某柴油機廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設計

第一章全廠負荷計算一、負荷計算的目的及意義負荷計算是正確選擇供配電系統(tǒng)中導線、電纜、開關電器、變壓器等的基礎，也是保障供配電系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的環(huán)節(jié)。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。根據負荷統(tǒng)計計算求出的各項數據來選擇供電系統(tǒng)中的電氣設備。二、全廠負荷初步計算利用需要系數法計算負荷例如：車間1：有功功率P=KP=0.6x9=5.4kW;30xN無功功率Q二Ptan0=5.4x1.02=5.508kWAR;3030P5.4視在功率S=-3—二二7.714kVA；30cos00.7同理：得到全廠各個車間的計算負荷數據如下：序號車間或用電單位名稱設備容量(kW)需要系數Kxcos申tg9計算負荷變壓器臺數及容量變電所P30(kW)Q30(kWAR)S30(kVA)1熱處理車間90.60.71.025.45.5087.71422工具車間470.30.651.1714.116.49721.69220.NM3機修車間250.250.651.176.257.3139.61529N14沖焊車間2330.30.51.7369.9120.92139.82N15機加一車間15500.30.651.17465544.05715.382N26機動二車間12200.30.651.17366428.22563.0820.9N27裝配車間2910.30.651.1787.3102.141134.3082N28鑄造車間16120.40.71.02644.8657.696921.14310.9N3

9熔化車間12810.60.71.02768.6783.972109.810.9Nq4139.3765.620鍋爐房700.750.80.7552.5551N巧11空壓站（低壓）200.850.80.751712.7521.251N51105.123.7162.72鍛工車間352.70.30.651.178198851N513產品試驗室1500.60.80.759067.5112.51N5156.780.7534.025.5542.580.4理化試驗室0.60.8681519N515廠區(qū)照明201200201N5118.524.7130.976木工車間53.10.350.61.3385851N5115.017.5923.137備料庫50.120.30.651.1736221N518中央計量室100.650.80.756.54.8758.1251N510.850.75194.4294.60.9空壓站（高壓）2600.882218719N62557.10.0熔化車間電爐6500.60.71.02390397.84319N7三、無功功率補償1無功補償的作用提高用戶的功率因數,從而提高電工設備的利用率;減少電力網絡的有功損耗；合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力；在動態(tài)的無功補償裝置上，配置適當的調節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性；裝設靜止無功補償器（SVS）還能改善電網的電壓波形，減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。2無功補償補償方案的選擇根據該工廠的負荷特點，我們采取的無功補償方式是低壓集中補償。做好低壓補償，不但可以減輕上一級電網補償的壓力，而且可提高配電變壓器的利用率，改善功率因數和電壓質量，并能有效的降低電能損失。3、無功補償的計算及無功補償裝置的選擇按照供電協(xié)議的功率因數要求，各個補償的容量計算如下：計算補償前各個車間變低壓側總的有功、無功、視在功率、功率因數注：取各個車間變低壓側有功同期系數Kp=0.9，無功同期系數Kq=0.95以車間變NO.1為例進行說明：將車間變NO.1所包含的各車間相應量相加再乘以同期系數得到補償前各個車間變低壓側總的有功、無功、視在功率及功率因數。P=丫PxK為3030pQ=工QxK工3030qS=<P2+Q2工30工30￡30Pcos0￡30-1S￡30確定補償后功率因數為0］，計算要補償的無功量AQ=P（tan0-tan0）L3012根據要補償的無功量選擇合適容量的電容器進行補償。以車間變NO.1為例：選擇BW0.4-12-1的電容器3x4臺，每相四臺，三相均衡補償，因此，實際補償容量為108kvar。同理，七個車間變計算數據如下表：車間變序號PL30低壓側（kW）QL30低壓側補償前（kvar）AQ補償量（kvar）實際補償量（電容器臺數）（kvar）電容器型號NO.186.085135.2205100.81108（9）BW0.4-12-1NO.2826.47966.9699635.56637（49）BW0.4-13-1NO.3580.32591.9264359.8360（30）BW0.4-12-1NO.4691.74705.5748428.88429（33）BW0.4-13-1NO.5323.5491284.5431155.3156（12）BW0.4-13-1NO.6198.9175.03287.5290（3）BW6.3-30-1NO.7351358.02217.62221（17）BW0.4-13-1④各個車間變經過補償之后低壓側的相應量以車間變?yōu)槔嬎阊a償后車間變1低壓側的實際無功功率及視在功率(30(30=30-Ae(30(30=30-Ae，2，2X30SS30注：補償前后'車間變低壓側的有功幾乎不變'即冬30不變。同理，可以求得車間變2到7低壓側經過補償后的無功功率和視在功率，所有的數據現(xiàn)匯總如下表車間變低壓側(kW)PX30補償后低壓側的量Q'X30(kvar)SX30'補償后低壓側視乙3U在功率(kVA)NO.186.08527.22590.286NO.2826.47329.9699889.906NO.3580.32231.926624.949NO.4691.74276.575744.98NO.5323.5491128.5431348.148NO.6198.925.032215.92NO.7351137.02376.796四、各個車間變變壓器容量的確定1、車間變電所的變壓器臺數和容量的確定原則只裝一臺主變壓器時主變壓器的額定容量S應滿足全部用電設備總的計算負荷S的需NC要，且留有少量余量即可：S>SNC裝有兩臺變壓器時每臺主變壓器的額定容量S應同時滿足以下兩個條件：NS>(0?6~0?7)SNCS>SNC(I+II)其中S——計算負荷中的全部一、二級負荷C(I+II)2、車間變電所的變壓器臺數和容量的計算過程①變壓器損耗計算：AQ0=￡00SNTAQNTAUAQNTKS100ntAP=AP+AAP=AP+APT0curs—CIS、N)2丿AQT=AQ0+AQNTrS—CIS、N)2丿②各個車間變的變壓器型號及有功和無功損耗匯總如下：車間變變壓器型號SN丁APO.TAPCU.NI%ITO.TAU%K,SCAPTAQTNO.1SL-1257/1O1250.372.454490.2861.6487.608NO.2SL-10007/1010001.811.62.54.5889.90610.98660.637NO.3SL-6307/106301.38.134.5624.94899.270646.797NO.4SL-8007/108001.549.92.54.5744.9810.12551.218NO.5SL-4007/104000.925.83.24348.1485.31424.921NO.6SL-2507/102200.543.43.54215.923.8150616.1766

