工厂供电课程设计——某机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计

1、某机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计2008年7月2日目录一、负荷计算4二、变电所主变压器和主结线方案的选择6三、短路电流的计算7四、变电所一次设备的选择校验9五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择11六、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定12七、设计图样13八、车间平面布置图14九、心得体会15一、负荷计算1由车间平面布置图，可把一车间的设备分成5组，分组如下：NO.1：29、30、31 配电箱的位置：D-靠墙放置NO.2：1428 配电箱的位置：C-靠墙放置NO.3：1、32、33、34、35 配电箱的位置：B-靠柱放置NO.4：6、7、11、12、13 配电箱的位置：B-靠

2、柱放置NO.5：2、3、4、5、8、9、10 配电箱的位置：B-靠柱放置2总负荷计算表如表1所示。表1 机加工一车间和铸造、铆焊、电修等车间负荷计算表编号名称类别供电回路代号设备容量Pe/KW需要系数Kdcostan计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1机加工一车间动力No.1供电回路1040.70.950.3372.824.076.7116.5No.2供电回路82.90.20.51.7316.628.733.250.4No.3供电回路157.70.20.51.7331.554.663.095.7No.4供电回路22.50.20.51.734.57.89.013.7No

3、.5供电回路38.60.20.51.737.713.415.423.42铸造车间动力No.6供电回路1600.40.71.026465.391.4138.9No.7供电回路1400.40.71.025657.180.0121.5No.8供电回路1800.40.71.027273.4102.8156.2照明No.9供电回路80.8106.406.49.73铆焊车间动力No.10供电回路1500.30.452.04589.199.8151.6No.11供电回路1700.30.452.051101113.1171.9照明No.12供电回路70.8105.605.68.54电修车间动力No.13供电回

4、路1500.30.51.73457890.0136.8No.14供电回路1460.30.561.48446578.5119.3照明No.15供电回路100.81080812.2总计(380V侧)动力1501.70.671.12586.1657.4880.71338.2照明25计入Kp=0.8Kq=0.850.641.19468.9558.8729.51108.33. 无功功率补偿 由表1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有0.64。而供电部门要求该厂10KV进线最大负荷时的功率因素不应地于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因素应稍大于0.9

5、0，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:Qc=P30(tan1- tan2)=468.9tan(arccos0.64)- tan(arccos0.92)Kvar=361.1 Kvar参照图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总容量84Kvar×5=420Kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表：表2 无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.64468.9558.3729.51108

6、.3380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.96468.9138.3488.9742.8主变压器功率损耗0.015S30=7.30.06S30=29.310KV侧负荷总计0.94476.2167.6504.829.1二、变电所主变压器和主结线方案的选择1变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有下列两种方案：（1）装设一台主变压器 型式采用S9，而容量根据SN。T=630KVA>S30=504.8KVA选择，即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器

7、 型式也采用S9，每台容量按式SN·T（0.60.7）S30选择，即SN·T（0.60.7）×504.8kVA=(302.9353.36)kVA因此选两台S9-400/10型低损耗配电变压器。主变压器的联结组别均采用Yyn0。2变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：（1）装设一台主变压器的主结线方案。（2）装设两台主变压器的主结线方案。（3）两种主结线方案的技术经济比较（表3）。表3 两种主结线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于

8、一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额由表2-8差得S9-630的单价为7.47万元，而由表41查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2×7.47万元14.94万元由表2-8差得S9-400的单价为5.31万元，因此两台综合投资为4×5.31万元21.24万元，比一台主变方案多投资6.3万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查表4-10得GG-1A(F)型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4&

9、#215;1.5×3.5万元21万元本方案采用6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为6×1.5×3.5万元31.5万元，比一台主变方案多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照表4-2计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为3.706万元（其余略）主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为6.752万元，比一台主变方案多耗3.046万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA计，贴费为630×0.08万元50.4万元贴费为2×400×0.08万元64万元，比一台主变方案多交13.6万元从上表可以看出，按技术指标，装

10、设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。（说明：如果工厂负荷近期有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案。三、短路电流的计算1绘制计算电路（图1）图1 短路计算电路 2确定基准值 设Sd=100MVA，Ud1=10.5kV，低压侧Ud2=0.4kV，则 3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值 （1）电力系统 （2）架空线路 由LGJ-150的，而线路长0.3km,故 （3）电力变压器 有，故 因此绘等效电路，如图2所示。图2 等效电路 4计算k-1点（10.5kV侧）的短路电路总电抗及三相

