某机械制造厂供配电设计任务书

1 某机械制造厂供配电设计任务书 2、供电电压的选择 本厂可由附近一条 10公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为 线为等边三角形排列，线距为 2m；干线首端距离本厂约 8线首端所装设的高压断路器断流容量为500断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为 满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80缆线路总长度为 25 3、总降压变电所位置及主接线图 (4) (5)(6)(7) (10)(9)(8)(1)(2)(3) 2 (1)变电所主变压器的选择 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： a)装设一台变压器 型号为 ，而容量根据式30N ，主变压器容量，301000 0S=选一台0 型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。 b)装设两台变压器 型号为 ，而每台变压器容量根据式 （ 4（ 4择，即 ) （ 4 )(30 N =(65+ （ 4 因此选两台 0 型 低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为 (2)变电所主接线方案的选择 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： 设一台主变压器的主接线方案 如图 4示 3 图 4装设一台主变压器的主接线方案 设两台主变压器的主接线方案 如图 4示 0 )0/络线 （备用电源） )10 10)A(J) )A(F) A(F) A(F) 变 联络（备用） 220/380V 高压柜列 4 图 4装设两台主变压器的主接线方案 (3) 主接线方案的技术经济比较 表 4 主接线方案的技术经济比较 比较项目 装设一台主变的方案 装设两台主变的方案 技术指标 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，电压损耗较 小 0 220/380V ) )0/90/络线 （备用电源） )11 0)A(F) A(F) A(J) A(F) A(F) A(F) 变 主 变 联络 （备用） 高压柜列 5 灵活方便性 只有一台主变，灵活性稍差 由于有两台主变，灵活性较好 扩建适应性 稍差一些 更好一些 经济指标 电力变压器的综合投资额 查得 0的单价 元，而变压器综合投资约为其单价的 2倍，因此综合投资约为 2*查得 0的单价为 此两台变压器的综合投资约为 4*2万元，比一台主变方案多投资 元 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 查得 )型柜可按每台 4万元计，其综合投资可按设备的 此高压开关柜的综合投资约为 4*=24万元 本方案采用 6台 )柜，其综合投资约为 6*=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 主变的折旧费 =元；高压开关柜的折旧费 =24万元 *配电的维修管理费 =（ 4）万元 *此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费 =（ =主变的折旧费 =42万元 *压开关柜的折旧费 =36万元 *配电的维修管理费 =（ 42+36）万元*此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费 =（ =元，比一台主变方案多投资 供电贴费 主变容量每 00元，供电贴费 =10000万元 供电贴费 =2*630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略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。 4、短路电流计算及高压电气设备选择 绘制计算电路 图 5 短路计算电路 确定短路计算基准值 设基准容量00准电压dU=高压侧1压侧2 50092) (3) (1) 系统 6 03100311 （ 5 （ 5 计算短路电路中个元件的电抗标幺值 力系统 已知电力系统出口断路器的断流容量00 1X =10000 （ 5 空线路 查表得 ，而线路长 81 0 0)2202 5 力变压器 查表得变压器的短路电压百分值 % k V 000100100 3 = （ 5 式中，因此绘制短路计算等效电路如图 5 图 5 短路计算等效电路 5.4 （ ）的相关计算 电抗标幺值 *2*1)1( k = （ 5 相短路电流周期分量有效值 1(1* 1 （ 5 他短路电流 k ( 1)3()3( （ 5 3()3( （ 5 3()3( （ 5 1 7 相短路容量 M V 100*)1()3( 1 （ 5 5.5 （ ）的相关计算 电抗标幺值 *3*2*1)1( k = （ 5 相短路电流周期分量有效值 144*)2(2* 2 （ 5 他短路电流 k ( 1)3()3( （ 5 3()3( （ 5 3()3( （ 5 相短路容量 M V 100*)2()3( 2 （ 5 以上短路计算结果综合图表 5 表 5路计算结果 短路计算点 三相短路电流 三相短路容量 /3()3(I )3(I )3()3()3(5.7 0一次设备的选择校验 工作电压选则 设备的额定电压般不应小于所在系统的额定电压 U，高压设备的额定电压不小于其所在系统的最高电压 U=10 压开关设备 、互感器及支柱绝缘额定电压12墙套管额定电压断器额定电压12 工作电流选择 设备的额定电流应小于所在电路的计算电流30I，即 断流能 力选择 设备的额定开断电流分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值 )3(3( 8 3( )3(3(对于分断负荷设备电流的设 备来说，则为 LI， 离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a)动稳定校验条件 3( )3( 和有效值， )3()3(b)热稳定校验条件 )3(2 对于上面的分析，如表 6示，由它可知所选一次设备均满足要求。 