化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统设计书

1 化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统设计书 一、原始材料分析 1 工厂供电设计的一般原则 按照国家标准 供配电系统设计规范、 10以下设计规范、低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则： （ 1）遵守规程、执行政策。 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 （ 2）安全可靠、先进合理。 应做到保障人身和设备的安全， 供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （ 3）近期为主、考虑发展。 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （ 4） 全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。 2 工程概况 某化纤毛纺厂 10变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，其中织造车间、染整车间、锅炉房为二级负荷。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，例如煤气站的鼓风机、 10吨以下的电弧炼钢炉的低压用电设备和刚玉冶炼电炉变压器等，中断供电可能造成主要设备损坏或大量产品报废 3 供电条件 （ 1）供电部门可提供双回路 10源，一用一备。 （ 2）电源 1 进线处三 相短路容量 120线电缆长约 150 米。电源 2 进线处三相短路容量 100线电缆长约 120 米。 （ 3）采用高供高计，要求月平均功率因数不小于 要求计量柜在主进开关柜之后，且第一柜为主进开关柜。 （ 4）为其他车间变电所提供 2 路 10源出线，容量每路 800 （ 5）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 2 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示。 表 2关计算公式： 30P=0P= 0P30Q=30P 0Q=30Q30S= 230230 30S= 230230 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 须在 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 电所选择 1、 2、 5 车间， 电所 8、 9 车间采用就地补偿。 根据供电协议的功率因数要求， 取补偿后的功率因数 ，各个补偿的容量计序号 车间或用电 单位名称 设备 容量(xK计 算 负 荷 变压器台数及容量 K30P(30Q(30S(1 制条车间 340 72 204 0 1000 纺纱车间 340 72 204 软水站 锻工车间 机修车间 幼儿园 仓库 织造车间 525 20 315 0 1000 染整车间 490 92 294 0 浴室 1 食堂 2 独身宿舍 20 16 0 3 锅炉房 151 0 400 4 水泵房 118 5 化验室 50 6 卸油泵房 28 1 3 算如下： 1、就地补偿： 列 间变电所： 制条车间： 2c 联立得： k V a 5 6272204 根据供电技术 233 页表 26 知并列电容器的标称容量选择六个 ，即补偿容量为 84 补 偿后剩余容量：=20420理可得 2、 5、 8、 9车间的补偿容量及补偿后剩余容量。 2、低压集中补偿 对 用三个型号为 进行低压集中补偿，补偿容量为 36 对 用两个型号为 进行低压集中补偿，补偿容量为 24 对 用三个型号为 进行低压集中补偿，补偿容量为 84 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。 取 0P= 0P30Q=30Q30S= 230230 30S=虑 15%裕量： k V 515 3 2 根据供电技术 222 页表 4 选 0 接线方式 Y,16001800001800+11600 4 2100%100% =48理可得 变压器选型及高压集中补偿前的参数，其中 0 接线方式 Y,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： = ta PQ c=用三个型号为 进行高压集中补偿，补偿容量为 120 补偿后的功率因数达到 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 (功率因数 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 就地补偿之后 80 24 压集中补偿 6 4 4 5 总 44 压侧功率因数 压集中补偿 17 压器损耗 8 7 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 10母线分段供电方式，在 变中接明备用变压器。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。 具体接线图附图 1。 五、短路电流计算 路电流计算方法： 基准电流 相短路电流周期分量有效值 )3(*三相短路容量的计算公式 )3(在 10/压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般 1。 