化纖毛紡織廠(chǎng)總配電及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目錄前言2一、全廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算1二、無(wú)功功率的補(bǔ)償及變壓器的選擇3三、主接線(xiàn)設(shè)計(jì)4四、短路電流計(jì)算54.1短路電流計(jì)算方法：54.2短路電流的計(jì)算5五、變電所的一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)115.1高壓設(shè)備器件的選擇及校驗(yàn)115.2低壓設(shè)備器件的選擇及校驗(yàn)13六、變壓器保護(hù)及二次回路繼電保護(hù)158.1 變壓器保護(hù)158.2 二次回路繼電保護(hù)17七、結(jié)束語(yǔ)19 前言工廠(chǎng)供電就是指工廠(chǎng)所需電能的供應(yīng)和分配，也被稱(chēng)之為工廠(chǎng)配電眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動(dòng)力，在飛速發(fā)展的今天它扮演著越來(lái)越來(lái)重要的作用。電能既易于能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制，調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能

2、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 本課程設(shè)計(jì)針對(duì)10KV側(cè)的一化纖毛紡廠(chǎng)的總變電所及配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要涉及到分配電能，其基本內(nèi)容有以下幾方面：進(jìn)線(xiàn)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(chē)間變電所位置和變壓器數(shù)量,容量的選擇，防雷接地裝置設(shè)計(jì)等。同時(shí)本課程設(shè)計(jì)著重考察學(xué)生的實(shí)際操作能力和處理問(wèn)題的能力，具有針對(duì)性和實(shí)用性。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局，當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前利益，又要有全局觀(guān)點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。為了保證工廠(chǎng)供電的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須要有一套完整的保護(hù)，監(jiān)視和測(cè)量裝置。目前多以采用自動(dòng)裝

3、置，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到工廠(chǎng)配電控制系統(tǒng)中去。19一、全廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算 1單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a) 有功計(jì)算負(fù)荷(單位為KW)=×，為需要系數(shù)b) 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvA)=×tanc）視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kvA)d計(jì)算電流，為用電設(shè)備的額定電壓。2多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a)有功計(jì)算負(fù)荷(單位為KW)式中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取（0.85-0.95）b）計(jì)算無(wú)功負(fù)荷(單位為kvar),其中：是所有設(shè)備無(wú)功之和；是無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.90.97c）視在計(jì)算負(fù)荷（單位kva） d）計(jì)算電流（單位A） 經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到各廠(chǎng)房和生活區(qū)的

4、負(fù)荷計(jì)算表，如下圖所示（額定電壓取380v）序號(hào)車(chē)間或用電單位名稱(chēng)設(shè)備容量(KW)計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量備注(KW)()(KVA)（1）No.1變電所1制條車(chē)間3400.80.80.7527220434010.92紡紗車(chē)間3400.80.80.752722043403軟水站86.10.650.80.755642704鍛工車(chē)間36.90.30.651.171113175機(jī)修車(chē)間296.20.30.51.73891541786托1兒所，幼兒園12.80.60.61.33811137倉(cāng)庫(kù)37.960.30.51.171119228小計(jì)1123647582882（2）No.2變電所1織造車(chē)間5250

5、.80.80.7542031552510.92染整車(chē)間4900.80.80.753922944903浴室、理發(fā)室1.880.81-1.501.54食堂20.640.750.80.7515.511.620.65獨(dú)身宿舍200.81-160166小計(jì)1057.5760.5558.5947.8（3）No.3變電所1鍋爐房1510.750.80.75113.385141.620.92水泵房1180.750.80.7588.566.4110.63花驗(yàn)房500.750.80.7537.528474卸油泵房280.750.80.752115.8265小計(jì)347234.3175.7292.7全廠(chǎng)合計(jì)：=147

