某標準件廠冷鐓車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設計

某標準件廠冷徽車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所設計

110kv變電所設計任務書及分析

工程設計任務書內(nèi)容包括：工程設計目的，建設規(guī)模和系統(tǒng)供電的連接，用電單位負荷

容量，工程建設期限等，工程設計人員接到任務書后，應對設計任務書作初步分析，并收集

有關設計資料.

1.110kv變電所設計任務書

111變電所位置

本變電所設在冷鎖車間東北角。車間內(nèi)最熱月平均氣溫為30℃地中最熱月平均氣溫為

25℃土壤凍結深度為1.10m：車間屬正常干燥環(huán)境；車間原址為耕地，地勢平坦。地層以

砂粘土為主，地下水位2.8-5.3m?

1.1.2變電所基本設計資料

1.變電所電壓等級：10/0.4kv

2.本變電所10kv經(jīng)0.2km電纜線路與本廠總降壓變電所相連。

3.工廠總降壓變電所10kv母線上的短路容量按300Mkv計。工廠降壓變電所10kv配電

出現(xiàn)定時限過電流保護整定時間top=1.5s。

4.要求車間變電所最大負荷時功率因數(shù)不低于0.9,車間變電所10kv側進行電能計量。

5.本變電所除給冷鎖車間供電外，還需給工具、機修車間供電。

6.負荷情況：

(1)工具車間要求車間變電所低壓側提供四路電源。

(2)機修車間要求車間變電所低壓側提供一路電源。

(3)工具，機修車間負荷計算表如表1-1所示。

表1-1工具、機修車間的負荷統(tǒng)計表

序車間名供電回路代設備容計算負荷

號稱號量Pao(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)

kW

1No.1供電回4714.116.521.732.9

路

No.2供電回5616.819.725.939.4

路

工具車

4212614.719.429.5

間No.3供電回

路

No.4供電回3510.512.316.224.6

路

37.543.957.787.7

2機修車No.5供電回150

間路

(4)車間負荷性質：車間為三班工作制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為4500h,屬于三

級負荷。

(5)冷鎖車間生產(chǎn)任務急產(chǎn)品規(guī)格：本車間主要承擔我國機械和電器制造工業(yè)的標準螺

釘配件生產(chǎn)。標準螺釘元件規(guī)格范圍為M3-M18,車間明細表1-2如圖所示

表1-2冷徽車間設備明細表

設單臺容單臺

臺總容

備量總容設各容量

設備名稱型量

代數(shù)量再設備名稱型號數(shù)

號kwkw{kw

號kw

冷鎖機

13149626銃口機（自制）177

Z47-126

2冷鍛機GB-31555527銃口機（自制）15.55.5

3冷鍛機A1641282828車床C336133

4冷鎖機A1241282829車床1336M14.54.5

5冷鍛機A1232204030臺鉆70.64.2

6冷鍛機A1631202031清洗機（自制）41040

7冷鎖機A1691101032包裝機（自制）34.513.5

8冷鍛機Z47-671510533涂油槽1--

9冷鍛機82BA1111134車床C620-1177

10冷鍛機A12124.79.435車床C620-1M177

11冷鍛機A12023636車床C620177

12切邊機A2332204037車床C618K177

13切邊機A2321141438銃床X62W17.57.5

14壓力機60t1101039平面磨床M723017.627.62

15壓力機40t17740牛頭刨床133

16切邊機A231472841立鉆11.51.5

17切邊機A23014.54.542砂輪機60.63.6

切邊機（自

1813343鉗工臺4--

制）

搓絲機

192102044劃線臺1--

GWB16

20搓絲機1141447電葫蘆1.5t12.82.8

21搓絲機A25317748電葫蘆1.5t11.11.1

22搓絲機A253472849叉車0.5t2--

23雙搓機1111150叉車0.5t1--

搓絲機

2425.511合計

GWB65

25搓絲機Z25-4133

1.1.3主要設計任務

（1）負荷計算和無功功率補償

（2）變電所位置和形式的選擇

（3）變電所主變壓器的臺數(shù)與容量，類型的選擇

（4）工廠配電系統(tǒng)的確定

（5）變電所主接線確定并保證為最佳。

（6）變電所主要接線方案的設計

（7）短路電流的計算

（8）變電所一次設備的選擇與校驗

（9）變電所進出線的選擇與校驗

（10）變電所二次回路方案的選擇與繼電保護的整定

（10）防雷保護和接地裝置的設計

1.1.4設計結果

1.設計說明書一份。

2.電氣主接線圖一份。

3.電氣主接線詳圖一份。

4.變電所平面圖一張.

