某化纤毛纺织厂总配电所(降压)及配电系统设计

1、课程设计说明书某化纤毛纺织厂总配电所（降压）及配电系统设计指导老师：设计成员：设计组：班级：2010年 月 日某化纤毛纺织厂总配电所（降压）及配电系统设计摘要工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设 备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质， 生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况 解决对各部门的安 全可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择， 变配电所位置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间 变电所位置和变

2、压器数量、容量的选择，防雷接地装置设计等。关键词：总降压变电所，短路计算，继电保护目录1设计任务及原始资料.1.1设计任务.1A OIW 厶孑欠电寸AI.2丿原始口资. I1.3电力负荷计算 . 12变电所高压电气设备选型. . .2. 1 补偿电容器的选择 .2. 2主变压器的选择 .42. 3 各车间变电所的选择 .2.4架空线路的选择.6/rf=f 口 -p-r隹F7短路电流L计I算-I3.1三相短路电流计算目的 .73.2短路电流计算公式 . 83.3各母线短路电流列表 .84主变压器继电保护.：.94. 1保护要求.：9 02-L 4|rC厶 工人匕V I才L V/:变电所口 J设计

3、I 说明厶I4概/述-I厶 cAC11 I t - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - .5.4变电所所址选择 .12设计|体会IU参考文献 .1 63451设计任务及原始资料1.1设计任务为化纤毛纺织厂设计全厂总配变电所及配电系统1.变电所电气主接线设计。2.短路电流计算。3.主要电气设备选择。1.2原始资料一、 生产任务及车间组成1、生产规模及产品规格本厂规模为万锭精梳化纤毛织染整联合厂。全部生产化纤产品，全年生产能 力为230万米，其中厚织物占5

4、0%中厚织物占30%薄织物占20%全部产品 中以晴纶为主体的混纺物占60%以涤纶为主体的混纺物为40%2、车间组成及布置本厂设有一个主厂房，其中有制条车间、纺织车间、织造车间、染整车间等 四个生产车间，设备选型全部采用我国最新定型设备。除上述车间外，还有辅助车间及其它设施，详见全厂总平面布置图（第3页图1-1 ）。二、 设计依据（1）工厂总平面布置图。（2）全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（见第 1页）。（3）供用电协议。表1.1全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表计算负荷序号用电或 车间单 位名称设备 容量（千 瓦）KxcostanPjs（千瓦）Qjs（千乏）Ss（千伏安）备注K

5、（1）N01变电所1织造车间3400.80.80.7527220434012纺纱车间3400.80.80.7527220434013软水站86.10.650.80.7555.9741.987014锻工车间36.90.30.651.1711.0712.9517.0415机修车间296.20.30.51.7388.86153.73177.5616托儿所、幼儿园12.80.60.61.337.6810.2212.7817仓库37.960.30.51.1710.2511.9915.320.98小 计1150717.83638.87960.96（2）NO2变电所1织造车间5250.80.80.75420

6、31552512染整车间4900.80.80.7539229449013浴室、理发室1.880.811.5101.5114食堂20.630.750.80.7515.4711.619.3415独身宿舍200.811601616小计1057.51844.98620.61048.4（3）NO3变电所1锅炉房1510.750.80.75113.2584.94141.5612水泵房1180.750.80.7588.566.38110.6313化验室500.750.80.7537.528.1346.8814卸油泵房280.750.80.752115.7526.2515小计347260.25195.2325

7、.32上表系根据各车间配电系统设计后所提供资料，其中N01、No2变电所各设两台变压器暗备用，No3变电所设两台变压器明备用工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下：（1） 从电业部门某110/35千伏变电所，用35千伏双回架空线路向本厂配电， 该变电所在厂南侧0.5公里；（2） 该变电所35千伏配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为1.5秒， 要求配电所不大于1.0秒；在总配电所35千伏侧计量；功率因数应在0.9 以上；（3）配电系统技术数据变电所35千伏母线短路数据为运行方式电源35千伏母线短路容量说明系统最大运行方式时Sdm）ax=187 兆伏安系统为无限系统最小运行方式时sdmi

