工廠供配電系統(tǒng)設計

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡整理，如有侵權，請聯(lián)系刪除，謝謝！工廠供配電系統(tǒng)設計1高壓供電線路設計1.1配電室選址一、配電所的設計要求:1、供電可靠，技術先進，保障人身安全，經(jīng)濟合理，維修方便。2、根據(jù)工程特點，規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，以近期為主，適當考慮發(fā)展，正確處理近期建設和原期發(fā)展的關系，進行遠近結合。3、結合負荷性質，用電容量，工程特點，所址環(huán)境，地區(qū)供電條件和節(jié)約電能等因素，并征求建設單位的意見，綜合考慮，合理確定設計方案。4、變配電所采用的設備和元件，應符合國家或行業(yè)的產品技術標準，并優(yōu)先選用技術先進，經(jīng)濟適用和節(jié)能的成套設備及定型產品。5、地震基本強度為7度及以上的地區(qū)，變配電所的設計和電氣設備的安裝應采取必要的抗震措施。二、變配電所選址：變配電所地址選擇應根據(jù)下列要求綜合考慮確定：1、接近負荷中心；2、接近電源側；3、進出線方便；4、運輸設備方便；5、不應設在有劇烈震動或高溫的地方；6、不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所；7、相貼鄰；8、不應設在地勢低洼和可能積水的場所；9、不應設在有爆炸危險的區(qū)域里；10、不宜設在有火災危險區(qū)域的正上方或正下方。1.2負荷等級的劃分一、符合下列情況之一時，應為一級負荷：1、中斷供電將造成人身傷亡時。程被打亂需要長時間才能恢復等。要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經(jīng)常用于國際活動的大的負荷，應視為特別重要的負荷。二、符合下列情況之一時，應為二級負荷：產品報廢、連續(xù)生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產等。用電負荷劃分為二級負荷。1.3對接線方案的選擇一、主接線方案設計原則與要求特點及負荷性質等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。安全。2、可靠應滿足電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可靠性的要求。展。（4、經(jīng)濟在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。二、常見主接線方案1、只裝有一臺主變壓器的變電所主接線方案側采用的開關電器不同，有三種比較典型的主接線方案：（1）高壓側采用隔離開關-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；（2）高壓側采用負荷開關-熔斷器或負荷型跌開式熔斷器的主接線方案；（3）高壓側采用隔離開關-斷路器的主接線方案。2、裝有兩臺主變壓器的變電所主接線方案裝有兩臺主變壓器的變電所的典型主接線方案有：（1）高壓無母線、低壓單母線分段的主接線方案；（2）高壓采用單母線、低壓單母線分段的主接線方案；（3）高低壓側均為單母線分段的主接線方案。三、主接線方案確定1、10kV側主接線方案的擬定由工廠負荷計算表（見附錄三）可知，高壓側進線有一條10kV的公用電源得備用電源，因此，變電所高壓側有兩條電源進線，一條工作，一條備用，同時為保證供電的可靠性和對擴建的適應性所以10kV側可采用單母線或單母線分段的方案。2、380V側主接線方案的擬定便地獲得電能。3、方案確定S11提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側采用單母線分段形式，低壓側采用單母線形式，其系統(tǒng)圖見圖1。若主變采用兩臺S11列運行。低壓側采用也單母線分段形式，其系統(tǒng)圖見圖2。圖1采用一臺主變時的系統(tǒng)圖圖2采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖技術指標大為經(jīng)濟資指標6臺為表1修7按元/kVA萬費元上表1是兩種主接線方案的比較，從上表可以看出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案優(yōu)于裝設一臺主變的方案。從經(jīng)濟指標來看，裝設一臺主變的方案優(yōu)于裝設兩臺主變的方案。由于集中負荷較大，已經(jīng)大1250kVA,低壓側出線回路數(shù)較多，且有一定量的二級負荷，考慮今后增容擴建的適應性，從技術指標考慮，采用于裝設兩臺主變的方案。