機械廠供配電系統(tǒng)設計

XX機械廠供配電系統(tǒng)設計一.設計任務書〔一〕設計題目XX機械廠降壓變電所的電氣設計?！捕吃O計要求1.工廠總平面圖如以下圖所示。.2.供電電源情況按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10KV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌號為LGJ-150,導線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設的高壓斷路器容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡線由鄰近的單位取得備用電源。與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。3.氣象資料本廠所在的地區(qū)的年最高氣溫為38°C，年平均氣溫為23°C，年最低氣溫為-8°C，年最熱月平均最高氣溫為33°C，年最熱月平均氣溫為26°C.年最熱月地下處平均溫度為25°C。當?shù)刂鲗эL向為東北風，年雷暴日數(shù)為20.4.電費制度本廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設專用計量柜，按兩部電費制度交納電費。每月根本電費按主變壓器容量計為18元/KVA,動力電費為元/KWh,照明電費為元/KWh.工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費：6~10kV為800元/Kva.5.地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔500m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m.6.工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用時間小時為4800小時，日前最大負荷持續(xù)時間為6h。鍍車間和鍋爐房是二級負荷，其余均為三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計資料表1-1所示：表1-1工廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱負荷類別設備容量需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力300照明612鍛壓車間動力400照明613金工車間動力230照明514電鍍車間動力300照明1015熱處理車間動力200照明516裝配車間動力180照明717機修車間動力130照明518鍋爐房動力70照明219倉庫動力15照明2110工具車間動力300照明81生活區(qū)照明200備注：鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房是二級負荷，其余均為三級負荷低壓動力設備均為三相，額定電壓是380V電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V二設計說明書〔一〕負荷計算和無功功率補償1.負荷計算各廠房和生活區(qū)域的負荷計算如下表所示表1-1XX機械廠負荷計算表編號廠房名稱負荷類別設備容量Pr/kw需要系數(shù)KdcosφtanφP30Q30S30I30鑄造車間動力300105--1照明6100--小計306233鍛壓車間動力400100117--2照明6100--小計406117238金工車間動力230--3照明51040--小計235139電鍍車間動力300150--4照明101080--小計310158194295熱處理車間動力20010075--5照明51040--小計20510475195裝配車間動力18063--6照明7100--小計187134機修車間動力130--7照明51040--小計13575鍋爐房動力7049--8照明2100--小計7295倉庫動力15--9照明2100-小計17-工具車間動力30090--10照明8100--小計308217生活區(qū)照明20015072253總計〔380v側(cè)〕動力照明計入KΣ10091535KΣ2.無功功率補償由表表1-1可知，該廠380V側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有0.75供電部門要求該廠10KV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不應低于0.90?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應稍大于0.90，取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：Qc=P30(tanφ1-tanφ2)=757.6[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]=345kavr所以，要使低壓側(cè)功率引述由0.65提高到0.92，低壓側(cè)需裝設的并聯(lián)電容容量應為：Qc=350kavr補償電容型號為BCMJ0.4-50-3，那么需：個1-3無功補償后工廠的計算負荷工程cosφ計算負荷P30/kWQ30/kavrS30/kvaI30/A380v側(cè)補償前負荷10091533380v無功補償容量-350380v側(cè)補償h后負荷821主變壓器功率補償0.06S30=2010KV側(cè)負荷總計〔二〕變電所位置和型式的選擇在所給出的的XX機械廠總平面圖上建立坐標，如附錄圖1所示。在坐標上分別標出個車間的坐標,又已計算出個車間的計算負荷以及工廠總的計算負荷，所以根據(jù)公式：PΣx=Σ(Pixi)PΣy=Σ(Piyi)可求得工廠區(qū)負荷中心所在的坐標為〔8.9，8.2〕。根據(jù)變電所位置選擇的一般原那么，選擇變電所的位置在1號車間的地下，為地下變電所?！踩匙冸娝髯儔浩骱椭鹘Y(jié)線方案的選擇1.