某化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設計1 2

1、 供電設計課程設計論文 題 目 某化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設計院 系 電力工程系班 級 農(nóng)電0902、農(nóng)電0901組 別 第八組成 員 楊瑩 姚廣元 野夢航 徐煊斌 趙寒某化纖毛紡織廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設計緒論在國民經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，電能的應用越來越廣泛，生產(chǎn)、科學、研究、日常生活都對電能的供應提出更高的要求，因此確保良好的供電質(zhì)量十分必要。本設計書注重理論聯(lián)系實際，理論知識力求全面、深入淺出和通俗易懂。本課程設計選擇進行了一個模擬的中小型工廠. 區(qū)域變電站經(jīng)10KV雙回進線對該廠供電。該廠多數(shù)車間為三班制。本廠絕大部分用電設備屬長期連續(xù)負荷，要求不間斷供電。全年為306個

2、工作日，年最大負荷利用小時為6000小時。屬于二級負荷。本設計書論述了供配系統(tǒng)的整體功能和相關的技術知識，重點介紹了工廠供配電系統(tǒng)的組成和部分。系統(tǒng)的設計和計算相關系統(tǒng)的運行，并根據(jù)工廠所能取得的電源及工廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠的發(fā)展，按照安全可靠、經(jīng)濟合理的要求，確定了配電變電所的位置與形式及配電變電所變壓器的臺數(shù)與容量、類型及選擇配電變電所主接線方案及高壓低壓設備與進出線。 本設計書共包括：負荷計算和無功功率補償、變電所位置和形式選擇、變電所主變壓器的臺數(shù)、類型容量及主接線方案的選擇、短路電流的計算、變電所一次設備的選擇與校驗、變電所電氣主接線圖、繼電保護的設計與整定以及防雷

3、、接地設計：包括直擊雷保護、行波保護和接地網(wǎng)設計。目 錄一、原始材料分析3二、全廠負荷計算4三、無功功率的補償及變壓器的選擇5四、主接線設計7五、架空雙回線導線選擇8六、短路電流計算8七、變電所的一次設備選擇和校驗12八、繼電保護裝置配置19九、變配電所得布置與機構設計22十、防雷裝置及接地裝置設計22十一、結束語24一、原始材料分析工廠概況某化纖毛紡廠10kV配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，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%，中織

4、物占30%，薄織物占20%，全部產(chǎn)品中以腈綸為主體的混紡物占60%，以滌綸為主的混紡物占40%。二、全廠負荷計算采用需要系數(shù)法計算各車間變電所的計算負荷，具體數(shù)據(jù)如表2-1所示。表2-1：全廠負荷計算序號車間或用電單位名稱設備容量(kW)計 算 負 荷變壓器臺數(shù)及容量(kW)(kVar)(kVA)1制條車間3400.80.80.75272204340SL7-1000/10 1000kVA*1 0.90.92紡紗車間3400.80.80.752722043403軟水站86.10.650.80.7555.9741.9869.964鍛工車間36.90.30.651.1711.0712.9517.03

5、5機修車間296.20.30.51.7388.86153.72177726幼兒園12.80.60.61.337.6810.2112.807倉庫37.960.30.51.1711.3913.3322.788織造車間5250.80.80.75420315 525SL7-1000/10 1000kVA*10.90.99染整車間4900.80.80.7539229449010浴室1.880.811.5001.5011食堂20.630.750.80.7515.4711.6019.3412獨身宿舍200.811601613鍋爐房1510.750.80.75113.2584.94141.56SL7-200/

6、10 200kVA*20.90.914水泵房1180.750.80.7588.566.38110.6215化驗室500.750.80.7537.528.1346.8616卸油泵房280.750.80.752115.7526.25相關計算公式：= = = =三、無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)整電壓設備的工廠必須在0.9以上。為此，一般工廠均需安裝無功功率補償設備，以改善功率因數(shù)。我們采取的無功補償方式是：高壓補償、低壓補償和就地補償相結合。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NO.1變

7、電所選擇5車間進行就地補償。在各車間配電變電所進行低壓集中補償并在高壓母線上進行高壓集中補償。1、就地補償：NO.1 車間變電所：機修車間: =153.7288.86 0.484=110.71 kVar 根據(jù)供電技術233頁表26知并列電容器的標稱容量選擇8個BW0.4-14-3/8，即補償容量為112kVar。2、低壓集中補償(1)對NO.1變電所0.4kV母線:QB2=QKQPKP tanQB1=640.19 0.9-718.970.90.484-112=150.99kVar采用11個型號為BW0.4-14-3/11進行低壓集中補償，補償容量為154kVar。(2)對NO.2變電所0.4k

8、V母線:QB2=QKQPKP tanQB1=620.6 0.9-844.970.90.484=190.23kVar采用3個型號為BW0.4-14-3/3和3個型號為BW0.4-50-3/3進行低壓集中補償，補償容量為192kVar。(3)對NO.3變電所0.4kV母線:QB2=QKQPKP tanQB1=195.2 0.9-260.250.90.484=62.24kVar采用1個型號為BW0.4-12-3/1和1個型號為BW0.4-50-3/1進行低壓集中補償，補償容量為62Var。3、變壓器的選擇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。（1）N

