某机械修造厂变电所及配电系统设计699

计算K-2点(侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 12 2 电系统设计摘要现代化工厂的设计是一门综合性技术，而工厂供电系统是其中重要设计内容之一，本文所探讨的就是某机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计问题。在文章里，我们认真对工厂所提供的原始资料进行了分析。首先进行电力负荷的运算，根据功率因数的要求在低压母线侧进行无功补偿，进而对主变和各车间变压器进行选择。同时对架空线进行了选择和校验。在文章里，我们对10KV母线处发生短路时的短路电流进行了计算，得到了最大运行方式和最小运行方式下的短路电流。根据本厂对继电保护的要求，进行关键词：电力负荷，变压器，主接线，短路电流，继电保护3I计算电流(A):N 电系统设计I计算电流(A):N1、电力负荷计算和无功功率补偿负荷的计算(1)求计算负荷，是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；(2)求计算电流，是选择缆线和开关设备的依据；(3)求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。(1)需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干线的负 (2)利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。负荷计算的过程本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。有功计算负荷(kW)P=PKCCd无功计算负荷(kvar):Q=PtanP2+Q2P2+Q2CCC=S/C4 电系统设计PP3044.24.84.80.5942.96总计算负44.24.84.80.5942.96810.455996.955Q3067.330.000.000.0064.000.0042.850.0086.630.0072.000.0074.820.000.0041.521.0333.940.00723.4291.820.000.000.0080.000.0061.210.000.0090.000.0093.530.000.0041.521.0333.940.00901.87铸造车间锻压车间车间工具车间装配车间锅炉房热处理车车间仓库机修车间动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明动力照明通风机4台电焊机3台照明求和30054006450720062006200320064009603Pe/kw3.9558.47722053006390716061406165316063209403PN/kw5.1510.57n1.020.001.200.000.750.001.330.001.020.000.750.000.750.001.170.000.750.001.730.751.330.00cosɑ0.710.6410.810.610.710.810.810.6510.8150.50.80.610.30.80.30.70.50.80.30.90.30.80.70.80.60.80.20.80.40.820.150.80.350.8123467895pq30P30•ii=1=q30•ii=1303030UN5 电系统设计cosa=30==0.72~0.73S(1002.17~1240.62)KVA所以需要进行无功功率补偿sa其中：tana―为补偿前自然因数对应正切值tana,—为补偿后功率因数对应正切值c(2)低压侧补偿后视在功率：S=P2+Q230率因数：6 电系统设计cosa=30=cosa=30==0.93~0.97303U30.4Nw300303U310KVN因此无功补偿后的主变压器容量初选1000KVAcosa=P30=(740.71~911.74)Kvar=0.91~0.957配电系统设计―――I/A2、负荷中心、主变压器的选择六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国8配电系统设计采9配电系统设计主变压器选择要求SS，且单台运行时能带起60%~70%负荷NT303、短路电流的计算短路：指供电系统中不同电位的导电部分(各相导体、地线等)之间发生的低阻性短接。短路是电力系统最常见的一种故障，也是最严重的一种故障I=d3I=d3US00I=d==92.38d3U310d工厂使用干线的导线牌号为LGJ-150，干线首端距离本为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。查表得x/km,r/km0033取S=100MV.AdU=10.5kVU=0.4kVcc2=5.50kAI=I=而d1d==144.34kAkV 电系统设计1)电力系统(S=500MV.A)kSdX=dSk2)架空线路(XΩ/km)023)电力变压器,查表得故x(k一1)12x(k一1)12I(3)=Id1=5.50/2.15=2.56kA三三相短路电流/kA三相短路容量 电系统设计3.2.4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XI=Id2=144KA=21.65KAK1X*6.65(k1)I''(3)=I(3)=I(3)=21.65KAK2IS(3)=Sd=100MVA=13.7MVA短路电流计算结果：短路计算短路计算点kk-1KI(3) 电系统设计4．主变压器继电保护故障和不正常运行状态，及时地采取故障隔离或警告措施，力求最大限度地保证用户安全连续用电。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想根本不可能。继电保护装置是保障电网可靠运行的重要组成部分，一般由感受元件、比较元件和执行元件组成。继电保护装置必须具备以下4项基本性能：①灵敏性。灵敏性表示保护范围内发生故障或不正常运行状态时，继电保护装置的反应能力，通常以灵敏系数表示。在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。②可靠性。在规定的保护范围内发生了属于其应该动作的故障时，保护装置不应拒动作；而在任何不属于其应该动作的情况下，保护装置不应该误动作。③快速性。为防止故障扩大，减轻其危害程度，加快系统电压的恢复，提高电力系统运行的稳定性，在系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障。④选择性。在可能的最小区间切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电。即首先由距故障点最近的断路器动作切除故障线路，尽量减小停电范围，保证系统中无故障部分仍能正常运行。4.1.3对继电保护装置的要求(1)变压器的电流速断保护：瓦斯保护不能反映变压器外部故障。