机械修造厂变电所及配电系统设计样本

目录摘要 21、电力负荷计算和无功功率补偿 31.1负荷计算 31.1.1负荷计算内容和目 31.1.2负荷计算办法 31.1.3全厂负荷计算过程 32.1无功补偿容量电容选取 52、负荷中心、主变压器选取 72.1变电所位置与型式选取 72.1按负荷功率矩法拟定负荷中心 82.2主变压器选取 93、短路电流计算 93.1短路及其因素、后果 93.2高压电网短路电流计算 103.2.2计算短路电路中各重要元件电抗标幺值 113.2.3在k-1点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 113.2.4计算K-2点（0.4KV侧）短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 124．主变压器继电保护 134.1保护规定 134.1.1继电保护作用 134.1.2继电保护装置性能 134.1.3对继电保护装置规定 134.1.4本厂对继电保护规定 144.2整定计算 144.2.1关于参数计算下表所示： 144.2.2电流速断保护动作电流整定： 154.2.3过电流保护动作电流整定： 154.2.4过负荷保护 165、变电所进出线和联系线选取 175.1高低压母线选取 175.2变电所进出线及邻厂联系线选取 175.2.110kV高压进线和引入电缆选取 175.2.2380V低压出线选取 185.2.3备用电源高压联系线选取校验 256、主接线方案选取 267、变电所防雷保护与公共接地装置设计 277.1变电所防雷保护 277.1.1直击雷防护 277.1.2雷电波入侵防护 277.2变电所公共接地装置设计 27设计心得 29参照文献 30摘要当代化工厂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，咱们认真对工厂所提供原始资料进行了分析。一方面进行电力负荷运算，依照功率因数规定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取。同步对架空线进行了选取和校验。在文章里，咱们对10KV母线处发生短路时短路电流进行了计算，得到了最大运营方式和最小运营方式下短路电流。依照本厂对继电保护规定，进行了继电保护装置整定计算。核心词：电力负荷，变压器，主接线，短路电流，继电保护1、电力负荷计算和无功功率补偿1.1负荷计算1.1.1负荷计算内容和目

求计算负荷，是选取拟定建筑物报装容量、变压器容量根据；求计算电流，是选取缆线和开关设备根据；

求有功计算负荷和无功计算负荷，是拟定静电电容器容量根据。

1.1.2负荷计算办法

需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同步系数，直接求出计算负荷。用于设备数量多，容量差别不大工程计算，特别合用于配、变电所和干线负荷计算。

（2）运用系数法——采用运用系数求出最大负荷区间内平均负荷，再考虑设备台数和功率差别影响，乘以与有效台数关于最大系数，得出计算负荷。合用于各种范畴负荷计算，但计算过程稍繁。1.1.3全厂负荷计算过程本设计各车间计算负荷采用需要系数法拟定。重要计算公式有：有功计算负荷（kW）无功计算负荷（kvar）：视在计算负荷（kVA）：计算电流（A）：详细车间计算负荷如下表：1.2.1全厂总负荷计算，依照表格可知总计算负荷：=功率因素：因此需要进行无功功率补偿2.1无功补偿容量电容选取考虑无功功率损耗不不大于有功功率，取补偿后低压侧功率因数为：由公式其中：为补偿前自然因数相应正切值补偿后功率因数相应正切值（1）采用低压侧集中补偿办法，为使高压侧功率因数达到0.9，则补偿后低压功率因数应达到0.92校正前：；校正后：：故：取补偿后:==（2）低压侧补偿后视在功率：=低压侧功率因数：=补偿后低压侧电流：（1144.16~1467.06）A高压侧:变压器损耗：高压侧有功功率：高压侧无功功率高压侧视在功率：高压侧电流：=因而无功补偿后主变压器容量初选1000KVA(3)补偿后高压侧功率因数为：补偿后负荷表：项目计算负荷低压侧补偿前负荷0.72~0.73729.41~897.26687.25~856.771002.17~1240.621552.6~1885.0低压侧补偿容量―――500――低压侧补偿后负荷0.93~0.97729.41~897.26187.25~356.77753.06~965.591144．2~1467.1变压器功率损耗―11.3~14.545.2~58.0――高压侧补偿后负荷0.91~0.95740.71~911.74232.43~414.71776.32~1001.6344.8~57.82、负荷中心、主变压器选取2.1变电所位置与型式选取变电所位置选取，应依照下列规定经技术、经济比较拟定：

一、接近负荷中心；

二、进出线以便；

三、接近电源侧；

四、设备运送以便；

五、不应设在有激烈振动或高温场合；

六、不适当设在多尘或有腐蚀性气体场合，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向下风侧；

七、不应设在厕所、浴室或其她经常积水场合正下方，且不适当与上述场合相贴邻；

八、不应设在有爆炸危险环境正上方或正下方，且不适当设在有火灾危险环境正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境建筑物毗连时，应符合现行国标《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》规定；