1.2任務書分析

1.2.1分析一：

由于任務書中對功率因數(shù)有要求，要求不低于0.9,粗略功率因數(shù)約0.5,需進行

無功補償。

1.2.2分析二：

待建變電所可以采用單回路進線.

1.2.3分析三：

車間變電所主要有以下兩種類型：

(1)車間附設變電所：內(nèi)附式變電所要占用一定的車間面積，但是在車間內(nèi)部，

故對車間外觀沒有影響。外附式變電所在車間的外部，不占用車間面積，便于車間設備的布

置，而且安全性也比內(nèi)附式變電所高一些；

(2)車間內(nèi)變電所：變電所有屋內(nèi)式和屋外式兩大類型。屋內(nèi)式運行維護方便，

占地面積少。在選擇工廠變配電型時，應該根據(jù)具體地理環(huán)境，因地制宜；技術經(jīng)濟合理時，

應優(yōu)先用屋內(nèi)式。

根據(jù)任務書要求，本設計采用屋內(nèi)式更合適。

124分析四：

車間變電所10kv側需進行電能計量，所以需要設計電能計量原理電路。

2.負荷計算和無功補償計算

2.1車間的負荷計算

2.1.1冷鍛車間設備組負荷計算

例取冷鎖機Z47-12機組的負荷如下：

由于該組設備為連續(xù)工作制，其設備功率為：(需臺數(shù)16,單臺容量31kw)

有Ps=En=16>§1=496kw

查表有Kd=0.17-0.2,取Kd=0.2,

CO6=0.5tan。=1.73

有P30=Kd>Ps=0.2沖96=99.2kw

Q30=P30tan0=99.2X.73=171kvar

;，22

S30=vHo+Q30=、99.2+171=198KV?A

130=835-、刁q=19843X).38=302A

本次設計的其他機組和設備組的負荷計算都如上例，將冷鎖車間分為五個設備組，各個設備

組的計算負荷如下表所示。

表2-1冷鎖車間設備組I計算負荷表

設單需

總計算負荷

備臺要

設備名稱型臺容

組容系COS

號數(shù)量

代量數(shù)PaoQ300(7I30

kw

號kwKd

/kw/kvarKVA/A

I冷鎖機Z47-68312480.20.51.7344.677.299151

表2-2冷鍛車間設備組II計算負荷表

設單需

總計算負荷

備臺要

設備名稱型臺容

組容系COS0tan0

號數(shù)量

代量數(shù)P30Q30I30

kwS/

號kwKd/kw/kvarK源/A

II冷鍛機Z47-68312480.20.51.7344.677.299151

表2-3冷鎖車間設備組”計算負荷表

設單需計算負荷

總

備臺要

設備名稱型臺容

組容系COS力tan。

號數(shù)量P30Q30/S3d30

代量數(shù)

kw/kwkvarKVA/A

號kwKd

冷鎖機GB-3155550.20.51.7311192233

冷鎖機A164128280.20.51.735.69.711.217

冷鍛機A124128280.20.51.735.69.711.217

冷鍛機A123220400.20.51.73813.81624.3

III冷鍛機A163120200.20.51.7346.9812.2

冷鍛機A169110100.20.51.7323.4546.1

冷徽機82BA111110.20.51.732.23.84.46.7

冷鎖機A12124.79.40.20.51.731.843.183.685.6

冷鍛機A1202360.20.51.731.22.12.43.7

總計247.441.571.882.9125.6

表24冷鍛車間設備組IV計算負荷表

單需計算負荷

設臺臺總要

P30QI30

備設備名稱型容容系COS0tan0s/

組號量/kv^PK送/A

數(shù)量數(shù)