因而对于较 电系统设计表4-2电流互感器的参数型号额定电压额定频率额定二次电流LRD-10,200/510KV50HZ1ALRD-,600/510KV50HZ1A负荷准确级次ΩΩI(3)0.42.561030.4I(3)0.42.561030.4maxK104010II=KKI=11.32.56=3.328Aoperjxrelmax其中K为可靠系数：取Krel；reljs为接线系数zjsjs为接线系数zjs=1Imax为变压器低压侧母线三相短路时最大短路电流;I=I(2)/K=0.866I(3)/K=0.86623.598KA/(10KV/0.4KV)=0.817KAK.mink2TK2TI=IK/K=4A40/1=160A因此其保护灵敏系数为p过电流保护的动作电流整定：按照躲过最大负荷电流整定计算来得到电流继电器的整定值 电系统设计KKK1.31.51IIIrelzqjxI=23.1=1.4AoperKKNB0.8540fK——~0.85；fI——变压器额定电流。n•B实际动作时间t=0.7St=0.01S由公式t=t+0.05imakopoc根据小运行方式下，被保护线路末端发生短路的情况进行校验I(2)25.7221030.4SII=min==6.43>2pK.III240210其中：为折算到高压侧的低压侧两相短路电流最小短路电流值。4.2.4过负荷保护I=(1.2~1.5)I/Kop(OL)1N.Tii 电系统设计5、变电所进出线和联络线的选择根据高低压侧计算电流，并参考《供配电技术》附表12-2,10KV母线选择380V母线选择LMY-1(100×6)+80×6，即母线尺寸为：100mm×6mm中性线尺寸5.2变电所进出线及邻厂联络线的选择(1)10kV高压进线的选择校验al302)校验机械强度(2)引入电缆的选择校验1)按发热条件选择al301)校验短路热稳定t0.706A=I(3)ima=2560=25.6mm2>25mm2不合格，故改选30mm2橡皮minC87 电系统设计(1)馈电给1号房(铸造车间)的线路1)按发热条件选择由I=由I=N2)校验电压损耗UN=3.8%U%=5%3)短路热稳定度校验t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面70mm2小于A，不满足短路热稳定要求，故改选线芯截min(2)馈电给2号房(锻压车间)的线路 电系统设计由I=由I=30.2==289.0AC，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯UN2)校验电压损耗UN=4%U%=5%3)短路热稳定度校验t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面120mm2小于A，不满足短路热稳定要求，故改选线芯min(3)馈电给3号房(电镀车间)的线路由N2)校验电压损耗UN=3.1%U%=5% 电系统设计3)短路热稳定度校验t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面185mm2小于A，不满足短路热稳定要求，故改选线芯min(4)馈电给4号房(工具车间)的线路S103.33由I=30.4==156.99AC，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯N2)校验电压损耗UN=4.9%U%=5%3)短路热稳定度校验t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面120mm2小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选线芯(5)馈电给5号房(机修车间)的线路由于机修车间在配电所旁，共一栋建筑，采用BLX-1000型五芯橡皮绝缘导线(3 电系统设计S61.88由I=30.5==94.02AC，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯N2)校验机械强度3)校验电压损耗UN(6)馈电给6号房(装配车间)的线路S89.14由I=30.6==135.43AC，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯N2)校验电压损耗UN=4.8%U%=5%3)短路热稳定度校验 电系统设计t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面50mm2小于A，不满足短路热稳定要求，故改选线芯截min(7)馈电给7号房(锅炉房)的线路Nal72)校验电压损耗UN=4.6%U%=5%3)短路热稳定度校验t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面120mm2小于A，不满足短路热稳定要求，故改选线芯min(8)馈电给8号房(热处理车间)的线路 电系统设计S153.87由I=30.8==233.78AC，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯Nal2)校验电压损耗UN=4.0%U%=5%3)短路热稳定度校验t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面120mm2小于A，不满足短路热稳定要求，故改选线芯min(9)馈电给9号房(金工车间)的线路S127.87由I=30.9==194.28AC，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯N2)校验电压损耗UN=4.8%U%=5% 电系统设计3)短路热稳定度校验t0.706A=I(3)ima=21650A=209mm2t0.706minC87由于前面初选的导线截面70mm2小于A，不满足短路热稳定要求，故改选线芯截min(10)馈电给10号房(仓库)的线路Nal02)校验电压损耗UN=4.5%U%=5%3)校验机械强度minmin 电系统设计N1)按发热条件选择2)校验电压损耗UN=2.3%U%=5%3)校验机械强度mm2求，即选BLV-1000-3×16+1×16的四芯聚氯乙烯绝缘铝导线。如下表：联络线型号表导线型号规格导线型号规格LJ-25铝绞线(三相三线架空)BLX-10000-3×30四芯橡皮绝缘导线(直埋)BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)主变引入电缆1234低压5678铸造车间锻压车间工具车间机修车间配电系统设计99金工车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线(直埋)LX6、主接线方案的选择因为工厂是二级负荷且考虑到供电的可靠性，故选择双回母线进线单母线分段连接方式。有考虑到安全、可靠、和灵活、经济等各种因素。主接线采用两台变压器进行供电。单母线连接方式的优点︰简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建。:7、变电所的防雷保护与公共接地装置的设计7.1变电所的防雷保护然发生雷暴的几率不属于高频地区，但是雷电过电压产生的雷电冲击波对供电系统的危害极大，因此必须对雷电过电压加以防护。 电系统设计直击雷防护GB有关规定，在总降压变电所和机修车间(其所供负荷为核心负荷，且靠近办公区和生活区，考虑防雷保护)屋顶可装设避。7.2变电所公共接地装置的设计GBkV的EIEE式中I的计算可根据下列经验公式计算:EU(l+35l)I=NohcabE