九、不应设在地势低洼和也许积水场合。2.1按负荷功率矩法拟定负荷中心工厂是10kv如下，变电所位置应尽量接近工厂负荷中心，工厂负荷中心按负荷功率矩法来拟定。在工厂平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点坐标位置，p1、p2、p3……p10分别代表厂房1、2、3……10号功率，设定p1、p2……p10并设定p11为生活区中心负荷，如图3-1所示。而工厂负荷中心力矩方程，可得负荷中心坐标：把各车间大体坐标带入上述2个公式，得到x=5.38，y=5.38.由计算成果可知，工厂负荷中心在5号厂房东北角。考虑到周边环境和进出线以便，且5号机加工车间干线分派多，因此变电所设在5号机修车间右方。变电所类型有室内型和室外型。室内型运营维护以便，占地面积少。因此采用室内型变电所。2.2主变压器选取主变压器选取规定，且单台运营时能带起60%~70%负荷即：为满足供电持续稳定性，故选两台变压器，依照《供配电技术》附表3，择型号为S9-800/10,低损耗变压器。工厂所需备用电源由邻厂联系线来承担，主变压器连接组别为Yyn0。3、短路电流计算3.1短路及其因素、后果短路：指供电系统中不同电位导电某些（各相导体、地线等）之间发生低阻性短接。短路是电力系统最常用一种故障，也是最严重一种故障重要因素：电气设备载流某些绝缘损坏，另一方面是人员误操作、鸟兽危害等。短路后果：短路电流产生热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；短路电流产生电动力，会使设备载流某些变形或损坏；短路会使系统电压骤降，影响系统其她设备正常运营；严重短路会影响系统稳定性；短路还会导致停电；不对称短路短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。3.2高压电网短路电流计算运用标幺值法计算:由于采用10KV电压供电，故线路电流由设计规定中可知：工厂使用干线导线牌号为LGJ-150，干线首端距离本厂约6km。干线首端所装设高压断路器断流容量为500MV·A。此断路器配备有定期限过电流保护和电流速断保护，定期限过电流保护整定动作时间为1.5s。为满足工厂二级负荷规定，可采用高压联系线由邻近单位获得备用电源。查表得=0.358，=0.22133.2.1拟定基准值取而3.2.2计算短路电路中各重要元件电抗标幺值1）电力系统（）X1*==100/500=0.22）架空线路（=0.358Ω/km）3）电力变压器, 查表得故3.2.3在k-1点短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)电源至短路点总电抗标幺值2)三相短路电流周期分量有效值3)其她三相短路电流4)三相短路容量3.2.4计算K-2点（0.4KV侧）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)其她短路电流4)三相短路容量短路电流计算成果：短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量k-12.562.562.566.5283.86535.74k-221.6521.6521.6539.83623.59813.74．主变压器继电保护4.1保护规定4.1.1继电保护作用继电保护重要作用是：在电力系统范畴内，按指定保护区实时地检测各种故障和不正常运营状态，及时地采用故障隔离或警告办法，力求最大限度地保证顾客安全持续用电。在当代电力系统中，如果没有专门继电保护装置，要想维持系统正常运营主线不也许。4.1.2继电保护装置性能继电保护装置是保障电网可靠运营重要构成某些，普通由感受元件、比较元件和执行元件构成。继电保护装置必要具备如下4项基本性能：①敏捷性。敏捷性表达保护范畴内发生故障或不正常运营状态时，继电保护装置反映能力，普通以敏捷系数表达。在设备或线路被保护范畴内发生金属性短路时，保护装置应具备必要敏捷系数。②可靠性。在规定保护范畴内发生了属于其应当动作故障时，保护装置不应拒动作；而在任何不属于其应当动作状况下，保护装置不应当误动作。③迅速性。为防止故障扩大，减轻其危害限度，加快系统电压恢复，提高电力系统运营稳定性，在系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障。④选取性。在也许最社区间切除故障，保证最大限度地向无端障某些继续供电。即一方面由距故障点近来断路器动作切除故障线路，尽量减小停电范畴，保证系统中无端障某些仍能正常运营。4.1.3对继电保护装置规定(1)变压器电流速断保护：瓦斯保护不能反映变压器外部故障。因而对于较小容量变压器需要在电源侧装设电流速断保护，作为电源侧绕组、管套及引出线故障重要保护，并用过电流保护作为变压器内部故障后备保护。(2)变压器过电流保护：为了反映变压器外部短路引起过电流并作为变压器主保护后备保护，变压器还要装设过电流保护。(3)过负荷保护：为了防止长期过负荷而引起过电流，变压器要装设过负荷保护。4.1.4本厂对继电保护规定依照实际状况，本厂继电保护规定有如下三点：(1)电流速断保护(2)过电流保护(3)过负荷保护4.2整定计算4.2.1关于参数计算下表所示：表4-1各参数值计算表：参数名称计算参数值10KV侧0.4KV侧变压器额定电流I1N=I2N=电流互感器接线方式Y电流互感器一次电流577.4A电流互感器型号LRD-10，200/5LRD-0.4,600/5电流互感器变比200/5=40600/5=120二次回路额定电流40/40=1A577.35/120=9.344A表4-2电流互感器参数型号额定电压额定频率额定二次电流电流比负荷精确级次LRD-10,200/510KV50HZ1A200/50.8Ω0.2LRD-0.4,600/510KV50HZ1A600/50.8Ω0.24.2.2电流速断保护动作电流整定：Imax=I其中K为可靠系数：取=1.3；为接线系数z=1为变压器低压侧母线三相短路时最大短路电流;为电流互感器变比。由课本《供配电技术》附表18-2得：取：I型继电器I段敏捷度校验：原则：按保护安装处最小运营下两相短路电流校验；I=II 因而其保护敏捷系数为S满足规定敏捷系数1.5规定。符合规定。4.2.3过电流保护动作电流整定：按照躲过最大负荷电流整定计算来得到电流继电器整定值I式中为电机自动启动系数；——继电器返回系数，取0.8~0.85；——变压器额定电流。整定值为2A，动作时限t=0.5S查课本《供配电技术》图7-14和附表18-2得：实际动作时间t高压断路器按断速分，高速：不大于0.01S中速：0.1~0.2S低速：不不大于0.2S,现采用高速比较多，因而得t由公式=t+0.05S；t=0.7+0.01+0.05=0.706S；其中：为短路发热假想时间；tt+t；依照小运营方式下，被保护线路末端发生短路状况进行校验Ⅱ段敏捷度校验：S故符合规定其中：为折算到高压侧低压侧两相短路电流最小短路电流值。4.2.4过负荷保护动作于发出信号，时限普通取10~15s。动作电流按下式整定：I为电流互感器变比。5、变电所进出线和联系线选取5.1高低压母线选取依照高低压侧计算电流，并参照《供配电技术》附表12-2,10KV母线选取LMY-1(40×4)即母线尺寸为：40mm×4mm；380V母线选取LMY-1（100×6）+80×6，即母线尺寸为：100mm×6mm中性线尺寸为80mm×6mm。5.2变电所进出线及邻厂联系线选取5.2.110kV高压进线和引入电缆选取（1）10kV高压进线选取校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公干线1)按发热条件选取校验由=57.8A及平时温度33,查《工厂供电设计指引》表8-36，初选LJ-16型铝绞线，35时,满足规定。