8、in=107 兆伏安大容量图1-1某化纤毛纺织厂全厂总平面布置图1-制条车间2-纺纱车间3-织造车间4-染整车间5-软水站6-锻工车间7-机修车间8-托儿所、幼儿园9-仓库10-锅炉房11-宿舍12-食堂13-木工车间14-污水调节池15-卸油汞房配电系统如下图所示:_L L图1-2配电系统三、 设计范围工厂总降压变电所及配电系统设计，包括主变压器、输电线路以及继电保护 器件等设备的选择。四、 本厂负荷性质多数车间三班制，少数车间为一班或二班制。全年为306个工作日，年最大 负荷利用小时数为6000小时，属于二级负荷。五、 本厂自然条件1气象条件(1) 最热月平均最高温为30 C；(2) 土壤

9、中0.71米深处一年中最热月平均温度为 20C；(3) 年雷暴日为31日；(4) 土壤冻结深度为1.10米；(5) 夏季主导风向为南风。2、地质及水文条件根据工程地质资料获悉，厂区地址原为耕田，地势平坦，地层以砂质粘土为 主，地质条件较好，地下水位为 2.85.3米。地耐压力为20吨/平方米。2.变电所高压电器设备选型表1-1根据公式：Pjs K x* PsQjs Pjs*tanSjs Pjs/cos分别计算出各车间的有功和无功功率及视在功率的计算值填入表1.1 02.1补偿电容器选择由于本设计中上级要求cos 0.9,而全厂自然功率因数：cos P. /S 1823.06/2332.30.7

10、80.9P js SJS因此需要进行无功补偿。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此暂取 cos =0.92来计算10KV侧所需无功功率，故：补偿无功功率Qc Pjs(tan 1 tan 2) 1823.06tan(arccos0.78) - tan(arccos0.92) 685.84 kVar 采用18个BWF10-40-1并联电容器进行补偿，总共补偿容量 40*18 720kVar 2.2主变压器的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压 器，以便当一台变压器发生故障后检修时， 另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选暗备用。每台容量按 SN.T

11、0.8 X 1978.55kVA=1582.84kVA 因此选 两台S9-1600/35型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yd11。表2.1无功补偿后工厂的计算负荷计算负荷项目cosD- / kWPjsQ. / kVar3 jsS./kVA Sjs380V侧补偿前负荷0.781823.061454.672332.3010kV侧无功补偿容量-72010kV侧补偿后负荷0.921823.06734.671978.55主变压器功率损耗0.01 Q. =19.78Sjs0.05 Q. =98.9S.s35KV侧负荷总计0.9161842.84833.572022.052.3各变电所变压器选择No安装两

12、台变压器互相暗备用，其容量按SN.T 0.7 X S =0.7 X 960.96 kVA =672.67 kVASjs因此选两台S9-800/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。NQ安装两台变压器互相暗备用，其容量按SN.T0.7 X S =0.7 X 1048.4 kVA =733.88 kVASjs因此选两台S9-800/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。NOB安装两台变压器，其容量按SN.T325.32 kVA因此选两台S9-400/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0各变压器型号及其参数见表2.2为导线的允许载流量所采用的环境温度为导线敷设地点实际的

13、环境温度（30 C)0)207.42A表22 各变压器型号及其参数额定电压/kV损耗/W型号高压低压连接 组别空载负载空载电 流（%阻抗电 压（%主变压器两 台暗备用S9-1600/353510Yd112100175501.26.5NO1两台暗备用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5NO2两台暗备用S9-800/10100.4Yyn0140075000.84.5NOa两台明备用S9-400/10100.4Yyn080043001.042.4 架空线的选择1.在正常情况下架空线可选择一条工作，一条备用。2.架空线截面积的选择1）.按经济电流密度选择导线线路在工作时的最

14、大工作电流：|g Ss/3*Un 2022.05/（J3* 35） 33.36A该生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为6000 小时，属于二级负荷。其钢芯铝线的电流密度J=0.9所以导线的经济截面面积：S |g/J 33.36/0.937.07mm2考虑到线路投入使用的长期发展远景，选用截面积为50 mm的导线，所以35KV架空线为LGJ-50的导线。2）.按长时允许电流校验导线查表得LGJ-50型裸导线的长时允许电流|y 220A,当环境温度为30度时,导线最高工作温度为70度。其长时允许电流为：Iy Iy（ 10）（1式中：70 C当一台变压器满载，一条输电线检

