某化纤毛纺织厂总配变电所与配电系统设计书.doc

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1、某化纤毛纺织厂总配变电所及配电系统设计书一、原始材料分析1工程概况某化纤毛纺厂10kV配电所供电给织造车间、染整车间、锅炉房、食堂、水泵房、化验室及其他车间变电所。已知工厂三班制工作，年最大负荷利用小数6000h，为二级负荷。二级负荷是指中断供电将在政治上、经济上造成较大的损失的用电设备。在条件允许的情况下，二级负荷应有两条线路供电。2供电条件（1）工厂与电业部门的供电协议容如下：1从电业局110/10变电所引进电源三路（双回路架空线），该变电所距厂南侧2公里。2电业局属变电所10配出线定时限过电流保护动作整定为1.5秒。3功率因数要求为0.93。4变电所10母线的短路容量,。5该厂三班制，全

2、年348个工作日，年最大负荷利用小时数6000小时，属类负荷。（2）电源1进线处三相短路容量100MVA，进线电缆长约150米。电源2进线处三相短路容量100MVA，进线电缆长约120米。（2）设计要求1、要求计量柜在主进开关柜之后，且第一柜为主进开关柜。2、为其他车间变电所提供2路10kV电源出线，容量每路800kVA。3、配变电所设于厂区负荷中心，为独立式结构，有人值班。低压供电半径小于250m。配变电所建筑构造及面积由电气设计定。二、全厂负荷计算 采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，具体数据如表2-1所示。表2-1序号车间或用电单位名称设备容量(kW)计 算 负 荷(kW) (kV

3、AR) (kVA)I30/A1制条车间3400.80.80.75272204480.87312纺纱车间3200.80.80.752561923204863织造车间5250.80.80.754203155257984染整车间4900.80.80.753922944907445机修车间3000.30.51.7390155.91802736锅炉房1500.750.80.75112.563.28129.11967化验室780.750.80.7558.543.8873.131118食堂宿舍500.750.80.7538.528.1346.87719办公楼幼儿园1080.750.61.338140.590

4、.56138总计（380 V 侧）计入=0.9=0.950.781567.751269.832017.53548相关计算公式：= = = =三、无功功率的补偿及变压器的选择 电力部门规定，无带负荷调整电压设备的工厂必须在0.93以上。为此，一般工厂均需安装无功功率补偿设备，以改善功率因数。我们采取的无功补偿方式是：高压补偿和低压补偿相结合、集中补偿与就地补偿相结合。在需要补偿容量大的车间采用就地补偿的方式其余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。根据该工厂的负荷特点，根据这一思路，我们选择在NO.1变电所选择1、2车间，NO.2变电所3、4车间采用就地补偿。 根据供电协议的功率因数要求，取补偿后

5、的功率因数，各个补偿的容量计算如下：1、就地补偿： 列NO.1 车间变电所： 制条车间： 联立得： 根据供电技术附表知并列电容器的标称容量选择7个BW0.4-14-3/3，即补偿容量为98kVar。 补偿后剩余容量：=204-98=106kVar同理可得3、4车间的补偿容量及补偿后剩余容量。3、变压器的选择及高压集中补偿变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行无功补偿才能选出合适的容量。变压器的额定容量也要考虑温度的影响，本设计中，选择室安装，由于散热条件较差，变压器进风口与出风口间大概有15度的温差，因此，处在室的变压器环境温度比户外大约高8度，因此容量要减小8%.环境温

6、度的考虑：=35 取 = = =NO.1变电所：=959.9KvaR考虑15%裕量：根据供电技术222页表4 选S9-1250/10 接线方式Y,y该变压器的参数为：=959.90.015=14.4KW=0.06959.9=57.6kvar同理可得NO.2的变压器选型及高压集中补偿前的参数，其中NO.2选S9-1250/10接线方式Y,y高压集中补偿：以上在车间和车变补偿之后，在高压侧的有功和无功变为各个车间变电所高压侧的有功，无功之和。于是高压侧的有功与无功为： 1567.75+20.4=1588.15kW =1269.83+120.12=1389.95kVar =645.77kVar 选用