1.4配電柜選擇對于配電柜選擇的選擇，應滿足下列要求:一、高壓開關柜的結構應保證工作人員的安全和便于運行、維護、檢查、檢修和試驗。次設備不會產生永久性變形和影響性能的彈性變形。三、開關柜內必須有工作位置、試驗位置、以保證手車處于以上位置時，不能隨意移動。車應具有互換性。五、沿所有開關柜整個長度延伸方向應設有專用的接地導體?！駭嗦菲魇周囍荒茉谠囼灮蚬ぷ魑恢脮r，斷路器才能進行合、分闡操作?！癞斀拥亻_關處于分閘狀態(tài)時，手車才能從試驗或斷開位置移到工作位置。●手車處于工作位置時，接地開關操作軸被鎖定，接地開關不能合閘?！癞敂嗦菲魈幱诤祥l狀態(tài)時，絲桿被鎖定，不能移動手車?！裰挥挟斀拥亻_關合上，電纜室門才能打開檢修電纜?！駭嗦菲髟诠ぷ魑恢?，二次插頭不能撥下。導線，其截面電流回路采用不小于2.5mm、電壓回路不小于1.5mm.22八、開關柜電纜室門要求做成帶絞鏈，并與斷路器聯(lián)鎖，滿足五防功能。九、電流互感器的安裝要求便于拆裝和做試驗。小室，中間加隔板完全分開。操作復雜，穩(wěn)定性差，制約生產因素多，屬于落后產品，且防護等級已經(jīng)達不到KYN50%的空間，更有利于電纜的安裝，且技術含量高，容量大，結構設計合理，牢固，外型美觀，安全可靠，防護等級高，維修量小等特點，還可以與微機接口，實現(xiàn)配電站的自動化。2無功補償工廠供配電系統(tǒng)中，功率因數(shù)的高低是衡量一個工廠電能質量的重要指標，月平均功率因素達到0.9廠的功率因數(shù)。本工廠中，采用電力電容器進行無功功率補償。補償方式有兩類：一、高壓集中補償率得不到補償，這種補償方式只適合于大中型企業(yè)。二、低壓集中補償小型企業(yè)用此補償方式比較經(jīng)濟。并聯(lián)電容器量Q的確定如下公式所示:（1）P1/(cos1/(cos)1QP1/(cos1/(cos1213公式中：P--總平均最大功率kW；m--最大使用時平均功率因數(shù)；coscos1，cos--目標功率因數(shù)，取0.97~0.98。23三、低壓分散補償比較分散，補償容量小的企業(yè)比較適宜。補償容量Q計算如下公式所示:（2）QP(tgtg)P(tgtg)qP12c12ccqtgtgc12公式中：tg--補償前企業(yè)自然平均功率角的正切值；1--補償后企業(yè)功率因數(shù)角的正切值；tg2--年平均有功負荷系數(shù)，一般取0.7~0.75；q--無功功率補償率，kvar/kW。c小，采用的是電容器自動投補的方式。3高壓側短路電流，短路容量的確定流通過。出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，流和短路容量。中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標幺制法（又稱相對單位制法，因本設計采用標幺制法計算一、標幺制法計算步驟和方法1、繪計算電路圖，選擇短路計算點。計算電路圖上應將短路計算中需計入的所以電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個元件依次編號。2、設定基準容量S和基準電壓U，計算短路點基準電流I。一般設Sdddd=100MVA，設U=UcdSdUId(3)d3、計算短路回路中各主要元件的阻抗標幺值。一般只計算電抗。電力系統(tǒng)的電抗標幺值SX*dSs(4)oc式中：S——電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量（單位為oc電力線路的電抗標幺值SdU2XXlWL0(5)c式中U——線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓（單位為c電力變壓器的電抗標幺值U%SX*k100SdT(6)N式中：U%——變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值；kS——變壓器的額定容量（單位為kVA,計算時化為與SdN4、繪短路回路等效電路，并計算總阻抗。用標幺制法進行短路計算時，無論有幾個短路計算點，其短路等效電路只有一個。5、計算短路電流。分別對短路計算點計算其各種短路電流：三相短路電流周期分量I、短路次暫態(tài)短路電流I、短路穩(wěn)態(tài)電流*(3)、短路沖擊電流(3)I(3)k。