NO.7SL7400/4000.925.83.24376.7966.06726.99810⑤計算各個車間變高壓側有功功率、無功功率、視在功率及功率因數以車間變1為例：P=P+AP工30TQ'=(30S'=、P'2+Q'2P'COS0=-S同理：補償后最終個車間變高壓側相關計算數據如下車間變P"Q"COS申NO.187.73334.82850.93NO.2837.456390.6070.906NO.3589.591278.7320.904NO.4701.865327.7930.906NO.5328.863153.4640.906NO.6202.7151101.2090.896NO.7357.067164.0180.908第二章總配電變電所及配電系統(tǒng)設計一．主接線設計二．短路電流計算二．短路電流計算1、各阻抗計算公式S注：取S=100MVA;U分別可以取10.5kV、0.4kV;6.3kV;I二—，取I可以BBBJ3UBB為5.5kA、144.34kA、91.463kA;（1）電力系統(tǒng)的電抗標幺值（電阻忽略不計）SX*=—B-sSOC短路點計算電壓，取為比所在電網電壓高5%電力系統(tǒng)的出口短路的短路容量（2）電力線路的阻抗標幺值S電阻R*=RL―B—wl0U2CS電抗X*=Xwl0U2C（3）電力變壓器的阻抗標幺值“U%SX103X*二一KBT100SN單位S---變壓器的額定容量KvAnU--短路計算點計算電壓kVcSp--單位取MVA計算短路電流分別對各短路點計算其三相短路電流周期分量1（3）k短路次暫態(tài)短路電流I''（3）短路穩(wěn)態(tài)電流I（3）短路沖擊電流i⑶及短路后第一個周期的短路全電流有效值（又稱短路沖擊電流有效值）I（3）shsh①三相短路電流：I（3）二B—kX*注：當尺》＜%”3時，可不計電阻Ry在無限大容量系統(tǒng)下I”⑶=I（3）=I⑶gk高壓電路短路沖擊電流及其有效值i⑶=2.551”⑶sh