2）校验机械强度由10KV非居民区，铝绞线查《供配电技术》附表15-1，其导线最小容许截面为25mm，按发热条件选取LJ-16铝绞线不满足规定，故改选LJ-25铝绞线。（2）引入电缆选取校验1）按发热条件选取由=57.8A及土壤平均温度25，查《工厂供电设计指引》表8-44，初选缆芯截面为25mm橡皮绝缘导线，其满足发热条件。校验短路热稳定计算满足热稳定最小截面：>不合格，故改选橡皮绝缘导线。式中：热稳定系数查《供配电技术》附表17得，为动作保护时间（由第4章4.2.3计算出）。因而，所选电缆线为：BLX-10000-3×305.2.2380V低压出线选取（1）馈电给1号房（锻造车间）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘导线直接埋地敷设。按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为70BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面70mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（2）馈电给2号房（锻压车间）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为120BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面120mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘铝导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（3）馈电给3号房（电镀车间）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘铜导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为185BLX橡皮绝缘铜导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面185mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（4）馈电给4号房（工具车间）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为50BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面120mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（5）馈电给5号房（机修车间）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根相线，一根N线，一根PE线）穿塑料管埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为25BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。按《低压配电设计规范》规定取PE线和N线均为16,穿线管径依照25，环境温度25度，5芯线，查《供配电技术》附表13-2，选取穿线管型号为：PC40。2）校验机械强度依照穿管敷设绝缘铝导线，查《供配电技术》附表15-2，懂得线芯最小截面为2.5，因而选25导线满足机械强度规定。3）校验电压损耗故电压损耗满足规定，即选BLX-1000-(3×25+1×16+PE16)-PC40内径为40mm穿线管五芯橡皮绝缘铝导线。（6）馈电给6号房（装配车间）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为50BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面50mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（7）馈电给7号房（锅炉房）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为120BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面120mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（8）馈电给8号房（热解决车间）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为120BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面120mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（9）馈电给9号房（金工车间）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘铝导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为70BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）短路热稳定度校验21650A209mm由于前面初选导线截面70mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为240mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线，中性线按不不大于相线普通选取。（10）馈电给10号房（仓库）线路采用BLX-1000型四芯橡皮绝缘铝导线直接埋地敷设。1)按发热条件选取由，地下0.8m土壤温度为25，查《供配电技术》附表13-1，初选缆芯截面为10BLX橡皮绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）校验机械强度依照普通低压线路，铝导线，查《供配电技术》附表15-1最小截面为=16mm由于初选导线截面10mm不大于，不满足短路热稳定规定，故改选线芯截面为16mm橡皮绝缘导线，即选BLX-1000-3×16+1×16四芯橡皮绝缘铝导线。5.2.3备用电源高压联系线选取校验采用聚氯乙烯绝缘铝导线，直接埋地敷设，与相距3kM邻单位10kV高压联系线相连。二级负荷总容量为：=131.4+285.75+176.93=594.08二级负荷计算电流：1）按发热条件选取依照计算电流为34.3A,土壤月平均温度25度，查《供配电技术》附表13-1，初选25mm聚氯乙烯绝缘铝导线，其,满足发热条件。2）校验电压损耗=故电压损耗满足规定。3）校验机械强度由非居民区3~10kV线路，铝导线，查《供配电技术》附表15-1最小截面为=25mm满足机械强度规定，即选BLV-1000-3×16+1×16四芯聚氯乙烯绝缘铝导线。综上，变电所进出线，联系线型号如下表：联系线型号表线路名称导线型号规格10kV电源进线LJ-25铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆BLX-10000-3×30四芯橡皮绝缘导线（直埋）380