I(3)i(3)kIIdXk*(7)(8)在無限大容量系統(tǒng)中，存在下列關系：I=I=I(3)(3)*(3)k高壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=2.55I(9)i(3)*(3)*(3)=1.51I(10)I(3)低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算：=1.84I(11)(12)i(3)*(3)*(3)=1.09II(3)6、計算短路容量SSdXk(3-13)圖3并列運行時短路計算電路二、兩臺變壓器并列運行計算（由以上公式進行計算，計算過程此處略）三、兩臺變壓器分裂運行計算（由以上公式進行計算，計算過程此處略）四、短路電流計算結果短路電流計算結果見表1、表2：表1并列運行時短路電流計算結果點IIi(3)IIkk表2并列運行時短路電流計算結果點IIII(3)i(3)''(3)kk電站通常情況下應分裂運行。4設備的選擇與校驗可靠工作的前提下，力爭做到運行維護方便，技術先進，投資經(jīng)濟合理。境溫度，海拔高度以及有無防塵，防腐，防火，防爆等要求;電氣要求是指電氣設備對電壓，電流，頻率等方面的要求；對開關電器及保護用設備，如開關，熔斷器等，還應考慮其斷流能力。電氣設備短路情況進行校驗，就是要按最大可能的短路故障(通常為三相短壓互感器等)，以及架空線路，一般不必考慮動穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度的校驗，對電纜，也不必進行動穩(wěn)定度的校驗。額定電壓和額定電流選擇，并按短路故障條件校驗其動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。4.1一次設備選擇與校驗的條件為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗：一、按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。二、按短路條件，包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗。防火、防爆等要求。4.2按正常工作條件選擇一、按工作電壓選擇設備的額定電壓U不應小于所在線路的額定電壓U，即NeNUUNe(14)(15)N二、按工作電流選擇設備的額定電流I不應小于所在電路的計算電流I，即II三、按斷流能力選擇設備的額定開斷電流I或斷流容量S不應小于設備分斷瞬間的短路電流有效值I或短路容量S，即kkIIoc(16)(17)k或SSock4.3按短路條件校驗短路條件校驗，就是校驗電器和導體在短路時的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。一、隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗1、動穩(wěn)定校驗條件ii(3)(18)(19)maxsh或IImax(3)shi、Imax、——開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為I(3)shi(3)sh2、熱穩(wěn)定校驗條件ItIt2(3)2(20)tima式中：I——開關的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為tt——開關的熱穩(wěn)定試驗時間（單位為I——開關所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為(3)t——短路發(fā)熱假想時間（單位為二、電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗1、動穩(wěn)定校驗條件ii(3)(21)maxsh或2KI10i3(22)1N式中：i——電流互感器的動穩(wěn)定電流（單位為K——電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)（對I1NI——電流互感器的額定一次電流（單位為1N2、熱穩(wěn)定校驗條件tIItt(23)(24)或tKIIt1Nt式中：I——電流互感器的熱穩(wěn)定電流（單位為tt——電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間，一般取1s；K——電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)（對It1N4.4高低壓母線的選擇按照最大負荷計算高壓母線上的最大電流為IHmax大電流I10kV及以下變電所設計規(guī)Dmax范》中的規(guī)定，高壓母線選擇TMY-3×(60×6)型母線，相母線尺寸均為60mm×6mm，其載流量為2240A；低壓母線選擇TMY-3×(80×10)+60×6型母線，即相母線尺寸為80mm×10mm,中性母線尺寸為60mm×6mm，其載流量為3232A。