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文档简介

1前言工厂供电的要求和意义工厂供电工作,不仅对电力工业是一种促进,而且对发展工业生产,实现工业现代化也具有十分重要的意义。随着现代文明的发展与进步,社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽,变电所必须改变传统的设计和控制模式,才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。电能从区域变电站进入工厂后,首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。而变电所就担负着这一重任,一旦变电所出了事故而造成停电,则整个工厂的生产过程都将停止进行,甚至还会引起一些严重的安全事故工厂供电工作要很好的为工业生产服务,必须满足如下基本要求。(1)安全。在电能供应分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠。根据可靠性的要求,工厂内部的电力负荷分为一级负荷、负荷、三级负荷三种。一级负荷为因突然停电会造成设备损坏或造成人身伤亡,因此必须有两个独立源供电;二级负荷突然停电会造成经济上的较大损失或会造成社会秩序的混乱,因此必须有两回路供电,但当去两回线路有困难时,可容许有一回专用线路供电;三级负荷由于突然停电造成的影响或损失不大,对供电电源工作特殊要求。(3)优质。应满足用户对电压、频率、波形不畸变等电能质量要求。(4)经济。在满足以上要求的前提下,供电系统尽量要接线简单,投资要少,运行费用要低,并考虑尽可能地节约点能和有色金属的消耗量。工厂供电系统是电力系统的一个组成部分,必然受到电力系统工况的影响和制约,因此供电系统应该遵守电力部门制定的法规,评价分析可以应用电力系统中采用的分析、计算方法。2负荷计算和无功功率补偿21负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表21计算负荷编号名称类别设备容量P/KW需要系数KCOSATANGAP/KWQ/KVARS/KVAI/A动力29003806711061102122116452499照明808110650652951铸造车间小计298动力3800230631232874107713872108照明808110650652952锻压车间小计3881232动力3600240641286410371352051照明808310660663023金工车间小计36812动力3500270631294511651502279照明808310660663024工具车间小计35812动力18005507309999271356206照明808410670673055电镀车间小计18809动力170050075098576511331722照明808410670673556热处理车间小计17809动力18003406711066126789131388照明807810620622847装配车间小计1881106动力1200240631232288355457695照明250751019019858机修车间小计12251232动力750720730954506741124照明150811012012559锅炉车间小计76509动力26034085068855104158照明1507310110115510仓库车间小计2750611生活区照明30007209503216710227410335总计(380V侧)计入KP09KP0908112863094060159352421122无功功率补偿由上表可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有081。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于090。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因素应稍大于090,暂取092来计算380V侧所需无功功率补偿容量QCP30TAN1TAN212863TANARCCOS081TANARCCOS092KVAR3821KVAR选取无功电容补偿器,总共容量84KVAR5420KVAR。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表22所示。无功补偿后工厂的计算22计算负荷项目COSP30/KWQ30/KWS30/KVWI30/A380V侧补偿前负荷08112863094060159350242110380V侧无功补偿容量420380V侧补偿后负荷09112863050261421321595主变压器功率损耗00015S30192006S3036210KV负荷总计09213055640814542220943变电所位置和形式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。考虑到周围环境及方便,决定在6号厂房(热处理车间)的北侧紧靠厂房建造工厂变电所,其形式如图31机械厂总平面图314变电所主变压器及主接线方案的选择41变电所主变压气的选择根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案(1)装设一台主变压器型号用S9型,容量由SNT1600KVAS3014542KVA,即选一台S91600/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源由邻近单位相连的高压联络线来承担。(2)装设两台主变压器型号亦为S9型,容量由公式选择,即SNT06071454287252101794且SNTS3883因此选两台S91000/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。42变压器主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案(1)装设一台主变压器的主接线方案如图1所示低压侧主结线从略图41一变压器主接线(2)装设两台主变压器的主接线方案如图2所示图42两主变压器(3)两种主结线方案的技术经济比较如表41所示。表41两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变,电压损耗较大由于两台主变并列,电压损耗小技术指标灵活方便性只一台主变,灵活性稍差由于有两台主变,灵活性较好电力变压器的综合投资由表31查得S91000/10的单价约为151万元,而由表41查得变压器综合投资约为其单价的2倍,因此其综合投资约为2151万元302万元由表31查得S9630/10的单价约为105万元,因此两台变压器的综合投资约为415万元42万元,比一台主变方案多投资118万元。高压开关柜(含计量柜)的综合投资额由表410查得GG1AF型柜可按每台4万元计,而由表41知,其综合投资可按设备价的15倍计,因此高压开关柜的综合投资约为4154万元24万元。本方案采用6台GG1F柜,其综合投资约为6154万元36万元,比一台主变方案多投资12万元。