變電所主變壓器的選擇，可有以下兩種方案：〔1〕裝設一臺主變壓器型式采用S9，而容量選取SN?T=1000kVA>S30=839.6kVA,即選擇一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷的備用電源，由與領(lǐng)近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承當?！?〕裝設兩臺主變壓器型號采用S90，而每臺容量：SN?T=(0.6~0.7)*840Kva=(504~588)kVASN?T≥S30(1+1)=(153.4+194+62.5)kVA=410kVA所以選兩臺S9-630/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷的備用電源，由與領(lǐng)近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承當。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。圖1-2裝設一臺變壓器的主結(jié)線方案圖1-3裝設兩臺變壓器的主結(jié)線方案2、變電所主結(jié)線方案的選擇按上面考慮的兩種主變壓器的方案可設計以下兩種主結(jié)線方案：〔1〕裝設一臺主變壓器的主結(jié)線方案，如圖1-2所示〔2〕裝設兩臺主變壓器的主結(jié)線方案，如圖1-3所示〔3〕兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟比擬：表1-4兩種主結(jié)線方案的比擬比擬工程裝設一臺主變壓器的方案裝設兩臺主變壓器的方案技術(shù)指標供電平安性滿足要求滿足要求供電可靠性根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性稍差更好一些經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額S9—1000單價為10.76萬元，變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為高壓開關(guān)柜〔含計量柜〕的綜合投資額GG—1A〔F〕型柜按每臺3.5萬元計，其綜合投資按設備價1.5倍計,因此其綜合投資約為萬元=21萬元本方案采用6臺GG—1A〔F〕柜，其綜合投資額約為電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費交供電部門的一次性供電貼費按800元/kVA計，貼費為萬元=80萬元貼費為從上表可以看出，雖然在經(jīng)濟指標上，裝設一臺主變的方案優(yōu)于裝設兩臺主變的方案，但為了保證供電平安性、可靠性，和未來的工廠擴建，采用裝設兩臺主變的方案更合理，平安?！菜摹扯搪冯娐返挠嬎?、繪制計算電路2、確定基準值設，,即高壓側(cè)，低壓側(cè)，那么，3、計算短路電路中元件的電抗標幺值〔1〕電力系統(tǒng)：〔2〕架空線路：查表得LGJ—150的，，那么〔3〕電力變壓器：查表得，那么由以上繪等效電路圖：4、計算點〔10.5kV側(cè)〕的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量〔1〕總電抗標幺值：〔2〕三相短路電流周期分量有效值：〔3〕其他三相短路電流：〔4〕三相短路容量：5、計算點〔0.4kV側(cè)〕的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量〔1〕總電抗標幺值：〔2〕三相短路電流周期分量有效值：〔3〕其他三相短路電流：〔4〕三相短路容量：以上計算結(jié)果綜合如表：表1-5短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/29(五)變電所一次設備的選擇校驗1.10kV一次側(cè)的選擇校驗〔表1-6〕表1-610kV一次側(cè)的選擇校驗選擇校驗工程電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其它安裝地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV1．59kA一次設備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10—10I/630型10kV630kA16kA40kA高壓隔離開關(guān)GN—10/20010kV200A—高壓熔斷器RN2—1010kV50kA——電壓互感器JDJ—10————電壓互感器JDZJ—10,,kV—————電流互感器LQJ—1010kV100/5A—二次負荷避雷器FS4—1010kV———戶外式高壓隔離開關(guān)GW4—15G/20015kV200A—該表所選設備均滿足要求。2、380V側(cè)一次設備的選擇校驗〔表1-7〕表1-7380V側(cè)一次設備的選擇校驗選擇校驗工程電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其它安裝地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)380VkA額定參數(shù)低壓斷路器DW15—1500/3380V1500A40kA低壓斷路器DZ20—630380V630A〔大于〕一般30kA低壓斷路器DZ20—200380V200A〔大于〕一般25kA低壓刀開關(guān)HD13—1500/30380V1500kA—電流互感器LMZJ1—500V1000/5A—電流互感器LMZ1—500V160/5A100/5A—該表所選的設備均滿足要求。3.上下壓母線的選擇，10kV母線選擇LMY-3〔404〕，即母線的尺寸為40mm4mm；380V母線選擇LMY-3(12010)+806,即母線的尺寸為120mm10mm，中性母線尺寸為80mm6mm?！擦匙冸娝M出線和鄰近單位聯(lián)絡線的選擇的高壓進線和引入電纜的選擇〔1〕10KV的高壓進線的校驗采用LJ型鋁絞線架空敷設，接往10KV公用干線。