低压

出线1锻造车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）2锻压车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）3电镀车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）4工具车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）5机修车间BLX-1000-(3×25+1×16+PE16)-PC40内径为40mm穿线管，五芯橡皮绝缘铝导线6装配车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）7锅炉房BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）8热解决车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）9金工车间BLX-1000-3×240+1×120四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）10仓库BLX-1000-3×16+1×16四芯橡皮绝缘铝导线（直埋）与邻单位10kV联系线BLV-1000-3×16+1×16四芯聚氯乙烯绝缘铝导线（直埋）6、主接线方案选取由于工厂是二级负荷且考虑到供电可靠性，故选取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。故选取S9-800两台变压器单母线连接方式长处︰简朴、清晰、设备少、运营操作以便且有助于扩建。如图:7、变电所防雷保护与公共接地装置设计7.1变电所防雷保护由设计任务书中气象资料得知，化纤工厂所在地区年雷暴雨日数为20。虽然发生雷暴几率不属于高频地区，但是雷电过电压产生雷电冲击波对供电系统危害极大，因而必要对雷电过电压加以防护。7.1.1直击雷防护依照GB50057-1994关于规定，在总降压变电所和机修车间（其所供负荷为核心负荷，且接近办公区和生活区，考虑防雷保护）屋顶可装设避雷带，避雷带采用直径8mm圆钢敷设，并经两根引下线(直径8mm)与变电所公共接地装置相连，引下线应沿建筑物外墙敷设。7.1.2雷电波入侵防护1.10kV架空线路上，在距总降压变电所1km范畴内，可架设避雷线。2.在10kV电源进线终端杆上装设FZ-35型阀式避雷器。其引下线采用25mm×4mm镀锌扁钢，下边与公共接地装置焊接相连，上面与避雷器接地端螺栓相连。3.在10kV总降压变电所主变压器高压侧，装设JYN1-35-102型高压开关柜，其中配有FZ-35型避雷器，接近主变压器配备，其用来防护雷电波入侵对主变压器导致危害。4.在10kV车间变电所高压配电室母线上，装设GG-1A(F)-54型高压开关柜，其中配有FS-10型避雷器，接近主变压器配备，其用来防护雷电波入侵对主变压器导致危害。7.2变电所公共接地装置设计7.2.1.接地电阻规定依照GB50057-1994规定，对于1kV以上小接地电流系统，公共接地装置接地电阻应满足如下条件:且式中计算可依照下列经验公式计算:式中，为电网额定电压，单位kV；为与侧有电联系架空线路长度，单位为km；为与侧有电联系电缆线路长度，单位为km。1.总降压变电所公共接地装置接地电阻计算:因而总降压变电所公共接地装置接地电阻可选为。7.2.2.接地装置设计1.总降压变电所接地装置设计①现初步考虑采用直径50mm、长2.5m镀锌钢管接地体，环绕变电所建筑四周，距变电所墙角2～3