化纖毛紡織廠總配電及配電系統方案畢業(yè)方案

目錄TOC\o"1-5"\h\z前言2一、全廠負荷計算1二、無功功率的補償及變壓器的選擇3三、主接線設計4四、短路電流計算5短路電流計算方法：5短路電流的計算5五、變電所的一次設備選擇和校驗115.1高壓設備器件的選擇及校驗11低壓設備器件的選擇及校驗13六、變壓器保護及二次回路繼電保護158.1變壓器保護15二次回路繼電保護17七、結束語19、/.—前言工廠供電就是指工廠所需電能的供應和分配，也被稱之為工廠配電

眾所周知，電能是現代工業(yè)生產的主要能源和核心動力，在飛速發(fā)展

的今天它扮演著越來越來重要的作用。電能既易于能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制，調節(jié)和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業(yè)生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。本課程設計針對10KV側的一化纖毛紡廠的總變電所及配電系統進行設計，主要涉及到分配電能，其基本內容有以下幾方面：進線電壓的選擇，變配電所位置的電氣設計，短路電流的計算及繼電保護，電氣設備的選擇，車間變電所位置和變壓器數量,容量的選擇，防雷接地裝置設計等。同時本課程設計著重考察學生的實際操作能力和處理問題的能力，具有針對性和實用性。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利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應社會的發(fā)展。為了保證工廠供電的正常運轉，就必須要有一套完整的保護，監(jiān)視和測量裝置。目前多以采用自動裝置，將計算機應用到工廠配電控制系統中去。一、全廠負荷計算單組用電設備計算負荷的計算公式a）有功計算負荷（單位為KW）P30=Kd><Pe,Kd為需要系數b）無功計算負荷（單位為kvA）Q30=P30>an0c）視在計算負荷（單位為kvA）S_巳030二喬d計算電流130=-弘,Un為用電設備的額定電壓。V3Un多組用電設備計算負荷的計算公式a）有功計算負荷（單位為KW）P30=K?_Roi式中'P30i是所有設備組有功計算負荷之和，K'p是有功負荷同時系數，可取（）b）計算無功負荷（單位為kvar）\Q30二K'qQ30i,其中：'Q0i是所有設備無功Q30之和；K'q是無功負荷同時系數，可取0.9~0.97c）視在計算負荷（單位kva）