6、8, =1251, =1936二、無(wú)功功率的補(bǔ)償及變壓器的選擇 1.無(wú)功功率補(bǔ)償變壓器本身無(wú)功的消耗對(duì)變壓器容量的選擇影響較大，故應(yīng)該先進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償才能選出合適的容量。取 = =高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷=1478KW=1251高壓側(cè)總?cè)萘浚?1936kvA補(bǔ)償前的功率因數(shù)：=0.76補(bǔ)償后功率因數(shù)：=0.95需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率：=813補(bǔ)償電容器的個(gè)數(shù)為n=813/5017，取n=17補(bǔ)償后的無(wú)功功率：補(bǔ)償后的視在容量：補(bǔ)償后的計(jì)算電流：A高壓側(cè)功率因數(shù)；，滿(mǎn)足要求。 2.各變電所變壓器選擇安裝一臺(tái)變壓器，其容量按SN.T=965.6根據(jù)電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)選 接線(xiàn)方式Y(jié)yn0。安裝一臺(tái)變壓器，其容量按

7、SN.T=1051.845根據(jù)電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)選SL7-1250/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。安裝一臺(tái)變壓器，其容量按SN.T=325.2根據(jù)電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)選SL7-400/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。三、主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 1主接線(xiàn)因?yàn)樵搹S(chǎng)是二級(jí)負(fù)荷切考慮到經(jīng)濟(jì)因素故本方案采用10kV雙回進(jìn)線(xiàn)，單母線(xiàn)分段供電方式，在NO.3車(chē)變中接明備用變壓器。采用這種接線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)有可靠性和靈活性較好，當(dāng)雙回路同時(shí)供電時(shí)，正常時(shí)，分段斷路器可合也可開(kāi)斷運(yùn)行，兩路電源進(jìn)線(xiàn)一用一備，分段斷路器接通，此時(shí)，任一段母線(xiàn)故障，分段與故障斷路器都會(huì)在繼電保護(hù)作用下自動(dòng)斷開(kāi)。故

8、障母線(xiàn)切除后，非故障段可以繼續(xù)工作。當(dāng)兩路電源同時(shí)工作互為備用試，分段斷路器則斷開(kāi)，若任一電源故障，電源進(jìn)線(xiàn)斷路器自動(dòng)斷開(kāi)，分段斷路器自動(dòng)投入，保證繼續(xù)供電。 具體接線(xiàn)圖附圖1。 2. 架空線(xiàn)選擇（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)路在工作時(shí)的最大工作電流：該生產(chǎn)車(chē)間為三班制，部分車(chē)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(xiàn)的電流密度J=0.9所以導(dǎo)線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)截面面積：考慮到線(xiàn)路投入使用的長(zhǎng)期發(fā)展遠(yuǎn)景，選用截面積為150 mm2的導(dǎo)線(xiàn)，所以10KV架空線(xiàn)為L(zhǎng)GJ-150的導(dǎo)線(xiàn)。（1） 查表得LGJ-150型裸導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)時(shí)允許電流,當(dāng)環(huán)境溫度為30度時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)最高工作溫度

9、為70度。（2）查表得LGJ-150導(dǎo)線(xiàn)的單位長(zhǎng)度電阻和電抗為： 表2.3 LGJ-150型鋼芯鋁絞線(xiàn)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-15015028×2.537×2.216.720.21598445 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(xiàn)溫度為20時(shí)的數(shù)值3.長(zhǎng)期容許電流系指在周?chē)諝鉁囟葹?5時(shí)的數(shù)值。四、短路電流計(jì)算4.1三相短路電流計(jì)算目的 進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的是為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)都要用可能流經(jīng)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

