某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计

某标准件厂冷徽车间低压配电系统及车间变电所设计

110kv变电所设计任务书及分析

工程设计任务书内容包括：工程设计目的，建设规模和系统供电的连接，用电单位负荷

容量，工程建设期限等，工程设计人员接到任务书后，应对设计任务书作初步分析，并收集

有关设计资料.

1.110kv变电所设计任务书

111变电所位置

本变电所设在冷锁车间东北角。车间内最热月平均气温为30℃地中最热月平均气温为

25℃土壤冻结深度为1.10m：车间属正常干燥环境；车间原址为耕地，地势平坦。地层以

砂粘土为主，地下水位2.8-5.3m«

1.1.2变电所基本设计资料

1.变电所电压等级：10/0.4kv

2.本变电所10kv经0.2km电缆线路与本厂总降压变电所相连。

3.工厂总降压变电所10kv母线上的短路容量按300Mkv计。工厂降压变电所10kv配电

出现定时限过电流保护整定时间top=1.5s。

4.要求车间变电所最大负荷时功率因数不低于0.9,车间变电所10kv侧进行电能计量。

5.本变电所除给冷锁车间供电外，还需给工具、机修车间供电。

6.负荷情况：

(1)工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。

(2)机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。

(3)工具，机修车间负荷计算表如表1-1所示。

表1-1工具、机修车间的负荷统计表

序车间名供电回路代设备容计算负荷

号称号量Pao(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)

kW

1No.1供电回4714.116.521.732.9

路

No.2供电回5616.819.725.939.4

路

工具车

4212614.719.429.5

间No.3供电回

路

No.4供电回3510.512.316.224.6

路

37.543.957.787.7

2机修车No.5供电回150

间路

(4)车间负荷性质：车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为4500h,属于三

级负荷。

(5)冷锁车间生产任务急产品规格：本车间主要承担我国机械和电器制造工业的标准螺

钉配件生产。标准螺钉元件规格范围为M3-M18,车间明细表1-2如图所示

表1-2冷徽车间设备明细表

设单台容单台

台总容

备量总容设各容量

设备名称型量

代数量再设备名称型号数

号kwkw{kw

号kw

冷锁机

13149626铳口机（自制）177

Z47-126

2冷锻机GB-31555527铳口机（自制）15.55.5

3冷锻机A1641282828车床C336133

4冷锁机A1241282829车床1336M14.54.5

5冷锻机A1232204030台钻70.64.2

6冷锻机A1631202031清洗机（自制）41040

7冷锁机A1691101032包装机（自制）34.513.5

8冷锻机Z47-671510533涂油槽1--

9冷锻机82BA1111134车床C620-1177

10冷锻机A12124.79.435车床C620-1M177

11冷锻机A12023636车床C620177

12切边机A2332204037车床C618K177

13切边机A2321141438铳床X62W17.57.5

14压力机60t1101039平面磨床M723017.627.62

15压力机40t17740牛头刨床133

16切边机A231472841立钻11.51.5

17切边机A23014.54.542砂轮机60.63.6

切边机（自

1813343钳工台4--

制）

搓丝机

192102044划线台1--

GWB16

20搓丝机1141447电葫芦1.5t12.82.8

21搓丝机A25317748电葫芦1.5t11.11.1

22搓丝机A253472849叉车0.5t2--

23双搓机1111150叉车0.5t1--

搓丝机

2425.511合计

GWB65

25搓丝机Z25-4133

1.1.3主要设计任务

（1）负荷计算和无功功率补偿

（2）变电所位置和形式的选择

（3）变电所主变压器的台数与容量，类型的选择

（4）工厂配电系统的确定

（5）变电所主接线确定并保证为最佳。

（6）变电所主要接线方案的设计

（7）短路电流的计算

（8）变电所一次设备的选择与校验

（9）变电所进出线的选择与校验

（10）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定

（10）防雷保护和接地装置的设计

1.1.4设计结果

1.设计说明书一份。

2.电气主接线图一份。

3.电气主接线详图一份。

4.变电所平面图一张.

1.2任务书分析

1.2.1分析一：

由于任务书中对功率因数有要求，要求不低于0.9,粗略功率因数约0.5,需进行

无功补偿。

1.2.2分析二：

待建变电所可以采用单回路进线.

