某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计

第一章全厂负荷计算第一章全厂负荷计算 一一 负荷计算的目的及意义 负荷计算的目的及意义 负荷计算是正确选择供配电系统中导线 电缆 开关电器 变压器等的基础 也是保 障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节 因此有必要对供电系统中各个环节的电力负 荷进行统计计算 根据负荷统计计算求出的各项数据来选择供电系统中的电气设备 二 全厂负荷初步计算二 全厂负荷初步计算 利用需要系数法计算负荷 例如 车间 1 有功功率 0 6 5 4kW 30 P x K N P9 无功功率 5 41 02 5 508kWAR 3030 PQ tan 视在功率 kVA P S714 7 7 0 4 5 cos 30 30 同理 得到全厂各个车间的计算负荷数据如下 计 算 负 荷 序 号 车间或用电 单位名称 设备 容量 kW 需要 系数 x K cos tg 30 P kW 30 Q kWAR 30 S kVA 变压 器台 数及 容量 K 变 电 所 1热处理车间90 60 71 025 45 5087 7142 1 2工具车间470 30 651 1714 116 49721 6922 1 3机修车间250 250 651 176 257 3139 6152 1 4冲焊车间2330 30 51 7369 9120 92139 82 0 9 1 5机加一车间15500 30 651 17465544 05715 382 2 6机动二车间12200 30 651 17366428 22563 082 2 7装配车间2910 30 651 1787 3102 141134 3082 0 9 2 8铸造车间16120 40 71 02644 8657 696921 14310 9 3 9熔化车间12810 60 71 02768 6783 972109 810 9 4 10锅炉房700 750 80 7552 539 37565 6251 5 11空压站 低压 200 850 80 751712 7521 251 5 三 无功功率补偿三 无功功率补偿 1 无功补偿的作用无功补偿的作用 提高用户的功率因数 从而提高电工设备的利用率 减少电力网络的有功损耗 合理地控制电力系统的无功功率流动 从而提高电力系统的电压水平 改善电能质量 提高了电力系统的抗干扰能力 在动态的无功补偿装置上 配置适当的调节器 可以改善电力系统的动态性能 提高输 电线的输送能力和稳定性 装设静止无功补偿器 SVS 还能改善电网的电压波形 减小谐波分量和解决负序电流问题 对电容器 电缆 电机 变压器等 还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热 2 无功补偿补偿方案的选择无功补偿补偿方案的选择 根据该工厂的负荷特点 我们采取的无功补偿方式是低压集中补偿 做好低压补偿 不但可以减轻 上一级电网补偿的压力 而且可提高配电变压器的利用率 改善功率因数和电压质量 并能有效的 降低电能损失 3 无功补偿的计算及无功补偿装置的选择 无功补偿的计算及无功补偿装置的选择 按照供电协议的功率因数要求 各个补偿的容量计算如下 计算补偿前各个车间变低压侧总的有功 无功 视在功率 功率因数 注 取各个车间变低压侧有功同期系数 无功同期系数9 0 Kp95 0 Kq 以车间变 NO 1 为例进行说明 将车间变 NO 1 所包含的各车间相应量相加再乘以同期系数得到补偿前各个车间变低压侧总的有功 无功 视在功率及功率因数 30 P p KP 30 q KQQ 3030 12锻工车间352 70 30 651 17 105 8 1 123 798162 7851 5 13产品试验室1500 60 80 759067 5112 51 5 14理化试验室56 780 60 80 75 34 06 8 25 55142 5851 5 15厂区照明201200201 5 16木工车间53 10 350 61 33 18 58 5 24 71830 9751 5 17备料库50 120 30 651 17 15 03 6 17 59223 1321 5 18中央计量室100 650 80 756 54 8758 1251 5 19空压站 高压 2600 850 750 88221194 48294 6710 9 6 20熔化车间电炉6500 60 71 02390397 8557 14310 9 7 2 30 2 30 30 QPS 30 