10、證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)故障引起的發(fā)熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)的巨大沖擊。4.2短路電流的計(jì)算采用標(biāo)幺值計(jì)算短路電流。具體公式如下：基準(zhǔn)電流 三相短路電流周期分量有效值三相短路容量的計(jì)算公式在10/0.4KV變壓器二次側(cè)低壓母線(xiàn)發(fā)生三相短路時(shí)，一般取基準(zhǔn)容量S=100MVA。高壓側(cè)基準(zhǔn)電壓U=10.5KV，低壓側(cè)基準(zhǔn)電壓U=0.4，高壓側(cè)基準(zhǔn)電流I=5.5KA，低壓側(cè)基準(zhǔn)電流=144.34KA，系統(tǒng)最小阻抗標(biāo)幺值系統(tǒng)最大標(biāo)幺值變壓器阻抗標(biāo)幺值：所以 X=4.5 X=3.6 X=10總配進(jìn)線(xiàn)：X=0.409=0.2045 X= X=0.2045=0.185最小運(yùn)行方式下：繪制等效電路圖 圖3-21

11、最大運(yùn)行方式下等效電路圖對(duì)于K點(diǎn)發(fā)生三相短路： =0.535+=0.627 I=5.5kA I=8.78kA i=2.55I=22.35kA I=13.256kA 對(duì)于 點(diǎn)發(fā)生三相短路： 對(duì)于點(diǎn)發(fā)生三相短路 對(duì)于點(diǎn)發(fā)生三相短路： 最大運(yùn)行方式下： 圖3-2 最小運(yùn)行方式下等效電路圖對(duì)于點(diǎn)發(fā)生三相短路： 對(duì)于點(diǎn)發(fā)生短路： 對(duì)于發(fā)生三相短路： 對(duì)于點(diǎn)發(fā)生三相短路： 表格 4-1 最小運(yùn)行方式 短路點(diǎn)（KA） (KA) (KA)三相短路容量（MVA）8.7822.3513.26516024.7851.79630.6119.534.262.937.223.713.62514.87.4 表格4-2 最大

12、運(yùn)行方式短路點(diǎn)（）（）（）三相短路容量（MVA）5137872240.12415.827462818.9102012.458.13五、變電所的一次設(shè)備選擇和校驗(yàn) 供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備主要有斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、電抗器、互感器、母線(xiàn)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(mǎn)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(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。 電氣設(shè)備按在正常條件下工作進(jìn)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(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求；對(duì)一些斷流電器如開(kāi)關(guān)、熔斷器等，應(yīng)

13、考慮斷流能力。5.1高壓設(shè)備器件的選擇及校驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)斷路器隔離開(kāi)關(guān)電流互感器電壓互感器高壓熔斷器型號(hào)SN10-10IGW1-6（10）/400LA-10（D級(jí)）JDZ-10RW10U=10kV10kV10kV10kV11000/10010kV=110A630A400A200/52A=8.78kA16kA =160MVA300MVA200MVA=22.35kA40kA25kAt=×t×2×5 個(gè)數(shù)6122225.1.1斷路器的選擇與校驗(yàn)斷路器額定電壓及額定電流=10kV=630A>=110A(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)斷路器最大動(dòng)穩(wěn)試驗(yàn)電流峰值不小于斷路器安裝處的短路沖擊

14、電流值即=40kA>=22.35A(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn)要求斷路器的最高溫升不超過(guò)最高允許溫度即即>5.1.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)（1） 隔離開(kāi)關(guān)的額定電壓及額定電流=10kV=200>=110A（2） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)=25.5kA>=22.35kA（3） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)>即5.1.3電流互感器選擇與校驗(yàn)（高壓側(cè)電流互感器）10kV電流互感器（1） 該電流互感器額定電壓安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓即（2） 電流互感器一次側(cè)額定電流（3） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kd=160 =22.8A一次側(cè)額定電流則即動(dòng)穩(wěn)定性滿(mǎn)足（4）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=90熱穩(wěn)定時(shí)間=0.15=8.94kA

