《某工厂供配电（设计报告）》

第1章引言本文从经济性、安全性、科学性等方面对某厂110kV供配电系统进行了设计。首先确定各部分的主接线形式，然后通过负荷计算确定变压器的容量和型号。然后根据各回路、母线、电力电缆、电流互感器等的最大连续工作电流和短路计算结果，确定包括断路器在内的各种电气设备的型号，最后确定电源的继电保护、防雷和接地保护供配电系统，完成某厂110kV供配电系统电气总体设计。第2章系统总体设计2.1某工厂供配电的基本资料本文设计的110kv供配电系统主要为办公楼、培训楼、木型车间、车间、综合楼、内部照明、消防安全和公共设施供电。某厂变电所工作责任重大，采用开关站形式供配电。110kV高压侧由开关站配电，380V电源由电力电缆供电。2.2某工厂供配电的基本数据2.2.1供电基本数据工厂的车间名称、设备容量、变压器台数及容量如表2-1所示。表2-1某工厂供配电基本数据序号车间名称设备容量/KWKdcostan计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/KVAP30/KWQ30/KVarS30/KVAI30/A1铸钢车间18000.420.651.17756884.521163.081767.121#车间变22铸铁车间12000.410.71.02492501.84702.861068.842#车间变2砂1200.720.61.3386.4114.91144218.79小计（KΣ=0.9）3铆銲车间12500.320.451.98400792888.891350.533#车间变1No.1水泵房300.750.80.7522.516.8828.1342.73小计（KΣ=0.9）4空压站3900.860.750.88335.4295.15447.2679.454#车间变1机修车间1580.260.651.1741.0848.0663.296.02锻造车间2000.30.551.526091.2109.09165.75木型车间1800.350.61.336383.75105159.53制材厂230.280.61.336.448.5710.7316.3综合楼200.9101801827.35小计（KΣ=0.9）5锅炉房2900.760.80.7518.7514.0623.4435.615#车间变1No.2水泵房250.750.80.7518.7514.0623.4435.61仓库（1、2）800.350.651.172832.7643.0865.45污水提升站150.650.80.759.757.3112.1918.52小计（KΣ=0.9）2.3某工厂的主接线图根据1996年颁布的《电力业务规程》，110kV及以下用电单位应设置专用电能计量柜。因此，kyn28a-12-j高压计量柜位于二线制主开关前，计费表只采用电流互感器和电压互感器连接。由于需要与计量柜连接，采用带输入断路器的高压开关柜，所以采用KYN28A-12型。图2-1主接线图2.4某工厂的主接线方案的选择根据主接线的设计原理和一般要求，我们首先确定主接线的两种接线方案，如图2-2和图2-3所示。 图2-2方案A主接线简图图2-2的方案A是使用单电源单母线的电源模式来设计的。方案A优点:接线方法简单明了，设备体积小，经济方便。方案A缺点：单母线接线的可靠性可能很差。当母线故障时，必须关闭整个工厂的电源并进行维修。图2-3方案B主接线简图（2）图2-3采用双电源双母线供电方式设计方案B优点：供电可靠性能高。方案B缺点：主接线的建设费用较高。第3章负荷计算与变压器的选择3.1负荷计算负荷计算是某厂用变电所设计的重要内容之一。负荷计算是变压器功率和输出侧最大持续电流的重要依据。由于本次设计为110kv某厂变供配电系统电气设计，内能设备主要为工业用电，负荷计算采用所需系数法。3.1.1单台用电设备的计算用电设备的负荷计算和负荷容量在额定工作状态下满足以下要求：(3-1)式中：一一用电设备的安装容量(kW)——介质损耗因数正切值一一设备的额定电压(kV)一一有功计算负荷(kW)Qc一一无功计算负荷(kVAr)Sc一一视在计算负荷(kVA）Ic一一计算电流(A)3.1.2用电设备组的计算负荷如果是计算配电干线的负荷时，应该进行分组，计算各组的总安装容量，在根据各组的需要系数、功率因数以及功率因数正切值，那么(3-2)3.2无功功率平衡及无功补偿（1）无功功率的基本要求在电力系统中，无功补偿通常采用等级分布和局部均衡。