XX机械厂降压变电所的电气设计

1 XXXX 机械厂降压变电所的电气设计机械厂降压变电所的电气设计 1 1 负荷计算和无功功率补偿负荷计算和无功功率补偿 1 11 1 负荷计算负荷计算 机械厂负荷计算表机械厂负荷计算表 计算负荷 编 号 名 称 类 别 设备 容量 Pe kw 需 要 系 数 Kd cos tan P30 kwQ30 kwS30 kvaI30 A 动 力 3000 30 71 029091 8 照 明 60 81 004 80 1 铸 造 车 间小 计 306 94 891 8132201 动 力 3500 30 651 17105123 照 明 80 71 005 60 2 锻 压 车 间 小 计 358 110 6123165251 动 力 1500 60 80 759067 5 照 明 50 81 0040 3 热 处 理 车 间小 计 155 9467 5 动 力 2500 50 80 7512593 8 照 明 50 81 0040 4 电 镀 车 间 小 计 255 12993 8160244 动 力 200 40 80 7586 照 明 10 81 000 80 5 仓 库 小 计 21 8 8610 716 2 工 具 动 力 3600 30 61 33108144 2 照 明 70 91 006 30 6车 间 367 114 3144184280 动 力 4000 20 651 178093 6 照 明 100 81 0080 7 金 工 车 间 小 计 8893 6128194 动 力 500 70 80 753526 3 照 明 10 81 000 80 8 锅 炉 房 小 计 51 35 826 344 467 动 力 1800 30 71 025455 180 6122 照 明 60 81 004 837 4 9 装 配 车 间 小 计 186 58 80 动 力 1800 20 651 173237 4 照 明 40 81 003 20 10 机 修 车 间 小 计 164 35 237 451 478 11 生 活 区 照 明3500 70 90 48245117 6272413 动 力 2220 照 明 403 1015 3856 1 总计 380V 侧 计入 Kep 0 8 Keq 0 85 0 75812 2727 610901656 1 21 2 无功功率补偿无功功率补偿 由上表可知 该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数是 0 75 而供电部门要求该 厂 10kv 进线侧最大负荷时因数不应低于 0 90 考虑到主变压器的无功损耗远大 于有功损耗 因此 380V 侧最大负荷时因数应稍大于 0 90 暂取 0 92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量 Qc P30 tan 1 tan 2 812 2 tan arccos0 75 tan arccos0 92 kvar 370kvar 选 PGJ1 型低压自动补偿屏 如图 2 1 所示 并联电容器为 BW0 4 14 3 型 3 采用其方案 1 主屏 1 台与方案 3 辅屏 4 台相组合 总共容量 84kvar 5 420kvar 因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如下表所示 计算负荷 项目cos P30 kwQ30 kvarS30 kvaI30 A 380v 侧补 偿前负荷 0 75812 2727 610901656 380v 侧无 功补偿容 量 420 380v 侧补 偿后负荷 0 935812 2307 6868 51320 主变压器 功率损耗 0 015S30 130 06S30 52 10kv 侧负 荷计算 0 92825 2359 690052 2 2 变电所位置和形式的选择变电所位置和形式的选择 2 12 1 变电所位置的选择 应根据下列要求经技术 经济比较确定变电所位置的选择 应根据下列要求经技术 经济比较确定 1 接近负荷中心 2 进出线方便 3 接近电源侧 4 设备运输方便 4 5 不应设在有剧烈振动或高温的场所 6 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方 且不宜设在有火灾危险 环境的正上方或正下方 7 不应设在地势低洼和可能积水的场所 2 22 2 变电所的形式 类型 变电所的形式 类型 1 车间附设变电所 2 车间内变电所 3 露天 或半露天 变电所 4 独立变电所 5 杆上变电台 6 地下变电所 7 楼上变电所 我们的工厂是 10kv 以下 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心 工厂 的负荷中心按负荷功率矩法来确定 在工厂的平面图下侧和左侧 分别作一条 直角坐标的 x 轴和 y 轴 然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置 p1 p2 p3 p10 分别代表厂房 1 2 3 10 号的功率 设定 p1 p2 p10 并设定 p11 为生活区的中心负荷 如图 3 1 所示 而工厂的负 荷中心的力矩方程 可得负荷中心的坐标 把各车间的坐标带入 3 1 3 2 得到 x 5 38 y 5 38 由计算结果可知 工厂的负荷中心在 6 号厂房的西北角 考虑到周围环境和进出线方便 决定在 6 号厂房的西侧仅靠厂房建造工厂变电所 器型为附设式 5 3 3 变电所主变压器及主接线方案的选择变电所主变压器及主接线方案的选择 3 13 1 根据工厂的负荷情况和电源情况 工厂变电所的主变压器考虑有下列两种根据工厂的负荷情况和电源情况 工厂变电所的主变压器考虑有下列两种 可供选择的方案可供选择的方案 3 3 2 2 类类型型 我们这里选 S9 630 10 或 S9 1000 10 下一章具体介绍选哪一台比较好 主变压器的联结组为 Yyn0 根据上面考虑的两种主变压器方案可设计出下列两种主接线方案 3 33 3 装设一台主变压器的主接线方案装设一台主变压器的主接线方案 6 3 43 4 装设两台主变压器的主接线方案装设两台主变压器的主接线方案 3 53 5 主接线方案的技术经济比较主接线方案的技术经济比较 7 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优于装 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 4 短路电流的计算短路电流的计算 4 14 1 