路电流的计算 取 100以 *1100%6 6 *2 *13100%010010046 总配进线： *配到 电所进线： 1 *配到 电所进线： 2 *大运行方式下： 绘制等效电路图 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 最小运行方式下： 绘制等效电路图 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( 将以上数据列成短路计算表，如表 5表 5示： 表 5大运行方 式 短路点 )3( )3( )3( 三相短路容量 1k k k 5小运行方式 短路点 )3( )3( )3( 三相短路容量 1k 10 2k k 、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（室内或室外）、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。 压设备器件的选择及校验 计算数据 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 型号 10）/400 (30 =100001000/100 1000I=30A 400A 200/5 2A 6 00 20005 2I t= t 216 2 214 5 个数 7 14 2 2 2 1 供电技术230227 工厂供电设计指导路器的选择与校验 （ 1）按工作环境选型：户外式 （ 2）断路器额定电压及额定电流=101 105 . 59 46000 Q FN . Q F =630A30I=3)动稳定校验 断路器最大动稳试验电流峰值0kA4)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 162 (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 M 00.)3( M V AS k a x.)3( 综上，断路器的选择满足校验条件。 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10=20030I=05 . 59 9000 Q SN . Q S （ 3） 动稳定校验 4） 热稳定校验 980514 2 即 流互感器选 择与校验（高压侧电流互感器） 10流互感器 （ 1） 该电流互感器额定电压 2） 电流互感器一次侧额定电流 1 2 6 . 7 5 . 5 9 000 c tN . c t （ 3） 动稳定校验 动稳定倍数 60 12 一次侧额定电流 3 101 . 则 . 动稳定性满足 （ 4）热稳定性校验 热稳定倍数 0 热稳定时间I = 2. )( K= 2)23190( = )( 热稳定性满足 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 00 1 0 0 0 05 0 0 所以满足要求 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 10(2)断流能力 M V U 22 0 0 雷器的选择 避雷器的额定电压大于等于安装处电网的额定电压 10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） 10线： 按经济电流密度选择进线截面积： 已知 6000查表可得，经济电流密度 2进线端计算电流 51038 7 2 8330 可得经济截面 230 5 经查表，选择 裸绞线 导线间几何间距 D=导线技术参数为： R= 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 22)3(m i n 1 2 13 所以满足要求。 （ 2） 电所进线： 按上述方法选择 裸绞线 导线间几何间距 D=导线技术参数为： R= X= 校验： 22)3(m i n 所 以满足要求。 （ 4） 电所进线： 按上述方法选择 裸绞线 导线间几何间距 D=2)3(m i n 4.8 j 2、根据电压损耗进行校验 （ 1） 10线： % 0 0 1 7 71 6 6 4%10% 2 2） 间变电所进线： %0% 2 3） 间变电所进线： %0% 2 据符合长期发热条件进行校验 （ 1） 10线： 选 120型裸铝绞线 取导线间几 何间距 D=查表可得，最大允许载流量 75 负荷电流） （ 2） 间变电所进线 选 50型裸铝绞线 取导线间几何间距 D=查表可得，最大允许载流量 15 3） 间变电所进线： 选 50型裸铝绞线 取导线间几何间距 D=查表可得，最大允许载流量 15 压设备器件的选择及校验 14 计算数据 低压断路器 隔离开关 电流互感器 型号 4 J =0I=600A 1000A 1000/5 0 60杆式） 135 2I t= t 1302 75 个数 1 7 8 算数据 低压断路器 隔离开关 电流互感器 型号 4 J =0I=600A 1500A 2000/5 0 80杆式） 135 2I t= t 1402 75 个数 1 5 6 算数据 低压断路器 隔离开关 电流互感器 型号 4 =0I=30A 600A 300800/5 0 15 50杆 式） 135 2I t= t 1252 75 个数 1 4 5 供电技术231P工厂供电设计指导、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= 96. 5000 Q FN . Q F 2、隔离开关的选择与校验 (1)按工作环境选型：户外型 (2)U01 1000 4070 3070 =30I =足要求 (3)动稳定校验 0kA足要求 (4)热稳定校验 230 1=900 =107 所以 足要求 3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器） (1) )电流互感器一次侧额定电流 16 070100001 . 30I = 满足要求 (3)动稳定校验（ 35） . (4)热稳定校 验（ 5） 2. )( K= 2) =10 = 30I= 满足要求 2、隔离开关的选择与校验 （ 5） 按工作环境选型：户外型 （ 6） 隔离开关的额定电压及额定电流=150030I=40000 Q SN . Q S 满足要求 （ 7） 动稳定校验0kA 8） 热稳定校验 1600140 2 即 流互感器选择与校验（低压侧电流互感器） 流互感器 （ 5） 该电流互感器额定电压 6） 电流互感器一次侧额定电流 121 7. 