畢業(yè)設(shè)計車間變電所及其車間低壓配電系統(tǒng)

1、畢 業(yè) 論 文車間變電所及其車間低壓配電系統(tǒng)論文作者：指導(dǎo)教師系專業(yè)班級 學(xué)號答辯日期二0 0七年 五月 日目 錄摘要（ ）引言或綜述（ ）材料與方法（ ）一 材料（ ）二 方法（ ）結(jié)果與分析（討論）（ ）小結(jié)（ ）參考文獻（ ）致謝（ ）目 錄前言一設(shè)計任務(wù)書24二設(shè)計規(guī)范4三負荷計算和無功功率補償56四：變電所位置和形式的選擇6五變電所主變壓器和主接線方案的選擇78六短路電流的計算89七變電所一次設(shè)備的選擇校驗910八變電所進出線和鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 1013九變電所二次回路方案的選擇和繼電保護的整定1315十變電所的防雷保護與接地裝置的設(shè)計15十一.設(shè)計體會15主要參考文獻、附錄（圖

2、表）一 、設(shè)計任務(wù)（一）機加工一車間生產(chǎn)任務(wù)本車間承擔機修廠修理的配件生產(chǎn)。（二）設(shè)計依據(jù)1 車間平面及設(shè)備布置圖。（附1）2 本車間承擔機修廠修理的配件生產(chǎn)。3 車間用電設(shè)備明細表。（附2）4 車間變電所配電范圍5 車間變電所設(shè)在車間東南角，除為機械加工一車間配電外，還要為機械加工二車間、鑄造、鉚焊、電修車間配電，其用電設(shè)備明細表。（附3）機械加工二車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源（其中一回路為照明回路）；鑄造車間要求車間變電所低壓側(cè)提供四路電源（其中一回路為照明回路）；鉚焊車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源（其中一回路為照明回路）；電修車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源（其中一回路

3、為照明回路）。6 負荷性質(zhì)：三班工作制，年最大負荷利用小時數(shù)為3500h。三級負荷。7 供電電源條件：1）電源由35/10KV總降壓變電所采用架空線路受電，線路長300M。2）工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計。3）工廠總降壓變電所10KV配電出線定時限過流保護裝置的整定時間top=2s。4）要求車間變電所最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。5）要求在車間變電所10KV側(cè)進行計量。8 車間自然條件A. 氣溫歷年最高氣溫： 40.6歷年最低氣溫： -7.7一月最低氣溫： 5.3七月最高氣溫： 29.6B. 車間內(nèi)計算氣溫：35C. 其他 （略）附表1、機加工一車間設(shè)備明細表（

4、附3）設(shè)備代號設(shè)備名稱代號臺數(shù)單臺容量（KW）總?cè)萘浚↘W）1冷墩機GB-3155552冷墩機GB-3155553普通車床C620-117.6257.6254普通車床C620-117.6257.6255普通車床C620-117.6257.6256立式車床C512-1A135.735.77普通車床C62014.6254.6258普通車床C62014.6254.6259普通車床C62014.6254.62510普通車床C62014.6254.62511普通車床C62014.6254.62512普通車床C61614.6254.62513螺絲套絲機S-813913.1253.12514普通車床C630

5、110.12510.12515管螺紋車床Q11917.6257.62516搖臂鉆床Z3518.58.517立式鉆床Z504013.1253.12518立式鉆床Z504013.1253.125195噸吊車110.210.220立式車床C512-1A135.735.721立式車床C512-1A135.735.722刨床B66513323萬能銑床X63WT1131324立式銑床X52K19.1259.12525滾齒機Y-3614.14.126插床B503214427弓鋸機G72 11.71.728立式鉆床Z51210.6O.629電阻爐120（380V）2030電阻爐1242431電阻爐145453