7、三个型号为BF10.5-40-1/3进行高压集中补偿，补偿容量为120kVar。选用PGJ1-1方案一（主屏）一个补偿柜。补偿后的功率因数达到0.93序号车间无功功率理论补偿量实际补偿量补偿后剩余无功电容器型号及数量视在功率(kVA)功率因数Q(kVar)Qc(kVar)Qc(kVar)Q(kVar)120495.5196108BW0.4-12-3/8219290.831923315160168147BW0.4-14-3/124294139140154BW0.4-14-3/105155.9120.3155.9663.2818.8263.28743.8820.7643.88828.1312.92

8、8.13940.58.540.5PQ就地补偿之后No.1 655.7811.596559.7985.80.823No.2 681.0909308373982.50.925高压侧功率因数1389.952110.490.753高压集中补偿1389.95645.77720669.95BWF10.5-120-1/61723.70.931变压器损耗No.114.457.6No.215.6462.58四、主接线设计因为该厂是二级负荷切考虑到经济因素故本方案采用10kV双回进线，单母线分段供电方式，采用这种接线方式的优点有可靠性和灵活性较好，当双回路同时供电时，正常时，分段断路器可合也可开断运行，两路电源进

9、线一用一备，分段断路器接通，此时，任一段母线故障，分段与故障断路器都会在继电保护作用下自动断开。故障母线切除后，非故障段可以继续工作。当两路电源同时工作互为备用试，分段断路器则断开，若任一电源故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器自动投入，保证继续供电。 具体接线图如附图1，采用工程制图CAD电气图专用辅助软件（天正电气）进行主接线的设计，其中各个高压开关柜、高压开关电器的选型型号都标出。五、 短路电流计算短路电流的计算取=100MVA，所以 = =3.6 =总配进线：=0.4 =0.24=0.22总配到NO.1变电所进线： =20.38=0.76 =0.76=0.69总配到NO.3变电所进

10、线： =20.38=0.76 =0.76=0.69最大运行方式下：绘制等效电路图: = =2.55=21.8kA = =: =0.535+ = =1.84=1.84 = =: =0.535+ = =1.84=1.84 = =最小运行方式下：绘制等效电路图: =0.93+0.22=1.15 = =2.55=2.55 = =: =0.93+0.22+4.5+0.69=6.34 = =1.84=1.84 = =: =0.93+0.22+4.5=5.65 = =1.84=1.84 = =将以上数据列成短路计算表，如表5-1和表5-2所示：表5-1最大运行方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容量（

11、MVA）8.5321.812.9015524.444.926.5317.1428.0551.6130.5019.44表5-2最小运行方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）5.0512.887.6491.7424.5545.1726.6917.0625.8247.5128.0817.89六、变电所的一次设备选择和校验 供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。 电气设备按在正常条件下工作进行选择，就

12、是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。6.1高压设备器件的选择及校验型号选择安装地点条件断路器隔离开关电流互感器电压互感器高压熔断器避雷器SN10-10IGW1-10（10）/400LQJ-10（D级）JDZJ-10RW10FZ-10U=10kV10kV10kV10kV10000/10010kV10kV=99.2A630A400A200/5200A=8.53kA16kA =155MVA300MVA200MVA=21.8kA40kA25kAt=t25

13、 个数595131供电技术工厂供电设计指导6.1.1断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=10kV=630A=99.2A(3)动稳定校验断路器最大动稳试验电流峰值不小于断路器安装处的短路冲击电流值即=40kA=22.8A(4)热稳定校验要求断路器的最高温升不超过最高允许温度即即(5)断流容量的校验：断路器的额定断流容量应大于断路器安装处的最大三相短路电流容量即综上，断路器的选择满足校验条件。6.1.2隔离开关的选择与校验（1） 按工作环境选型：户外型（2） 隔离开关的额定电压及额定电流=10kV=400=99.2A（3） 动稳定校验=25.5kA=21.