1.2.3分析三：

车间变电所主要有以下两种类型：

(1)车间附设变电所：内附式变电所要占用一定的车间面积，但是在车间内部，

故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布

置，而且安全性也比内附式变电所高一些；

(2)车间内变电所：变电所有屋内式和屋外式两大类型。屋内式运行维护方便，

占地面积少。在选择工厂变配电型时，应该根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，

应优先用屋内式。

根据任务书要求，本设计采用屋内式更合适。

124分析四：

车间变电所10kv侧需进行电能计量，所以需要设计电能计量原理电路。

2.负荷计算和无功补偿计算

2.1车间的负荷计算

2.1.1冷锻车间设备组负荷计算

例取冷锁机Z47-12机组的负荷如下：

由于该组设备为连续工作制，其设备功率为：(需台数16,单台容量31kw)

有Ps=En=16>§1=496kw

查表有Kd=0.17-0.2,取Kd=0.2,

CO6=0.5tan。=1.73

有P30=Kd>Ps=0.2冲96=99.2kw

Q30=P30tan0=99.2X.73=171kvar

;，22

S30=vHo+Q30=、99.2+171=198KV?A

130=835-、刁q=19843X).38=302A

本次设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例，将冷锁车间分为五个设备组，各个设备

组的计算负荷如下表所示。

表2-1冷锁车间设备组I计算负荷表

设单需

总计算负荷

备台要

设备名称型台容

组容系COS

号数量

代量数PaoQ300(7I30

kw

号kwKd

/kw/kvarKVA/A

I冷锁机Z47-68312480.20.51.7344.677.299151

表2-2冷锻车间设备组II计算负荷表

设单需

总计算负荷

备台要

设备名称型台容

组容系COS0tan0

号数量

代量数P30Q30I30

kwS/

号kwKd/kw/kvarK源/A

II冷锻机Z47-68312480.20.51.7344.677.299151

表2-3冷锁车间设备组”计算负荷表

设单需计算负荷

总

备台要

设备名称型台容

组容系COS力tan。

号数量P30Q30/S3d30

代量数

kw/kwkvarKVA/A

号kwKd

冷锁机GB-3155550.20.51.7311192233

冷锁机A164128280.20.51.735.69.711.217

冷锻机A124128280.20.51.735.69.711.217

冷锻机A123220400.20.51.73813.81624.3

III冷锻机A163120200.20.51.7346.9812.2

冷锻机A169110100.20.51.7323.4546.1

冷徽机82BA111110.20.51.732.23.84.46.7

冷锁机A12124.79.40.20.51.731.843.183.685.6

冷锻机A1202360.20.51.731.22.12.43.7

总计247.441.571.882.9125.6

表24冷锻车间设备组IV计算负荷表

单需计算负荷

设台台总要

P30QI30

备设备名称型容容系COS0tan0s/

组号量/kv^PK送/A

数量数

代kwkwKd/kw

号

切边机A233220400.20.51.73813.81624.3

切边机A232114140.20.51.732.84.85.68.5

压力机60t110100.20.51.7323.4546.1

压力机40t1770.20.51731.42.42.84.3

切边机A23147280.20.51.735.69.711.217

切边机A23014.54.厂0.20.51.730.91.56K32.75

切边机（目1330.20.51.730.61.031.21.8

制）

搓丝机210200.20.51.7346.9812.2

GWB16

搓丝机114140.20.51.732.84.855.68.56

搓丝机A2531770.20.51.731.42.42.84.3

搓丝机A2f347280.20.51.735.69.711.217

双搓机111110.20.51.732.23.84.46.7

IV搓丝机25.5110.20.51.732.23.84.46.7

GWB65

搓丝机Z25-41330.20.51.730.61.031.21.8

铳口机（自1770.20.51.731.42.42.84.3

制）

铳口机,（目15.55.50.20.51.731.11.92.23.3

制）

车床C3361330.20.51.730.61.031.21.8

车床1336M14.54.50.20.51.730.91.561.82.75

台钻70.64.20.20.51.730.841.451.682.57

清洗机（自410400.20.51.73813.81624.3

制）

包装机（自34.513.50.20.51.732.74.675.48.25

制）

涂油槽1-----

.b

总计256.733.8677.9118.5

表2-5冷锁车间设备组V计算负荷表

单需计算负荷

台

设台总要

P30

备设备名称型容容系COS0tan0QsI30

组号量/kv和/A

数量数KV片

代kwkwKd/kw30

号

冷锻机Z47-67151050.20.51.732136.34263.8

清洗机（自410400.20.51.73813.81624.3

制）

车床C620-11770.20.51.731.42.42.84.3

车床1770.20.51.731.42.42.84.3

C620-1M

车床C6201770.20.51.731.42.42.84.3

车床C618K1770.20.51.731.42.42.84.3

铳床X62W17.57.50.20.51.731.52.634.6

平面磨床17.67.620.20.51.731.62.73.24.8

VM72302

牛头刨床1330.20.51.730.61.031.21.8

立钻11.51.50.20.51.730.30.560.60.9

砂轮机60.63.60.20.51.730.721.251.442.2

钳_L台4----

划线台1----

电葫芦1.5t12.82.80.20.51.730.560.971.121.7

电胡芦1.5t11.11.10.20.51.730.220.380.440.67

叉车0.5t2----

叉车0.5t1----

总计265.441.463.8658.677.9

2.1.2工具、机修车间的负荷统计算见表2-6

表2-6工具、机修车间的负荷统计表

序

车间名供电回路代设备容计算负荷

号

称号量P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)130(A)