电力变压器和高压开关柜的年运行费按表42规定计算,主变的折旧费302万元005151万元;高压开关柜的折旧费24万元006144万元;变配电设备的维修费用30224万元006325万元。因此主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费151144325万元62万元(其余项目从略)主变的折旧费42万元00521万元;高压开关柜的折旧费36万元006216万元;变配电设备的维修费用(4236)万元006468万元。因此主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费(21216468)万元894万元,比一台主变方案多耗资274万元。经济指标供电贴费按主变容量每KVA900元计。供电贴费1000KV009万元/KV90万元供电贴费2630KVA009万元1134万元,比一台主变方案多交234万元。从上表可以看出,按技术指标,装设两台主变的主接线方案(见图41)优于装设一台主变的主接线方案(见图41),按经济指标装设一台主变的方案(见图41)优于装设两台主变的方案(见图42),但是从供电可靠性,安全性,电能质量以及总的年运行费考虑两台更经济合算。因此决定采用装设两台主变的方案(见图42)。5短路电流的计算51绘制计算电路本厂的供电系统采用两路电源供线,一路为距本厂8KM的变电站经LJ150架空线,该干线首段所装高压断路器的断流容量为;一路为邻厂高压40MVA联络线。下面计算本厂变电所高压10KV母线上K1点短路和低压380V母线上K2点短路的三相短路电流和短路容量。52绘制计算电路。图51下面采用标么制法进行短路电流计算。一确定基准值取,10DSMVA105CUKV204CK所以113DCIA22101403DDCSMVAIKUK(二)计算短路电路中各主要元件的电抗标么值(忽略架空线至变电所的电缆电抗)1电力系统的电抗标么值1033VAX2架空线路的电抗标么值查手册得,因此02/KM22003/195MXKMKV3)电力变压器的电抗标么值由所选的变压器的技术参数得,因此45KU345102816AXKV可绘得短路等效电路图如图(二)所示。图52二计算K1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1总电抗标么值120392KX2三相短路电流周期分量有效值151703DKKIAKX3其他三相短路电流331702KII33126KIIA557SHKA4三相短路容量130962DKKSMVX三计算K2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1总电抗标么值21234|032981/463KX2三相短路电流周期分量有效值216DKKIAK3其他三相短路电流332KII3184572SHIKA10939SHAK三相短路容量3222643DKKSMVX以上短路计算结果综合如表4所示表51短路的计算结果三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点K1170217021702257333096K23113113115723392166变电所一次设备的选择校验6110KV侧一次设备的选择校验表6110KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他3KI3I3I3SHI3SHI3KS250138KA参数UNI30装置地点条件数据10KV577170225755额定参数UNINIOCIMAX高压少油断路器SN1010I/63010KV630A16KA40KA1622512高压隔离开关GN10/20010KV200A255KA1025500高压熔断器RN21010KV05A50KA电压互感器JDJ1010/01KV电压互感器JDZJ10电流互感器LQJ1010KV100/5A90012181二次负荷06避雷器FS41010KV一次设备型号规格户外式高压隔离开关GW415G/20015KV200A表61所选一次设备均满足要求。62380V一次侧设备的校验如表62所示。表62380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他参数UN装置地点条件数据380V21595A331KA495KA677一次额定参数UNINIOCIMAX3KI3SHI2IMAITAT10/3KV30I3KI3SHI32IMAITA2TI低压断路器DW151500/3D380V1500A40KV低压断路器DZ20630380V630A一般30KA低压断路器DZ20200380V200A一般25KA低压刀开关HD131500/30380V1500A电流互感器LMZJ105500V1500/5A设备型号规格电流互感器LMZ105500V100/5A表62所选一次设备均满足要求。63高低压母线的选择10KV母线选LMY3(404),即母线尺寸为40MM4MM;380V母线选LMY3(12010)806,即母线尺寸为120MM10MM,而中性线母线尺寸为80MM6MM。7变电所进出线以及邻近单位联络线的选择7110KV高压进线和引入电缆的选择(1)10KV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设,接往10KV公用干线。1按发热条件选择由I30I1NT577A及室外环境温度32,查表得,初选LJ16,其35时的IAL935AI30满足发热条件。2)校验机械强度查表得,最小允许截面AMIN35MM2,因此按发热条件选择的LJ16不满足机械强度要求,故改选LJ35。由于此线路很短,不需校验电压损耗。(2)由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1)按发热条件选择由I30I1NT577A及土壤温度25查表得,初选缆芯截面为AMIN25MM2的交联电缆,其IAL90AI30,满足发热条件。2)校验短路热稳定按公式计算满足短路热稳定的最小截面3222MIN0751195IMATIMAMC式中C值由表查得;TIMA按终端变电所保护动作时间05S,加断路器断路时间02S,再加005S计,故TIMA075S。因此YJL2210000325电缆满足短路热稳定条件。72380V低压出线的选择(1)馈电给1号厂房(铸造车间)的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。1)按发热条件选择由I30343A及地下08M土壤温度25,查表得,初选缆芯截面150MM2,其IAL242AI30,满足发热条件。2)校验电压损耗由图6所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为50M,查表得150MM2的铝芯电缆R0024/KM(按缆芯工作温度75计),X0007/KM,又1号厂房的P301167KW,Q30121KVAR,因此得674512VAR0754838KWKUVV803ALVU故满足允许电压损耗的要求。