化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計書

1 化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計書 一、原始材料分析 1 工廠供電設(shè)計的一般原則 按照國家標準 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、 10以下設(shè)計規(guī)范、低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則： （ 1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，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)濟政策。 （ 2）安全可靠、先進合理。 應做到保障人身和設(shè)備的安全， 供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。 （ 3）近期為主、考慮發(fā)展。 應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。 （ 4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(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)計的有關(guān)知識，以便適應設(shè)計工作的需要。 2 工程概況 某化纖毛紡廠 10變電所供電給織造車間、染整車間、鍋爐房、食堂、水泵房、化驗室及其他車間變電所。已知工廠三班制工作，年最大負荷利用小數(shù) 6000h，其中織造車間、染整車間、鍋爐房為二級負荷。二級負荷是指中斷供電將在政治上、經(jīng)濟上造成較大的損失的用電設(shè)備。在條件允許的情況下，二級負荷應有兩條線路供電，例如煤氣站的鼓風機、 10噸以下的電弧煉鋼爐的低壓用電設(shè)備和剛玉冶煉電爐變壓器等，中斷供電可能造成主要設(shè)備損壞或大量產(chǎn)品報廢 3 供電條件 （ 1）供電部門可提供雙回路 10源，一用一備。 （ 2）電源 1 進線處三 相短路容量 120線電纜長約 150 米。電源 2 進線處三相短路容量 100線電纜長約 120 米。 （ 3）采用高供高計，要求月平均功率因數(shù)不小于 要求計量柜在主進開關(guān)柜之后，且第一柜為主進開關(guān)柜。 （ 4）為其他車間變電所提供 2 路 10源出線，容量每路 800 （ 5）配變電所設(shè)于廠區(qū)負荷中心，為獨立式結(jié)構(gòu)，有人值班。低壓供電半徑小于 250m。配變電所建筑構(gòu)造及面積由電氣設(shè)計定。 二、全廠負荷計算 2 采用需要系數(shù)法計算各車間變電所的計算負荷，具體數(shù)據(jù)如表 2示。 表 2關(guān)計算公式： 30P=0P= 0P30Q=30P 0Q=30Q30S= 230230 30S= 230230 功功率的補償及變壓器的選擇 電力部門規(guī)定，無帶負荷調(diào)整電壓設(shè)備的工廠 須在 上。為此，一般工廠均需安裝無功功率補償設(shè)備，以改善功率因數(shù)。我們采取的無功補償方式是：高壓補償和低壓補償相結(jié)合、集中補償與就地補償相結(jié)合。在需要補償容量大的車間采用就地補償?shù)姆绞狡溆嗖捎玫蛪杭醒a償和高壓集中補償方式。根據(jù)該工廠的負荷特點，根據(jù)這一思路，我們選擇在 電所選擇 1、 2、 5 車間， 電所 8、 9 車間采用就地補償。 根據(jù)供電協(xié)議的功率因數(shù)要求， 取補償后的功率因數(shù) ，各個補償?shù)娜萘坑嬓蛱?車間或用電 單位名稱 設(shè)備 容量(xK計 算 負 荷 變壓器臺數(shù)及容量 K30P(30Q(30S(1 制條車間 340 72 204 0 1000 紡紗車間 340 72 204 軟水站 鍛工車間 機修車間 幼兒園 倉庫 織造車間 525 20 315 0 1000 染整車間 490 92 294 0 浴室 1 食堂 2 獨身宿舍 20 16 0 3 鍋爐房 151 0 400 4 水泵房 118 5 化驗室 50 6 卸油泵房 28 1 3 算如下： 1、就地補償： 列 間變電所： 制條車間： 2c 聯(lián)立得： k V a 5 6272204 根據(jù)供電技術(shù) 233 頁表 26 知并列電容器的標稱容量選擇六個 ，即補償容量為 84 補 償后剩余容量：=20420理可得 2、 5、 8、 9車間的補償容量及補償后剩余容量。 