工厂供配电系统设计

1、工厂供配电系统设计高压供电线路设计配电室选址一、配电所的设计要求:1、供电可靠，技术先进，保障人身安全，经济合理，维修方便。2、根据工程特点，规模和发展规划，以近期为主，适当考虑发展，正确处理近期建设和原期发展的关系，进行远近结合。3、结合负荷性质，用电容量，工程特点，所址环境，地区供电条件和节约电能等因素，并征求建设单位的意见，综合考虑，合理确定设计方案。4、变配电所采用的设备和元件，应符合国家或行业的产品技术标准，并优先选用技术先进，经济适用和节能的成套设备及定型产品。57应采取必要的抗震措施。二、变配电所选址：变配电所地址选择应根据下列要求综合考虑确定： 1、 接近负荷中心；2、 接近电

2、源侧；3、 进出线方便；4、 运输设备方便；5、 不应设在有剧烈震动或高温的地方；6、 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；7相贴邻；8、 不应设在地势低洼和可能积水的场所；9、 不应设在有爆炸危险的区域里；10、不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方。负荷等级的划分一、符合下列情况之一时，应为一级负荷： 1、中断供电将造成人身伤亡时。23二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：1产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如:交通枢纽、通信枢纽等用电负荷划分为二级负荷。对接线方案的选择一、主接线方案设计原则与要求特点及负荷性质等

3、条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。1安全。2、可靠 应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。3展。（4、经济 在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。二、常见主接线方案1、只装有一台主变压器的变电所主接线方案侧采用的开关电器不同，有三种比较典型的主接线方案：高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的主接线方案；高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的主接线方案；2、装有两台主变压器的变电所主接线方案装有两台主变压器的变电所的典型主接线方案有：高压无母线、低压单母线分段的主接线方案；高压采用单母线、低压单

4、母线分段的主接线方案；三、主接线方案确定1、10kV 侧主接线方案的拟定由工厂负荷计算表（见附录三）10kV10kV2、380V 侧主接线方案的拟定便地获得电能。3、方案确定S111。图1采用一台主变时的系统图S112。图1采用一台主变时的系统图图2采用两台主变时的系统图比较项目比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案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技由于一台主变，电压损耗略由于两台主变并列，电压损耗术供电质量大略小指灵活方便性只有一台主变，灵活性不好由于有两台主变，灵活性较好标扩建适应性差一些更好22.59815.217电力变压器的经投资综合投资额济为222.59

5、8=45.196万元为415.217=60.868万元指高压开关柜（含 按每台4.2 万元计,综合投资6 台型柜综合投资约标计量柜的综合约为61.54.2=37.8投资额51.54.2=31.5电力变压器和主变和高压开关柜的折旧和电力变压器和主变和高压开关柜的折旧和主变和高压开关柜的折旧和维高压开关柜的年运行费交供电部门的维修管理费约 7 万元按 800 元/kVA 计，贴费为修管理费约 10 万元贴费为 210000.08=160 万一次性供电贴1600元费0.08 万元=128 万元上表1是两种主接线方案的比较，从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案优于装设一台主变的方案。从

6、经济指标来看，装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案。由于集中负荷较大，已经大1250kVA,低压侧出线回路数较多，且有一定量的二级负荷，考虑今后增容扩建的适应性，从技术指标考虑，采用于装设两台主变的方案。配电柜选择对于配电柜选择的选择，应满足下列要求:一、高压开关柜的结构应保证工作人员的安全和便于运行、维护、检查、检修和试验。次设备不会产生永久性变形和影响性能的弹性变形。三、开关柜内必须有工作位置、试验位置、以保证手车处于以上位置时，不能随意移动。车应具有互换性。五、沿所有开关柜整个长度延伸方向应设有专用的接地导体。六、“五防”联锁要求:断路器手车只能在试验或工作位置时，断路器才能进行合、