30 1 cos S P 确定补偿后功率因数为 计算要补偿的无功量 1 tan tan 2130 PQ 根据要补偿的无功量选择合适容量的电容器进行补偿 以车间变 NO 1 为例 选择 BW0 4 12 1 的电容器台 每相四台 三相均衡补偿 因此 实际43 补偿容量为 108kvar 同理 七个车间变计算数据如下表 车间变 序号 30 P 低压侧 kW 30 Q 低压侧补 偿前 kvar Q 补偿量 kvar 实际补偿量 电容器台 数 kvar 电容器型号 NO 186 085135 2205100 81108 9 BW0 4 12 1 NO 2826 47966 9699635 56637 49 BW0 4 13 1 NO 3580 32591 9264359 8360 30 BW0 4 12 1 NO 4691 74705 5748428 88429 33 BW0 4 13 1 NO 5323 5491284 5431155 3156 12 BW0 4 13 1 NO 6198 9175 03287 5290 3 BW6 3 30 1 NO 7351358 02217 62221 17 BW0 4 13 1 各个车间变经过补偿之后低压侧的相应量 以车间变为例计算补偿后车间变 1 低压侧的实际无功功率及视在功率 QQQ 30 30 30 S 2 30 2 30 QP 注 补偿前后 车间变低压侧的有功几乎不变 即不变 30 P 同理 可以求得车间变 2 到 7 低压侧经过补偿后的无功功率和视在功率 所有的数据现汇总如下表 车间变低压侧 kW 补偿后低压侧的量 30 Q kvar 补偿后低压侧视 30 S 在功率 kVA NO 186 08527 22590 286 NO 2826 47329 9699889 906 NO 3580 32231 926624 949 NO 4691 74276 575744 98 NO 5323 5491128 5431348 148 NO 6198 925 032215 92 NO 7351137 02376 796 四 各个车间变变压器容量的确定四 各个车间变变压器容量的确定 1 1 车间变电所的变压器台数和容量的确定原则 车间变电所的变压器台数和容量的确定原则 只装一台主变压器时 主变压器的额定容量应满足全部用电设备总的计算负荷的需 N S C S 要 且留有少量余量即可 N S C S 装有两台变压器时 每台主变压器的额定容量应同时满足以下两个条件 N S 0 6 0 7 N S C S N S C S III 其中 计算负荷中的全部一 二级负荷 C S III 2 2 车间变电所的变压器台数和容量的计算过程车间变电所的变压器台数和容量的计算过程 变压器损耗计算 0 Q NT S I 100 0 NT K NT S U Q 100 T P 0 P 2 N C cu S S P T Q 0 Q 2 N C NT S S Q 30 P 各个车间变的变压器型号及有功和无功损耗汇总如下 计算各个车间变高压侧有功功率 无功功率 视在功率及功率因数 以车间变 1 为例 T PPP 30 T QQQ 30 2 2 QPS S P cos 同理 补偿后最终个车间变高压侧相关计算数据如下 车间 变 NO 1 87 73334 8285 0 93 NO 2 837 456390 607 0 906 NO 3 589 591278 732 0 904 NO 4 701 865327 793 0 906 NO 5 328 863153 464 0 906 车间变变压器型号 NO 1 125 10 7 SL 1250 372 4544 90 286 1 648 7 608 NO 2 7 SL 1000 10 10001 811 62 54 5 889 906 10 986 60 637 NO 3 630 10 7 SL 6301 38 134 5 624 9489 9 2706 46 797 NO 4 800 10 7 SL 8001 549 92 54 5 744 98 10 125 51 218 NO 5 400 10 7 SL 4000 925 83 24 348 148 5 314 24 921 NO 6 250 10 7 SL 2200 543 43 54 215 92 3 81506 16 1766 NO 7400 10 7 SL 4000 925 83 24 376 796 6 067 26 998 P Q COS TO P TNCU P TO I K U C S T P T Q TN S NO 6 202 7151101 209 0 896 NO 