4.5高壓側斷路器的選擇與校驗II10kV少油斷路器運行中存在檢修次數(shù)頻繁、檢修工作量大，滲漏問題較難處理過種中，這種斷路器越來越不能滿足社會發(fā)展的需要。由于放置在室內，且其開斷能力較大，故使用真空斷路器。研究發(fā)現(xiàn)，真空斷路器與少油斷路器相比較有著明顯的優(yōu)勢:一、真空斷路器維護簡單，無爆炸危險，無污染，噪音低，檢修費用低，故障率低。二、滅弧室開斷后介質恢復快，不需要冷卻和更換，熄弧能力底，無損耗，觸頭壓力小。條件。四、真空斷路器使用壽命長，一般可達20年左右，可靠性高。的機械傳動設計的比較好，可靠性高，選擇型號為VS1-12的真空斷路器，且與配電柜為成套產品。套產品，查產品樣本，斷路器的選擇均滿足要求。而斷路器的速斷保護、過電流保護、零序保護、高溫報警等，均與二次回路有關。4.6互感器的選擇與校驗有重要的作用，其主要功能為：電壓和小電流。隔離和保護功能：互感器作為一，二次電路之間的中間元件，不僅使儀表，有利于人身安全。壓額定值統(tǒng)一規(guī)定為5A（1A）及100V，通過改變互感器的變比，可以反映任意大小的主電路電壓和電流值，而且便于二次設備制造規(guī)格統(tǒng)一和批量生產。一、電流互感器的選擇與校驗1、電流互感器的選擇變值。同時尚應能承受短時短路電流的作用。（1）滿足工作電壓要求，即：UUrNUUmW式中：U為電流互感器最高工作電壓；mU為電流互感器最裝設處的最高工作電壓；W為電流互感器額定電壓；UrU為系統(tǒng)的標稱電壓。n（2）滿足工作電流要求應對一，二次側分別考慮。1)一次側額定電流：Ir1IIr1c式中，I為線路計算短路電流。c2)二次額定電流：Ir2I5Ar23)準確度等級已知電流互感器的準確度與一次側電流大小和二次側負荷大小有關。2、電流互感器的校驗定校驗。以高壓側任一電流互感器為例：查出其動穩(wěn)定倍數(shù)為215，熱穩(wěn)定倍數(shù)為120（1）動穩(wěn)定性校驗由公式：2KI10i（25）31N計算：2kI10221510010kAikA331N滿足動穩(wěn)定要求。式中K為電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)(對I)；1N（2）熱穩(wěn)定性校驗由公式：計算：tKIIt1N(3)t（26）tkI12010012It111.720.13(3)tk滿足熱穩(wěn)定要求。式中：K為電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)(對I)；t1N為電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間，一般取1s。tt為短度發(fā)熱假想時間，高速斷路器取0.1s。可知，電流互感器的選擇滿足要求。其他電流互感器的選擇類似。二、電壓互感器的選擇1、對一次側電壓要求：UUr1NUU1W式中：U為電壓互感器最高工作電壓；1U為電壓互感器裝設處的最高工作電壓W為電壓互感器額定電壓Ur1U為系統(tǒng)的標稱電壓N2、二次側電壓：Ur2電壓互感器二次側額定電壓應滿足儀表額定電壓為100V的要求。本題采用完全星型接法。本題中用在高壓側的電壓互感器，考慮以上條件，選擇型號均為JDZ-1010/0.1KV的電壓互感器。4.7避雷器的選擇作電壓時，避雷器立即動作，流過電荷，限制過電壓幅值，保護設備絕緣;電壓值正常后，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。路絕緣弱點的保護。碳化硅避雷器廣泛應用于交、直流系統(tǒng)，保護發(fā)電、變電設備的絕緣。氧化鋅避雷器由于保護性能優(yōu)于碳化硅避雷器，正在逐步取代后者，廣泛應用于交、直流系統(tǒng)，保護發(fā)電、變電設備的絕緣，尤其適用于中性點有效接地的110千伏及以上電網(wǎng)。這里，我們選用ZnO避雷器，是因為:氧化鋅閥片具有很理想的非線性伏安特性。普通的閥型避雷器的閥片是金剛砂SiC,試驗中發(fā)現(xiàn)ZnO、SiC電阻閥片在10KAZnO對應的電流一般在10-5A以下，可近似的認為其續(xù)流為零，而SiC的續(xù)流卻是100A左右。也就是說在工作電壓下，氧化鋅閥片實際上相當一絕緣體。ZnO避雷器除了有效理想的非線性伏安特性外，其主要優(yōu)點是:實際上相當于一絕緣體，因而工作電壓不會使ZnO閥片燒壞，所以不用串聯(lián)間隙來隔離工作電壓(SiC閥片在正常工作電壓下有幾十安電流，會燒壞閥片，因此，不得不串聯(lián)間隙)。