9、O.1變壓器 取，=647.07KW=310.17kVar=717.57KVA考慮25%裕量：S=717.57（1+25%）=896.96 kVar 根據(jù)供電技術222頁表4 選SL7-1000/10 接線方式Y,y該變壓器的參數(shù)為：=1800+11600=7.77kVar=48.17 kVar高壓側計算負荷PC.HV1=P30+PT=654.84KWQC.HV1=Q30+QT=358.34kVar（2）NO.2變壓器=844.20KVA考慮15%裕量：S=844.20X （1+15%）=970.83 kVar 根據(jù)供電技術222頁表4 選SL7-1000/10 接線方式Y,y該變壓器的參數(shù)為

10、：=1800+11600=10.07kVar=57.07kVar高壓側計算負荷PC.HV1=P30+PT=770.54KWQC.HV1=Q30+QT=423.61kVar（3）NO.3變壓器 =260.35KVA選SL7-200/10兩臺 接線方式Y,y該變壓器的參數(shù)為：=540+3400=1.98kVar= 10.39kVarPC.HV1=P30+PT=236.30KWQC.HV1=Q30+QT=124.07kVar4、高壓集中補償：以上在車間和車變補償之后，在高壓側的有功和無功變?yōu)楦鱾€車間變電所高壓側的有功，無功之和。于是高壓側的有功與無功為：PC=PC.HV1+ PC.HV2+ PC.H

11、V3=654.84+770.54+230.30=1661.68KWQC=QC.HV1+ QC.HV2+ QC.HV=358.34+423.61+124.07=906.02kVarSC=1892.63KVA=1661.68/1892.63=0.8780QB=QC-PCtan=101.23kVar選用兩個型號為BWF10.5-40-1W/2和一個型號為BWF10.5-22-1W/1進行高壓集中補償，補償容量為102kVar四、主接線設計本廠主接線設計方案主要有三種較優(yōu)方案，分別是（1）單母線分段，橋型接線，（2）簡單單母線，（3）10kV、0.4kV母線均采用單母線分段接線。由于本廠是二級負荷，在

12、國名經(jīng)濟中占有重要地位，且大多數(shù)車間是三班工作制，為了保證供電的可靠性，再考慮經(jīng)濟型因素，所以10kV母線選用單母線分段接線方式，在NO.3車變中兩臺變壓器互為暗備用。采用這種接線方式的有點主要是可靠性和經(jīng)濟性比較好。單母線分段提高了三個車間供電的可靠性。正常運行時，分段斷路器閉合。當任一段母線故障時，分段斷路器在繼電保護裝置作用下斷開，將故障母線和非故障段隔開，保障非故障段母線所帶負荷的供電可靠性。五、架空雙回線導線選擇IC109.27A1、按經(jīng)濟電流密度選擇P=0.7元/kwh TMAX=6000h 查表得JN=0.8A/min2A=Imax/JN=109.27/0.8=136.6mm2選

13、擇LJ150裸鋁導線2、熱穩(wěn)定校驗LJ-150裸鋁導線戶外30度時允許載流量為414AKT=0.94I=0.94414=389.16滿足發(fā)熱條件3、機械強度校驗10KV下二級架空線鋁絞線滿足機械強度需A 16mm2，所選15016 mm2滿足機械強度要求4、電壓損失校驗U%=(PQ+QX)/UN2=0.3% 5%滿足電壓損失要求六、短路電流計算取=100MVA，k1,k2,k3,k4處取 k5取Uj2=10.5kv= =X0L=4.5/100100/1=4.5=最大運行方式下：X2*=X1*=Xsmax*+0.5Xl*+XT1*=0.535+0.50.145+4.5=5.108X3*=X4*=

14、Xsmax*+0.5Xl*+XT3*=0.535+0.50.145+20=20.608IK1max(3)*=IK2max(3)*=1/5.108=0.196Ij1=100/=144.338kAIk1max(3)= Ik2max(3)=144.3380.196=28.290kA 最小運行方式下（單回進線運行）：X2*=X1*=Xsmin*+Xl*+XT1*=0.935+0.145+4.5=5.580X3*=X4*=Xsmin*+Xl*+XT3*=0.935+0.145+20=21.075IK1min(3)*=IK2min(3)* =1/5.580=0.179Ik1min(3)= Ik2min(3

15、)=0.179=25.836kA 將以上數(shù)據(jù)列成短路計算表，如表6-1和表6-2所示：表6-1：最大運行方式下短路計算表最大運行方式短路點（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）K128.29052.05430.83619.6K228.29052.05430.83619.6K37.07213.0127.7084.9K47.07213.0127.7084.9K59.04523.06513.658164.5表6-2：最小運行方式下短路計算表最小運行方式短路點（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）K125.83647.53828.16117.9K225.83647.53828.1611

