0各變壓器型號及其參數(shù)見表3。表3 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（%）阻抗電壓（%）高壓低壓空載負(fù)載主變壓器兩臺暗備用S9-1600/353510Yd112100175501.26.5兩臺暗備用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5兩臺暗備用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5兩臺明備用S9-400/10100.4Yyn0800

14、43001.042.4 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。2.4.1 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LGJ-50的導(dǎo)線。2.4.2 按長時(shí)允許電流校驗(yàn)導(dǎo)線 查表得LGJ-50型裸導(dǎo)線的長時(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。其長時(shí)允許電流為： 式中： 為導(dǎo)線的允許載流量

15、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： 由于,所以符合要求。2.4.3 按電壓損失校驗(yàn) 查表得LGJ-50導(dǎo)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(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： 所以導(dǎo)線符合要求。2.4.4 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。表3 LGJ-50型鋼芯鋁絞線規(guī)格型號額定截面股數(shù)及直徑/mm計(jì)算直徑/mm電阻單位重量長期容許電流/A鋁股鋼芯LGJ-5

16、0506×3.21×3.29.60.65195220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短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(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）

17、 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： ，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 短路計(jì)算電路表4 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-12.862.862.867.294.32183.28K-22.142.142.145.463.2338.9最小運(yùn)行方式K-11.641.641.644.192.48105.1

18、K-21.851.851.854.712.7933.644 主變壓器繼電保護(hù)4.1 保護(hù)要求對于本設(shè)計(jì)中高壓側(cè)為35KV的工廠總降壓變電所主變壓器來說，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)、過電流保護(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型開口杯擋板式氣體繼電器。2.裝設(shè)反時(shí)限過電流保護(hù)采用GL15型感應(yīng)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(cè)：=1600/（35×）=26.39A電流互感器采用三角形接法，計(jì)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(cè)：=160

19、0/（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5 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/（）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）65100LQJ-101010050.40.6_10(3級)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實(shí)現(xiàn)。（1）速斷電流的整定 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。

20、（3）過電流動(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（可取（1.3-3）； 為可靠系數(shù)，對定時(shí)限取1.2，對反時(shí)限取1.3； 接線系數(shù)，對相電流接線取1，對相電流差接線??； 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）過電流保護(hù)電流動(dòng)作時(shí)間的整定 過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tt-t=1.5-1=0.5s 故其過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可整定為最短的0.5S。（5）過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) 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6 斷路器的技術(shù)數(shù)

21、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）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7 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(jī)構(gòu)型號4s5sGN2-35T/400-52354005214CS6-2TGN6-10/600-521060052205 變電所設(shè)計(jì)說明5.1 設(shè)計(jì)概述 該設(shè)計(jì)為35KV地面變電所一次設(shè)計(jì)，該變電所

22、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(jì)的，變電所內(nèi)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(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，中央信號繼電器及電度表屏，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(gè)單獨(dú)的房間內(nèi)，兩個(gè)配電室之間通過兩面雙開鋼門相連接，另外兩個(gè)配電室來由一個(gè)外開式雙開鋼門。 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，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)在有劇烈振動(dòng)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