14、8kA（4） 热稳定校验即6.1.3电流互感器选择与校验（高压侧电流互感器）LQJ-10型电流互感器，=160，=75，t=1s，1级的二次绕组的=0.4（1） 该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即（2） 电流互感器一次侧额定电流（3） 动稳定校验动稳定倍数Kd=160 =22.8A一次侧额定电流则即动稳定性满足（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=90热稳定时间=0.15=8.94kA即=热稳定性满足6.1.4 电压互感器的选择与校验经查表该型号电压互感器额定容量所以满足要求6.1.5 高压熔断器的选择与校验（1）高压熔断器额定电压大于安装处电网的额定电压即(2)断流能力6.1.6避雷器

15、的选择避雷器的额定电压大于等于安装处电网的额定电压6.1.7 10kV进线与各车间变电所进线的校验1、根据短路电流进行热稳定校验（1）10kV进线：按经济电流密度选择进线截面积：已知小时，经查表可得，经济电流密度jec=0.9A/进线端计算电流 可得经济截面 Aec= 经查表，选择LJ型裸绞线LJ-120,取导线间几何间距D=0.6m 该导线技术参数为：R=0.27 X=校验：短路时发热的最高允许温度下所需导线最小截面积 所以满足要求。（2）No2变电所进线：按上述方法选择LJ型裸绞线LJ-70,取导线间几何间距D=0.6m该导线技术参数为：R=0.46 X=校验： 所以满足要求。2、根据电压

16、损耗进行校验（1）10kV进线： （2）No.2车间变电所进线： 3、根据符合长期发热条件进行校验（1）10kV进线：选LJ120型裸铝绞线 取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大允许载流量99.2A（总负荷电流）（2）No.2车间变电所进线选LJ70型裸铝绞线 取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大允许载流量41.89A6.2低压设备器件的选择及校验NO.11、低压断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV=3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器） (1)该电流互感器额定电压不小于安装地点的电网额定电压，即 (2)电流互感器一次侧

17、额定电流=1458A 满足要求 (3)动稳定校验（Kd=135） 满足要求 (4)热稳定校验（Kt=75） =1.68 =1584.6A 满足要求（1） 热稳定校验即 2、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）0.4kV电流互感器（1） 该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即（2） 电流互感器一次侧额定电流（3） 动稳定校验动稳定倍数Kd=135 =51.92kA一次侧额定电流则即动稳定性满足（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=75热稳定时间=0.15=28.22kA即=热稳定性满足6.3母线的选择与校验工厂供电，（LMY） 母线尺寸：153（）铝母线载流量：165A热稳定校验：所以满足

18、热稳定要求；动稳定校验： 带入数据=所以满足动稳定要求。NO.1 型号选择安装地点条件低压断路器电流互感器刀开关DW15-1500LMZ-0.5HD13-1500/30U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV=1458.4A1500A2000/51500A=28.05kA50kA=19.44MVA=51.61kA135t=t75个数16型号选择安装地点条件低压断路器电流互感器刀开关DW15-1500LMZ-1500/5HD13-1500/30U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV=1584.6A1500A1500/51500A=26.7kA50kA=18.5MVA=49.13kA13

19、5t=t75个数121210 NO.26.3.1低压母线选择与校验： （1）馈电给整条车间的线路采用选用型交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋地敷设。1）按发热条件选择。由=516.6A及地下0.8m土壤温度为20摄氏度，查标A-13-2，初选240平方毫米，其=560A（1）,满足发热条件。即选用YJTV10-3*240三芯塑料电缆（直埋）。2）校验电压损耗。由图2-1所示平面图量得变电所至1号厂房距离约250m,而由表A-15-1查得铜电缆的= 0.132/KM，（线间几何均距计)，又1号厂房的=272kW,=204kvar,因此按公式得：满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定校验。按公式求满足短

20、路热稳定度的最小截面式中变电所高压侧过电流保护时间按0.5S整定（终端变电所），再加上断路器断路时间0.2s,再加上0.05s。由于前面所选240缆芯截面大于，满足要求，即的四芯铜芯电缆（中性线不小于相线的一半，下同）（2）馈电给纺纱车间的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直流地敷设。（方法同上）按发热条件选择。由=486.2A及地下0.8m土壤温度为20摄氏度，查表A-13-2，初选240平方毫米，其=560A（1）,满足发热条件。即选用四芯铜芯电缆（直埋）。（3）馈电给织造车间的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直流地敷设。按发热条件选择。由=797.7A及地下0.8m土壤温度为20摄氏度，查