表 610 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动态定度 热稳定度 其它 装置地点条件 参数 )3()3( 2)3( 数据 10)1( ) 一次设备型号规格 额定参数 2 高压少油断路器30 103060 12216 2 高压隔离开关6810/200 1000A - 25.5 00510 2 压熔断器00 - 电压互感器0/ - - - 电压互感器10 - - - - 电流互感器000/5A - =31.8 )2 =81 避雷针 0 - - - 户外隔离开关00 1200A - 2500510 2 9 80V 侧一次设备的选择校验 同样，做出 380表 6选数据均满足要求。 表 6380选择校验项目 电压 电流 断流 能力 动态 定度 热稳定度 其它 装置地点条件 参数 )3()3( 2)3( - 数据 380V 总 - 一次设备型号规格 额定参数 2 - 低压断路器D 380V 1500A 40 - - 低压断路器80V 630A （大于30I） 30一般 ) - - - 低压断路器80V 200A （大于30I） 25 - - 低压断路0 380V 1500A - - - - 00V 1500/5A - - - - 00V 100/5A 160/5A - - - - 高低压母线的选择 查表得到， 10线选 0 4即母线尺寸为 40480V 母线选 120 10） +80 6，即相母线尺寸为 12010中性线母线尺寸为 806 5、车间变电所位置和变压器数量、容量选择、厂区高压配电系统 80 低压出线的选择 造车间 馈电给 1 号厂房（铸造车间）的线路采用 聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 a）按发热条件需选择 由30I=201A 及地下 壤温度为 25 ，查表， 初选缆芯截面 120 2其12A30I，满足发热条件。 10 b）校验电压损耗 由图 示的工厂平面图量得变电所至 1 号厂房距离约 为 288m，而查表得到 120 2铝芯电缆的0R= （按缆芯工作温度 75计），0X= ，又 1 号厂房的30P=9430Q=91.8 线路电压损耗为 (va 4)( %0 038 U %5%。 c）断路热稳定度校验 2)3(m i n 22476 7 0 0 im a 不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为 240 2电缆，即选240+1 120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。 锻 压车间 馈电给 2 号厂房（锻压车间）的线路，亦采用 240+1 120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。 热处理车间 馈电给 3号厂房（热处理车间）的线路，亦采用 240+1 120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。 电 镀车间 馈电给 4 号厂房（电镀车间）的线路，亦采用 240+1 120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。 仓库 馈电给 5号厂房（仓库）的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线 5 根（包括 3 根相线、 1 根 1根 硬塑料管埋地敷设。 a）按发热条件需选择 由30I=环境温度 26 C ，初选截面积 4 2其9A30I，满足发热条件。 b）校验机械强度 查表得， 因此上面所选的 4 2导线满足机械强度要求。 c) 所选穿管线估计长 50m，而查表得0R= ，0X= ，又仓库的30P=30Q=6 此 (va %0038010% U 足发热条件。 2）效验机械强度 查表可得，最小允许截面积 0此 240满足机械强度要求。 3）校验电压损耗 查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离 600m 左右，而查表得其阻抗值与 240 近似等值的 阻抗0R= ，0X= （按线间几何均距 又生活区的30P=2450Q=此 (va (245)( %00380 U 满足要求。 验电压损耗 12 由表工厂供电设计指导 85 2铝 （缆芯温度按 80 计）， ， 而 二 级 负 荷 的0 , v a a r)0 ，线路长度按 2此 510 )212.0(va %00)1 0 0 0 0/85(% %的要求。 路热稳定校验 按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯 25 2交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位 10此该联路线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。 