kW

1工具车No.1供电回4714.116.521.732.9

间路

No.2供电回5616.8iyv25.939.4

路

4212.614V19.429.5

No.3供电回

路

No.4供电回3b10.512.316.224.6

路

小计1805463.283.2126.4

2机修车No.5供电回15037.543.957.787.7

间路

2.1.3车间设备总负荷计算：

在配电干线上火车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电

设别组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，

应在计入一个同时系数％。

由前面统计的结果，可知各设备组的有功和无功如下

设备组1:io=44.6kw,3Q=77.2kvar

设备组2：品=44.6kw,3Q=77.2kvar

设备组3：=41.5kw,a=71.8kvar

设备组4：党=33.86kw,A=58.6kvar

设备组5：=41.4kw,3Q=63.86kvar

工具车间：Ro=54kw,Qo=63.2kvar

机修车间：&=37.5kw,Qo=43.9kvar

取K史=0.9K5=0.95

可得总的计算负荷：

P30=KXW,p=0.9升44.6+44.6+41.5+33.86+41.4+54+37.5)=329.976=330.0kw

史7-130

Q=AQ=0.95>^77.2+77.2+71.8+58.6+63.86+63.2+43.9)=554.04^554.0kvar

301=130

；22

60=VRO+QM=V330+554=644.8KV?A

130=S4-、刁U=644.8/3X).38A=979.7A

30n

2.1.4车间设备总负荷统计见表2-7：

表2-7车间设备总负荷统计表

用电单位设需计算负荷

名称备要cos。P30Q30S30I30(A)

容系tan。(kW)(kvar)(kVA)

量数

设备组I2480.20.51.7344.677.299151

设备组2480.20.51.7344.6【72991b1

II

设备组III247.40.20.51.7341.571.882.9125.6

设备组256.70.20.51.7333.8.658.677.9118.5

IV

设备组V265.40.150.51.7341.463.8658.6117.8

'0.2

工具车间1805463.283.2126.4

机修车间15037.543.957.787.7

总计1717.5366.64583.23558.7929.48

取K充=0.90,K=0.95330554644.8979.7

-----------------―-------------

2.2无功功率补偿

1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：

22

S3O（1）=v330+554=644.8KVA

因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000kVAo这时变电所低压侧的功率

因数为：CO或1=330-5644.8=0.51

2）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的COS侬0.9,考虑到变压器本身的无功功率

损耗/QT远大于其有功功率损耗ZPT，一般△QT=（4~5）尸•T0此在变压器低压侧进行

无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90,这里取COS©0.92。要使低压侧功

率因数由COS。=0.51提高到CO?0=0.92,低压侧需装设的并联电容器容量为Qc：

Qc=330x[tan(arccos0.51)-tan(arccos0.92)]kvar=417kvar

取Q=417kvar

c

查表可选用BCMJO.4-30-3型电容器，BCMJO.4-30-3型电容型补偿器技术参数如下表;

BCMJ额定电压（kv）额定容量（kvar）总电容量（uf）额定电流（A）

0.4-30.-30.43059743.3

其个数为

n=417/40=10.4,选12个。

3)补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：

22

S30(2)=7330+(544-417)kVA=357kVA

变压器的功率损耗为：

△P^0.015S3O(2)=0.015x357kVA=5.4kW

T

△Q弋0.06S30⑵=6.06357kVA=21.4kv

T

变电所高压侧的计算负荷为

P3O(1)-=330kW54kW=335.4kW

Q3o(iy4554,417)kvar-21.4kvar=158.4kva

S3（X1），=、2+=

、（335.4）（158.4）2371kVA

补偿后工厂的功率因数为

cos9'=P3O（1）-/Ssod）'=335.4371=0,904

满足要求。

4）车间变电所负荷计算见表2-8：

表2-8车间变电所负荷计算表

设备容计算负荷

序号车间名需要系数

量P3。(kW)Q30(kvar)Sso(kVA)I30(A)