7 357 067164 018 0 908 第二章总配电变电所及配电系统设计第二章总配电变电所及配电系统设计 一 主接线设计一 主接线设计 二 短路电流计算二 短路电流计算 1 各阻抗计算公式各阻抗计算公式 注 取 100MVA 分别可以取 10 5kV 0 4 kV 6 3 kV 取可以为 B S B U B B B U S I 3 B I 5 5 kA 144 34 kA 91 463 kA 1 电力系统的电抗标幺值 电阻忽略不计 X s OC B S S 短路点计算电压 取为比所在电网电压高 5 电力系统的出口短路的短路容量 2 电力线路的阻抗标幺值 电阻 R R L wl 0 2 C B U S 电抗 X X L wl 0 2 C B U S 3 电力变压器的阻抗标幺值 N BK T S SU X 3 10 100 单位 S 变压器的额定容量 KvA n U 短路计算点计算电压 kV c 单位取 MVA B S 计算短路电流 分别对各短路点计算其三相短路电流周期分量 3 k I 短路次暂态短路电流 短路稳态电流 3 I 3 I 短路冲击电流及短路后第一个周期的短路全电流有效值 又称短路冲击电流有效值 3 sh i 3 sh I 三相短路电流 X I I B k 3 注 当时 可不计电阻 3 X R R 在无限大容量系统下 3 3 3 k III 高压电路短路冲击电流及其有效值 3 3 55 2 Iish 3 3 51 1IIsh 低压电路的短路冲击电流及其有效值 3 3 84 1 Iish 3 3 09 1 IIsh 5 短路容量 3 3 3 kCk IUS 2 短路电流计算的部分计算过程短路电流计算的部分计算过程 以 NO 1 为例 max 方式 439 3232106 0 333 0 1 max max Tls XXXX 441 324 0439 32 22 2 2 max max 1 l RXZ 031 0 1 max 1 max Z I kAIish233 8 84 1 maxmax kA i I sh sh 866 4 692 1 max max MVASIS Bk 1 3100031 0 max 3 max min 方式 kAIII B 475 4 34 144031 0 1 maxmax 773 3232106 0 667 0 1 min min Tls XXXX 775 324 0773 32 22 2 2 min min 1 l RXZ 0503 0 1 min 1 min Z I 404kA 434 1440305 0 1 minmin B III kAIish103 8 404 4 84 1 84 1 minmin kA i I sh sh 789 4 692 1 103 8 692 1 max max MVASIS Bk 05 3 min 3 min 注 当计算侧电压为 6 3kA 时 无论计算最大运行方式还是最小运行方式 Iish55 2 686 1 sh sh i I 3 短路计算计算结果汇总短路计算计算结果汇总 总配母线处 0 4390 5941 6849 26223 61814 008168 4 车间所 1 32 43932 4410 0314 4758 2334 8663 1 车间所 2 4 9364 9520 20229 14853 63231 69720 2 车间所 3 7 4397 450 13419 37435 6521 06913 4 车间所 4 6 046 050 16523 85843 89825 94516 5 车间所 5 10 43910 4470 095713 81625 42215 0249 57 车间所 6 16 43916 4490 06085 5614 1790 416 08 车间所 7 10 43910 4470 095713 81625 42215 0249 57 总配母线处O 7730 871 1496 32216 1219 562114 9 车间所 132 77332 7750 03054 4048 1034 7893 05 车间所 25 2735 2880 18927 2850 19629 66618 9 车间所 37 7737 7830 12818 54634 112420 16812 8 MAX X MAX Z 3 MAXZ I 3 MAXZ I 3 max sh i 3 max sh I 3 1 MAXK S MIN X MIN Z 3 MINZ I 3 MINZ I 3 MINsh i 3 MINsh I 3 1 MINK S 车间所 46 376 390 15722 65941 69324 