代kwkwKd/kw

號

切邊機A233220400.20.51.73813.81624.3

切邊機A232114140.20.51.732.84.85.68.5

壓力機60t110100.20.51.7323.4546.1

壓力機40t1770.20.51731.42.42.84.3

切邊機A23147280.20.51.735.69.711.217

切邊機A23014.54.廠0.20.51.730.91.56K32.75

切邊機（目1330.20.51.730.61.031.21.8

制）

搓絲機210200.20.51.7346.9812.2

GWB16

搓絲機114140.20.51.732.84.855.68.56

搓絲機A2531770.20.51.731.42.42.84.3

搓絲機A2f347280.20.51.735.69.711.217

雙搓機111110.20.51.732.23.84.46.7

IV搓絲機25.5110.20.51.732.23.84.46.7

GWB65

搓絲機Z25-41330.20.51.730.61.031.21.8

銃口機（自1770.20.51.731.42.42.84.3

制）

銃口機,（目15.55.50.20.51.731.11.92.23.3

制）

車床C3361330.20.51.730.61.031.21.8

車床1336M14.54.50.20.51.730.91.561.82.75

臺鉆70.64.20.20.51.730.841.451.682.57

清洗機（自410400.20.51.73813.81624.3

制）

包裝機（自34.513.50.20.51.732.74.675.48.25

制）

涂油槽1-----

.b

總計256.733.8677.9118.5

表2-5冷鎖車間設備組V計算負荷表

單需計算負荷

臺

設臺總要

P30

備設備名稱型容容系COS0tan0QsI30

組號量/kv和/A

數(shù)量數(shù)KV片

代kwkwKd/kw30

號

冷鍛機Z47-67151050.20.51.732136.34263.8

清洗機（自410400.20.51.73813.81624.3

制）

車床C620-11770.20.51.731.42.42.84.3

車床1770.20.51.731.42.42.84.3

C620-1M

車床C6201770.20.51.731.42.42.84.3

車床C618K1770.20.51.731.42.42.84.3

銃床X62W17.57.50.20.51.731.52.634.6

平面磨床17.67.620.20.51.731.62.73.24.8

VM72302

牛頭刨床1330.20.51.730.61.031.21.8

立鉆11.51.50.20.51.730.30.560.60.9

砂輪機60.63.60.20.51.730.721.251.442.2

鉗_L臺4----

劃線臺1----

電葫蘆1.5t12.82.80.20.51.730.560.971.121.7

電胡蘆1.5t11.11.10.20.51.730.220.380.440.67

叉車0.5t2----

叉車0.5t1----

總計265.441.463.8658.677.9

2.1.2工具、機修車間的負荷統(tǒng)計算見表2-6

表2-6工具、機修車間的負荷統(tǒng)計表

序

車間名供電回路代設備容計算負荷

號

稱號量P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)130(A)

kW

1工具車No.1供電回4714.116.521.732.9

間路

No.2供電回5616.8iyv25.939.4

路

4212.614V19.429.5

No.3供電回

路

No.4供電回3b10.512.316.224.6

路

小計1805463.283.2126.4

2機修車No.5供電回15037.543.957.787.7

間路

2.1.3車間設備總負荷計算：

在配電干線上火車間變電所低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電

設別組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，

應在計入一個同時系數(shù)％。

由前面統(tǒng)計的結果，可知各設備組的有功和無功如下

設備組1:io=44.6kw,3Q=77.2kvar

設備組2：品=44.6kw,3Q=77.2kvar

設備組3：=41.5kw,a=71.8kvar

設備組4：黨=33.86kw,A=58.6kvar

設備組5：=41.4kw,3Q=63.86kvar

工具車間：Ro=54kw,Qo=63.2kvar

機修車間：&=37.5kw,Qo=43.9kvar

取K史=0.9K5=0.95

可得總的計算負荷：

P30=KXW,p=0.9升44.6+44.6+41.5+33.86+41.4+54+37.5)=329.976=330.0kw

史7-130

Q=AQ=0.95>^77.2+77.2+71.8+58.6+63.86+63.2+43.9)=554.04^554.0kvar

301=130

；22

60=VRO+QM=V330+554=644.8KV?A

130=S4-、刁U=644.8/3X).38A=979.7A

30n

2.1.4車間設備總負荷統(tǒng)計見表2-7：

表2-7車間設備總負荷統(tǒng)計表

用電單位設需計算負荷

名稱備要cos。P30Q30S30I30(A)

容系tan。(kW)(kvar)(kVA)

量數(shù)