11、短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值 （2）三相短路电流周期分量有效值 （3）其他短路电流 （4）三相短路容量 5计算k-2点（0.4kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 （1）总电抗标幺值 （2）三相短路电流周期分量有效值 （3）其他短路电流 （4）三相短路容量 以上计算结果综合如表4所示。表4 短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAI(3)k19.29.29.223.513.9167.2k218.718.718.734.420.413.0四、变电所一次设备的选择校验110kV侧一次设备的选择校验（表5）表5 10kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电

12、流断流能力动稳定度热稳定度台数装置地点条件参数UNI302tima数据10kV36.4A (I1N·T)9.2kA235kA9.22×1.9=160.8一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kV40kA162×2=5122高压隔离开关GN-10/20010kV200A25.5kA102×5=5005高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA2电压互感器JDJ-1010/0.1kV1电压互感器JDJZ-10/kV1电流互感器LQJ-1010kV100/5A31.8KA813避雷器FS4

13、-1010kV2户外式高压隔离开关GW4-15G/20015kV200A1表5所选设备均满足要求。2380侧一次设备的选择校验（表6）表6 380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度台数装置地点条件参数UNI302tima数据380V总742.8A18.7kA34.4kA18.72×0.7=244.8一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt低压断路器DW151500/3380V1500A40kV1低压断路器DZ20630380V630A(大于I30)一般30kA12低压断路器DZ20200380V200A(大于I30)一般25kA3低压刀开关HD

14、131500/30380V1500A1电流互感器LMZJ10.5500V1500/5A1电流互感器LMZ10.5500V160/5A100/5A1表6所选设备均满足要求。3高低压母线的选择 参照表5-25，10KV母线选LMY3（40×4），即母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选LMY3（80×8）+50×5，即相母线尺寸为80mm×6mm，中性母线尺寸为50mm×5mm。五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择110KV高压进线和引入电缆的选择（1）10KV高压进线的选择和校验 采用LJ型铝绞线敷设，接往10KV公用干线。1）

15、按发热条件选择。由I30=36.4A及室外环境温度年最热月平均最高气温为33。C，查表8-35, 初选LJ16，其在35。C时的Ial=93.5>I30,满足发热条件。2）校验机械强度。查表8-33，最小截面Amin=35mm2，因此LJ16不满足机械强度要求，故改选LJ35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择。由I30=36.4A及土壤温度25。C查表8-43，初选缆芯为25mm2的交联电缆，其Ial=90A>I30，满足发热条件。2)校验短路稳定

16、。计算满足短路热稳定的最小截面Amin=103mm2>25 mm2，因此25mm2不满足短路稳定要求，故选择YJL22100003×120电缆。2.380V低压出线的选择（1）馈电给机加工一车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择。由I30=287A及地下0.8m土壤温度25。C查表，初选缆芯截面为240mm2，其Ial=319A>I30，满足发热条件。2）校验电压损耗。因未知变电所到机加工一车间的距离，因此未能校验电压损耗。3）短路热稳定度的校验。满足短路热稳定度的最小截面Amin=213mm2所选240mm2的缆芯截面大于

17、Amin，满足短路热稳定度的要求，因此选择VLV2210003×240+1×120的四芯电缆（中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同）。（2）馈电给铸造车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面240mm2聚氯乙烯电缆，即VLV2210003×240+1×120的四芯电缆。（3）馈电给铆焊车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面300mm2聚氯乙烯电缆，即VLV2210003×300+1×150的四芯电缆。（4）馈电给电修车间的线路采用VLV2

18、21000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面300mm2聚氯乙烯电缆，即VLV2210003×300+1×150的四芯电缆。六、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定1高压断路器的操动机构与信号回路 断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图3所示。图3 电磁操动的断路器控制与信号回路WC控制小母线 WL灯光指示小母线 WF闪光信号小母线 WS信号小母线 WAS事故音响小母线 WO合闸小母线 SA控制开关（操作开关） KO合闸接触器 YO合闸线圈 YR跳闸线圈（脱扣器） KA保护装置 QF16断路器辅助触点 GN绿色指示灯 RD红色指示灯 ON合闸

19、 OFF跳闸（箭头指向为SA的返回位置）2主变压器的继电保护装置1）装设反时限过电流保护。 采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。过电流保护动作电流的整定。IL.max=2IiN.T=2×630/(1.732×10)=72.7AKrel=1.3 Kw=1 Kre=0.8 Ki=100/5=20 Iop=1.3×1×72.7/(0.8×20)=5.9A因此整流为6A。过电流保护动作时间的整定。整定高最小动作时间为0.5s。过电流保护灵敏系数的检验。Ik.min=IK-2(2)/KT=0.866×18.7/(10/0.4)=648AIop.1= Iop×Ki/Kw=6&