需要具有一定灵活性和足够备用功率的无功功率。主无功功率补偿装置通常用于并联电容器或并联电抗器。（2）无功功率平衡及补偿1.并联电容器通常用作低压配电装置中的补偿装置。2.并联电容器的功率与主变压器的功率有关，但实际上变压器的功率通常为5％至10％，可安装在高压侧或低压侧。3.对于低压配电装置，功率因数约为0.9。3.3变压器的选择变压器作为配电系统的连接装置，对电力系统的运行和电压等级的变化起着重要的作用。选择要慎重合理，否则会造成一些不便。除了负荷计算和变压器所在环境外，变压器的功率和型号计算还应考虑该地区3-5年的发展规划，留有一定的余地。变压器的选择还应考虑输入输出回路的数量、所需的电压等级等，并进行全面的分析和考虑[7]。由于这种结构所需的变压器在室内，因此使用干式变压器，如SCB10。其特定型号的选择如下表所示：表3-1变压器型号表负荷名称低压侧负荷容量(kVA）功率因数变压器型号台数铸钢车间879+7690.85SCB10-1250/10UK%=62铸铁车间803+7330.85SCB10-1000/10UK%=62铆銲车间549+5980.85SCB10-630/10UK%=62续表3-3变电站524+489+587+4720.85SCB10-630/10UK%=64厂区综合楼11430.85SCB10-1250/10UK%=61木型车间8670.85SCB10-1000/10UK%=61制材厂26.80.85SCB10-30/10UK%=41第4章某工厂供配电短路电流的计算4.1短路电流计算4.1.1短路电流计算的基本步骤1.选择参考值并计算每个组分的等效反应性（标准值）；2.系统制订等值网络图；3.选择短路点；3.简化等值网络图，不考虑短路电流的非周期分量，计算发生短路时，短路总阻抗的值，求出短路电流的标幺值和有名值；4.计算短路电流值，最大总电流值和短路功率；5.绘制当前短路计算结果的表格[8]。4.1.2各元件标幺值的归算（1）各元件参数计算的公式说明1.线路参数计算(忽略电容)一般的输电线路阻抗有：（4-1）则线路阻抗为：（4-2）符号说明：x表示线路的单位阻抗l表示输电线路的长度kmX表示输电线路的阻抗2.变压器参数计算(4-3)符号说明：XT表示变压器的等值阻抗uk%表示变压器阻抗电压百分值表示额定电压(线电压)kV表示变压器的额定容量MVA3.电抗器参数计算(4-4)符号说明：Xk是反应堆等效电阻uk%表示电抗器的电抗百分值表示额定电压(线电压)kV表示变压器的额定容量KA4.2某工厂变电站的短路电流计算4.2.1某工厂变电站各元器件的有名值和标幺值计算根据上述的公式，计算各元器件的有名值及标幺值。取基准容量、基准电压分别为10MVA，110KV，则其基准电流=0.557KA，其计算结果估下表所示：表4-1变压器参数负荷名称变压器型号功率因数台数有名值()标幺值铸钢车间SCB10-1250/10UK%=60.8524.80.48铸铁车间SCB10-1000/10UK%=60.8526.00.60铆銲车间SCB10-630/10UK%=60.8529.50.95厂区综合楼SCB10-1250/10UK%=60.8514.80.48木型车间SCB10-1000/10UK%=60.8516.00.60制材厂SCB10-30/10UK%=40.85120020已知系统的短路容量：911线为143.9MVA、924线为267.8MVA，则其标么值为：4.2.2系统短路电流的计算由表4-1分析可得则其简化等值电路图，如图所示：图4-1系统简化等值电路图所以（4-5）则最大电流有效值：（4-8）短路容量：（4-9）第5章主要电气设备的选择5.1电气设备选择的条件5.1.1电气设备选择的原则电气设备选择的一般原则是：1.应满足在不同情况下的要求，并考虑负荷增加的裕量[9]；2.应按当地环境条件校验；3.选择导体时应尽量选择相同种类；4.在工程扩建时，应选用与旧电气设备型号相同的新电器；5.在选择新型电气设备时，必须进行可靠的测试才能获得数据，并且必须是合格的机构才能确保设备的可靠性[10]。5.1.2电气设备选择的技术条件额定条件下电气设备的选择1.额定电压即：（5-1）2.额定电流即（5-2）相应回路的最大持续工作电流Imax=1.05Ie5.2电气设备的选择5.2.1电压、电流互感器的选择（1）电压互感器的选择条件应根据使用条件和装设地点来选择电压互感器。电压互感器的类型和形状。