設備組I2480.20.51.7344.677.299151

設備組2480.20.51.7344.6【72991b1

II

設備組III247.40.20.51.7341.571.882.9125.6

設備組256.70.20.51.7333.8.658.677.9118.5

IV

設備組V265.40.150.51.7341.463.8658.6117.8

'0.2

工具車間1805463.283.2126.4

機修車間15037.543.957.787.7

總計1717.5366.64583.23558.7929.48

取K充=0.90,K=0.95330554644.8979.7

-----------------―-------------

2.2無功功率補償

1）補償前的變壓器低壓側的視在計算負荷為：

22

S3O（1）=v330+554=644.8KVA

因此未進行無功補償時，主變壓器容量應選為了1000kVAo這時變電所低壓側的功率

因數(shù)為：CO或1=330-5644.8=0.51

2）無功補償容量按規(guī)定，變電所高壓側的COS儂0.9,考慮到變壓器本身的無功功率

損耗/QT遠大于其有功功率損耗ZPT，一般△QT=（4~5）尸?T0此在變壓器低壓側進行

無功補償時，低壓側補償后的功率因數(shù)應略高于0.90,這里取COS?0.92。要使低壓側功

率因數(shù)由COS。=0.51提高到CO?0=0.92,低壓側需裝設的并聯(lián)電容器容量為Qc：

Qc=330x[tan(arccos0.51)-tan(arccos0.92)]kvar=417kvar

取Q=417kvar

c

查表可選用BCMJO.4-30-3型電容器，BCMJO.4-30-3型電容型補償器技術參數(shù)如下表;

BCMJ額定電壓（kv）額定容量（kvar）總電容量（uf）額定電流（A）

0.4-30.-30.43059743.3

其個數(shù)為

n=417/40=10.4,選12個。

3)補償后變電所低壓側的視在計算負荷為：

22

S30(2)=7330+(544-417)kVA=357kVA

變壓器的功率損耗為：

△P^0.015S3O(2)=0.015x357kVA=5.4kW

T

△Q弋0.06S30⑵=6.06357kVA=21.4kv

T

變電所高壓側的計算負荷為

P3O(1)-=330kW54kW=335.4kW

Q3o(iy4554,417)kvar-21.4kvar=158.4kva

S3（X1），=、2+=

、（335.4）（158.4）2371kVA

補償后工廠的功率因數(shù)為

cos9'=P3O（1）-/Ssod）'=335.4371=0,904

滿足要求。

4）車間變電所負荷計算見表2-8：

表2-8車間變電所負荷計算表

設備容計算負荷

序號車間名需要系數(shù)

量P3。(kW)Q30(kvar)Sso(kVA)I30(A)

稱kW

1設備組0.224844.677.299151

I

2設備組0.224844.677.299151

II

3設備組0.2247.441.571.882.89125.6

III

4設備組0.2256.733.8658.677.9118.6

IV

5設備組0.15'0.2265.441.463.8658.6117.8

V

6工具車1805463.283.13126/4

間

7機修車15037.543.957.7387.7

間

總計1717.5330554644.8979.7

380V側補償前負荷330554644.8979.7

380V側無功補償容量417

380V側補償后負荷330137357543

變壓器功率損耗5.421.4

371

10kV側負荷總計335.4158.421.4

3變電所位置和形式的選擇

3.1變電所的位置選擇原則：

（隨盡可能接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。

（潴慮電源的進線方向，偏向電源側。

（3位出線方便。

（4F應妨礙企業(yè)的發(fā)展，要考慮擴建的可能行。

（破備運輸方便。

（展量避開有腐蝕性氣體和污穢的地段，如無法避免，則應位于污源的上風側。

（正電所屋外配電裝置與其他建筑物、構筑物之間的防火間距符合規(guī)定。變電所建筑

物、變壓器及屋外配電裝置應與附近的冷卻塔或噴水池之間的距離負荷規(guī)定。

（8F應設在地勢低洼和可能積水的場所。

（調壓配電所應盡量與臨近車間變電所或有大量高壓用電設備的廠房合建在一起。

變電所的位置選擇應根據(jù)選擇原則，經(jīng)技術、經(jīng)濟比較后確定。根據(jù)接近負荷中心，偏

向電源側的選擇方法。本車間變電所已給出，位于車間的東北角。

3.2車間變電所主要有以下兩種類型的變電所

（年間附設變電所

內(nèi)附式變電所要占用一定的車間面積，但其在車間內(nèi)部，故對車間外觀沒有影響。外附

式變電所在車間的外部，不占用車間面積，便于車間設備的布置，而且安全性也比內(nèi)附式變

電所要高一些。

（度間內(nèi)變電所

變配電所有屋內(nèi)式和屋外式兩大型式。屋內(nèi)式運行維護方便，占地面積少。在選擇工廠

總變配電型式時，應根據(jù)具體地理環(huán)境，因地制宜：技術經(jīng)濟合理時，應優(yōu)選用屋內(nèi)式。

（%于屋內(nèi)式優(yōu)點眾多，本設計采用屋內(nèi)式。

4.變電所主變壓器類型、容量與臺數(shù)的選擇

4.1車間變電所主變壓器型號的確定

在選擇變壓器時，應選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S9系列或S10或S11系列。高損耗