称kW

1设备组0.224844.677.299151

I

2设备组0.224844.677.299151

II

3设备组0.2247.441.571.882.89125.6

III

4设备组0.2256.733.8658.677.9118.6

IV

5设备组0.15'0.2265.441.463.8658.6117.8

V

6工具车1805463.283.13126/4

间

7机修车15037.543.957.7387.7

间

总计1717.5330554644.8979.7

380V侧补偿前负荷330554644.8979.7

380V侧无功补偿容量417

380V侧补偿后负荷330137357543

变压器功率损耗5.421.4

371

10kV侧负荷总计335.4158.421.4

3变电所位置和形式的选择

3.1变电所的位置选择原则：

（随尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

（潴虑电源的进线方向，偏向电源侧。

（3位出线方便。

（4F应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能行。

（破备运输方便。

（展量避开有腐蚀性气体和污秽的地段，如无法避免，则应位于污源的上风侧。

（正电所屋外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距符合规定。变电所建筑

物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离负荷规定。

（8F应设在地势低洼和可能积水的场所。

（调压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

变电所的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。根据接近负荷中心，偏

向电源侧的选择方法。本车间变电所已给出，位于车间的东北角。

3.2车间变电所主要有以下两种类型的变电所

（年间附设变电所

内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。外附

式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变

电所要高一些。

（度间内变电所

变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂

总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜：技术经济合理时，应优选用屋内式。

（%于屋内式优点众多，本设计采用屋内式。

4.变电所主变压器类型、容量与台数的选择

4.1车间变电所主变压器型号的确定

在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10或S11系列。高损耗

变压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密

闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油

浸自冷电力变压器（S9、S10-M、S11等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单

位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SG3、SG10等）；对电网

电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ,SGZ3等）。

根据设计要求，可选用S9或S11系列，通过资料可知S11系列变压器的空载损耗

要比同容量S9系列平均降低30%,空载电流比S9系列下降70%~85%,并且S11系列变压

器油箱采用全密封结构，变压器不与空气接车，隐私延长了使用寿命，运行可靠性比S9高，

而且两者价格相差不大，所以本设计选择是S11系列三相油浸式自冷电力变压器。

4.2主变压器容量确定

在选择变压器容量时，可满足变压器在计算负荷通过时不致过热损坏，当只装一台主变

压器时，变压器的容量Sn应满足全厂（或车间）用电社别总计算负荷Sjs的需要，版SnSjs.

当装两台及以上变压器时，当断开任一台变压器时，其余变压器的容量能保证用户的工作

和II级负荷运行，但此时应计入变压器的过负荷能力。

S=（1.15-1.4）x371=427-520kV

N

变压器容量选择630kVA。

4.3主变压器台数的选择

车间变电所变压器台数确定主要根据负荷大小，供电可靠性和电能质量要求来选择，并

且兼顾节约电能，降低成本，运行方便等原则。对于带有三级负荷的车间变电所的选择原则

是：负荷较小时采用一台变压器；负荷较大时，一台变压器不能满足要求时，采用两台或以

上变压器。对于带有一二级负荷的车间变电所，选择的原则是：1.一、二级负荷较多时，应

选用两台或两天以上变压器；2.只有少量一、二级负荷且能从邻近车间变电所获得低压备用

电源时，可选用一台变压器。

根据设计要求，可选两种方案。

方案1：选一台S11-630/10三相油浸式电力变压器。

方案2：选两台S11-315/10三相油浸式电力变压器

S11-630/10电力变压器参数见表4-1

表4-1S11-630/10电力变压器参数

额定容量630kvA空载电流0.9%

额定电压（电压等级）一次侧10KV短路阻抗4.5%

二次侧

0.4KV

连接组别Y,ynO价格4.6万/每台

损耗空载0.81kw生产商平顶山恒瑞电气制造

负载6.21kw公司

S11-315/10电力变压器参数见表4-2

表4-2S11-315/10电力变压器参数

额定容量315KvA空载电流1.0%

额定电压（电压等级）一次侧10KV短路阻抗4.0%

二次侧0.4KV

连接组别Y,ynO价格2.9万/每台

损耗空载0.48kw生产商平顶山恒瑞电气制造

负载3.65kw公司

两种主变选择方案比较见表4-3：

表4-3两种主变选择方案比较

比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案

技。电安全性满足要求满足要求

术仔电可靠性基本满足要求满足要求

指供电质量由于一台主变，电压损耗略由于两台主变并列，电压损耗略小

标大

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

电力变压器的查表:导S11—630/1）单价查表得S11—315/10单价为

综合投资额为4.6万元，查表得变压器综J1元，因此两台综合投资为

合投资约为其单价的2倍，4*2.9=11.6万元，比一台主变方案

因此其综合投资为2*4.6=92多投资2.4万

万元

高压开关柜的查表:导GG—1A(F)港昉案采用6台GG—1A(

经澡合比较型柜按每台3.5万元计，查表柜，其