油浸式电压互感器和内置电压互感器广泛应用于20~110kV厂区配电系统[11]。功率和精度等级的选择由其功率和精度由连接的仪器决定（2）电压互感器的选择表5-1电压互感器数据名称电压互感器型号具体参数911线JDZ一10PTJDZXF14一10一0.2一次额定电压110KVPTJDZXF14一10一0.2二次额定电压100V计量JDZXF14一10一0.2最大容量500VA924线JDZ一10（3）电流互感器的选择条件1.类型和形状选择.用于瓷绝缘电流互感器广泛用于20~110kV室内配电系统。2.高压侧额定电压和电流应满足：（4)电流互感器的选择表5-2电流互感器选择负荷名称最大持续工作电流(A)电流互感器型号铸钢车间102.8LZZBJ9-10200/5铸铁车间95.8LZZBJ9-10150/5铆銲车间71.3LZZBJ9-10100/5变电站129.2LZZBJ9-10200/5厂区综合楼71.0LZZBJ9-10100/5木型车间54.01LZZBJ9-1075/5制材厂1.67LMK3一0.66总计309.2LZZBJ9-10600/55.2.2母线及电力电缆的选择（1）母线材料的选择线材通常是铜，铝或铝合金。材料的选择通常需要结合环境，安全和经济因素。（2）导线截面选择驱动器的横截面尺寸的选择与允许通过长时间产生的电流量或流过驱动器横截面的电流密度有关。具体的导向截面选择如下：（5-3）为一定温度=25℃时导体工作电流(A)（3）母线的选择经分析初步选用矩形铜母线TMY，其部分参数见下表：表5-3母线参数矩形铜母线(TMY)母线截面和重量(cm2)最大允许持续电流(A)25℃35℃40℃规格重量Kg平放竖放平放竖放平放竖放铜母线铜母线铜母线铜母线铜母线铜母线铜母线6铜0.251720021017618516217115X30.400526127523324521422520X30.53432334028530027128525X30.667545147539441536638530X41.06859362552255048451040X41.42466570058855155158040X51.7881686072176066970550X52.22590695579784073577550X62.671069112594099087392060X63.20412511320110111601016107060X84.27213951475123012951133119560X105.3413601480119513001110120580X64.27215531690136114801260137080X85.69617471900153116651417154080X107.12166518101557159213561475100X65.34191120801674182015461635100X87.1221212310186520251720187010X108.920024001940211018001955注：15X4、20X6、20X8、20X10，25X4，25X6，30X3、30X6，30X8、32X8、40X8、40X10，50X10母排规格亦可选用。故母线选择详情如下：主母线型号：TMY一100×10（4）电力电缆的选择条件电缆芯材和型号的选择。电缆芯通常由铜芯或铝芯材料制成。材料的选择通常应考虑到环境，安全，经济和其他因素；模型的选择通常是可靠和实用的。（5）电压选择。截面选择与母线类似。5.2.3其他电气设备的选择(1)高压开关柜的选择总结上述选择，高压开关，KYN28A-12型手持式移动金属封闭式开关，机柜尺寸（宽×深×高）800×1500×2200。(2)隔离开关的选择由于开关类型是转向架开关，隔离开关必须与开关装置对齐。(3)接地开关的选择接地开关与开关柜配套。结论本设计主要完成某厂110kV配电系统的电气设计。从安全性、可靠性、经济性等方面收集设备的基本信息，包括设备的地理位置、工厂位置和各部件的容量，分析负荷数据和配电系统。综合考虑后，确定各元件的主接线形式，计算变压器的功率和型号，计算不同电气设备的型号。根据计算出的各回路（包括开关、母线、电力电缆、变压器等）的最大连续电流和短路结果，最终确定供配电系统的继电保护和防雷接地保护，从而完成了110kV供配电系统的电气设计。

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