15、即=熱穩(wěn)定性滿(mǎn)足5.1.4 電壓互感器的選擇與校驗(yàn)經(jīng)查表該型號(hào)電壓互感器額定容量所以滿(mǎn)足要求5.2低壓設(shè)備器件的選擇及校驗(yàn)低壓斷路器隔離開(kāi)關(guān)電流互感器DW48-1600HD1114LMZ-0.50.4kV0.4kV0.4kV1600A1000A1000/550kA60kA（杠桿式）1357532231、低壓斷路器的選擇與校驗(yàn)（1）按工作環(huán)境選型：戶(hù)外式（2）斷路器額定電壓及額定電流=0.4kV=2、隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)(1)按工作環(huán)境選型：戶(hù)外型(2)隔離開(kāi)關(guān)的額定電壓及額定電流 =0.4kV= =1000=1154.7A>=933.96A 滿(mǎn)足要求(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) =60kA>=

16、49.13Ka 滿(mǎn)足要求(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn) =1=900 =107 所以> 滿(mǎn)足要求3、電流互感器選擇與校驗(yàn)（低壓側(cè)電流互感器） (1)該電流互感器額定電壓不小于安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓，即 (2)電流互感器一次側(cè)額定電流>=933.06A 滿(mǎn)足要求 (3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（Kd=135） 滿(mǎn)足要求 (4)熱穩(wěn)定校驗(yàn)（Kt=75） =7.4 =< 滿(mǎn)足要求六變壓器保護(hù)及二次回路繼電保護(hù)6.1變壓器的保護(hù)裝置變壓器的繼電保護(hù)裝置對(duì)于高壓側(cè)為610kV的車(chē)間變電所主變壓器來(lái)說(shuō)，通常裝設(shè)有帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)；如果電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于0.50.7秒時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在800kVA

17、及以上的油侵式變壓器和400kVA及以上的車(chē)間內(nèi)油侵式變壓器，按規(guī)定應(yīng)專(zhuān)設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)在變壓器輕微故障時(shí)，動(dòng)作于信號(hào)，而其他保護(hù)包括瓦斯保護(hù)在變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，一般均動(dòng)作于跳閘。但是，如果單臺(tái)運(yùn)行的變壓器容量在10000kVA及以上和并列運(yùn)行的變壓器每臺(tái)容量在6300KVA及以上時(shí)，則要求裝設(shè)縱連差動(dòng)保護(hù)來(lái)取代電流速斷保護(hù)。經(jīng)分析整定計(jì)算后本方案確定采用過(guò)電流保護(hù)，單相接地短路保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)和瓦斯保護(hù)。變壓器保護(hù)原理圖及展開(kāi)圖見(jiàn)附圖 。a.變壓器過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作跳閘，應(yīng)作如下檢查和處理：（1）檢查母線(xiàn)及母線(xiàn)上的設(shè)備是否有短路；（2）檢查變壓器及各側(cè)設(shè)備是否短路；（3）檢查低壓側(cè)保護(hù)是否

18、動(dòng)作，各條線(xiàn)路的保護(hù)有無(wú)動(dòng)作；（4）確認(rèn)母線(xiàn)無(wú)電時(shí)，應(yīng)拉開(kāi)該母線(xiàn)所帶的線(xiàn)路；（5）如是母線(xiàn)故障，應(yīng)視該站母線(xiàn)設(shè)置情況，用倒母線(xiàn)或轉(zhuǎn)帶負(fù)荷的方法處理；（6）經(jīng)檢查確認(rèn)是否越級(jí)跳閘，如是，應(yīng)試送變壓器；（7）試送良好，應(yīng)逐路檢查故障線(xiàn)路。 1.裝設(shè)瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于高壓斷路器。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，兩相兩繼電器式接法，去分流跳閘的操作方式。(1)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定利用下式,對(duì)于容量為1000kVA的變壓器因此動(dòng)作電流為A整定為10A6.2.二次回路繼電保護(hù) （1）速斷電流的整定 速斷電流倍數(shù)整定為 滿(mǎn)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(mǎn)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 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(xiàn)系數(shù)，對(duì)相電流接線(xiàn)取1，對(duì)相電流差接線(xiàn)取； 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?xún)?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