2、低壓集中補償 對 用三個型號為 進行低壓集中補償，補償容量為 36 對 用兩個型號為 進行低壓集中補償，補償容量為 24 對 用三個型號為 進行低壓集中補償，補償容量為 84 3、 變壓器的選擇及高壓集中補償 變壓器本身無功的消耗對變壓器容量的選擇影響較大，故應該先進行無功補償才能選出合適的容量。 取 0P= 0P30Q=30Q30S= 230230 30S=慮 15%裕量： k V 515 3 2 根據(jù)供電技術(shù) 222 頁表 4 選 0 接線方式 Y,16001800001800+11600 4 2100%100% =48理可得 變壓器選型及高壓集中補償前的參數(shù)，其中 0 接線方式 Y,上在車間和車變補償之后，在高壓側(cè)的有功和無功變?yōu)楦鱾€車間變電所高壓側(cè)的有功，無功之和。 于是高壓側(cè)的有功與無功為： = ta PQ c=用三個型號為 進行高壓集中補償，補償容量為 120 補償后的功率因數(shù)達到 號 車間無功功率 理論補償量 實際補償量 補償后剩余無功 電容器型號及 數(shù)量 視在功率 (功率因數(shù) Q(Qc(Q (1 204 4 120 2 204 4 120 3 4 5 12 6 7 8 315 12 203 9 294 12 182 10 0 0 0 11 12 0 0 0 13 14 15 16 P Q 就地補償之后 80 24 壓集中補償 6 4 4 5 總 44 壓側(cè)功率因數(shù) 壓集中補償 17 壓器損耗 8 7 四、主接線設(shè)計 因為該廠是二級負荷切考慮到經(jīng)濟因素故本方案采用 10母線分段供電方式，在 變中接明備用變壓器。采用這種接線方式的優(yōu)點有可靠性和靈活性較好，當雙回路同時供電時，正常時，分段斷路器可合也可開斷運行，兩路 電源進線一用一備，分段斷路器接通，此時，任一段母線故障，分段與故障斷路器都會在繼電保護作用下自動斷開。故障母線切除后，非故障段可以繼續(xù)工作。當兩路電源同時工作互為備用試，分段斷路器則斷開，若任一電源故障，電源進線斷路器自動斷開，分段斷路器自動投入，保證繼續(xù)供電。 具體接線圖附圖 1。 五、短路電流計算 路電流計算方法： 基準電流 相短路電流周期分量有效值 )3(*三相短路容量的計算公式 )3(在 10/壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時，一般 1。 路電流的計算 取 100以 *1100%6 6 *2 *13100%010010046 總配進線： *配到 電所進線： 1 *配到 電所進線： 2 *大運行方式下： 繪制等效電路圖 1K : 61 X 031003 )3(* )3(3(3( 7 )3( M 21 6 0 2K : *X =40 )3(* 03 )3(3( )3( ( )3( 3K: *X=11 )3(* )3(3( )3( ( )3( M 4K : *X = )3(* )3(3( )3( ( )3( 8 最小運行方式下： 繪制等效電路圖 1K : *X =3(* )3(3( )3( )3( 2K : *X =3(* )3(3( )3( )3( 3K: *X=3(* 9 )3(3( )3( )3( 4K : *X =3(* )3( )3( ( )3( 將以上數(shù)據(jù)列成短路計算表，如表 5表 5示： 表 5大運行方 式 短路點 )3( )3( )3( 三相短路容量 1k k k 5小運行方式 短路點 )3( )3( )3( 三相短路容量 1k 10 2k k 、變電所的一次設(shè)備選擇和校驗 供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套電設(shè)備等。電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設(shè)備應工作安全可靠， 運行方便，投資經(jīng)濟合理。 電氣設(shè)備按在正常條件下工作進行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內(nèi)或室外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求；對一些斷流電器如開關(guān)、熔斷器等，應考慮斷流能力。 