6、2車床CW6-1131.931.933立式車床C512-1A135.735.734臥式鏜床J681101035單臂刨床B101017070機加工二車間、鉚焊、電修車間的負荷計算（附3）序號車間名稱供電回路代號設(shè)備容量計算負荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1機加工二車間No.1供電回路15546.554.4No.2供電回路1203642.1No.3照明回路10802鑄造車間No.4供電回路1606465.3No.5供電回路1405657.1No.6供電回路1807273.4No.7照明回路86.403鉚焊車間No.8供電回路1504589.1No.9供電回路170511

7、01No.10照明回路75.604電修車間No.11供電回路1504578No.12供電回路1464465No.13照明回路1080總計二、車間變電所負荷計算和無功補償:（一）車間負荷計算按需要系數(shù)法計算.1、1號干線計算負荷 13臺金屬冷加工機床組查附錄表1.1，取Kd=0.2,.故: P30=0.2×214.45=42.89 kW Q30=42.89×1.73=74.2 kvar因此總的計算負荷:S30=(42.892+74.22)(1/2)=85.7 kV·AI30= =130.2 A2、2號干線計算負荷:(3臺電阻爐)查附錄表1取Kd=0.7,Cos=1,

8、.故: P30(3)=0.7×89=62.3 kW Q30=17.8×0=0 kvar因此總計算負荷:S30=(62.32+02)(1/2)=62.3 kV·AI30= =94.7 A3、3號干線計算負荷（1）、18臺金屬冷加工機床組查附錄表1,得Kd=0.2,.故: P30=0.2×272.025=54.405 kW Q30=54.405×1.73=94.12 kvar(2)吊車計算負荷查附錄表1得Kd=0.15,.因此計算負荷:P30=0.95×(54.405+1.53)=53.14 kWQ30=0.97×(94.12+

9、2.64)=93.86 kvarS30=(53.142+93.862)(1/2)=107.86 kV·AI30= =163.87 A4機加工一車間照明負荷(1) 車間照明的安裝容量.由車間工藝平面圖可知車間照明總面積約為 ,查參考文獻18表1可知單位面積安裝功率為 (計算高度8-12 m ),則車間均勻布置的一般照明負荷為(2) 其它部分的照明負荷見表1-2表1-其他部分的照明負荷單獨使用一般照明照度（lx）面積（m2）安裝功率（kw）工具室303x6120工藝室303x6120低壓配電室303x7.5120變壓器室203x3.7575高壓室303x3.75100總計535(3) 總

10、照明負荷一車間計算負荷結(jié)果列表為1-1（二）無功功率補償（1）補償前的變壓器容量和功率因數(shù)變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為S=（621.12+769.72）(1/2) kV·A =989 kV·A主變壓器容量選擇條件為 SS ，因此未進行無功補償時，主變壓器容量應(yīng)選為了1000 kV·A。這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為cos=621/989=0.63（2）無功補償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的cos0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗Q遠大于其有功功率損耗P，一般Q=(45)P，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90 ，這里取cos=0.

11、92 。 要使低壓側(cè)功率因數(shù)由063提高到092，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為 Q=621×(tanarccos0.63 tanarccos0.92) kvar =502 kvar取 Q=540 kvar（3）補償后的變壓器容量和功率因數(shù)補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為S=（621.12+(769.7-540)2）(1/2) kV·A =662.2 kV·A因此主變壓器容量可改選為800 kV·A。比補償前容量減少200 kV·A。變壓器的功率損耗為P0.015S=0.015×662.2 kV·A =9.9 kWQ0.0

12、6S=0.06×662.2 kV·A =39.7 kvar變電所高壓側(cè)的計算負荷為 P=621.1 kW + 9.9 =631 kW （769.7 - 540）kvar 39.7 kvar269.4 kvar （6312+269.42）(1/2) kV·A686.1 kV·A補償后工廠的功率因數(shù)為cos= P/ S= 631/686.1 = 0.92這一功率因數(shù)滿足規(guī)定（0.9）要求。無功補償選擇方案見表1-10表無功補償補償容量540kvar總無功電流值779A電容器VarPlus投切步組合1,1,2,2,2安裝組合(15kvar×2) &#

