降壓變電所的電氣設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上1 引言 電能是現代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉換而來，又易于轉換為其他形式的能量以供應用。電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節(jié)、測量。有利于實現生產過程自動化。而工廠供電就是指工廠所需要電能的供應和分配。工廠供電設計要達到為工業(yè)生產服務，保障工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須做到：安全、可靠、優(yōu)負、經濟. 在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產實現電氣化以后可以大大增加

2、產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產，實現工業(yè)現代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事

3、故和設備事故。（2）可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。2. 設計任務與要求要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求、確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設備和進出線，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設計

4、說明書，繪出設計圖樣。設計依據：（1）工廠總平面布置圖 參考附圖A（2）工廠負荷情況本廠多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時數為4500h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷外，其余均屬于三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷統計資料見附表所示。（3）供電電源情況按照工廠與當地供電部門簽定的供用電協議規(guī)定，本廠可由附近一條10KV的干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌號為LJ-120，導線為等邊三角形排列，線距1.5m ,干線首端距離本廠約13km。干線首端所裝

5、設的高壓短路器斷流容量為 500MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為1.7s，為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。（4）氣象資料：本廠所在地年最高溫度38，年平均氣溫為16，年最低溫度為-10，年最熱月平均最高溫度32，年最熱月地下0.8M處平均溫度25，常年主導風向為南風，覆冰厚度是3CM，年雷暴日數35天。（5）地質水文資料：平均海拔1200M，地層以沙粘土為主，地下水位3-5M。（6）電費制度：供電貼費800元/KVA。每月電費按兩部電費制：基本電費為按主變壓器容量計為18元/KVA，動力電費為0.2元/K

6、W.H，照明電費為0.5元/KW.H。工廠最大負荷時功率因數不得小于 0.90 。3 負荷計算和無功功率計算及補償3.1 負荷計算和無功功率計算表2-1 某廠負荷計算表編號名稱類別設備容量需要系數計算負荷1鑄造車間動力3000.30.651.1790105.3138.52210.5照明80.8106.40-小記308-96.42鍛壓車間動力3200.20.651.176474.8898.5149.7照明80.7105.60-小記328-69.63金工車間動力3700.30.651.17111129.87170.8259.6照明70.8105.60-小記377-116.64工具車間動力3000.

7、350.651.17105122.85161.6245.6照明90.9108.10-小記309-113.15電鍍車間動力3000.60.750.88180158.4239.8364.4照明80.7105.60-小記308-185.66熱處理車間動力1300.60.750.887868.64103.9157.9照明60.9105.40-小記136-83.47裝配車間動力1300.30.71.013939.3955.4384.24照明70.8105.60-小記137-44.68機修車間動力1600.20.651.173237.4449.2574.85照明40.7102.80-小記164-34.89

8、鍋樓房動力800.80.750.886456.3285.25129.56照明20.7101.40-小記82-65.410倉庫動力250.40.80.75107.512.518.99照明10.7100.70-小記26-10.711生活區(qū)照明3400.80.90.48272130.56301.71458.53總計動力2115照明400=0.9=0.94 0.731060.2931.15954.18875.281294.81967.83.2無功功率補償由以上計算可得變壓器低壓側的視在計算負荷為：這時低壓側的功率因數為：為使高壓側的功率因數0.91，則低壓側補償后的功率因數應高于0.91，?。骸Ｒ沟?/p>

9、壓側的功率因數由0.79提高到0.92則低壓側需裝設的并聯電容器容量為：選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯電容器為BW0.4-14-1/3型，采用其方案1（主屏）1臺與方案3（輔屏）4臺相組合，總共容量。因此無功補償后工廠380V側和10KV側的負荷計算如表2-3所示。表2-2 無功補償后工廠的計算的負荷項 目計算負荷380V側補償前負荷0.73954.81875.281294.81967.8380V側無功補償容量-420380V側補償后負荷0.94954.81455.281057.81607.5主變壓器功率損耗13.35310kV側負荷總計0.89941.51402.281023.851556

10、.04 變電所位置和型式的選擇變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心。工廠的負荷中心按功率矩法來確定，計算公式為式（3.1）和（3.2）。變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心.工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定.即在工廠平面圖的下邊和左側,任作一直角坐標的X軸和Y軸,測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工廠的負荷中心設在P(x,y),P為P1+P2+P3+=Pi.因此仿照力學中計算重心的力矩方程,可得負荷中心的坐標: (3.1) (3.2)圖3-1 機械廠總平面圖按比例K在工廠平面圖中測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置表3-