7、分阐操作。当接地开关处于分闸状态时，手车才能从试验或断开位置移到工作位置。手车处于工作位置时，接地开关操作轴被锁定，接地开关不能合闸。当断路器处于合闸状态时，丝杆被锁定，不能移动手车。只有当接地开关合上，电缆室门才能打开检修电缆。断路器在工作位置，二次插头不能拨下。2.5mm2 1.5 mm2 .八、开关柜电缆室门要求做成带绞链，并与断路器联锁，满足五防功能。九、电流互感器的安装要求便于拆装和做试验。小室，中间加隔板完全分开。操作复杂，稳定性差，制约生产因素多，属于落后产品，且防护等级已经达不到KYN无功补偿0.9本工厂中，采用电力电容器进行无功功率补偿。补偿方式有两类：一、高压集中补偿率得不

8、到补偿，这种补偿方式只适合于大中型企业。二、低压集中补偿小型企业用此补偿方式比较经济。并联电容器量Qcc的确定如下公式所示:PmaxQ1/(cos 1/(cos 1)11/(cos ) 12 P1/(cos1/(cos 1)1（1）1/(cos1/(cos3max-总平均最大功率 kW；cos -最大使用时平均功率因数；1cos cos 0.970.98。23三、低压分散补偿补偿容量Qcc计算如下公式所示:Q Pccav(tg1tg2) c(tg1tg2) q Pcc（2）qtgc1tg2tg-补偿前企业自然平均功率角的正切值；1-补偿后企业功率因数角的正切值；2 -年平均有功负荷系数，一般取

9、 0.70.75；q -无功功率补偿率，kvar/kW 。c小，采用的是电容器自动投补的方式。高压侧短路电流，短路容量的确定流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算出电路中各主要元件（其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名。本设计采用标幺制法计算一、标幺制法计算步骤和方法1、绘计算电路图，选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入的所以电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。2、设定基准容量 Sd和基准电压Ud，计算短路点基准电流 Id。一般设 Sd=100MVA，设 Ud=U （短路计算电压cddIddd(3)3、计算短路回路中各主要元件的阻抗标

10、幺值。一般只计算电抗。电力系统的电抗标幺值X * sSdocS(4)ocSoc电力系统出口断路器的断流容量（MVA电力线路的电抗标幺值SX X ldcWL0 U2(5)c式中 Uc线路所在电网的短路计算电压（kV。电力变压器的电抗标幺值X * U % SkdT100 SN(6)式中：Uk%变压器的短路电压（阻抗电压）百分值；S 变压器的额定容量（单位为 kVA,计算时化为与 SN同单位。4、绘短路回路等效电路，并计算总阻抗。用标幺制法进行短路计算时，无论有几个短路计算点，其短路等效电路只有一个。5、计算短路电流。分别对短路计算点计算其各种短路电流：三相短路电流周期分量I (3)、短路次暂态短路

11、电流I*(3) 、短路稳态电流I (3) 、短路冲击电流ki (3) 及短路后第一个周期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值）I (3) 。shkII(3) d kX(7)在无限大容量系统中，存在下列关系：I*(3) =I (3) =I (3)(8)k高压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：i (3) =2.55I*(3)(9)shI(3) =1.51I*(3)(10)sh低压电路的短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：i (3) =1.84I*(3)(11)shI(3) =1.09I*(3)(12)sh6、计算短路容量SS(3) dkX(3-13)(1)500MVAS9

12、-1000系统LGJ-150,8km10.5kV(4)0.4kV图3 并列运行时短路计算电路二、两台变压器并列运行计算（由以上公式进行计算，计算过程此处略） 三、两台变压器分裂运行计算（由以上公式进行计算，计算过程此处略） 四、短路电流计算结果短路电流计算结果见表 1、表 2：表1并列运行时短路电流计算结果短 路三相短路电计 算三相短路容量/MVA点I kI (3)I (3)i shI shS ( 3)kK11.961.961.965.02.9635.7K219.719.719.736.2521.4717K319.719.719.736.2521.4717短路三相短路电流/kA短路三相短路电流