13、215;2+(15Kvar×4) ×8功率因數(shù)控制器Varlogic NR6Varlogic NR12程序選擇OPTIM斷路器2*NS630/3*NS400熔斷器80A3*2160A3*8接觸器LC1-DPK12M7C2LC1-DWK12M7C8Blokset推薦柜寬(mm)2*900推薦柜深(mm)2*1000推薦柜高(mm)2200全廠計算負荷列表為1-3三、供電電壓選擇,確定變電所主變壓器的臺數(shù)和容量：選擇主變壓器臺數(shù)按其負荷性質(zhì)要求為:三班工作制,年最大負荷利用小時數(shù)為3500h,三級負荷,供電電源條件:1) 電源由35/10KV總降壓變電所采用電纜線路受電,電線路

14、長300m.2) 工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200MVA計。3) 工廠總降壓變電所10KV配電出線定時限過流保護裝置的整定時間top=2s。4)要求車間變電所最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9。因此只裝設(shè)一臺主變壓器. 根據(jù)補償后一次側(cè)容量為643.1 kV·A,因此選擇其額定容量為800 kV·A ,型號為SGB10型三相環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器,聯(lián)結(jié)組別為Dyn11,即SGB10-800-10/0.4-Dyn11 型.四、變電所主接線方案的設(shè)計:電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的結(jié)構(gòu),今后供電的可靠性以及經(jīng)濟運行都與變電所主接線有著密切的關(guān)系,因此要求設(shè)計的變電所主

15、接線在滿足安全,可靠供電的前提下,盡可能使接線簡單經(jīng)濟，并考慮工廠今后510年的發(fā)展。根據(jù)所選車間變壓器的容量,安裝地點,進線方式,本車間及需轉(zhuǎn)供負荷的性質(zhì)及出路數(shù)量,確定變電所主結(jié)線如圖2-2所示.五、短路計算及變電所一次設(shè)備的選擇（一）短路電流計算采用標幺制法進行三相短路計算(1) 確定基準值取 S=100 MV·A,U=10.5 kV, U=0.4 kV 而 I=5.5 kA=144 kA(2) 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1) 電力系統(tǒng)的電抗標幺值由附錄表8查得 =200 MV·A , 因此=0.52) 電纜線路的電抗標幺值由表3-1查得 =0.08(/km

16、), 因此 X=0.08(/km)×0.3 km× =0.023) 電力變壓器的電抗標幺值由附錄表5查得%=5 , 因此 X=X=6.25繪短路等效電路圖如圖3-6所示, 圖上標出各元件的序號和電抗標幺值， 并標明短路計算點 圖3-6 例3-2的短路等短路等效電路圖(標幺制法)(3) 計算k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標幺植X=+ X=0.5+0.02=0.522)三相短路電流周期分量有效值=10.6 kA3)其他三相短路電流10.6 kA=2.55×10.6kA=27 kA=1.51×10.6KA=16 kA4)三相

17、短路容量 = =192 MV·A(4) 計算k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標幺值X=+ X+ X=0.5+0.02+6.25=6.772) 三相短路電流周期分量有效值= =21.3 kA3)其他三相短路電流=21.3 kA=1.84×21.3kA=39 kA=1.09×21.3kA=23 kA4)三相短路容量= =14 MV·A計算結(jié)果列表為1-4表短路計算點短路計算點三相短路電流（kA）電壓（kV）三相短路容量Sk(MV·A)Ik(3)ish(3)Ish(3)k-110.6271610.5192k-221.

18、339230.414(二)一次設(shè)備的選擇: 按設(shè)備裝設(shè)地點,工作環(huán)境,使用要求選擇電氣設(shè)備的適當型號,變電所一次設(shè)備均選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的配套開關(guān)柜(屏)1、高壓開關(guān)柜的選擇 根據(jù)主接線方案要求,要選擇高壓進線,計量和互感器柜 根據(jù)主接線方案,選擇GG-1A(F)-11型作為進線開關(guān)柜其設(shè)備型號,規(guī)格的選擇及校驗電能計量柜 GG-1A(F)-03，一次設(shè)備選擇校驗結(jié)果如表1-52、低壓配電屏選擇：根據(jù)變電所低壓配電室的面積及配電需要，選擇低壓配電屏七臺，其它主要設(shè)備如表1-6所示六、變電所高壓進線和低壓出線的選擇（一）高壓進線1、高壓電纜進線高壓側(cè)計算電流為 I30=39.6 A按其發(fā)熱條件,取