I⑶=1.51I”⑶sh低壓電路的短路沖擊電流及其有效值i⑶=1.841”⑶shI(3)=1.09I''(3)sh5短路容量：S⑶=、［3UI⑶kCk2.短路電流計算的部分計算過程以NO.1為例①max方式X*=X*+X*+X*=0.333+0.106+32=32.439工maxsmaxlT-1Z*=￥‘X*2+R2=\：32.4392+0.42=32.441X1.max工maxl=0.031maxX1.max=0.031x144.34=4.475kAmaxmaxBmaxmaxB-1i=i=1.84I=8.233kAshmaxmaxi=shmax-=4.866kAshmax1.692S(3)xS=S(3)xS=0.031x100=3.1MVAkmaxmax②min方式X*=X*+X*+X*=0.667+0.106+32=32.773TOC\o"1-5"\h\z工minsminlT-1Z*=、:'X*2+R2=132.7732+0.42=32.775X1.min'工minlI1*==0.0305minZ*X1.minImin=I*xI=0.0305x144.34=4.404kAminB-1TOC\o"1-5"\h\zi=1.84I=1.84x4.404=8.103kAshminmini8.103=shmax==4.789kAshmax1.6921.692?S⑶=I*xS=3.05MVAkminminB注：當計算側電壓為6.3kA時，無論計算最大運行方式還是最小運行方式i二2.551shI=sh-sh1.6863短路計算計算結果匯總X*X.MAXZ*Y.MAXI⑶*Z.MAXI⑶Z.MAXi⑶sh.maxI⑶sh.maxS⑶K1.MAX總配母線處0.4390.5941.6849.26223.61814.008168.4車間所132.43932.4410.0314.4758.2334.8663.1車間所24.9364.9520.20229.14853.63231.69720.2車間所37.4397.450.13419.37435.6521.06913.4車間所46.046.050.16523.85843.89825.94516.5車間所510.43910.4470.095713.81625.42215.0249.57車間所616.43916.4490.06085.5614.1790.416.08車間所710.43910.4470.095713.81625.42215.0249.57X*2.MINZ*2.MINI⑶*Z.MINI(3)Z.MINi(3)sh.MINI⑶sh.MINS⑶K1.MIN總配母線處O.7730.871.1496.32216.1219.562114.9車間所132.77332.7750.03054.4048.1034.7893.05車間所25.2735.2880.18927.2850.19629.66618.9車間所37.7737.7830.12818.54634.112420.16812.8車間所46.376.390.15722.65941.69324.64115.7車間所5車間所6車間所710.77316.77310.77310.7816.77810.780.09280.05960.092813.38924.63614.569.285.45113.9018.245車間所37.7737.7830.12818.54634.112420.16812.8車間所46.376.390.15722.65941.69324.64115.7車間所5車間所6車間所710.77316.77310.77310.7816.77810.780.09280.05960.092813.38924.63614.569.285.45113.9018.2455.9613.38924.63614.569.28三．主要電氣設備選擇母線和電纜的選擇和校驗原則1、母線和絕緣子的選擇和校驗原則（1）按經濟電流密度選擇母線的面積注：經查表得鋁芯電纜和鋁母線的經濟電流密度為，電纜：J=1.73A/mm2母線：J=1.15A/mm2A=issA56=i63.87mm21.15所以選取的母線規(guī)格：hxb=40x5mm矩形鋁導線（2）熱穩(wěn)定校驗求得S>1I圧得C8Vj200>丄X9.262X丁1.5結果符合。171（3）動穩(wěn)定校驗通過5>8=校驗slcW其中M=F（3）1/10F⑶=（3）2（//a）x10-7NshW二b2h/6將數據帶入結果符合。2、母線絕緣子選擇和校驗