11、1所示.坐標軸12345678910生活區(qū)X()0.980.980.983.33.33.33.37.256.769.6Y()4.32.751.164.32.751.14.33.11.57.1由計算結果可知，x=4.2,y=5.4工廠的負荷中心在3號廠房的東北角.考慮的方便進出線及周圍環(huán)境情況，決定在6號廠房的西側緊靠廠房修建工廠變電所，其型式為附設式。5.變電所主變壓器的選擇和主結線方案的選擇5.1 變電所主變壓器的選擇 根據工廠的負荷性質和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：（1）裝設一臺主變壓器型式采用S9型，而容量根據式，選，即選一臺S9-1250/10型低損耗配

12、電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由與鄰近單位相聯的高壓聯絡線來承擔。（2）裝設兩臺主變壓器型號亦采用S9,而每臺變壓器容量按式和式選擇，即且因此選兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源亦由與鄰近單位相聯的高壓聯絡線來承擔。（3）主變壓器的聯結組均采用Yyn0。5.2 變壓器主接線方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器方案可設計下列兩種主接線方案：（1）裝設一臺主變壓器的主接線方案，如圖4-1所示 （2）裝設兩臺主變壓器的主接線方案，如圖4-2所示 圖4-1 裝設一臺主變壓器的主結線方案 圖4-2裝設兩臺主變壓器的主結線方案5.3 兩種主結線方案的技術經

13、濟比較 對兩種主接線方案進行比較，如表4-1所示.表4-1 兩種主接線方案的比較比較項目裝設一臺主變的方案裝設兩臺主變的方案技術指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗小靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應性稍差一些更好一些經濟指標電力變壓器的綜合投資由手冊查得S91250單價為15.76萬元，而由手冊查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為215.76萬元=31.52萬元由手冊查得S9800單價為10.5萬元，因此兩臺綜合投資為410.5萬元=42萬元，比一臺變壓器多投資

14、10.48萬元高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額查手冊得 GGA（F）型柜按每臺3.5萬元計，查手冊得其綜合投資按設備價1.5倍計，因此其綜合投資約為41.53.5=21萬元本方案采用6臺GGA（F）柜，其綜合投資額約為61.53.5=31.5萬元，比一臺主變的方案多投資10.5萬元電力變壓器和高壓開關柜的年運行費參照手冊計算，主變和高壓開關柜的折算和維修管理費每年為4.893萬元（其余略）主變和高壓開關柜的折舊費和維修管理費每年為7.067萬元，比一臺主變的方案多耗2.174萬元供電貼費按800元/KVA計，貼費為12500.08=100萬元貼費為28000.08萬元=128萬元，比一臺主變

15、的方案多交28萬元變壓器臺數應根據負荷特點和經濟運行進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷較大。結合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。6.短路電流的計算 本廠的供電系統簡圖如圖4-2所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠8km的饋電變電站經LGJ-120架空線（系統按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為450MVA；一路為鄰廠高壓聯絡線。下面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。6.1 確定基準值取，;所以： ;6.2 計算

16、短路電路中各主要元件的電抗標么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）(1)電力系統的電抗標么值： (2)架空線路的電抗標么值：查手冊得，因此：(3)電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術參數得，因此：可繪得短路等效電路圖如圖5所示。圖5-2 短路計算的等效電路6.3 計算k-1點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量(1)總電抗標么值：(2)三相短路電流周期分量有效值： (3)其他三相短路電流： ； (4)三相短路容量：6.4 計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量(1)總電抗標么值：(2)三相短路電流周期分量有效值：(3)其他三相短路電流： ; (4)三相短路容

17、量：以上計算結果綜合如表5-1所示.表5-1 短路的計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-12.182.182.185.5593.2939.68k-234.0434.0434.0462.6437.1023.647. 變電所一次設備的選擇校驗7.1 10kV側一次設備的選擇校驗 10kV側一次設備的選擇校驗如表6-1所示。表6-1 10kV側一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電 壓電 流斷 流能 力動 穩(wěn)定 度熱 穩(wěn)定 度其 他裝置地點條件參數數據10kV57.7A2.18kA5.559kA8.5一次設備型號規(guī)格額定參數高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16

18、kA40kA512高壓隔離開關GN-10/20010kV200A25.5Ka500高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電壓互感器JDZJ-10電流互感器LQJ-1010Kv100/5A31.8Ka81二次負荷0.6避雷器FS4-1010kV戶 外 式 高 壓隔離開關GW4-15G/20012kV400A25Kv500表6-1所選一次設備均滿足要求。7.2 380V側一次設備的選擇校驗 380V側一次設備的選擇校驗如表6-2所示。表6-2 380V側一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電 壓電 流斷 流能 力動 穩(wěn)定 度熱 穩(wěn)定 度其 他裝置地點條件參數

19、數據3801243.6034.0462.64926.98一次設備型號規(guī)格額定參數低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kV低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA低壓斷路器DZ20-200380V200A25kA低壓刀開關HD13-1500/30380V1500A電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A電流互感器LMZ1-0.5500V100/5160/5避雷器-戶外隔離開關-表6-2 所選一次設備均滿足要求。7.3 高低壓母線的選擇 參照參考文獻，10kV母線選LMY-3（），即母線尺寸為；380V母線選LMY-3,即母線尺寸為，而中性線母線尺寸為。8.