绘制计算电路及计算绘制计算电路及计算 8 4 24 2 确定短路计算基准值确定短路计算基准值 设基准容量 Sd 100MVA 基准电压 Ud Uc 1 05UN UC 为短路计算电压 即 高压侧 Ud1 10 5kv Ud2 0 4kv 则 4 34 3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值计算短路电路中各元件的电抗标幺值 4 3 14 3 1 电力系统电力系统 4 3 24 3 2 架空线路架空线路 4 3 34 3 3 电力变压器电力变压器 式中 Sn 为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图 5 2 所示 9 4 44 4 k 1k 1 点的相关计算点的相关计算 4 4 14 4 1 总电抗标幺值总电抗标幺值 4 4 24 4 2 三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值 4 4 34 4 3 其它短路电流其它短路电流 4 4 44 4 4 三相短路容量三相短路容量 5 5 k 2k 2 点的相关计算点的相关计算 5 15 1 总电抗标幺值总电抗标幺值 5 25 2 三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值 5 35 3 其它短路电流其它短路电流 5 45 4 三相短路容量三相短路容量 以上短路计算结果综合图表 5 1 所示 10 6 6 变电所一次设备的选择与校验变电所一次设备的选择与校验 6 16 1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则 电气设备选择的一般原则主要有以下几条 1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 1 根据设备所在位置 户内或户外 使用环境和工作条件 选择电气设备型 号 2 按工作电压选择电气设备的额定电压 3 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 电气设备的额定电流 IN 应不小于实际通过它的最大负荷电流 Imax 或计算 电 流 Ij 即 IN Imax 或 IN Ij 7 1 2 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 为保证电气设备在短路故障时不至损坏 按最大可能的短路电流校验电气 设备的动稳定和热稳定 动稳定 电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作 用下 电气设备不至损坏 热稳定 电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作 用下 其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度 3 开关电器断流能力校验 断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务 所以开关电 器还必须校验断流能力 开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容 量 6 26 2 高低压电气设备的选择高低压电气设备的选择 6 2 16 2 1 高压侧一次设备的选择与校验高压侧一次设备的选择与校验 a a 按工作电压选择按工作电压选择 设备的额定电流 IN不应小于所在的电路计算电流 I30 既 IN I30 11 b b 按断流能力选择按断流能力选择 6 2 26 2 2 隔离开关 负荷开关和断路器的短路稳定度校验隔离开关 负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a a 动稳定度校验动稳定度校验 12 6 2 26 2 2 低压侧一次设备的选择与校验低压侧一次设备的选择与校验 同样 做出 380V 侧一次设备的选择校验 如图 6 2 所示 所选数据均满足要求 6 2 36 2 3 高低压母线的选择高低压母线的选择 13 查表得到 10kv 母线选 LMY 3 40 4mm 即母线尺寸为 40mm 4mm 380V 母线选 LMY 3 120 10 80 6 即母线尺寸为 120mm 10mm 而中性母线 尺寸为 80mm 6mm 7 7 变电所进出线及临近单位联络线的选择变电所进出线及临近单位联络线的选择 7 17 1 10kv10kv 高压进线和引入电缆的选择高压进线和引入电缆的选择 7 1 17 1 1 10kv10kv 高压进线的选择校验高压进线的选择校验 采用 LJ 型钢芯铝绞线架空敷设 接往 10kv 公用干线 a 按发热条件选择 由 I30 Int 57 7A 及室外环境温度 33 查表得 初 选 LJ 16 其 35 时的 Ial 93 5 满足发热条件 b 校验机械强度 查表得 最小允许截面积 AMIN 35mm2而 LJ 16 满足要 求 故选它 由于此线路很短 不需要检验电压损耗 7 1 27 1 2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 JL22 10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设 因此 JL22 10000 3 25 电缆满足要求 7 27 2 380V380V 低压出线的选择低压出线的选择 7 2 17 2 1 铸造车间铸造车间 馈电给 1 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 14 7 2 27 2 2 锻压车间锻压车间 馈电给 2 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 37 2 3 热处理车间热处理车间 馈电给 3 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 47 2 4 电镀车间电镀车间 馈电给 4 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 57 2 5 仓库仓库 馈电给 5 号厂房的线路 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 BLV 1000 型 5 根穿硬塑料管埋地敷设 15 7 2 67 2 6 工具车间工具车间 馈电给 6 