變壓器已被淘汰，不再采用。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全的場所，應選擇密

閉型變壓器或防腐型變壓器；供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油

浸自冷電力變壓器（S9、S10-M、S11等）；對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單

位對消防要求較高的場所，宜采用干式電力變壓器（SC、SCZ、SG3、SG10等）；對電網(wǎng)

電壓波動較大的，為改善電能質量應采用有載調壓電力變壓器（SZ7、SFSZ,SGZ3等）。

根據(jù)設計要求，可選用S9或S11系列，通過資料可知S11系列變壓器的空載損耗

要比同容量S9系列平均降低30%,空載電流比S9系列下降70%~85%,并且S11系列變壓

器油箱采用全密封結構，變壓器不與空氣接車，隱私延長了使用壽命，運行可靠性比S9高，

而且兩者價格相差不大，所以本設計選擇是S11系列三相油浸式自冷電力變壓器。

4.2主變壓器容量確定

在選擇變壓器容量時，可滿足變壓器在計算負荷通過時不致過熱損壞，當只裝一臺主變

壓器時，變壓器的容量Sn應滿足全廠（或車間）用電社別總計算負荷Sjs的需要，版SnSjs.

當裝兩臺及以上變壓器時，當斷開任一臺變壓器時，其余變壓器的容量能保證用戶的工作

和II級負荷運行，但此時應計入變壓器的過負荷能力。

S=（1.15-1.4）x371=427-520kV

N

變壓器容量選擇630kVA。

4.3主變壓器臺數(shù)的選擇

車間變電所變壓器臺數(shù)確定主要根據(jù)負荷大小，供電可靠性和電能質量要求來選擇，并

且兼顧節(jié)約電能，降低成本，運行方便等原則。對于帶有三級負荷的車間變電所的選擇原則

是：負荷較小時采用一臺變壓器；負荷較大時，一臺變壓器不能滿足要求時，采用兩臺或以

上變壓器。對于帶有一二級負荷的車間變電所，選擇的原則是：1.一、二級負荷較多時，應

選用兩臺或兩天以上變壓器；2.只有少量一、二級負荷且能從鄰近車間變電所獲得低壓備用

電源時，可選用一臺變壓器。

根據(jù)設計要求，可選兩種方案。

方案1：選一臺S11-630/10三相油浸式電力變壓器。

方案2：選兩臺S11-315/10三相油浸式電力變壓器

S11-630/10電力變壓器參數(shù)見表4-1

表4-1S11-630/10電力變壓器參數(shù)

額定容量630kvA空載電流0.9%

額定電壓（電壓等級）一次側10KV短路阻抗4.5%

二次側

0.4KV

連接組別Y,ynO價格4.6萬/每臺

損耗空載0.81kw生產(chǎn)商平頂山恒瑞電氣制造

負載6.21kw公司

S11-315/10電力變壓器參數(shù)見表4-2

表4-2S11-315/10電力變壓器參數(shù)

額定容量315KvA空載電流1.0%

額定電壓（電壓等級）一次側10KV短路阻抗4.0%

二次側0.4KV

連接組別Y,ynO價格2.9萬/每臺

損耗空載0.48kw生產(chǎn)商平頂山恒瑞電氣制造

負載3.65kw公司

兩種主變選擇方案比較見表4-3：

表4-3兩種主變選擇方案比較

比較項目裝設一臺主變壓器的方案裝設兩臺主變壓器的方案

技。電安全性滿足要求滿足要求

術仔電可靠性基本滿足要求滿足要求

指供電質量由于一臺主變，電壓損耗略由于兩臺主變并列，電壓損耗略小

標大

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

擴建適應性稍差一些更好一些

電力變壓器的查表:導S11—630/1）單價查表得S11—315/10單價為

綜合投資額為4.6萬元，查表得變壓器綜J1元，因此兩臺綜合投資為

合投資約為其單價的2倍，4*2.9=11.6萬元，比一臺主變方案

因此其綜合投資為2*4.6=92多投資2.4萬

萬元

高壓開關柜的查表:導GG—1A(F)港昉案采用6臺GG—1A(

經(jīng)澡合比較型柜按每臺3.5萬元計，查表柜，其