壓設(shè)備器件的選擇及校驗 計算數(shù)據(jù) 斷路器 隔離開關(guān) 電流互感 器 電壓互感 器 高壓熔斷 器 避雷 器 型號 10）/400 (30 =100001000/100 1000I=30A 400A 200/5 2A 6 00 20005 2I t= t 216 2 214 5 個數(shù) 7 14 2 2 2 1 供電技術(shù)230227 工廠供電設(shè)計指導路器的選擇與校驗 （ 1）按工作環(huán)境選型：戶外式 （ 2）斷路器額定電壓及額定電流=101 105 . 59 46000 Q FN . Q F =630A30I=3)動穩(wěn)定校驗 斷路器最大動穩(wěn)試驗電流峰值0kA4)熱穩(wěn)定校驗 要求斷路器的最高溫升不超過最高允許溫度即 162 (5)斷流容量的校驗： 斷路器的額定斷流容量應大于斷路器安裝處的最大三相短路電流容量即 M 00.)3( M V AS k a x.)3( 綜上，斷路器的選擇滿足校驗條件。 離開關(guān)的選擇與校驗 （ 1） 按工作環(huán)境選型：戶外型 （ 2） 隔離開關(guān)的額定電壓及額定電流10=20030I=05 . 59 9000 Q SN . Q S （ 3） 動穩(wěn)定校驗 4） 熱穩(wěn)定校驗 980514 2 即 流互感器選 擇與校驗（高壓側(cè)電流互感器） 10流互感器 （ 1） 該電流互感器額定電壓 2） 電流互感器一次側(cè)額定電流 1 2 6 . 7 5 . 5 9 000 c tN . c t （ 3） 動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定倍數(shù) 60 12 一次側(cè)額定電流 3 101 . 則 . 動穩(wěn)定性滿足 （ 4）熱穩(wěn)定性校驗 熱穩(wěn)定倍數(shù) 0 熱穩(wěn)定時間I = 2. )( K= 2)23190( = )( 熱穩(wěn)定性滿足 壓互感器的 選擇與校驗 經(jīng)查表該型號電壓互感器額定容量 00 1 0 0 0 05 0 0 所以滿足要求 壓熔斷器的選擇與校驗 （ 1）高壓熔斷器額定電壓大于安裝處電網(wǎng)的額定電壓 即 10(2)斷流能力 M V U 22 0 0 雷器的選擇 避雷器的額定電壓大于等于安裝處電網(wǎng)的額定電壓 10線與各車間變電所進線的校驗 1、根據(jù)短路電流進行熱穩(wěn)定校驗 （ 1） 10線： 按經(jīng)濟電流密度選擇進線截面積： 已知 6000查表可得，經(jīng)濟電流密度 2進線端計算電流 51038 7 2 8330 可得經(jīng)濟截面 230 5 經(jīng)查表，選擇 裸絞線 導線間幾何間距 D=導線技術(shù)參數(shù)為： R= X= 校驗：短路時發(fā)熱的最高允許溫度下所需導線最小截面積 22)3(m i n 1 2 13 所以滿足要求。 （ 2） 電所進線： 按上述方法選擇 裸絞線 導線間幾何間距 D=導線技術(shù)參數(shù)為： R= X= 校驗： 22)3(m i n 所 以滿足要求。 （ 4） 電所進線： 按上述方法選擇 裸絞線 導線間幾何間距 D=2)3(m i n 4.8 j 2、根據(jù)電壓損耗進行校驗 （ 1） 10線： % 0 0 1 7 71 6 6 4%10% 2 2） 間變電所進線： %0% 2 3） 間變電所進線： %0% 2 據(jù)符合長期發(fā)熱條件進行校驗 （ 1） 10線： 選 120型裸鋁絞線 取導線間幾 何間距 D=查表可得，最大允許載流量 75 負荷電流） （ 2） 間變電所進線 選 50型裸鋁絞線 取導線間幾何間距 D=查表可得，最大允許載流量 15 3） 間變電所進線： 選 50型裸鋁絞線 取導線間幾何間距 D=查表可得，最大允許載流量 15 壓設(shè)備器件的選擇及校驗 14 計算數(shù)據(jù) 低壓斷路器 隔離開關(guān) 電流互感器 型號 4 J =0I=600A 1000A 1000/5 0 60桿式） 135 2I t= t 1302 75 個數(shù) 1 7 8 算數(shù)據(jù) 低壓斷路器 隔離開關(guān) 電流互感器 型號 4 J =0I=600A 1500A 2000/5 0 80桿式） 135 2I t= t 1402 75 個數(shù) 1 5 6 算數(shù)據(jù) 低壓斷路器 隔離開關(guān) 電流互感器 型號 4 =0I=30A 600A 300800/5 0 15 50桿 式） 135 2I t= t 1252 75 個數(shù) 1 4 5 供電技術(shù)231P工廠供電設(shè)計指導、低壓斷路器的選擇與校驗 （ 1）按工作環(huán)境選型：戶外式 （ 2）斷路器額定電壓及額定電流= 96. 