某化纤毛纺织厂全厂总配变电所与配电系统设计任务书

1、某化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统设计任务书一、原始材料分析工厂概况某化纤毛纺厂10kV 配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，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50%，中织物占 30%，薄织物占 20%，全部产品中以腈纶为主体的混纺物占60%，以涤纶为主的混纺物占40%。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 ：全厂负荷计算车间或用设备计算 负荷变压器KPKQ序号电容量K xc

2、ostgP30Q30S30台数及单位名称(kW)(kW)(kVar)(kVA)容量1制条车间3400.80.80.752722043402纺纱车间3400.80.80.752722043403软水站86.10.650.80.7555.9741.9869.96SL7-1011.04锻工车间36.90.30.651.1700/100.9712.9517.031000kV0.9296.88.85机修车间0.30.51.73A*126153.72177726幼儿园12.80.60.61.337.6810.2112.807仓库37.90.30.51.1711.36913.3322.788织造车间5250

3、.80.80.754203155259染整车间4900.80.80.75392294490SL7-1010浴室1.880.811.5001.5000/100.920.615.41000kV0.911食堂0.750.80.753711.6019.34A*112独身宿舍200.811601613锅炉房1510.750.80.75113.2584.94141.56SL7-200.9141180.750.80.7588.566.38110.620/10水泵房0.915化验室500.750.80.7537.528.1346.86200kVA16卸油泵房280.750.80.752115.7526.25*

4、2相关计算公式：P30 = SNcosP30= KPP30Q30 = P30tgQ30= KQQ30S30 = P302Q302S30 =P302Q302三、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 cos 必须在 0.9 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、 低压补偿和就地补偿相结合。 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 5车间进行就地补偿。在各车间配电变电所进行低压集中补偿并在高压母线

5、上进行高压集中补偿。1、就地补偿：NO.1 车间变电所：机修车间 :QcQP tan2× 0.484=110.71 kVar根据供电技术233页表 26知并列电容器的标称容量选择 8个BW0.4-14-3/8 ，即补偿容量为 112kVar。2、低压集中补偿(1) 对 NO.1变电所 0.4kV 母线 :QB2=Q×K Q P×KP × tan QB1=640.19 ×0.9 - 718.97 ×0.9 ×0.484 -112=150.99kVar采用 11个型号为 BW0.4-14-3/11 进行低压集中补偿，补偿容量为1

6、54kVar。(2) 对 NO.2变电所 0.4kV 母线 :QB2=Q×K Q P×KP × tan QB1=620.6 ×0.9 -844.97 ×0.9 ×0.484= 190.23kVar采用 3个型号为 BW0.4-14-3/3 和 3个型号为 BW0.4-50-3/3 进行低压集中补偿，补偿容量为 192kVar。(3) 对 NO.3变电所 0.4kV 母线 :QB2=Q×K Q P×KP × tan QB1=195.2 ×0.9 -260.25 ×0.9 ×0.

7、484= 62.24kVar采用 1个型号为 BW0.4-12-3/1 和 1个型号为 BW0.4-50-3/1 进行低压集中补偿，补偿容量为 62Var。3、变压器的选择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。（1）NO.1变压器取 KP0.9 ，K Q0. 9P30 =K PP 30 =647.07KWQ30= K QQ30 =310.17kVarS30=P302Q302=717.57KVA考虑 25%裕量： S=717.57（1+25%） =896.96 kVar根据供电技术 222页表 4选 SL7-1000/10 接线方式 Y,y n0

8、P01800W该变压器的参数为 ： Pk11600WI0 % 2.5%U k %4.5S3022PTPFePCu=1800+11600× 717. 57=7.77kVarSNT1000I %U %Sc2QTSNT100SNTSNT1002=2. 510004. 51000717. 57=48.17 kVar1001001000高压侧计算负荷PC.HV1=P30+PT=654.84KWQC.HV1= Q30+QT=358.34kVar（ 2） NO.2 变压器S30 =P302Q302=844.20KVA考虑 15%裕量： S=844.20X （1+15%）=970.83 kVar根据

9、供电技术 222页表 4选 SL7-1000/10接线方式 Y,y n0P01800W该变压器的参数为： Pk11600WI0 % 2.5%U k %4.52844. 202PTPFePCuS30=1800+11600×=10.07kVarSNT1000I%SNTU%SNTSc2QT100100SNT=2. 54. 5844. 20210001000=57.07kVar1001001000高压侧计算负荷PC.HV1= P30+PT=770.54KWQC.HV1= Q30+QT=423.61kVar（ 3） NO.3 变压器S30 = P302Q302=260.35KVA选SL7-20