d）計算電流（單位A）S3030,3Un經過計算，得到各廠房和生活區(qū)的負荷計算表，如下圖所示（額定電壓取380v）

序車間或用電單位名稱設備容量（KW）KxCOSTtan?計算負荷變壓器臺數及容量備注PjS(KW)Q.yjs(Kvar)Sjs(KVA)（1）No.1變電所1制條車間3400.80.80.7527220434010.92紡紗車間3400.80.80.752722043403軟水站86.10.650.80.755642704鍛工車間36.90.30.651.171113175機修車間296.20.30.51.73891541786托1兒所，幼兒園12.80.60.61.33811137倉庫37.960.30.51.171119228小計1123647582882（2）No.2變電所1織造車間52510.80.80.754201315152510.92染整車間4900.80.80.753922944903浴室、理發(fā)室1.880.81—1.501.54食堂20.640.750.80.7515.511.620.65獨身宿舍200.81—160166小計1057.5760.5558.5947.8(3)No.3變電所1鍋爐房1510.750.80.75113.385141.620.92水泵房1180.750.80.7588.566.4110.63花驗房：500.750.80.7537.5「28474卸油泵房280.750.80.752115.8265小計347234.3175.7292.7全廠合計：P30=1478,Q30=1251,S3o=1936二、無功功率的補償及變壓器的選擇無功功率補償變壓器本身無功的消耗對變壓器容量的選擇影響較大，故應該先進行無功補償才能選出合適的容量。取K〒0.9F30T=K7pP30QQ30「=KQ30「=KZQ-Q30「=KZQ-Q30S30二=P30三P30、=1478KWQ30'=125lKvar高壓側總容量：s。、=1936kvA補償前的功率因數：cos「=0.76補償后功率因數：cos'=0.95需要補償的無功功率:QcQ。7腫卩30'3-tan')=813KVar補償電容器的個數為n=JCqC=813/50?17,取n=17補償后的無功功率：Q30、JQ30「Qc=438Kvar補償后的視在容量：S30、P30^(Q30、_Qc)=1541KVA補償后的計算電流：S3°'/3Un=1541/(30.4)=2094A高壓側功率因數；，滿足要求。各變電所變壓器選擇NOi安裝一臺變壓器，其容量按SN.TASjs=965.6KVA根據《電力工程電氣設備手冊》選SL7-1000/10接線方式Yyn0。NO2安裝一臺變壓器，其容量按SN.T>Sjs=1051.845KVA根據《電力工程電氣設備手冊》選SL7-1250/10型低損耗配電變壓器，其聯接組別采用Yyn0。NO3安裝一臺變壓器，其容量按SN.T>Sjs=325.2KVA根據《電力工程電氣設備手冊》選SL7-400/10型低損耗配電變壓器，其聯接組別采用Yyn0。三、主接線設計1.主接線因為該廠是二級負荷切考慮到經濟因素故本方案采用10kV雙回進線，單母線分段供電方式，在NO.3車變中接明備用變壓器。采用這種接線方式的優(yōu)點有可靠性和靈活性較好，當雙回路同時供電時，正常時，分段斷路器可合也可開斷運行，兩路電源進線一用一備，分段斷路器接通，此時，任一段母線故障，分段與故障斷路器都會在繼電保護作用下自動斷開。故障母線切除后，非故障段可以繼續(xù)工作。當兩路電源同時工作互為備用試，分段斷路器則斷開，若任一電源故障，電源進線斷路器自動斷開，分段斷路器自動投入，保證繼續(xù)供電。具體接線圖附圖1。2.架空線選擇按經濟電流密度選擇導線線路在工作時的最大工作電流:IgIg&3*Un=1936/(.3*10)=111.8A該生產車間為三班制，部分車間為單班或兩班制，全年最大負荷利用時數為6000小時，屬于二級負荷。其鋼芯鋁線的電流密度J=0.9所以導線的經濟截面面積：S=]g/J=111.8/0.9=124.2mm2考慮到線路投入使用的長期發(fā)展遠景，選用截面積為150mm勺導線,所以10KV架空線為LGJ-150的導線。查表得LGJ-150型裸導線的長時允許電流|廠445人，當環(huán)境溫度為30度時，導線最高工作溫度為70度。查表得LGJ-150導線的單位長度電阻和電抗為：R。=0.2⑴X。巾409」表2.3LGJ-150型鋼芯鋁絞線規(guī)格型號額定截面2mm股數及直徑/mm計算直徑/mm電阻km))單位重量kg(km))長期容許電流/A鋁股鋼芯LGJ-15015028X2.537X2.216.720.21598445注：1?額定截面系指導電部分的鋁截面，不包括鋼芯截面。2.電阻系指導線溫度為20C時的數值3.長期容許電流系指在周圍空氣溫度為25C時的數值。四、短路電流計算4.1三相短路電流計算目的進行短路電流計算的目的是為了保證電力系統的安全運行，在設計選擇電氣設備時都要用可能流經該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經受住突發(fā)故障引起的發(fā)熱效應和電動力效應的巨大沖擊。4.2短路電流的計算

采用標幺值計算短路電流。具體公式如下:三相短路電流周期分量有效值|；3)=丄丄基準電流基準電流基準電流S3Uav1X工基準電流S3Uav三相短路容量的計算公式(3)SK*X-在三相短路容量的計算公式(3)SK*X-在10/0.4KV變壓器二次側低壓母線發(fā)生三相短路時,R3X、取基準容量SB=100MVA高壓側基準電壓Uav1=10.5KV,低壓側基準電壓Uav2=0.4，高壓側基準電流Ij1=Sb=5.5KA，低壓側基準電流V3Uav1TOC\o"1-5"\h\zSb=144.34KA系統最小阻抗標幺值Xmn"535.3Uav2Smax*S系統最大標幺值Xzmax二尹"935Smin變壓器阻抗標幺值：6所以x；1=Uk%Sb=45100沆4.5100SrN11001000X0*=Uk*=Uk%SBT2=7q0sTNZ4.5100101001250103=3.6*=Uk%SBT3=100STN3*=Uk%SBT3=100S*=Uk%SBT3=100STN34100106100400103=10L=XL導=0.2045漢衛(wèi)=0.1850