由于無間隙，當然也就沒有傳統(tǒng)的SiC避雷器那樣因串聯(lián)間隙而帶來的一系列問題，如污穢，波下的響應特性。二、無續(xù)流。當作用在ZnO閥片上的電壓超過某一值(此值稱為起始動作電閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，避雷器的“導通”狀態(tài)終止，有相當SiCZnO避雷器的熱容量的要求就比SiC低的多。三、電氣設備所受過電壓可以降低。雖然10KA雷電流下的殘壓值ZnO避雷器與SiC電壓過程中都有電流流過，因此降低了作用在變電站電氣設備上的過電壓。避雷器的通容流量較大可以用來限制內部過電壓。此外，由于無間隙和通流容量大，故ZnO避雷器體積小、重量小、結構簡單、運行維護方便、使用壽命也長。由于無續(xù)流，故也可使用于直流輸電系統(tǒng)。ZnOa將迅速進入0.02——0.051mA的最大允許工作電壓峰值的105%——115%。壓比是指氧化鋅避雷器通過大電流是的殘壓與通過一毫安直流電流時的電壓之比，例如10kA壓比是指通過沖擊電流10kA時的殘壓與1mA(直流)時電壓的保護性能越好，目前，此值約為1.6——2.0。110KV以下)大部分擔以減輕氧化鋅閥片的老化，往往也才用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。SiC避雷器已是大勢所趨。目前已有額定電壓750KV以下的系列產品，我國也己生產10KV及以下電壓等級的氧化鋅避雷器。選擇的氧化鋅避雷器型號為表表示標稱放電電流為5kA,W表示配電，17表示避雷器的額定電壓為17kV,45表示標稱放電電流下最大殘壓為45kV。4.8接地裝置的選擇金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。連接接地體與設備、不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網(wǎng)連接。二、確定此配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼1、確定接地電阻按相關資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應滿足以下兩個條件：RE≤250V/IERE≤10Ω式中IE的計算為IE=IC=60×(60＋35×4)A/350=34.3A故RE≤350V/34.3A=10.2Ω綜上可知，此配電所總的接地電阻應為RE≤10Ω2、接地裝置初步方案2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用40×4mm的扁鋼焊接。23、計算單根鋼管接地電阻查相關資料得土質的ρ=100Ω·m則單根鋼管接地電阻RE(1)≈100Ω·m/2.5m=40Ω4、確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù)RE(1)/RE=40/4=10。但考慮到管間的屏蔽效應，初選15根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體。以n=15和a/l=2再查有關資料可得ηE≈0.66。因此可得n=RE(1)/(ηERE)=40Ω/(0.66×4)Ω≈15考慮到接地體的均勻對稱布置，選16mm根直徑50mm、長2.5m的鋼管作地體，用40×4mm的扁鋼連接，環(huán)形布置。25工廠供配電二次回路的設計電力系統(tǒng)的主體，它是直接生產、輸送和分配電能的設備，包括發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、隔離開關、電力母線、電力電纜和輸電線路等。二次設備是對一次設備進行控制、調節(jié)、保護和監(jiān)測的設備，它包括控制器具、繼電保護和自動規(guī)則連接起來以實現(xiàn)某種技術要求的電氣回路稱為二次回路。行系統(tǒng)。路平面布置圖。二次回路可劃分為下列幾部分；電壓回路：由電壓互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。電流回路：由電流互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。操作回路：由操作電源與斷路器的掉閘、合閘線圈等組成。信號回路：由信號電源與光字牌、警鈴、電笛等組成。25究設計出了能滿足本廠供配電系統(tǒng)安全可靠供電的二次回路。各種測量二次回路如下圖所示(以3號HM壓縮機為例):A電流測量cosΦ圖4電流測量裝置圖B過流保護測量TA2aFS1A421TA2cC421FS2圖5過流保護測量裝置圖C接地保護測