10、0/10 两台接线方式 Y,y n0P0540W该变压器的参数为： Pk3400WI 0 %3. 5%Uk %4%S3020. 52PTPFePCu=540+3400×260. 35SNT=1.98kVar2002I %SNTU %ScQT100SNT100SNT3. 540. 52200200260. 35=100200= 10.39kVar100PC.HV1= P30+PT=236.30KWQC.HV1= Q30+QT=124.07kVar4、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：PC=PC

11、.HV1+ PC.HV2+ PC.HV3=654.84+770.54+230.30=1661.68KW QC=QC.HV1+ QC.HV2+ QC.HV=358.34+423.61+124.07=906.02kVar SC=1892.63KVAcos=1661.68/1892.63=0.8780QB=QC- PCtan =101.23kVar选用两个型号为 BWF10.5-40-1W/2和一个型号为 BWF10.5-22-1W/1进行高压集中补偿，补偿容量为102kVar四、主接线设计本厂主接线设计方案主要有三种较优方案，分别是（ 1）单母线分段，桥型接线，（ 2）简单单母线，（ 3） 10k

12、V、 0.4kV 母线均采用单母线分段接线。由于本厂是二级负荷，在国名经济中占有重要地位， 且大多数车间是三班工作制， 为了保证供电的可靠性， 再考虑经济型因素， 所以 10kV母线选用单母线分段接线方式，在NO.3车变中两台变压器互为暗备用。 采用这种接线方式的有点主要是可靠性和经济性比较好。单母线分段提高了三个车间供电的可靠性。正常运行时，分段断路器闭合。当任一段母线故障时，分段断路器在继电保护装置作用下断开，将故障母线和非故障段隔开，保障非故障段母线所带负荷的供电可靠性。五、架空双回线导线选择I C109.27A1、按经济电流密度选择P=0.7元/kwh TMAX=6000h 查表得 J

13、N=0.8A/min2 A=Imax/JN=109.27/0.8=136.6mm2 选择 LJ150裸铝导线2、热稳定校验LJ-150 裸铝导线户外 30度时允许载流量为 414AKT=0.94I=0.94414=389.16满足发热条件3、机械强度校验10KV下二级架空线铝绞线满足机械强度需 A 16mm2，所选 15016 mm2满足机械强度要求4、电压损失校验U%=(PQ+QX)/UN2=0.3% 5%满足电压损失要求六、短路电流计算取 Sj =100MVA，k1,k2,k 3,k 4 处取 Uj 10. 4kVk 5 取 Uj2 =10.5kvX*Sj1000. 5355max = S

14、( 3)=187d maxX*Sj=1000. 9355min =( 3)107Sd minX*Sj=0.3190.5100/10.5=0.145l=X0LU 2av*=Uk 1 % Sj=4.5/100100/1=4.5X T2=XT1100STN1*Uk 3 % Sj4100XT4=XT 3= 100STN3= 100200. 2最大运行方式下：X*=X*=X*+0.5Xl*+X*=0.535+0.50.145+4.5=5.1082 1smaxT1X3*=X 4*+0.5Xl*=0.535+0.50.145+20=20.608=Xsmax+XT3(3)*(3)*=1/5.108=0.196

15、I K1max=I K2maxI j1 =100/=144.338kA(3)(3)=144.3380.196=28.290kAI k1max= I k2max最小运行方式下（单回进线运行） ：*=0.935+0.145+4.5=5.580X2=X 1=Xsmin+Xl+XT1*=0.935+0.145+20=21.075X3=X 4=Xsmin+Xl+XT3(3)*(3)*=1/5.580=0.179I K1min=I K2minI k1min(3) = I k2min(3) =0.179=25.836kA将以上数据列成短路计算表，如表6-1 和表 6-2 所示：表 6-1 ：最大运行方式下短

16、路计算表最大运行方式( 3 )( 3)( 3 )( 3)（ MVA）短路点I k max （ kA）i sh max （ kA）I sh max（ kA）三相短路容量 Sk maxK128.29052.05430.83619.6K228.29052.05430.83619.6K37.07213.0127.7084.9K47.07213.0127.7084.9K59.04523.06513.658164.5表 6-2 ：最小运行方式下短路计算表最小运行方式短路点( 3)( 3 )( 3)三相短路容量 Sk min （MVA）I k min （ kA）i sh min （ kA）I sh min

17、（ kA）K125.83647.53828.16117.9K225.83647.53828.16117.9K36.78412.4837.3954.7K46.78412.4837.3954.7K55.09212.9857.68992.6七、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、隔离开关、刀开关、熔断器、电压电流互感器。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（室或室外）、环境温度、海拔高度

18、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。7.1 高压设备器件的选择及校验表 7.1 ：高压设备器件的选择表计算数据断路器隔离开关电流互感器电压互感高压熔断器器型号SN10-10GN1-10/400LFZ-10JDJ-10(1RN1-10I级）U=10kV10kV10kV10kV10kV10kVI fz .max23.065 A600A400A200/5(3 )I shmax52kA50kA1000kV23.065kA( 3 )Sk max164 .5 MVA350MVA200MVAI 2t j =9.045 2 ×1I t2t=20.