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 7 表 7出线和联络线的导线和电缆型号规格 线 路 名 称 导线或电缆的型号规格 10绞线（三相三线架空） 主变引入电缆 10000 3 25交联电缆（直埋） 380V 低压 出线 至 1号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 2号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 3号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 4号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 5号厂房 1000 1 4铝芯线 5根穿内径 25 2塑管 至 6号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 7号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 8号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 9号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至 10号厂房 1000 3 240+1 120四芯塑料电缆（直埋） 至生活区 四回路，每回路 3 120+1 75橡皮线（三相四线架空线） 与临近单位 1010000 3 16交联电缆（直埋） 6、继电保护的选择与整定 电所二次回路方案的选择 a)高压断路器的操作机构控制与信号回路 断路器采用手动操动机构，其控制与信号回路如工厂供电设计指导图 6 b)变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电 13 度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。 c)变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器 避雷器柜。其中电压互感器为 3个 10型，组成 )(/00 开口0/的接线，用以实现电压侧量和绝缘监察，其接线图见工厂供电设计指导图 6为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相 无功电度表、电流表，接线图见工厂供电设计指导图 6压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。 电所继电保护装置 变压器的继电保护装置 a）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。 b）装设反时限过电流保护。采用 相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。 动作电流整定 m a x其中 03/(100022 1m a x ， ，接线系数 1 ，继电器返回系数 ，电流互感器的电流比00/5=20 ，因此动作电 流为： P 因此过电流保护动作电流整定为10A。 电流保护动作时间的整定 因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（ 10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的 电流保护灵敏度系数的检验 1)3( 2)2( 2m i n =10001/2010/1 ，因此其灵敏度系数为： 6 8 2 A / 2 0 0 A = 3 . 4 1 1 . 5 满足灵敏度系数的 设电流速断保护 利用 断电流的整定 ：利用式m a x其中 ( 2m a x ， 14 = =1 = 1 0 0 /5 = 2 0 = 1 0 /0 2 5因此速断保护电流为519 7002520 速断电流倍数整定为 / = 5 5 A / 1 0 A = 5 . 5q b q b o I=(注意但必须在2 8之间 ) 流速断保护灵敏度系数的检验 利用式1中 3( 2)2( 2m i n ， 1 0 01/2055/1 ，因此其保护灵敏度系数为S = 1 7 0 0 A / 1 1 0 0 A = 1 . 5 5工厂供电课程设计指导表 6 92规定，电流保护的最小灵敏度系数为 此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按 96和 16 92的规定，其最小灵敏度为 2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底。 为备用电源的高压联络线的继电保护装置 设反时限过电流保护。 亦采用 相两继电器 式接线，去分跳闸的操作方式。 a)过电流保护动作电流的整定 ,利用式m a x30I，取30I= 03/()3/()( 30 52A=，.8，0/5=10，因此动作电流为： 因此过电流保护动作电流 定为 7A。 b)过电流保护动作电流的整定 按终端保护考虑，动作时间整定为 c)过电流保护灵敏度系数 因无临近单位变电所 10法检验灵敏度系数， 只有从略。 设电流速断保护 亦利用 因无临近单位变电所联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，也只有从略。 15 电所低压侧的保护装置 a）低压总开关采用 1500/3型低压短路器，三相均装设过流脱钩器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路。脱钩器动作电流的整定可参看参考文献和其它有关手册。 b）低压侧所有出线上均采用 瞬间脱钩器可实现对线路的短路故障的保护，限于篇幅，整定亦从略。 7、防雷与 接地 第九章 降压变电所防雷与接地装置的设计 电所的防雷保护 接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻 R10W （表 9通常采