15、修时导线负荷最大，这时的负荷电流为:Ie S/(3*Un) 26.4A由于|e |八所以符合要求。3) .按电压损失校验查表得LGJ-50导线的单位长度电阻和电抗为：Ro .65Xo 0-42输电线路长度为0.5公里，所以线路电阻R .325 ，X 0.21。线路总的电压损失为：U (P*R Q*XUn 22.11V式中：P为35KV侧负荷总有功功率，Q为35KV侧负荷总无功功率。 电压损失百分比为：U % U / Un 0.63% 5%所以导线符合要求。4)按机械强度校验钢芯铝线非居民区35KV最小允许截面为10mm2，所以符合要求。表2.3 LGJ-50型钢芯铝绞线规格股数及直径/mm型号

16、额定截面mm2铝股钢芯计算直径/mm电阻?(km) 1单位重量kg ?(km) 1长期容许电流/ALGJ-50506X 3.21X 3.29.60.65195220注：1.额定截面系指导电部分的铝截面，不包括钢芯截面。2.电阻系指导线温度为 20 C时的数值。3.长期容许电流系指在周围空气温度为25 C时的数值。3.短路电流的计算3.1三相短路电流的计算目的为了保证电力系统安全运行，择电气设备时，要用流过该设备的最大短路电 流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证设备在运行中能够经受住突发短路引起K 1Sd=100MVAS9-1600/35K-2的发热和点动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短

17、路点的供电， 继电保 护装置将自动地使有关断路器跳闸。 继电保护装置的整定和断路器的选择， 也需 要短路电流数据。3.2短路电流的计算公式（标幺值计算方法）：基准容量 S 100MVA，基准电压 uc1 37KV , Uc2 10.5KV 基准电流h S/C-3Uc）电力变压器的电抗标幺值：X3 Uk%S/i00SN（1） 三相短路电流周期分量有效值：|；3） |d/x（2）在无限大容量系统中，短路点处的次暂态短路电流： I I Ik（3）短路冲击电流：i2.55 | （高压系统）jsh1.84 | （低压系统）（4）冲击电流有效值：|s；3）1.51| （高压系统）|sh1.09 I （3）

18、（低压系统）（5） 三项短路容量：S?）3 U CI k（2） c（3）（2） 小（3）（6）I 0.8661，ish 0.866ish ，Ish0.8661sh3.3 各母线短路电流列表根据下图和以上公式计算图3-1短路计算电路表3.1母线短路电流列表三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点(3)I“II(3)| sh(3) I shSK-12.862.862.867.294.32183.28最大运行 方式K-22.142.142.145.463.2338.9K-11.641.641.644.192.48105.1最小运行 方式K-21.851.851.854.712.7933.64

19、4.主变压器继电保护4.1保护要求对于本设计中高压侧为35KV的工厂总降压变电所主变压器来说，应装设 瓦 斯保护、过电流保护和电流速断保护。4.2保护装置及整定计算1.瓦斯保护采用FJ-80型开口杯挡板式气体继电器。2.装设反时限过电流保护采用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。3.电流互感器的选择高压侧：1=1600/ (35X 3 ) =26.39A电流互感器采用三角形接法，计算 电流互感器变比：Ki = (26.39 八3 ) /5 =45.71/5，选用电流互感器变比：Ki =100/5=20低压侧：l2N=1600/ (10X .3 ) =92.

20、38A电流互感器采用星形接法计算电流互感器变比：Ki =92.38/5，选用电流互感器变比：Ki =100/5=20。表4-1电流互感器的主要技术参数型号额定电压/kV额定电流/A额定二次负荷/ cos0.8)10%差时一次电流倍数1s热稳定倍数动稳定倍数一次二次0.513LCZ-353510052一210/ 3级)65100LQJ-101010050.40.610(3级)902254.装设电流速断保护采用GL15型继电器的电流速断装置来实现(1)速断电流的整定I k?max I k22.14KAIqb Krei g L?max/(K i KJ 1.4 1 2.14/(20 3.5)42.8A