3短路热稳定度校验按公式计算满足短路热稳定的最小截面322MIN075136IMATAIMC由于前面按发热条件所选120MM2的缆心截面小于AMIN,不满足短路热稳定要求,故选缆芯截面为240MM2的电缆,即选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆,中性线芯按不小于相线芯一半选择,下同。(2)馈电给2号厂房(锻压车间)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。(3)馈电给3号厂房(金工车间)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。(4)馈电给4号厂房(工具车间)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。(5)馈电给6号厂房(电镀车间)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同前,从略)。(6)馈电给7号厂房(热处理车间)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同前,从略)。(7)馈电给8号厂房(装配车间)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同前,从略)。(8)馈电给9号厂房(机修车间)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同前,从略)。(9)馈电给10号厂房(锅炉房)的线路亦采用VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同前,从略)。(10)馈电给5号厂房(仓库)的线路采用的聚氯乙烯绝缘的铝芯导线BLV1000型5根(包括3根相线、一根N线、1根PE线)穿硬塑料管埋地敷设。1)按发热条件选择由I301722A及环境温度(年最热月平均气温)25,查表得,相线截面初选4MM2,其IAL19AI30,满足发热条件。按规定,N线和PE线也都选为4MM2,与相线截面相同,即选用BLV100014MM2塑料导线5根穿内径25MM的硬塑管埋地敷设。2)校验机械强度查表得,最小允许截面积AMIN25MM2,因此上面所选4MM2的导线满足机械强度要求。3校验电压损耗所穿选管线,估计长50M,而由查表得R0855/KM,X00119/KM,又仓库的P30995KW,Q30542KVAR,因此958542VAR019513038KWKUVV13970ALVU故满足允许电压损耗的要求。(11)馈电给生活区的线路采用BLX1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。1)按发热条件选择由I3035985A及室外环境温度为32,查表得,初选BLX10001240,其32时的IAL460AI30,满足发热条件。2)校验机械强度查表得,最小允许截面积AMIN10MM2,因此BLX10001240满足机械强度要求。3)校验电压损耗由图6所示工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约124M,查表得其阻抗与BLX10001240近似等值的LJ240的阻抗R0014/KM,X0030/KM又生活区的P3099KW,Q3055KVAR,因此91425VAR03124097038KWKUVV7380ALVU满足允许电压损耗要求。为确保生活用电(照明,家电)的电压质量,决定采用单回BLX10001240的三相架空线路对生活区供电。重校验电压损耗,完全合格(此略)。73作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆,直接埋地敷设,与相距约2KM的邻近单位变配电所的10KV母线相联。(1)按发热条件选择工厂二级负荷容量共,而最3056KVA,I56310256KVAKA热月土壤平均温度为,因此查表得,初选缆芯截面为的交联聚乙烯2CM绝缘铝芯电缆(注该型电缆最小芯线截面积为),其,满25M309ALIAI足发热条件。2校验电压损耗由表查得缆芯为25MM的铝芯电缆的缆芯0R154KM温度按计,而二级负荷的,80C0X12KM30P26W线路长度按2KM计,因此30Q29KVAR654398VAR18710WUVKV877510ALVU由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。3短路热稳定校验按本变电所高压侧短路校验,由前述引入电缆的短路热稳定校验,可知缆芯的交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位25M10KV的短路数据不详,因此该联络线的短路热稳定校验无法进行,只有暂缺。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表71所示。表71变压所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LJ35铝绞线(三相三线架空)主变引入电缆YJL2210000325交联电缆(直埋)至1号厂房VLV22100033001120四芯塑料电缆(直埋)至2号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至3号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至4号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至5号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至6号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至7号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至8号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至9号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆(直埋)至10号厂房BLV100014铝芯线5根穿内径25MM硬塑管380V低压出线至生活区单回路,回路线BLX10001240(架空)与邻近单位10KV联络线YJL2210000325交联电缆(直埋)8变电所的防雷保护与接地装置的设计81变电所所的防雷保护(1)直击雷防护在变电所屋顶装设避雷针或避雷带,并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。避雷针采用直径20MM的镀银圆钢,避雷带采用的镀锌扁钢。25M4(2)雷电侵入波的防护A在10KV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。其引下线采用5的镀锌扁钢,下面与公共接地网焊接相联,上面与避雷器接地端螺栓连接。4B在10KV高压配电室内装设的GG1A(F)54型高压开关柜,其中

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