19、Ial=142 A取其導(dǎo)線截面A=25mm2因此型號為YJV22-3×25-SC51-FC埋地敷設(shè)，列表為1-82、高壓母線的選擇高壓側(cè)計算電流為I30=39.6 A，查文獻得：，滿足要求。取其尺寸為15×3列表為1-8。表低壓動力干線一車間干線號型號I30/AIal/A相線A/mm2中性線A/mm2一號YJV沿地暗敷130.21493525二號94.7961610三號163.92499570四號12.2高壓線路I30/AIal/AA/mm2型號鋪設(shè)方式39.614225YJV埋地敷設(shè)二、低壓動力干線 由低壓配電屏引至各配電箱的配電干線共18條，其中動力干線13條，照明干線

20、5條， 動力干線截面按發(fā)熱條件選擇截面再校驗機械強度，由于線路不長，故不需校驗其電壓損失條件，以一機加工一車間為例：1、1號干線計算電流：I30=130.2 A按發(fā)熱條件,查其參考文獻電氣數(shù)據(jù)查詢選取導(dǎo)線截面A=35mm2的導(dǎo)線（），YJV型導(dǎo)線，零線按相線,取 因此選取YJV22-3×35+1×25型導(dǎo)線一沿地暗敷.同理可選擇，2號干線和3號干線的型號分別為:YJV22-3×16+1×10-FC, YJV22-3×95+1×70-FC列表為1-82、低壓側(cè)母線的選擇低壓側(cè)計算負荷為 I30=1006.1A，查文獻得：，滿足要求。取其

21、尺寸為相線尺寸為73.6×6.3,中性母線尺寸為50×6.3。列表為1-7表母線選擇高壓低壓相母線低壓中性母線型號TMY參數(shù)40×480×863×6.3七、車間配電線路設(shè)計（一）車間配電線路結(jié)線方案本車間采用動力照明各一取了380/220V三相四線制TN-C。車間用電設(shè)備較多，排列整齊，且均屬于第三類負荷。經(jīng)綜合考慮后采用樹干式結(jié)線方式，機加工一車間配電布置如圖2-1（二）動力配電箱的選擇一車間一號干線上的NO.105動力配電箱。1、 各用電設(shè)備的計算負荷1、3號設(shè)備的額定容量,則其計算電流為其起動電流，則2、 確定低壓斷路器的參數(shù)（1）脫扣器

22、額定電流應(yīng)不小于所在線路 計算電流 （2）瞬時和短延時過電流脫扣器動作電流取=1.2,=200>1.2×119=142.8A選取短路器型號為DZ20-200/3（3）選擇導(dǎo)線截面型號根據(jù)允許溫升選擇截面，則應(yīng)滿足=17A查參考文獻選取A=2.5mm2，按機械強度要求知穿管導(dǎo)線最小截面為了1mm2 故選取BV-3×2.5-2、23號設(shè)備的額定容量，則其計算電流為其起動電流，則應(yīng)選擇斷路器為DZ20-400/3-250A選擇導(dǎo)線截面為BV-3×6-3、6號設(shè)備的額定容量，則其計算電流為其起動電流，則應(yīng)選擇斷路器為DZ20-630/3選擇導(dǎo)線截面為BV-3

23、5;35-4、10號設(shè)備的額定容量，則其計算電流為其起動電流，則應(yīng)選擇斷路器為DZ20-1250/3選擇導(dǎo)線截面為BV-3X95-A、各設(shè)備導(dǎo)線的選擇分為：07.625kw,8.513kw,2035.7kw,5570kw,分別與其每組中最大者相同。B、斷路器的選擇：12號：DZ20-1250/3-1000，3、4、5、15號：DZ20-200/3，7、8、9、11、12號：DZ20-100/3-80A10、28、35號：DZ20-1250/3，13、17、18號：DZ20-100/3-50A，25，26號：DZ20-100/3-63A27號：DZ20-100/3-32A，14號：DZ20-20