Uav10.52最小運行方式下:繪制等效電路圖圖3-21最大運行方式下等效電路圖對于Ki點發(fā)生三相短路：*1X「=0.535+0.185=0.627門-2I二Sj=wo=5.5kA.3Uav、310.5I；3）=_Ll二上乞=8.78kAX工0.627iS3）=2.551Z3）=22.35kA.（3）IS；）=-^=13.256kAsh1.686Sk3）=自100-160MVAX*0.627對于心點發(fā)生三相短路:X*=053510.1854.5=5.127J2iZ3）-X；一5.127i（3）ish=1.84l；3）-1.8428.15=51.796kAiSh°?（3）ish1.692咤=30.6kA1.692宀加黑=19.5MVA對于K3點發(fā)生三相短路=0.5351二4.22I,—Sjj3UavI(3)1z_Ij_—*X、竺4=34.2kAI(3)1z_Ij_—*X、竺4=34.2kA5.825i⑶ish=1.84lZ3)=1.8424.78=62.9kAiS3)?(3)Ish-1.692坯=37.2kA1.692Sk3)Sj10023.7MVA5.825對于K4點發(fā)生三相短路:xW=0.535+Z匯0.18+12.7=10.625(3)(3)z(3)zI(3)zIj144.34X；_13.325-13.6kAiS3)=1.84IZ3)"8410.83=25kAIII(3)sh?⑶ish1.69219.931.692=14.8kAI(3)sh?⑶ish1.69219.931.692=14.8kA2*X、10013.325二7.5MVA最大運行方式下:Xl圖3-2最小運行方式下等效電路圖對于Ki點發(fā)生三相短路：X；=0.9350.185=1.12丨)3)\554.93kAX、1.12iS3)=2.551；3)=2.554.93=12.58kAi(3)1,3)=sh=7.46kA1.686(3)Sj100Sk3)；89.69MVAX、1.15對于K2點發(fā)生短路：X^-1.125.625=6.745lj*X、iS3)=1.84IZ3)=1.8421.42=39.4kAi(3)'盤=23妙Sj*X、1006.7414.84MVASj*X、1006.7414.84MVAX\-1.124.5=5.615(3)IZXr需佃7怦i⑶ish(3)ZIj*Xi⑶ish(3)ZIj*X、144.34二10.45kA13.815i(3)Sk3)=St=:100對于K4點發(fā)生三相短路：X；=1.11512.7=13.815iS3)=1.84IZ3)==19.22kA(3)sh(3)sh(3)sh；(3)ish=11.36kA(3)sh；(3)ish=11.36kA1.692Sj*X、7.24MVA13.815表格4-1最小運行方式短路點.(3)Iz(KA)■(3)ish'(KA)1(3)Ish(KA)三相短路容量Sk（MVAK18.7822.3513.265160K224.7851.79630.6119.5K334.262.937.223.7K413.62514.87.4表格4-2最大運行方式短路點I(3)Iz(KA)i'；）（ka）■(3)I；h，(KA)三相短路容量Sk（MVA

513787K22240.12415.8K327462818.9K4102012.458.13五、變電所的一次設備選擇和校驗供電系統的電氣設備主要有斷路器、負荷開關、隔離開關、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套電設備等。電氣設備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設備應工作安全可靠，運行方便，投資經濟合理。電氣設備按在正常條件下工作進行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內或室外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求；對一些斷流電器如開關、熔斷器等，應考慮斷流能力。5?1高壓設備器件的選擇及校驗

計算數據斷路器隔離開關電流互感器電壓互感器高壓熔斷器型號SN10-10IGW1-6（10）/400LA-10（D級）JDZ-10RW10l30（F）/2O（）U=10kV10kV10kV10kV11000/10010kVl3o=11OA630A400A200/5一2AIz=8.78kA16kA一一一一Sk=160MVA300MVA一一一200MVAish=22.35kA40kA25kA一一一l；t=8.942xt162x2142x5一一一個數612222斷路器額定電壓Un.qf及額定電流IN.QF斷路器額定電壓Un.qf及額定電流IN.QFUn.QF=10kV=un.m-R70-30Inqf=InqfJ_=630丿=727.46AaI30=105.59A."n-M70-40Inqf=630A>130=110A（3）動穩(wěn)定校驗斷路器最大動穩(wěn)試驗電流峰值imax.QF不小于斷路器安裝處的短路沖擊電流值ish即imax.QF=40kA>ish=22.35A（4）熱穩(wěn)定校驗要求斷路器的最高溫升不超過最高允許溫度即l；QFt_l：tj即1622>8.9420.15隔離開關的選擇與校驗（1）隔離開關的額定電壓及額定電流Un.qs=10kV二UN.1N.QSlN.QS=200>l30=110A=400j70-30=461.9Aal30=110A

V70-40301N.QS動穩(wěn)定校驗imaxQ=25.5kA>ish=22.35kA（3）熱穩(wěn)定校驗1425=980>8.9420.15=12.0即It2QSt一I2：tj電流互感器選擇與校驗（高壓側電流互感器）10kV電流互感器該電流互感器額定電壓Un.taX安裝地點的電網額定電壓Un.即UN.TA-Un.電流互感器一次側額定電流11N.ct1N.ct=.ct^N「日1=200J70-30=231Aa1.2xI30=1?2x105.59A=126.7A何-日oV70-401N.ct動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定倍數Kd=160ish=22.8A一次側額定電流Inct二人入—1=231A㈣-％則—=2羅10仝9.8<160即?>—動穩(wěn)定性滿足?21n.ct22312Inct熱穩(wěn)定性校驗熱穩(wěn)定倍數Kt=90熱穩(wěn)定時間ish=0.15l：：=8.94kA即(KtIn.ta)2=(90x231)2=4.3"03I2tj=894020.15=1.2107::(Kt“n.cy)熱穩(wěn)定性滿足電壓互感器的選擇與校驗經查表該型號電壓互感器額定容量SN=500VAIN二Sn=500=0.05A：：0.5AUn10000所以滿足要求5?2低壓設備器件的選擇及校驗低壓斷路器隔離開關電流互感器DW48-1600HD11~14LMZJ1-0.50.4kV0.4kV0.4kV1600A1000A1000/550kA一一