13、/kA三相短路容量/MVA计算I (3)I (3)I (3)i (3)I(3)S ( 3)点kshshkK11.961.961.965.02.9635.7K225.825.825.852.531.119.8电站通常情况下应分裂运行。设备的选择与校验可靠工作的前提下，力争做到运行维护方便，技术先进，投资经济合理。境温度，海拔高度以及有无防尘，防腐，防火，防爆等要求;电气要求是指电气设备对电压，电流，频率等方面的要求；对开关电器及保护用设备，如开关，熔断器等，还应考虑其断流能力。电气设备短路情况进行校验，就是要按最大可能的短路故障(通常为三相短压互感器等)，以及架空线路，一般不必考虑动稳定度，热稳

14、定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的校验。额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。一次设备选择与校验的条件为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：一、按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。二、按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。防火、防爆等要求。按正常工作条件选择一、按工作电压选择设备的额定电压U不应小于所在线路的额定电压U，即NeNNeUUNe二、按工作电流选择设备的额定电流 INe不应小于所在电路的计算电流I，即30I I(15)Ne30三、按断流能力选择设备的额定开断电流 Ioc或断流容量 Soc不应小于设备分断瞬间的短路

15、电流有效值 Ik或短路容量 Sk，即ocI Ioc或ocSSoc按短路条件校验短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。一、隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验1、动稳定校验条件imax i(3)sh(18)或Imax I(3)sh(19)式中：imax、Imax（动稳定电流（单位为k；i (3) I (3) 开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为shshk。2、热稳定校验条件I 2t I (3)2 ttima(20)It 开关的热稳定电流有效值（kA；t 开关的热稳定试验时间（s；I(3) 开关所在处的三相短路稳态电流（kA；tima 短路发热假想时间（s。

16、二、电流互感器的短路稳定度校验1、动稳定校验条件imax i(3)sh(21)或2KI103 i(3)(22)es 1Nsh式中： imax电流互感器的动稳定电流（kA；K电流互感器的动稳定倍数（对I；es1NI电流互感器的额定一次电流（A。1N2、热稳定校验条件timatI timatt(23)timatimatK It 1N I (24)It 电流互感器的热稳定电流（kA；t 电流互感器的热稳定试验时间，一般取 1s；K 电流互感器的热稳定倍数（对I。t1N高低压母线的选择H m =115.5A，低压母线上的最大电流 IDmax=3039A。根据计算电流和GB5005394 10kV 及以

17、下变电所设计规TMY-3(606)60mm 6mm2240A；低压母线选择TMY-3(8010)+60680mm10mm,60mm6mm，3232A。高压侧断路器的选择与校验II10kV过种中，这种断路器越来越不能满足社会发展的需要。由于放置在室内，且其开断能力较大，故使用真空断路器。研究发现，真空断路器与少油断路器相比较有着明显的优势:一、真空断路器维护简单，无爆炸危险，无污染，噪音低，检修费用低，故障率低。二、灭弧室开断后介质恢复快，不需要冷却和更换，熄弧能力底，无损耗， 触头压力小。条件。四、真空断路器使用寿命长，一般可达 20 年左右，可靠性高。VS1-12保护、零序保护、高温报警等，

18、均与二次回路有关。互感器的选择与校验电压和小电流。隔离和保护功能：互感器作为一，二次电路之间的中间元件，不仅使仪表， 继电器等二次设备与一次主电路隔离，提高了电路工作的安全性和可靠性，而且有利于人身安全。扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围：由于互感器的二次侧的电流或电5A（1A）100V，大小的主电路电压和电流值，而且便于二次设备制造规格统一和批量生产。一、电流互感器的选择与校验1、电流互感器的选择变值。同时尚应能承受短时短路电流的作用。满足工作电压要求，即：UUrNUUmW式中 ：UmUW为电流互感器最高工作电压；为电流互感器最装设处的最高工作电压；U 为电流互感器额定电压；rU 为系统的

