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

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-②靠墙放置NO.2：14——28配电箱的位置：C-=3\*GB3③靠墙放置NO.3：1、32、33、34、35配电箱的位置：B-=5\*GB3⑤靠柱放置NO.4：6、7、11、12、13配电箱的位置：B-④靠柱放置NO.5：2、3、4、5、8、9、10配电箱的位置：B-=6\*GB3⑥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KdcosΦtanΦ计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1机加工一车间动力10430.59供电回路供电回路1.732铸造车间动力No.6供电回路16064供电回路1401.0256供电回路18072照明供电回路81003铆焊车间动力No.10供电回路15045No.11供电回路17051101照明No.12供电回路71004电修车间动力No.13供电回路1504578No.14供电回路1464465照明No.15供电回路1010808总计(380V侧)动力6照明25计入KΣpKΣq3.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侧所需无功功率补偿容量:Qc=P30(tanΦ1-tanΦ2)=[tan(arccos)-tan(arccos0.92)]Kvar=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cosΦ计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷4380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷主变压器功率损耗30=30=10KV侧负荷总计4二、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=KVA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）装设两台主变压器型式也采用S9，每台容量按式SN·T≈（0.6～0.7）S30选择，即SN·T≈（0.6～0.7）×kVA=(～)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4－1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＝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)型柜按每台万元计，查表得其综合投资按设备价倍计，因此其综合投资约为4××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××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）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＝万元贴费为2×400×0.08万元＝64万元，比一台主变方案多交万元从上表可以看出，按技术指标，装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（1）电力系统（2）架空线路由LGJ-150的，而线路长,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)k－1k－2四、变电所一次设备的选择校验1．10kV侧一次设备的选择校验（表5）表510kV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10kVA(I1N·T)kA23．5kA2=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-10/20010kV200A－102×5=5005高压熔断器RN2-1010kV50kA－－2电压互感器JDJ-10－－－－1电压互感器JDJZ-10//kV－－－－1电流互感器LQJ-1010kV100/5A－KA813避雷器FS4-1010kV－－－－2户外式高压隔离开关GW4-15G/20015kV200A－－－1表5所选设备均满足要求。2．380侧一次设备的选择校验（表6）表6380V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AkAkA18.72×0.7=一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt低压断路器DW15－1500/3380V1500A40kV1低压断路器DZ20－630380V630A(大于I30)一般30kA12低压断路器DZ20－200380V200A(大于I30)一般25kA3低压刀开关HD13－1500/30380V1500A－1电流互感器500V1500/5A－1电流互感器500V160/5A100/5A－1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LMY－3（40×4），即母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选LMY－3（80×8）+50×5，即相母线尺寸为80mm×6mm，中性母线尺寸为50mm五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择1．10KV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）按发热条件选择。由I30=A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LJ－16，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LJ－16不满足机械强度要求，故改选LJ－35。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YJL22－10000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=A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。计算满足短路热稳定的最小截面Amin=103mm2>25mm2，因此25mm2不满足短路稳定要求，故选择YJL22－10000－32.380V低压出线的选择（1）馈电给机加工一车间的线路采用VLV22－1000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及地下土壤温度25。C查表，初选缆芯截面为240mm2，其Ial=319A>I302）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=213mm所选240mm2的缆芯截面大于Amin，满足短路热稳定度的要求，因此选择VLV22－1000－3×240+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VLV22－1000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VLV22－1000－3×240+1×120（3）馈电给铆焊车间的线路采用VLV22－1000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VLV22－1000－3×300+1×150的四芯电缆。（4）馈电给电修车间的线路采用VLV22－1000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VLV22－1000－3×300+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QF1～6—断路器辅助触点GN—绿色指示灯RD—红色指示灯ON—合闸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。①过电流保护动作电流的整定。I=2I=2×63×10)=AKrel=1.3Kw=1Kre=0.8Ki=100/5=20Iop×1××20)=A因此整流为6A②过电流保护动作时间的整定。整定高最小动作时间为0.5s。③过电流保护灵敏系数的检验。I=IK-2(2)/KT×/(10/0.4)=648I=Iop×Ki/Kw=6×20/1=120