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 77 2 7 金工车间金工车间 馈电给 7 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 87 2 8 锅炉房锅炉房 馈电给 8 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 97 2 9 装备车间装备车间 馈电给 9 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 107 2 10 机修车间机修车间 馈电给 10 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 117 2 11 生活区生活区 16 7 37 3 作为备用电源的高压联络线的选择校验作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用 YJL22 10000 型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆 直接埋地敷设 与相 距约 2km 的临近单位变配电所的 10KV 母线相连 7 3 17 3 1 按发热条件选择按发热条件选择 7 3 27 3 2 校验电压损耗校验电压损耗 由此可见满足要求电压损耗 5 的要求 7 3 37 3 3 短路热稳定校验短路热稳定校验 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 25mm 的交联电缆是满足热稳定要求的 而临近单位 10kv 的短路数据不 知 因此该连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 1 所示 17 8 8 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 8 18 1 高压断路器的操作机构控制与信号回路高压断路器的操作机构控制与信号回路 断路器采用手动操作机构 其控 制与信号回路如 工厂供电设计指导 图 6 12 所示 8 28 2 变电所的电能计量回路变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜 装设三项有功电 度表和无功电度表 分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能 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 8 38 3 变电所的测量和绝缘检查回路变电所的测量和绝缘检查回路 变电所高压侧装有电压互感器 其中电压互 感器 3 个 JDZJ 10 型 组成 Y0 Y0 开口 Y0 Y0 的接线 用以实现电压测量和绝 缘检查 其接线图见 工厂供电设计指导 图 6 8 作为备用电源的高压联络线 上 装有三项有功电度表和三项无功电度表 电流表 接线图见 工厂供电设 计指导 图 6 9 高压进线上 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 低压线路照明上装上三相四线有功电度表 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 仪表的准确度等级应符合要求 8 48 4 变电所保护装置变电所保护装置 8 4 18 4 1 主变压器的继电保护装置主变压器的继电保护装置 18 1 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 应付动作于高压侧断路器 2 装设反时限过电流保护 采用型感应式过电流继电器 两项两继电器式接 线 去分流跳闸的操作方式 8 4 28 4 2 动作电流整定动作电流整定 因此过电流保护动作电流整定为 10A 8 4 38 4 3 过电流保护动作时间的整定过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可整定 为最短的 0 5s 8 4 48 4 4 过电流保护灵敏度系数的校验过电流保护灵敏度系数的校验 8 58 5 装设电流速断保护装设电流速断保护 8 5 18 5 1 速断电流的整定 速断电流的整定 19 8 5 28 5 2 电流速断保护灵敏度的校验电流速断保护灵敏度的校验 8 5 38 5 3 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 1 1 装设反时限过电流保护装设反时限过电流保护 1 1 过电流保护工作电流的整定过电流保护工作电流的整定 按终端保护考虑 动作时间整定为 0 5s 2 2 过电流保护灵敏度系数过电流保护灵敏度系数 因无临近变单位电所 10kv 母线经联络线到本场变电所低压母线的短路数据 无法检验灵敏度系数 只有略 8 68 6 装设电流速断保护装设电流速断保护 亦利用 GL15 的速断装置 但因无临近单位变电所联络线到本场的变电所低 压母线的短路数据 无法检验灵敏度系数 只有略 8 6 18 6 1 变电所低压侧的保护装置变电所低压侧的保护装置 20 1 低压总开关采用 DW15 1500 3 型低压断路器 三项均装设过流脱扣器 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 脱扣器 动作电流的整定可参看参考文献和其他有关手册 2 低压侧所有出线上均采用 DZ20 型低压断路器控制 瞬间脱扣器可实现对 线路的短路故障的保护 此限于篇幅 整定略 9 9 变电所防雷保护与接地装置的设计变电所防雷保护与接地装置的设计 9 19 1 变电所的防雷保护变电所的防雷保护 9 1 19 1 1 直击雷防护直击雷防护 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 避雷针采用直径 20mm 的镀锌圆钢 避雷带采用 25mm 4mm 的镀锌扁 钢 9 1 29 1 2 雷电侵入波的防护雷电侵入波的防护 1 在 10kv 电源进线的终端杆上装设 FS4 10 型阀式避雷器 引下线采用 25mm 4mm 的镀锌扁钢 下与公共接地网焊接相连 上与避雷器接地端栓连接 2 在 10kv 高压配电室内装设有 GG 1A 54 型开关柜 其中配有 FS4 10 型避雷 器 靠近主变压器 主变压器主要靠此避雷器保护 防雷电波的危害 3 在 380V 低压架空线的出线杆上 装设保护间隙 或将其绝缘子的铁脚接 地 用以防护低压架空线侵入的电雷