F⑶二1.76Ki（3）2（l/a）x10一7N二327.25<0.6xFjsshph選擇ZA-10Y3、穿墻套管選擇和校驗根據電纜抗彎強度以及額定電壓電流，選用CLB-10/400二、進線鋁芯電纜的選擇（1）10kV進線的選擇187.422AA二一二108.336mm2t120mm2ZLQ22A1.73A/mm2（2）熱穩(wěn)定校驗：A=120mm2>A=I⑶嚴注：1（3）單位注：1（3）單位Ag熱穩(wěn)定滿足要求?？傊涍^選擇和校驗，得到從總配到七個車間變總共九條電纜的選型都是ZLQ22-16mm2型號的電纜。三、各車間變低壓側母線和絕緣子的選擇1、各車間變低壓側母線的選擇2、絕緣子的選擇和校驗：四、高低壓電氣設備的選擇和校驗1、斷路器高壓斷路器時供電系統(tǒng)中最重要的開關之一。所以在選擇高壓斷路器時，除了考慮其額定電壓，額定電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等因素外，還應校驗其斷流容量，即：（1）按正常工作條件選擇斷路器u>U,U>UN.QFNNQ.Ffz..max（2）動穩(wěn)定校驗i>i，熱穩(wěn)定校驗I21>l2tmax.QFsht.QFgj（3）斷流容量的校驗SSN.k.QFk.max選擇低壓斷路器時，宀、按正常工作條件選擇斷路器U>U,U>U（1）N.QFNNQ.Ffz..max（2）校驗最大分斷電流是否大于沖擊電流的最大值變壓器高壓側斷路器選擇與校驗

變壓器高壓側斷路器額定電壓kV額定電流A動穩(wěn)定校驗i>imaxsh.max熱穩(wěn)定校驗12t>（I⑶2t）t8j斷流容量校驗SN.k.QF>Sk.maxNO.1SN10-10I1063040>8.233I62x2>4.4752x0.8300>3.1NO.2SN10-10II10100080>53.63231.52x2>29.1482x0.8500>20.2NO.3SN10-10I1063040>35.65162x2>19.3742x0.8300>13.4NO.4SN10-10I1063040>43.898162x2>23.8582x0.8300>16.5NO.5SN10-10I1063040>25.422162x2>13.8162x0.8300>9.57NO.6SN10-10I1063040>14.179162x2>5.5602x0.8300>6.08NO.7SN10-10I1063040>25.422162x2>13.8162x0.8300>9.57變壓器低壓側斷路器選擇與校驗

變壓器低壓側斷路器額定電流A額定電壓V最大分斷電流kAI⑶shkANO.1DZ20Y-200200380194.866NO.2DW48-160016003805031.697NO.3DW48-160016003805021.069NO.4DW48-160016003805025.945NO.5DZ20Y-6306303802315.024NO.6DZ20Y-400400380238.41NO.7DZ20Y-6306303802315.024S30kVAIkA負荷側斷路器最大分斷電流kAI⑶shkANO.117.71411.134DZ20Y-200144.866221.69231.310DZ20Y-200144.86639.61513.878DZ20Y-200144.8664139.800201.784DW15-400234.866NO.21715.3801032.560DW48-16005031.6872563.080812.740DW48-16005031.6873134.308193.857DW48-16005031.687NO.5165.62594.722DZ20Y-2001915.024

221.25030.672DZ20Y-2001915.0243162.785234.960DZ20Y-2002315.0244112.500162.380DZ20Y-2001915.024542.58561.466DZ20Y-2001915.024626.00028.868DZ20Y-2001915.024730.97544.709DZ20Y-2001915.024823.13233.388DZ20Y-2001915.02498.12511.727DZ20Y-2001915.024定和動穩(wěn)定的校驗，即uN.et定和動穩(wěn)定的校驗，即uN.etr.max隔離開關因無切斷故障電流的要求，所以它只根據一般條件進行選擇，并按照短路情況下進行熱穩(wěn)動穩(wěn)定校驗i>i,熱穩(wěn)定校I21>HtetshtgjUNIN變壓器高壓側隔離開關（戶內型）動穩(wěn)定校驗i>imaxsh.max熱穩(wěn)定校驗12t>（I⑶2t）t8j進線10.000187.422GN6-10T/20025.5>23.618102x5>9.2622x0.8102x5>4.4752x0.8NO.110.0006.873GN6-10T/20025.5>8.233302x5>29.1482x0.8NO.210.00054.986GN6-10T/100075>53.632NO.310.00034.641GN6-10T/40040>35.65142x5>19.3742x0.8NO.410.00043.989GN6-10T/60052>43.898202x5>23.8582x0.8102x5>13.8162x0.8NO.510.00021.994GN6-10T/20025.5>25.422102x5>5.5602x0.8NO.610.00013.746GN6-10T/20025.5>14.179102x5>13.8162x0.8