1〕按發(fā)熱條件選擇由I30=I°C，選LJ-16,其35°C時的Ial=95A>I30,滿足發(fā)熱條件。2〕按校驗機械強度查表得，最小允許截面Amin=35mm,因此LJ-16不滿足機械強度，故改選LJ-35.由于線路很短，不需校驗電壓損耗?！?〕由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。1〕按發(fā)熱條件選擇由I30=I°C，初選纜芯為25mm的交聯(lián)電纜，其Ial=95A>I30,滿足發(fā)熱條件。2〕校驗短路熱穩(wěn)定。計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面Amin=式中C值由表查得到。因此YJL22-10000-3*25電纜滿足要求。低壓出線的選擇1.饋電給1號廠房〔鑄造車間〕的線路采用由于倉庫就在變電所上邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣銅心導線BLV—1000型5根〔3根相線、1根中性線、1根保護線〕穿硬塑料管埋地敷設。1)按熱條件選擇。由及環(huán)境溫度〔年最熱月平均氣溫〕26攝氏度，相線截面初選185mm2，其Ial=273A>I30，滿足發(fā)熱條件。按規(guī)定，中性線和保護線也選為185mm2，與相線截面相同，即選用BLV—1000—1x185mm2塑料導線5根穿內(nèi)徑100mm的硬塑料管。2)校驗機械強度。查表得，上面所選的185mm2相線滿足機械強度要求。Ω/kmΩ/km，又倉庫的P30=109.8kw,Q30=107.1kvar，因此%=(6V/380V)100%=1.6%<5%滿足允許電壓損耗5%的要求。2.饋電給2號廠房〔鍛壓車間〕的線路采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設。1〕按發(fā)熱條件選擇。由I30=238A及地下0.8m土溫度為25攝氏度，查表得,初選240mm2，其Ial=302A>I30，滿足發(fā)熱條件。2〕效驗電壓損耗。由附錄圖得，變電所至2號廠房距離約100m,查表得120mm2Ω/kmΩ/km〔按纜心工作溫度75攝氏度計〕，，又2號廠房的P30=104.8kw，Q30=117kvar得:%=(4.4V/380V)100%=1.15%<5%滿足允許電壓損耗5%的要求。3〕短路熱穩(wěn)定度效驗。短路熱穩(wěn)定度的最小截面Amin=式中tima變電所高壓側(cè)過電流保護動作時間按0.5s整定〔終端變電所〕，再加上斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s。由于前面所選120毫米平方的纜芯截面小于Amin，不滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此改選纜芯240mm2的聚氯乙烯電纜，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜〔中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同〕。3.饋電給3號廠房〔金工車間〕的路線,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設?！卜椒ㄍ?，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。4.饋電給2號廠房〔電鍍車間〕的路線,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設?！卜椒ㄍ?，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。5.饋電給5號廠房〔倉庫〕的線路,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設。〔方法同前，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。6.饋電給6號廠房〔工具車間〕的線路,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設?！卜椒ㄍ?，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。7.饋電給7號廠房〔金工車間〕的線路,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設?！卜椒ㄍ?，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。8.饋電給8號廠房〔鍋爐房〕的線路,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設?！卜椒ㄍ?，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。9.饋電給9號廠房〔裝配車間〕的線路,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設?！卜椒ㄍ?，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。10.饋電給10號廠房〔機修車間〕的線路,亦采用VLV22—1000聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設?！卜椒ㄍ?，從略〕纜芯截面選240mm2，即VLV22—1000—3x240+1x120的四芯電纜。11.饋電給生活區(qū)的線路采用LJ型鋁絞線架空敷設。1)按發(fā)熱條件選擇工廠二級負荷容量為410kVA,I30=,最熱月土壤平均溫度為25°C，查表得，初選纜芯界面為25mm2的塑料鋁心電纜，其Ial=90A>I30,滿足發(fā)熱調(diào)教。2〕校驗電壓損耗。查表得，纜芯為25mm2的鋁心電纜的R0Ω/km，X0Ω/km，而二級負荷的P30=〔109.8+50.6+158〕kW=318.4kW，Q30=(107.1+112.5+36.8)=256.4kvar,線路長度按1k