21、速断电流倍数整定为Kqb 42.8/67.13满足规定的倍数。(2)电流速断保护灵敏度系数的校验：SpI k?min / I qb?1Ik?min 0.866 1.64 1.42KA,lqb?! Iqb Ki/Kw428 20/1 856 A所以Sp 1420/856 1.66 1.5满足规定的灵敏系数1.5的要求。(3) 过电流动作电流的整定I op K rel K w I L ?max/( K re K i)式中：lL?max为变压器的最大负荷电流 取为2.5 I1N (可取(133) 1讪)；Krel为可靠系数，对定时限取1.2，对反时限取1.3 ；Kw接线系数，对相电流接线取1，对相电

22、流差接线取、3 ；Kre继电器返回系数，一般取0.8 ；Ki电流互感器的电流比。注意：对GL型继电器，lop应整定为整数，且在10A以内因此 lop 1.3 1 2.5 26.39/(0.8 20) 5.36A 故：动作电流整定为 6A(4) 过电流保护电流动作时间的整定过电流保护动作时间 t t 1-t 2=1.5-1=0.5S故其过电流保护的动作时间可整定为最短的0.5S(5)过电流保护灵敏系数的校验SpIk? min / I op?1I k?min1 心/KT 0.866 1.85/(35/10)0.458KA1 op.1Iop Ki /Kw 6 20/1120ASp 458/1203.

23、821.5满足规定的灵敏系数1.5的要求。(6) 35Kv侧和10KV侧断路器和隔离开关的选择表4-2断路器的技术数据极限通过电 流(KA)热稳定电流(KA)型号额定电 压(KV)额定电 流(KA)开断容量(MVA)额定开 断电流(KA)峰值有效 值2S4S固有分 闸时间(s)合闸时 间(S )SW2-35/600356004006.6179.8一6.60.060.12SN10-10I/63010630一1610一16一0.050.2表4-3隔离开关的技术参数热稳定电流(KA)型号额定电压(KV)额定电流(A)极限通过 电流峰值(KA)4S5S操作机构型号GN2-35T/400-5235400

24、52一14CS6-2TGN6-10/600-52106005220一一5.变电所设计说明5.1概述该设计为35KV地面变电所一次设计，该变电所是针对全场全年生产能力为 百万米的化纤毛纺织厂设计的，变电所内一次设备主要有：两台主要变压器（S9-1600/35）和多油断路器，隔离开关，电源变压器，所用变压器，避雷针， 高压开关柜进线柜等。5.2室内布置整个主控制室和高压配电室坐南朝北，这样便于主控制室采光，变电所房屋建筑布置见室内平面图。主控制室内装设有低位配电屏，主变保护屏，中央信号，中央信号继电器及 电度表屏，主变保护控制屏，主变控制屏，中央信号布置在北侧，正对着值班人 员。母线的配电装置分别

25、设在两个单独的房间内， 两个配电室之间通过两面双开 钢门相连接，另外两个配电室来由一个外开式双开钢门。电容器应单独放置在一个房间内。5.3室外布置35KV电源线由变电所南部引进，配电装置采用低式布置，避雷器，电源变 压器及它的保护用的熔断器，低式布置在母线两端，避雷器，电源变压器布置在 主控制器的南东侧，10KV高压电缆从高压配电室引进来，低电压经穿墙套管进 入主控制室，配电装置间隔为 5米，进线相间距离为1.3米，最大允许尺度为 0.7 米。5.4变电所所址的选择一、变电所所址的一般原则1）选择工厂变电所的所址，应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定:2）接近负荷中心、3）进出线方便。4

26、）接近电源侧。5）设备吊装和运输方便6）不应设在有剧烈振动或高温的场所。7）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不应设在污染源 的下风侧。8）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜于上述场所 相贴邻。二、负荷圆及负荷中心的计算图5-1工厂变电所选址图0主变电所车间变电所C2）负荷圈 高压配电线. 低压配电线P3o(RxPi(RyJPi-Xz-IEi.F:/.，7E-Gr7E-ls_.图5-2电气主接线图设计体会与心得本次课程设计持续了两周，说是两周，实则一周半，第一周因连续有多门课 程要考试，因而无暇搞设计，一周半的时间紧迫，于是不得不抽出一些晚上和周 末的时间来继续搞设计，时间抓的很紧也很充实。作为电气工程及自动化大三的