19、标称电压。n满足工作电流要求应对一，二次侧分别考虑。一次侧额定电流I：r1I Ir1c式中， Ic为线路计算短路电流。二次额定电流I：r 2I5Ar 2准确度等级已知电流互感器的准确度与一次侧电流大小和二次侧负大小有关。2、电流互感器的校验定校验。以高压侧任一电流互感器为例：查出其动稳定倍数为 215，热稳定倍数为 120动稳定性校验由公式：2KI103 i（25）es 1Nsh计算：2kI103 es 1N 215100103 i2sh2满足动稳定要求。式中 Kes为电流互感器的动稳定倍数(对I)；1N由公式：K It 1NI (3)timatimat0.1计算：0.1k It 1Nt 12

20、0 100 103 12kA Ik(3) 11.72 3.71kAtimatimatKt为电流互感器的热稳定倍数(对I)；1Nt 为电流互感器的热稳定试验时间，一般取 1s。tima为短度发热假想时间，高速断路器取 0.1s。可知，电流互感器的选择满足要求。其他电流互感器的选择类似。二、电压互感器的选择1、对一次侧电压要求：UUr1NUUm1W式中：U为电压互感器最高工作电压；m1U为电压互感器装设处的最高工作电压WU为电压互感器额定电压r1U为系统的标称电压N2、二次侧电压U：r 2100V本题采用完全星型接法。本题中用在高压侧的电压互感器，考虑以上条件，选择型号均为 1010/0.1 KV

21、避雷器的选择值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。路绝缘弱点的保护。碳化硅避雷器广泛应用于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘。氧化锌避雷器由于保护性能优于碳化硅避雷器，正在逐步取代后者， 广泛应用于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘，尤其适用于中性点有效接地的 110 千伏及以上电网。ZnOSiC,ZnO、 SiC10KAZnO10-5ASiC100A下，氧化锌阀片实际上相当一绝缘体。ZnO 避雷器除了有效理想的非线性伏安特性外，其主要优点是:ZnO(SiCSiCZnOSiCZnO10KAZnOSiC电压过程中都有电流流过，因此降低了作用在变电站电气设备上的过电压。ZnO

22、ZnO维护方便、使用寿命也长。由于无续流，故也可使用于直流输电系统。ZnOa0.020.051 mA105%115%。压比是指氧化锌避雷器通过大电流是的残压与通过一毫安直流电流时的电10kA10kA1 mA(直流)时电压ZnO1.62.0。110KV担以减轻氧化锌阀片的老化，往往也才用并联或串联间隙的方法。SiC750KV及以下电压等级的氧化锌避雷器。选择的氧化锌避雷器型号为 HY5WS-17/45。其中，H 表示复合有机外套，Y 表示金属氧化物避雷器5表示标称放电电流为5kA,W表示无间隙S表示配电， 17表示避雷器的额定电压为17kV , 45表示标称放电电流下最大残压为45kV 接地装置

23、的选择金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。二、确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢1、确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件： RE 250V/IERE 10式中 IE 的计算为IE = IC = 60(60354)A/350 = 34.3A 故 RE 350V/34.3A = 10.22、接地装置初步方案50mm2.5m5m404mm2 的扁钢焊接。3、计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的 = 100mRE(1) 100m/2.5m = 4、确定接地钢管数和

24、最后的接地方案RE(1)/RE = 40/4 = 101550mm2.5mn15a/l2E0.66。 因此可得n = RE(1)/(ERE) = 40/(0.664) 1516mm50mm2.5m404mm2 的扁钢连接，环形布置。工厂供配电二次回路的设计规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路称为二次回路。行系统。路平面布置图。二次回路可划分为下列几部分；操作回路：由操作电源与断路器的掉闸、合闸线圈等组成。 信号回路：由信号电源与光字牌、警铃、电笛等组成。究设计出了能满足本厂供配电系统安全可靠供电的二次回路。3HMA 电流测量TA1aTA1aA411PJA412cosA413A4TA1cC411PJC412A1C413A2C414A5N411A