5000 Q FN . Q F 2、隔離開關(guān)的選擇與校驗 (1)按工作環(huán)境選型：戶外型 (2)U01 1000 4070 3070 =30I =足要求 (3)動穩(wěn)定校驗 0kA足要求 (4)熱穩(wěn)定校驗 230 1=900 =107 所以 足要求 3、電流互感器選擇與校驗（低壓側(cè)電流互感器） (1) )電流互感器一次側(cè)額定電流 16 070100001 . 30I = 滿足要求 (3)動穩(wěn)定校驗（ 35） . (4)熱穩(wěn)定校 驗（ 5） 2. )( K= 2) =10 = 30I= 滿足要求 2、隔離開關(guān)的選擇與校驗 （ 5） 按工作環(huán)境選型：戶外型 （ 6） 隔離開關(guān)的額定電壓及額定電流=150030I=40000 Q SN . Q S 滿足要求 （ 7） 動穩(wěn)定校驗0kA 8） 熱穩(wěn)定校驗 1600140 2 即 流互感器選擇與校驗（低壓側(cè)電流互感器） 流互感器 （ 5） 該電流互感器額定電壓 6） 電流互感器一次側(cè)額定電流 121 7. 89000 c tN . c t 17 （ 7） 動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定倍數(shù) 35 次側(cè)額定電流 73201 . 則 . 動穩(wěn)定性滿足 （ 4）熱穩(wěn)定性校驗 熱穩(wěn)定倍數(shù) 5 熱穩(wěn)定時間I = 2. )( K= 2)173275( = )( 熱穩(wěn)定性滿足 、斷路器的選擇與校驗 （ 1）按工作環(huán)境選型：戶外式 （ 2）斷路器額定電壓及額定電流= 000 Q FN . Q F =630A30I= 滿足要求 2、隔離開關(guān)的選擇與校驗 （ 1）按工作環(huán)境選型：戶外型 （ 2）隔離開關(guān)的額定電壓及額定電流=60030I=000 Q SN . Q S 滿足要求 （ 3）動穩(wěn)定校驗0kA 4）熱穩(wěn)定校驗 625125 2 即 流互感器選擇與校驗（低壓側(cè)電流互感器） 流互感器 （ 1）該電流互感器額定電壓 8 （ 2）電流互感器一次側(cè)額定電流 368 . 42000 c tN . c t 滿足要求 （ 3）動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定倍數(shù) 35 次側(cè)額定電流 9 301 . 則 . 動穩(wěn)定性滿足 （ 4）熱穩(wěn)定性校驗 熱穩(wěn)定倍數(shù) 5 熱穩(wěn)定 時間I = 2. )( K= 2)69375( = )( 熱穩(wěn)定性滿足 車間的進線裝設(shè)低壓熔斷器 低壓熔斷器的型號 型號 熔斷電流 熔體電流 分段電流 00 600 10000 00 600 10000 00 160 10000 0 35 3500 50 300 10000 0 20 3500 0 35 3500 000 850 12000 000 850 12000 5 15 1200 0 35 3500 0 25 3500 50 225 10000 00 200 10000 00 80 3500 0 45 3500 線的選擇與校驗 壓母線選擇與校驗： 工廠供電， （ 母線尺寸： 15 3（ 2 19 鋁母線載流量： 165A 熱穩(wěn)定校驗： 223m i n a 所以滿足熱穩(wěn)定要求； 動穩(wěn)定校驗：K c)3( 62 )3(7 )(1073 帶入數(shù)據(jù))3(7 )(1073 = )( K c)3( = )(30 62 = )(101 2 0 62 m = M P a 所以滿足動穩(wěn)定要求。 （ 母線尺寸： 80 6（ 2 鋁母線載流量： 1150A 熱穩(wěn)定校驗： 223m i n 4 8 a 所以滿足熱穩(wěn)定要求； 動穩(wěn)定校驗：K c)3( 62 )3(7 )(1073 帶入數(shù)據(jù)如 下： )3(7 )(1073 = )( 3 20 K c)3( = )(532 62 = )( 0 62 m = M P a 所以滿足動穩(wěn)定要求 （ 母線尺寸： 100 6（ 2 鋁母線載流量： 1425A 熱穩(wěn)定校驗： 223m i n 6 0 a 所以滿足熱穩(wěn)定要求； 動穩(wěn)定校驗：K c)3( 62 )3(7 )(1073 帶入數(shù)據(jù)如下： )3(7 )(1073 = )( 1 K c)3( = )(711 62 = )( 0 52 m = M P a 所以滿足動穩(wěn)定要求 （ 母線尺寸： 40 4（ 2 鋁母線載流量： 480A 21 熱穩(wěn)定校驗： 223m i n 1 6 a 所以滿足熱穩(wěn)定要求； 動穩(wěn)定校驗：K c)3( 62 )3(7 )(1073 帶入數(shù)據(jù)如下： )3(7 )(1073 = )( K c)3( = )(31 62 = )( 0 62 m = M P a 所以滿足動穩(wěn)定要求 緣子和套管選擇與校驗 內(nèi)支柱絕緣子 型號： 10Y 額定電壓 10穩(wěn)定校驗： 經(jīng)查表可得，支柱絕緣子最大允許機械破壞負荷（彎曲）為 ： K )( 經(jīng)驗證： )(2250)3( 所以支柱絕緣子滿足動穩(wěn)定要求。 墻套管： 型號： 10/600 1）動穩(wěn)定校驗： 經(jīng)查表可得， ， ， a=(0)(7232)3(21 )( 所以此穿墻套管滿足動穩(wěn)定要求 22 2)熱穩(wěn)定校驗： 額定電流為 600A 的穿墻套管 5s 熱穩(wěn)定電流有效值為 ： )(720512)( 222222)3( a 所以穿墻套管滿足熱穩(wěn)定要求。 七、變配電所 得布置與機構(gòu)設(shè)計 總配電所的地點應盡量接近工廠的負荷中心，進出線方便，靠近電源側(cè)，盡量使進出線方便，設(shè)備運輸方便。不應設(shè)在有爆炸危險或有腐蝕性氣體的場所周圍。 本設(shè)計中，工廠中心有一軟水站和水塔，所以本工廠總配電所不宜設(shè)在工廠中心位置。工廠東北角遠離負荷中心，且有一卸油臺和化驗室，總配電所不宜靠近易爆易燃與具有腐蝕性物品的場所，所以也不應該在此地建設(shè)總配電所。本廠最重負荷有 電所承擔，且周圍負荷較均衡，故宜將總配建在此所附近。而且對負荷不大的用戶，可將總配電所與某個10電所合并，擴 充為變配電所。根據(jù)本廠實際情況，出線相對較少，負荷總體水平不大，所以在設(shè)計時，將總配電所與 電所合并，建設(shè)成變配電所，同時節(jié)省了投資，便于管理。 工廠總配電變電所平面布置簡圖見附圖 2。 八、防雷裝置及接地裝置設(shè)計 擊雷保護 （ 1）本廠最高建設(shè)為水塔，設(shè)計高度為 20m，加設(shè) 2m 高的避雷針，現(xiàn)計算水塔避雷針能否保護軟水站。 本廠為第三類建設(shè)物，滾球半徑 60m，水塔上避雷針高度為（ 20+2） =22m，軟水站一般建筑高度m，經(jīng)測量避雷針至軟水站最遠屋角距離為 r=20m，避雷針保護半徑 p=2520m. 因此水塔避雷針能保護軟水站 （ 2）由于 電站中電氣設(shè)備并不集中，只各有一臺或兩臺變壓器，所以不設(shè)獨立的避雷保護，而采用在各變壓器側(cè)加裝避雷器的方 法來防止雷電波和操作過電壓。 （ 3）因總配與 電站合并，建設(shè)成總配電所，電氣設(shè)備較集中，所以設(shè)置獨立的避雷針保護，設(shè)避雷針高度為 22m，保護半徑同上計算 時為防止反擊，避雷針建設(shè)在距離總配 10m 處，并使避雷針接地體與總配接地體相距大于 3m。 電所公共接地裝置的設(shè)計 對于大量使用動力電的礦工企業(yè)，供電系統(tǒng)采用 統(tǒng)，即保護接線與零線相統(tǒng)一，電氣設(shè)備外殼接保護零線與系統(tǒng)共地。 （ 1）確定接地電阻要求值 經(jīng)查表可確定此變電所公共接地裝置的接地電阻應該滿足一下兩個 條件： 120/ 其中 350 )( （ A） 23 4 式中： 所以 350 )(10 = 所以 120/ 比較可得：總接地電阻 4 （ 2）人工接地電阻：應不考慮自然接地體，所以4 （ 3）接地裝置方案初選 采用“環(huán)路式”接地網(wǎng)，初步考慮圍繞變電所建筑四周打入一圈鋼管接地體，鋼管直徑 50 距為 間用 40 4 2扁鋼連接 （