21、标A-13-2，初选300平方毫米，其=800A（1）,满足发热条件。即选用四芯铜芯电缆（直埋）。（4）馈电给染整车间车间的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直流地敷设。按发热条件选择。由=744.5A及地下0.8m土壤温度为20摄氏度，查标A-13-2，初选300平方毫米，其=800A（1）,满足发热条件。即选用四芯铜芯电缆（直埋）。（5）馈电给机修车间车间的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铝心电缆直流地敷设。按发热条件选择。由=273.5A及地下0.8m土壤温度为20摄氏度，查标A-13-2，初选120平方毫米，其=302A（1）,满足发热条件。即选用四芯塑料电缆（直埋）。1）按发热条件选择。由=2

22、73.5A及地下0.8m土壤温度为20摄氏度，查标A-13-2，初选120平方毫米，其=302A（1）,满足发热条件。即选用四芯塑料电缆（直埋）。2）检验电压损耗。A-15-1查得铝电缆的=0.31/kM，（线间几何均距计)，又0.35号厂房的=90kW,= 155.7kvar，因此按公式得： 3）短路热稳定校验。按公式求满足短路热稳定度的最小截面由于前面所选120缆芯截面小于，不满足短路热稳定要求，因此改为240,即的四芯铝芯电缆（中性线不小于相线的一半，下同）（6）馈电给锅炉房的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铝心电缆直流地敷设。按发热条件选择。采用即的四芯铝芯电缆（直埋）。（7）馈电给化验室车间

23、的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铝心电缆直流地敷设。按发热条件选择。采用即的四芯铝芯电缆（直埋）。（8）馈电给食堂宿舍的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铝心电缆直流地敷设。按发热条件选择。采用即的四芯铝芯电缆（直埋）。（9）馈电给办公楼、幼儿园的线路采用交联聚氯乙烯绝缘铝心电缆直流地敷设。按发热条件选择。采用即的四芯铝芯电缆（直埋）。3、作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL-22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距2km的邻近单位变电所的10kV母线相联（1）按发热条件选择 工厂二级负荷容量共1277.5kVA，最热月土壤平均温度为，查表A-13-2选缆芯截面为25交联聚乙烯

24、绝缘铝芯电缆，其,满足发热条件。（2）校验电压损耗查表可得缆芯为25的铝芯电缆的（缆芯温度按计），二级负荷的，线路长度按2km计算，因此由此可见满足允许电压损耗5%的要求。（3）短路热稳定校验按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25的交联电缆是满足热稳定的要求，而邻近单位10kV的短路数据不知，因此该联络线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。综合上述所选变压器进出线和联络线的导线和电缆型号规格如下表所示：线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆四芯塑料电缆（直埋）10KV出线制条车间四芯塑料电缆（直埋）纺纱车

25、间四芯塑料电缆（直埋）织造车间四芯塑料电缆（直埋）染整车间四芯塑料电缆（直埋）机修车间四芯塑料电缆（直埋）锅炉房四芯塑料电缆（直埋）化验室四芯塑料电缆（直埋）食堂宿舍四芯塑料电缆（直埋）办公楼、幼儿园四芯塑料电缆（直埋）与邻近单位10kV联络线YJL22-10000-3*25交联电缆（直埋）所以满足热稳定要求；动稳定校验： 代入数据=所以满足动稳定要求 6.4绝缘子和套管选择与校验6.4.1户支柱绝缘子型号：ZA10Y 额定电压10kV动稳定校验： 经查表可得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷（弯曲）为3.75kN 则： K 经验证：所以支柱绝缘子满足动稳定要求。6.4.2穿墙套管：型号：CWL

26、10/600 1）动稳定校验： 经查表可得，a=0.22m 所以此穿墙套管满足动稳定要求2)热稳定校验： 额定电流为600A的穿墙套管5s热稳定电流有效值为1.2kA则： 所以穿墙套管满足热稳定要求。七、变配电所的布置与机构设计 总配电所的地点应尽量接近工厂的负荷中心，进出线方便，靠近电源侧，尽量使进出线方便，设备运输方便。不应设在有爆炸危险或有腐蚀性气体的场所周围。 本设计中，本厂根据大型负荷的位置分配地点，负荷中心的确定可以分成两块，设计两个变配电所，NO.1、NO.2变电所各自承担。但是NO.1周围负荷较均衡且10KV进线比较方便靠近南区，故宜将总配建在此所附近。而且对负荷不大的用户，可