89000 c tN . c t 17 （ 7） 动稳定校验 动稳定倍数 35 次侧额定电流 73201 . 则 . 动稳定性满足 （ 4）热稳定性校验 热稳定倍数 5 热稳定时间I = 2. )( K= 2)173275( = )( 热稳定性满足 、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= 000 Q FN . Q F =630A30I= 满足要求 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=60030I=000 Q SN . Q S 满足要求 （ 3）动稳定校验0kA 4）热稳定校验 625125 2 即 流互感器选择与校验（低压侧电流互感器） 流互感器 （ 1）该电流互感器额定电压 8 （ 2）电流互感器一次侧额定电流 368 . 42000 c tN . c t 满足要求 （ 3）动稳定校验 动稳定倍数 35 次侧额定电流 9 301 . 则 . 动稳定性满足 （ 4）热稳定性校验 热稳定倍数 5 热稳定 时间I = 2. )( K= 2)69375( = )( 热稳定性满足 车间的进线装设低压熔断器 低压熔断器的型号 型号 熔断电流 熔体电流 分段电流 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 线的选择与校验 压母线选择与校验： 工厂供电， （ 母线尺寸： 15 3（ 2 19 铝母线载流量： 165A 热稳定校验： 223m i n a 所以满足热稳定要求； 动稳定校验：K c)3( 62 )3(7 )(1073 带入数据)3(7 )(1073 = )( K c)3( = )(30 62 = )(101 2 0 62 m = M P a 所以满足动稳定要求。 （ 母线尺寸： 80 6（ 2 铝母线载流量： 1150A 热稳定校验： 223m i n 4 8 a 所以满足热稳定要求； 动稳定校验：K c)3( 62 )3(7 )(1073 带入数据如 下： )3(7 )(1073 = )( 3 20 K c)3( = )(532 62 = )( 0 62 m = M P a 所以满足动稳定要求 （ 母线尺寸： 100 6（ 2 铝母线载流量： 1425A 热稳定校验： 223m i n 6 0 a 所以满足热稳定要求； 动稳定校验：K c)3( 62 )3(7 )(1073 带入数据如下： )3(7 )(1073 = )( 1 K c)3( = )(711 62 = )( 0 52 m = M P a 所以满足动稳定要求 （ 母线尺寸： 40 4（ 2 铝母线载流量： 480A 21 热稳定校验： 223m i n 1 6 a 所以满足热稳定要求； 动稳定校验：K c)3( 62 )3(7 )(1073 带入数据如下： )3(7 )(1073 = )( K c)3( = )(31 62 = )( 0 62 m = M P a 所以满足动稳定要求 缘子和套管选择与校验 内支柱绝缘子 型号： 10Y 额定电压 10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 ： K )( 经验证： )(2250)3( 所以支柱绝缘子满足动稳定要求。 墙套管： 型号： 10/600 1）动稳定校验： 经查表可得， ， ， a=(0)(7232)3(21 )( 所以此穿墙套管满足动稳定要求 22 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 ： )(720512)( 222222)3( a 所以穿墙套管满足热稳定要求。 七、变配电所 得布置与机构设计 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，工厂中心有一软水站和水塔，所以本工厂总配电所不宜设在工厂中心位置。工厂东北角远离负荷中心，且有一卸油台和化验室，总配电所不宜靠近易爆易燃与具有腐蚀性物品的场所，所以也不应该在此地建设总配电所。本厂最重负荷有 电所承担，且周围负荷较均衡，故宜将总配建在此所附近。而且对负荷不大的用户，可将总配电所与某个10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 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 击雷保护 （ 1）本厂最高建设为水塔，设计高度为 20m，加设 2m 高的避雷针，现计算水塔避雷针能否保护软水站。 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m，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 p=2520m. 因此水塔避雷针能保护软水站 （ 2）由于 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 法来防止雷电波和操作过电压。 （ 3）因总配与 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 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。 电所公共接地装置的设计 对于大量使用动力电的矿工企业，供电系统采用 统，即保护接线与零线相统一，电气设备外壳接保护零线与系统共地。 （ 1）确定接地电阻要求值 经查表可确定此变电所公共接地装置的接地电阻应该满足一下两个 条件： 120/ 其中 350 )( （ A） 23 4 式中： 所以 350 )(10 = 所以 120/ 比较可得：总接地电阻 4 （ 2）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 50 距为 间用 40 4 2扁钢连接 （