24、0/3-160A，16號：DZ20-200/3-160A，32號：DZ20-630/3-500A，6、20、21、33號：DZ20-630/3，19號：DZ20-200/3-160A，23號：DZ20-400/3-250A，24號：DZ20-200/3-160A，34號：DZ20-200/3-160A，22號：DZ20-100/3-50A，29號：DZ20-100/3-32A，30號：DZ20-100/3-40A，31號：DZ20-100/3-80AC、刀開關(guān)的選擇：要能滿足刀開關(guān)的額定容量必須大于整個設(shè)備的線路上的尖峰電流，即多臺用電設(shè)備尖峰電流的計算用式：或圖2-3中AP1動力線路中的刀開

25、關(guān)選擇為：HD13-1000/31，AP2動力線路中刀開關(guān)選擇為：HD13-1500/31，AP3動力線路中刀開關(guān)選擇為：HD13-1000/31，AP4動力線路中刀開關(guān)選擇為：HD13-1000/31，AP5動力線路中刀開關(guān)選擇為：HD13-1000/31，AP6動力線路中刀開關(guān)選擇為：HD13-1000/31，AP7動力線路中刀開關(guān)選擇為：HD13-400/31圖2-3為：機加工一車間動力配電系統(tǒng)圖（三）配電線路敷設(shè)方式各配電支線均采用BV型絕緣導(dǎo)線鋼管沿地暗敷設(shè)。動力配電箱安裝高度中心距1.6m，鐵殼開關(guān)安裝高度1.5m。八、變電所二次回路設(shè)計及繼電保護整定1、高壓斷路器的操動機構(gòu)與信號

26、回路斷路器采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路如圖2-4（b）所示2、變電所的電能計量回路：變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表（分別計量全廠消耗后有功電能和無功電能，并據(jù)以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理）。3、變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路，變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器一避雷器柜，其中電壓互感器為3個，JDZJ-10型組成Y0/Y0/的結(jié)線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察，作為各用電源的高壓聯(lián)線上，裝有三相有功電度表，三相無功電度表和電流表。低壓側(cè)的動力出線上，均裝有有功電度表和無功電度表，低壓照明線路上裝有三相四線有功電度表，低壓并聯(lián)電容器組線路上

27、，裝有無功電度表，每一回路均裝有電流表。3、 變電所的保護裝置（1） 主變壓器的繼電保護裝置1）裝設(shè)反時限過電流保護，采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘操作方式。見圖2-4（a）a) 過電流保護動作電流的整定利用式 2*800KV.A/(X10KV)=2X46=92A,因此動作電流為：,整定為13A.b) 過電流保護動作時間的整定：因為變電所電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間（10倍動作電流動作時間）可整定為最短的0.5s。c) 過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗，利用式其中,因此其保護靈敏系數(shù)為,滿足靈敏系數(shù)1.5的要求.（2）、裝設(shè)電流速斷保護。利用GL15

28、的速斷裝置a) 、速斷電流的整定，利用式其中，, ，因此速斷電流為：=速斷電流倍數(shù)整定為b)、電流速斷保護靈敏系數(shù)檢驗，利用式其中因此其保護靈敏系數(shù)為按GB50062-92規(guī)定，電流保護（含電流速斷保護）的最小靈敏系數(shù)為1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護的靈敏系數(shù)是達到要求的。按JBJ6-96和JGJ/T16-92的規(guī)定，其最小靈敏系數(shù)為2，也是滿足要求的。 （3）、變電所低壓側(cè)的保護裝置 低壓總開關(guān)采用DW15-1500/3型低壓斷路照明，三相勻裝過流脫扣器，既可保護低壓的相間短路和過負荷（利用其延時脫扣器），而且所保護低壓側(cè)單相接地短路短路。 經(jīng)效驗均能滿足要求。九、車間照明設(shè)計以加工一車間為例