27、将总配电所与某个10kV变电所合并，扩充为变配电所。根据本厂实际情况，出线相对较少，负荷总体水平不大，所以在设计时，将总配电所与NO.1变电所合并，建设成变配电所，同时节省了投资，便于管理。 工厂总配电变电所平面布置简图见附图2。八、 防雷装置及接地装置设计 本厂为第三类建设物，滚球半径=60m，水塔上避雷针高度为（20+2）=22m，软水站一般建筑高度=4m，经测量避雷针至软水站最远屋角距离为r=20m，避雷针保护半径=（1.5h-2）p=2520m. (1)由于No.1,No.2变电站中电气设备并不集中，只各有一台或两台变压器，所以不设独立的避雷保护，而采用在各变压器侧加装避雷器的方法来防

28、止雷电波和操作过电压。 （2）因总配与No.1变电站合并，建设成总配电所，电气设备较集中，所以设置独立的避雷针保护，设避雷针高度为22m，保护半径同上计算24.89m，同时为防止反击，避雷针建设在距离总配10m处，并使避雷针接地体与总配接地体相距大于3m。人工接地电阻：应不考虑自然接地体，所以=4（3）接地装置方案初选 采用“环路式”接地网，初步考虑围绕变电所建筑四周打入一圈钢管接地体，钢管直径50mm,长2.5m，间距为2.4m；管间用404的扁钢连接（4）计算单根接地电阻 查表可得砂质粘土电阻率=100m，单根钢管接地电阻=40（5）确定接地钢管数和最后接地方案根据/=404=10；故选择

29、10根钢管做接地体；=1，利用系数=0.520.58，取=0.55，因此接地体数量n为n=16所以最后确定为用16根直径50mm长2.5m的钢管体接地体管间距为2.5m，环式布置。用404扁管连接，附加均压带。=100A）11（3）中央信号装置。在变电所控制或值班室一般装设中央信号装置，由事故信号和预告信号组成。 车间变电所中央信号装置一般采用重复动作的信号装置。若变电所接线简单可采用不重复动作信号装置。本变电所采用集中复归不能重复动作的事故信号装置和集中的复归预告信号装置，它们均采用交流操作电源，取自电压互感器作为信号电路电源。变电所继电保护装置配置 继电保护装置应该满足可靠性、选择性、灵敏

30、性和速动性。电力设备和线路短路故障的保护应设有主保护和后备保护，必要时再增加辅助保护。2、变电所的保护装置1）变压器的继电保护装置（1）装设瓦斯保护，当变压器油箱故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于新号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。（2）装设反时限过电路保护。采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。A、过电流保护动作电流的整定。其中，因此动作电流为：整定为8A。B、过电流保护动作时间的整定：电业局属变电所10配出线定时限过10倍动作电流保护动作时间整定为1.5秒。C、过电流保护灵敏系数的检验：其中kA,因此其保护灵敏系数为：满足灵敏系数1.5

31、的要求。D、.装设电流速断保护。利用GL15的速断装置。（1）速断电流的整定：其中，因此速断电流为：速断电流倍数整定为：（2）电流速断保护灵敏系数的检验：其中，因此其保护灵敏系数为：3、作为备用电源的高压联络线的继电保护装置1）过电流保护动作电流的整定。因此动作电流为：。整定为10A2）过电流保护动作时间的整定。按终端保护考虑，动作时间整定为0.5S。 A.过电流保护灵敏系数。因无邻近单位变电所10kV母线经联络线至本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏系数，只有从略 B.装设电流速断保护。亦利用GL15的速断装置但因无经邻近单位变电所和联络线至本厂变电所高压母线的短路数据，无法整定计算和检验灵敏系数，只有从略。 3）变电所低压侧的保护装置 A、低压总形状采用DW15-1500/3型低压断路器，三相均装过流脱扣器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路。 B、低压侧所有出线上均采用DZ20型低压断路器控制，其瞬时脱扣器可实现对线路短路故障的保护。9.2.1 电力线路继电保护（1）电流速断保护=8.53kA=1.38.53=11.089kA继电保护动作电流 =0.277kA（2）线路过电流保护 保护时限 灵敏系数校验： 合格 附图1：附录二：厂区电缆走向No.1No.2双电源进线