NO.710.00021.994GN6-10T/20025.5>25.422NO.7IN變壓器低壓側刀開關動穩(wěn)定校驗i>i熱穩(wěn)定校驗12t>（I⑶2t）NO.1180.422HD11?14(200)手柄式md丿is丿h.md丿i15>8.233*1j102x1>4.4752x0.8402x1>29.1482x0.8NO.21443.376HD11?14(1500)杠桿式80>53.632302x1>19.3742x0.8NO.3909.327HD11?14(1000)手柄式50>35.65402x1>23.8582x0.8NO.41154.701HD11?14(1500)杠桿式80>43.898252x1>13.9162x0.8NO.5577.35HD11?14(600)手柄式40>25.422202x1>5.562x0.8NO.6360.844HD11?14(400)手柄式30>14.179252x1>13.8162x0.8NO.7577.35HD11?14(600)手柄式40>25.422IN負荷側刀開關動穩(wěn)定校驗i>imaxsh.max熱穩(wěn)定校驗121>(I(3)2t)t8jNO.1111.134HD11~14(100)手柄式15>8.23362x1>4.4752x0.8231.310HD11~14(100)手柄式15>8.23362x1>4.4752x0.8313.878HD11~14(100)手柄式15>8.23362x1>4.4752x0.84201.780HD11~14(400)手柄式30>8.233202x1>4.4752x0.8NO.211032.562HD11~14(1500)杠桿80>53.632402x1>29.1482x0.82812.736HD11~14(1000)杠桿60>53.632302x1>29.1482x0.83193.857HD11~14(1000)杠桿60>53.632302x1>29.1482x0.8NO.5194.721HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.830.672HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.8234.960HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.8162.380HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.8202x1>13.8162x0.861.466HD11~14(400)手柄式30>25.42228.868HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.844.709HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.833.388HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.811.732HD11~14(400)手柄式30>25.422202x1>13.8162x0.83、電流互感器（1）電流互感器的額定電壓應大于或等于安裝地點的電網額定電壓。（2）電流互感器一次側的額定電流應大于或等于線路最大工作電流的1.2-1.5倍。3）4）電流互感器的測量精度與它的二次側所接的負荷大小有關，即與它接入的阻抗Z2的大小有關。、i廠動穩(wěn)定校驗K=—，熱穩(wěn)定校驗KI>I（3）jd扌21t1N8\t1N注：K---動穩(wěn)定倍數；K---熱穩(wěn)定倍數;dtI電流互感器額定一次電流；1NIN電流互感器型號母線188.456LFZ1-10/300NO.16.873LFZ1-10/10NO.254.986LFZ1-10/75NO.334.641LFZ1-10/50NO.443.989LFZ1-10/75NO.521.99LFZ1-10/30NO.613.746LFZ1-10/20t熱穩(wěn)定試驗時間，取1s。NO.721.99LFZ1-10/30經動，熱穩(wěn)定校驗，電流互感器均符合要求。4、電壓互感器（1）其額定電壓要與供電電網的額定電壓相同。（2）適合的類型：戶內式；戶外式。（3）應根據電壓互感器的測量精度要來確定二次側允許接入的負荷。即：S>S二龍(ScosQ)2+(ScosQ)2N.TV2iii'i=14）由于電壓互感器兩側均裝有熔斷器，故不需要進行短路條件下的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗說明：關于電壓，電流互感器的裝設地點，考慮到以下幾個方面1）在總配線進線處裝設電流互感器，起到測量電流的作用。）在總配母線處裝設電壓互感器，起到測量電壓的作用，與進線電流互感器相配合。實現(xiàn)10KV側高壓電能計算）在總配出線處安裝電流互感器，為線路保護及變壓器保護提供實時電流值。）本廠只在10KV總配進行計算，且低壓側各種保護措施不需電流實時值，低壓側均不加設電流互感器。經查表比較得比較得電壓互感器型號母線JSJW-101000/100/100/3NO.1JSJW-101000/100/100/3NO.2JSJW-101000/100/100/3NO.3JSJW-101000/100/100/3NO.4JSJW-101000/100/100/3NO.5JSJW-101000/100/100/3NO.6JSJW-101000/100/100/3NO.7JSJW-101