一一一一60kA(杠桿式)135一302"7532231、低壓斷路器的選擇與校驗按工作環(huán)境選型：戶外式斷路器額定電壓Un.qf及額定電流In.QF11N.QF1N.QF-1N.QFUn.qf=0.4kV=un=16OoJ7°-3°=1847.5A>l1N.QF-1N.QF2、隔離開關的選擇與校驗按工作環(huán)境選型：戶外型隔離開關的額定電壓Un.qs及額定電流In.qsuN.Qs=0.4kV=UnIn.qs=In.qs入=1QQQ[Q「3Q=1154.7A>130=933.96A-%￥7Q-4Q滿足要求動穩(wěn)定校驗iet=6QkA>ish=49.13Ka滿足要求熱穩(wěn)定校驗lt2t=3。2仁9。。l紜=26.72Q.15=1Q7

所以It2t>l2tj滿足要求3、電流互感器選擇與校驗（低壓側電流互感器）（1）該電流互感器額定電壓Un.ta不小于安裝地點的電網額定電壓Un即Un.ta—Un電流互感器一次側額定電流1N.CT=1N10001154.7A>130=933.06A,S"o■70-40滿足要求49.13103:30:::13549.13103:30:::135.21154.7滿足要求⑷熱穩(wěn)定校驗(Kt=75)(KtInta)2=(751154.7)2=7.4109I2：tj=2670020.15=1.07108<(KtlN.TA)2滿足要求變壓器保護及二次回路繼電保護6.1變壓器的保護裝置變壓器的繼電保護裝置對于高壓側為6~10kV的車間變電所主變壓器來說，通常裝設有

帶時限的過電流保護；如果電流保護的動作時間大于0.5~0.7秒時,還應裝設電流速斷保護。容量在800kVA及以上的油侵式變壓器和400kVA及以上的車間內油侵式變壓器，按規(guī)定應專設瓦斯保護。瓦斯保護在變壓器輕微故障時，動作于信號，而其他保護包括瓦斯保護在變壓器發(fā)生嚴重故障時，一般均動作于跳閘。但是，如果單臺運行的變壓器容量在lOOOOkVA及以上和并列運行的變壓器每臺容量在6300KVA及以上時，則要求裝設縱連差動保護來取代電流速斷保護。經分析整定計算后本方案確定采用過電流保護，單相接地短路保護過負荷保護和瓦斯保護。變壓器保護原理圖及展開圖見附圖。a.變壓器過電流保護動作跳閘，應作如下檢查和處理：（1）檢查母線及母線上的設備是否有短路；（2）檢查變壓器及各側設備是否短路；（3）檢查低壓側保護是否動作，各條線路的保護有無動作；（4）確認母線無電時，應拉開該母線所帶的線路；（5）如是母線故障，應視該站母線設置情況，用倒母線或轉帶負荷的方法處理；（6）經檢查確認是否越級跳閘，如是，應試送變壓器；（7）試送良好，應逐路檢查故障線路。裝設瓦斯保護當變壓器油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于高壓斷路器。裝設反時限過電流保護采用GL15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接法，去分流跳閘的操作方式。（1）過電流保護動作電流的整定利用下式I_KrdKwilop—IL.max5KreKi

對于容量為lOOOkVA的變壓器62二次回路繼電保護IL.nax=2I1N.T=21000_115/（如10）Krei=1.3,Kw“,Kre"8,Ki=100^20因此動作電流為lop=1.31115=9.3A整定為10A0.8漢20速斷電流的整定(3)Ik^nax=1kt=2.46KAIqb二KreiJIk皿仆iKt)=1.412.4/(203.5)=43速斷電流倍數整定為=43.3/6=7.45滿足規(guī)定的倍數。電流速斷保護靈敏度系數的校驗：式中：lLg<為變壓器的最大負荷電流式中：lLg<為變壓器的最大負荷電流取為2.5I1NSp二lknin/lqb1Iknin=0.8661.74=1.79KA,口廠口匕/心=43.320/1=86A所以Sp滿足規(guī)定的靈敏系數1.5的要求。Iop—KrelKwIL卯ax/（KreKi）Krel為可靠系數，對定時限取1.2，對反時限