20、變電所進出線以及鄰近單位聯絡線的選擇8.1 10kV高壓進線和引入電纜的選擇（1）10kV高壓進線的選擇校驗 采用LGJ型鋁絞線架空敷設，接往10kV公用干線。1) 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度，參照參考文獻，初選LJ-16，其時的滿足發(fā)熱條件。2）校驗機械強度 參照參考文獻，最小允許截面，因此按發(fā)熱條件選擇的LJ-16不滿足機械強度要求，故改選LJ-35。由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。（2）由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及土壤溫度，參照參考文獻，初選纜芯截面為的交聯電纜，其，滿足發(fā)

21、熱條件。2）校驗短路熱穩(wěn)定 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面式中C值由參考文獻查得；按終端變電所保護動作時間0.5s，加斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s計，故。 因此YJL22-10000-3*25電纜滿足短路熱穩(wěn)定條件。8.2 380V低壓出線的選擇（1）饋電給1號廠房（鑄造車間）的線路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，參照參考文獻，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件.2）校驗電壓損耗 由附圖1所示工廠平面圖量得變電所至1號廠房距離約為50m，而由參考文獻查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），又1號廠房的，因此按式得：

22、故滿足允許電壓損耗的要求.3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同.（2）饋電給2號廠房（鍛壓車間）的線路選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。（3）饋電給3號廠房（熱處理車間）的線路選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜 .（4）饋電給4號廠房（電鍍理車間）的線路選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇.（5）饋電給3號廠房（倉庫）的線路 由于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采

23、用的聚氯乙烯絕緣的鋁芯導線BLV-1000型（見表8-30）5根（包括3根相線、一根N線、1根PE線）穿硬塑料管埋地敷設.（6）饋電給6號廠房（工具車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋.（7）饋電給7號廠房（金工車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設.（8）饋電給8號廠房（鍋爐房）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設.（9）饋電給9號廠房（裝配車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設.（10）饋電給10號廠房（機修車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設.（11）饋電給生活區(qū)的線路采用BLX-1000型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設.8.3

24、作為備用電源的高壓聯絡線的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設，與相距約2km的鄰近單位變配電所的10kV母線相聯.（1）按發(fā)熱條件選擇 工廠二級負荷容量共,而最熱月土壤平均溫度為,因此參照參考文獻，初選纜芯截面為的交聯聚乙烯絕緣鋁芯電纜（注：該型電纜最小芯線截面積為），其,滿足發(fā)熱條件.（2）校驗電壓損耗 由參考文獻可查得纜芯為25mm的鋁芯電纜的 (纜芯溫度按計)，而二級負荷的，線路長度按2km計，因此由此可見該電纜滿足允許電壓損耗要求.（3）短路熱穩(wěn)定校驗 按本變電所高壓側短路校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯的交聯電纜是滿足短路熱穩(wěn)定

25、要求的.綜合以上所選變電所進出線和聯絡線的導線和電纜型號規(guī)格如表7.1所示.表7-1 所選變電所進出線和聯絡線的導線和電纜型號規(guī)格線路名稱導線或電纜的型號規(guī)格10kV電源進線LJ-35鋁絞線（三相三線架空）主變引入電纜YJL22-10000-325交聯電纜（直埋）380V低壓出線至1號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至2號廠房VLV22-1000-3300+170 四芯塑料電纜（直埋）至3號廠房VLV22-1000-3300+195 四芯塑料電纜（直埋）至4號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至5號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至6號廠房VLV22-1000-3300+1185四芯塑料電纜（直埋）至7號廠房VLV22-1000-3300+1185四芯塑料電纜（直埋）至8號廠房VLV22-1000-3300+170 四芯塑料電纜（直埋）至9號廠房VLV22-1000-3300+1150四芯塑料電纜（直埋）至10號廠房VLV22-1000-3300+195 四芯塑料電纜（直埋）至生活區(qū)單回路，回路線3LJ-240+1LJ-120（架空）與鄰近單