19、22(K t I N1TA) 2t= (90×2I tt=14 × 522 × 40.2) × 2个数71581FU、FU12供电技术 P227P230 工厂供电设计指导 P79 P1737.2 低压设备器件的选择及校验表 7.2：低压设备器件的选择表计算数据低压断路器刀开关电流互感器型号DW48-160DW15-400HD1114HD1114LMZJ1LMZJ1LMZB6-00.38-0.5-0.518 个9 个6 个5 个2 个2 个Qs18 到Qs22 到8 个个数TA13 到TA19 到9101112s21s26s25s40512QF、QFQF、

20、 QFQ、 QQ、 QTA到 TATATA到 Q到 Q1823s39s44供电技术 P231工厂供电设计指导P81NO.1UN=0.4kV（ 1） QF9选择 DW48-1600 UNQF9=0.4KVI NQF9=1600>1035.73A(3 )校验 :IQF9.MAX=50KA>I sh.max30.836（ 2） QS18、 QS19、QS26QS33 选择 HD1114（杠杆式 )UNQS=0.4KVI NQS=1500>1035.73A校验 :Iet=80KA>52.054KA22It 2t=40 2I 2 tj<It2*t（ 3）电流互感器 TA5T

21、A12选择 LMZJ10.5 （1000/5 ）'I N1T =1000Ifz.max=1035.73AUNTA=0.4KV校验： =31.88<Kd=135I 2 t j =28.2902 <NO.2UN=0.4kV（ 1） QF10选择 DW48-1600 UNQF9=0.4KVI NQF9=1600>1218.50A(3 )校验 :IQF9.MAX=50KA>I sh.max7.708KA（ 2） QS20、 QS21、QS34QS39 选择 HD1114（杠杆式 ) UNQS=0.4KVI NQS=1500>1218.50A校验 :Iet=80KA

22、>52.054KA I 2 tj=28.290 2It 2t=40 2I 2 tj<It2t（ 3）电流互感器 TA13 到 TA18选择 LMZJ1 0.5 （1000/5 ）'7030I N1T=15001732A >Ifz.max=1218.50A7040UNTA=0.4KV校验： =21.252<Kd=135I 2 t j =28.2902 < =(751.732) 2NO.3UN=0.4kV（ 1） QF11.QF12选择 DW15-400 UNQF9=0.4KVI NQF9=400>375.78A(3 )校验 :IQF9.MAX=25KA

23、>I sh.max7.708KA（ 2） QS22 到 QS25、QS40 到 QS44 选择 HD11到 14（杠杆式 ) UNQS=0.4KVI NQS=400>375.78A校验 :Iet40KA>13.012KA22It 2*t=20 2I 2 *tj<It2*t（ 3）电流互感器 TA19 到 TA23选择 LMZB6 0.38'7030I N1T =60070693A >Ifz.max=375.78A40UNTA=0.4KV校验： =13.28<Kd=135I 2 t j =7.072 2< =(750.693) 27.3 各车间的

24、进线装设低压熔断器表 7.3 ：各车间的进线装设的低压熔断器表熔断器I f2型号熔管电流熔体电流FU3490.7ART0600500FU4490.7ART0600500FU5100.98ART0200120FU624.58ART106030FU718.48ART106030FU8141.67ART0200150FU932.88ART106040FU10222.28ART0400250FU11757.25ART01000800FU12707.25ART1010080FU132.17ART106030FU1427.91ART106030FU1523.09ART106030FU16277.13ART

25、0400300FU1737.89ARM1010060FU18204.32ARM10350225FU19159.67ARM10200160FU2067.64ARM1010080FU2189.49ARM10100100I sh(3)max分断能力5050505028.2905050505050505028.29050505050507.0725050507.4 母线的选择与校验高压母线选择与校验：1892.63109.27A，I fz 2.max31010KV母线选择矩形铝母线304mm2 , I al325 A 109.27A热稳定校验：AminIt j9.045 1031 103.97mm21

26、20mm2 ，c87动稳定校验：F (3)1.732k(ish(3) ) 2l10 71.7321(23.065 103 ) 2110 7230.35Na0.4MF ( 3)l230.3523.035N ? mk10Wbh20.0040.0326 10 7 m366M23.035383.9210 5 N / m2W6 107al(500 700)105 N / m2al，动稳定条件满足、低压侧母线选择：（ 1） NO.1I fz1. max1035.73A0.4KV 母线选择矩形铝母线 1006mm2 , I al1260 A1035.73A热稳定校验：AminIt j28.2901031 3