16、7.9K36.78412.4837.3954.7K46.78412.4837.3954.7K55.09212.9857.68992.6七、變電所的一次設備選擇和校驗供電系統(tǒng)的電氣設備主要有斷路器、隔離開關、刀開關、熔斷器、電壓電流互感器。電氣設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，同時設備應工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。電氣設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、熔斷器等，應考慮斷流能力。7.1高壓設

17、備器件的選擇及校驗表7.1：高壓設備器件的選擇表計算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關電流互感器電壓互感器高壓熔斷器型號SN10-10IGN1-10/400LFZ-10JDJ-10(1級）RN1-10U=10kV10kV10kV10kV10kV10kVA600A400A200/5 23.065kA52kA50kA 1000kVMVA350MVA200MVAtj=1It2t=20.224It2t=1425(KtIN1TA)2t= (900.2)22 個數(shù)71581FU1、FU2供電技術工廠供電設計指導 7.4母線的選擇與校驗高壓母線選擇與校驗：，10KV母線選擇矩形鋁母線熱穩(wěn)定校驗：，動穩(wěn)定校驗： ，動穩(wěn)定條件

18、滿足7.5絕緣子和套管選擇及校驗1、 戶內(nèi)支柱絕緣子型號： 額定電壓 10KV動穩(wěn)定校驗： ，滿足動穩(wěn)定要求2、 穿墻套管：型號：動穩(wěn)定校驗：，滿足動穩(wěn)定要求所以穿墻套管滿足熱穩(wěn)定要求。7.6進線電纜選擇NO.1按經(jīng)濟電流密度選擇：查表得，選擇熱穩(wěn)定校驗：電纜在土壤中滿足熱穩(wěn)定要求由于進線電纜長度較短，電壓損失在允許的范圍內(nèi)NO.2A，按經(jīng)濟電流密度選擇：查表得，選擇熱穩(wěn)定校驗：電纜在土壤中滿足熱穩(wěn)定要求由于進線電纜長度較短，電壓損失在允許的范圍內(nèi)NO.3按經(jīng)濟電流密度選擇：查表得，選擇熱穩(wěn)定校驗：電纜在土壤中滿足熱穩(wěn)定要求由于進線電纜長度較短，電壓損失在允許的范圍內(nèi)八、繼電保護裝置配置繼電保

19、護裝置應該滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性，電力設備和線路短路故障保護裝置應該設有主保護和后備保護，必要時再增加輔助保護，對于高壓側為610KV的車間變電所主變壓器來說，通常裝設有帶時限的過電流保護。如果電流保護的動作時間大于0.50.7s時，還應裝設電流速斷保護。容量在800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，按規(guī)定應裝設瓦斯保護。對于400KVA及以上數(shù)臺并列運行的變壓器和作為其他負荷備用電源的單臺運行變壓器根據(jù)實際可能出現(xiàn)的過負荷情況，一般應裝設過負荷保護。電力線路繼電保護1、 電流速斷保護：=1.259.045=11.31KA繼電器動作電流=0.28K

20、A=0s 保護范圍校驗： 所以無保護范圍，所以不裝設電流速斷保護2、 線路過電流保護： 保護時限 靈敏度校驗合格 變壓器繼電保護裝置No.11. 過電流保護 = 電流繼電器動作電流為 靈敏度校驗合格2. 過負荷保護變壓器過負荷保護的動作電流3. 電流速斷保護 4. 瓦斯保護 見圖No.21過電流保護 = 電流繼電器動作電流為 靈敏度校驗合格2. 過負荷保護變壓器過負荷保護的動作電流3. 電流速斷保護 4. 瓦斯保護 見圖No.31過電流保護 = 電流繼電器動作電流為 靈敏度校驗合格2. 電流速斷保護 圖8瓦斯保護九、變配電所的布置與機構設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

21、近電源側，盡量使進出線方便，設備運輸方便。不應設在有爆炸危險或有腐蝕性氣體的場所周圍。本設計中，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總配電所。本廠最重負荷有NO.2變電所承擔，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10kV變電所合并，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，所以在設計時，將總配電所與NO.2變電所合并，建設成變配電所，同時節(jié)省了投資，便于管理。 工廠總配電變電所平面

22、布置簡圖見附圖2。 十、防雷裝置及接地裝置設計1、直擊雷保護（1）本廠最高建設為水塔，設計高度為20m，加設2m高的避雷針，現(xiàn)計算水塔避雷針能否保護軟水站。水塔上避雷針高度為（20+2）=22m，軟水站一般建筑高度=4m，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=（1.5h-2）p=2520m.因此水塔避雷針能保護軟水站（2）由于No.1,No.3變電站中電氣設備并不集中，只各有一臺或兩臺變壓器，所以不設獨立的避雷保護，而采用在各變壓器側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No.2變電站合并，建設成總配電所，電氣設備較集中，所以設置獨立的避雷針保護，設避雷針高度為22m，保護半徑同上計算25m，同時為防止反擊，避雷針建設在距離總配10m處，并使避雷針接地體與總配接地體相