27、25.17mm2600mm2 ，c87动稳定校验：F (3)1.732k (ish(3) ) 2l10 71.732 1(52.054103 )2110 71173 .26Na0.4MF ( 3)l1173.261117.33 N ? mk10Wbh20.006 0.121 10 5 m366M117.33117.33 105N / m2W1 105al(500 700)105 N / m2al ，动稳定条件满足（ 2） NO.20.4KV 母线选择矩形铝母线1006mm2 , I al1260 A1218.50A热稳定校验：AminIt j28.2901031 325.17mm2600mm2

28、 ，c87动稳定校验：F (3)1.732k(ish(3) ) 2l10 71.7321 (52.054103 )2110 71173 .26Na0.4MF ( 3)l1173.261117.33 N ? mk10Wbh20.0060.1253661 10mM117.33117.33105N / m2W110 5al(500 700)105 N / m2al，动稳定条件满足(3)NO.3I fz1.max375.78 A0.4KV 母线选择矩形铝母线404mm2 , I al425 A375.78 A热稳定校验：AminIt j7.072103181.29mm2160mm2 ，c87动稳定校验

29、：F (3)1.732k(ish(3) ) 2l10 71.7321(13.012321773.312 N10 )10a0.4MF ( 3)l73.3121k107.3312N ?mWbh20.004 0.0421.06710 6 m366M7.331268.73105 N / m2W1.06710 6al(500 700)105 N / m2al，动稳定条件满足7.5 绝缘子和套管选择及校验1、户支柱绝缘子型号： ZA10Y额定电压 10KV动稳定校验： F ( 3)230.35NKF al 0.6 3.75 10 32250 NF ( 3)KFal ，满足动稳定要求2、穿墙套管：型号： C

30、WL10 / 600动稳定校验：F (3)1.732k (ish(3) ) 2 l10 71.732 1 (23.065 103 )2 110 7230.35 Na0.4F(3)KFal0.6 7.5 1034500 N ，满足动稳定要求所以穿墙套管满足热稳定要求。7.6进线电缆选择NO.1I fz1717.57341.43A10按经济电流密度选择：P0.7元 / KWh,T max 6000h, 查表得 J n0.8A / mm2 ，AI max41.4351.79mm2 ，选择 ZLQ 70J n0.8热稳定校验：ZLQ70 电缆在土壤中 I al160A 41.43A, 满足热稳定要求由

31、于进线电缆长度较短，电压损失在允许的围NO.2844.20I fz148.74 A，310按经济电流密度选择： P0.7元 / KWh , Tmax6000h, 查表得 Jn0.8 A / mm2 ，A I max48.7460.92mm2 ，选择 ZLQ 70J n0.8热稳定校验：ZLQ70 电缆在土壤中 I al160A48.74A, 满足热稳定要求由于进线电缆长度较短，电压损失在允许的围NO.3I fz1260.35315.03 A,10按经济电流密度选择： P0.7元 / KWh , Tmax6000h, 查表得 Jn0.8 A / mm2 ，AI max15.0318.79mm2

32、，选择 ZLQ 35Jn0.8热稳定校验：ZLQ35 电缆在土壤中 I al110A 15.03A, 满足热稳定要求由于进线电缆长度较短，电压损失在允许的围八、继电保护装置配置继电保护装置应该满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性，电力设备和线路短路故障保护装置应该设有主保护和后备保护，必要时再增加辅助保护， 对于高压侧为 610KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护。如果电流保护的动作时间大于0.50.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护。对于400KVA及以上数台并列运行的变压器和作

33、为其他负荷备用电源的单台运行变压器根据实际可能出现的过负荷情况，一般应装设过负荷保护。电力线路继电保护1、电流速断保护：I setI.l = K relII k(.3max) =1.25 9.045=11.31KA继电器动作电流I opI = I set.1I= 11.31 =0.28KAnTA2005tlI =0s保护围校验：3 E3101123lmin2Zs.max0.5977.5%II(0.21 0.5)2(0.319211.31lset.1lZ0.5)Z s max 0.535U av210.520.5350.59Sj100所以无保护围，所以不装设电流速断保护2、线路过电流保护：保护时

34、限灵敏度校验合格变压器继电保护装置No.11. 过电流保护 =电流继电器动作电流为灵敏度校验合格2. 过负荷保护变压器过负荷保护的动作电流3. 电流速断保护4. 瓦斯保护见图No.21过电流保护 =电流继电器动作电流为灵敏度校验合格2. 过负荷保护变压器过负荷保护的动作电流3. 电流速断保护4. 瓦斯保护见图No.31过电流保护 =电流继电器动作电流为灵敏度校验合格2. 电流速断保护图 8 瓦斯保护九、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，工厂中心有一软水

35、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 NO.2 变电所承担，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 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.2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。十、防雷装置及接地装置设计1、直击雷保护（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。水塔上避雷针高度为（ 20+2）=22m，软水站一般建筑高度hx =4m，经测量避雷针