64115 7 车间所 510 77310 780 092813 38924 63614 569 28 车间所 616 77316 7780 05965 45113 9018 2455 96 车间所 710 77310 780 092813 38924 63614 569 28 三 主要电气设备选择三 主要电气设备选择 一 一 母线和电缆的选择和校验原则母线和电缆的选择和校验原则 1 母线和绝缘子的选择和校验原则母线和绝缘子的选择和校验原则 1 按经济电流密度选择母线的面积 J I S g e 注 经查表得铝芯电缆和铝母线的经济电流密度为 电缆 J 1 73A 2 mm 母线 J 1 15A 2 mm A 163 87 188 456 1 15 2 所以选取的母线规格 h b 40 5mm 矩形铝导线 2 热稳定校验 求得得 1 结果符合 200 1 171 9 262 1 5 3 动稳定校验 通过校验 W M csl 其中 10 3 lFM NaliF sh 7 2 3 3 10 3 6 2h bW 将数据带入结果符合 2 2 母线绝缘子选择和校验 母线绝缘子选择和校验 phshjs FNalKiF 6 025 32710 76 1 7 2 3 3 选择 ZA 10Y 3 3 穿墙套管选择和校验 穿墙套管选择和校验 根据电缆抗弯强度以及额定电压电流 选用 CLB 10 400 二 二 进线铝芯电缆的选择进线铝芯电缆的选择 1 10kV 进线的选择 AZLQmmmm mmA A A22120336 108 73 1 187 422 22 2 2 热稳定校验 注 单位 A C t IAmmA ima 3 min 2 120 3 I 热稳定满足要求 总之 经过选择和校验 得到从总配到七个车间变总共九条电缆的选型都是 型号的电缆 2 1622mmZLQ 三 三 各车间变低压侧母线和绝缘子的选择各车间变低压侧母线和绝缘子的选择 1 1 各车间变低压侧母线的选择 各车间变低压侧母线的选择 2 2 绝缘子的选择和校验 绝缘子的选择和校验 四 高低压电气设备的选择和校验四 高低压电气设备的选择和校验 1 断路器断路器 高压断路器时供电系统中最重要的开关之一 所以在选择高压断路器时 除了考虑其额定电压 额 定电流及动稳定和热稳定等因素外 还应校验其断流容量 即 1 按正常工作条件选择断路器 U U NN QF U max fzNQ F U 2 动稳定校验 i 热稳定校验 shQF max i j 2 2 QF t tII t 3 断流容量的校验 S N k QFmax k S 选择低压断路器时 1 按正常工作条件选择断路器 U U NN QF U max fzNQ F U 2 校验最大分断电流是否大于冲击电流的最大值 变压器高压侧断路器选择与校验 变压器高 压侧断路 器 额定 电压 kV 额定电 流 A 动稳定校验 热稳定校验断流容量校验 N k QF S max k S NO 1 SN10 1063040 8 233 300 3 1 max maxsh ii 2 3 2 jt tItI 8 0475 4 216 22 10 NO 2 SN10 10 10100080 53 632 500 20 2 NO 3 SN10 10 1063040 35 65 300 13 4 NO 4 SN10 10 1063040 43 898 300 16 5 NO 5 SN10 10 1063040 25 422 300 9 57 NO 6 SN10 10 1063040 14 179 300 6 08 NO 7 SN10 10 1063040 25 422 300 9 57 变压器低压侧断路器选择与校验 变压器低 压侧断路 器 额定电 流 A 额定电 压 V 最大分断 电流 kA kA NO 1 DZ20Y 200200380194 866 NO 2 DW48 160016003805031 697 NO 3 DW48 160016003805021 069 NO 4 DW48 160016003805025 945 NO 5 DZ20Y 6306303802315 024 NO 6 DZ20Y 400400380238 41 NO 7 DZ20Y 6306303802315 024 kVAkA 负荷侧断 路器 最大分 断电流 kAkA 1 7 714 11 134 DZ20Y 200144 866 221 692 31 310 DZ20Y 200144 866 39 615 13 878 DZ20Y 200144 866 NO 1 4139 800 201 784 DW15 400234 866 1715 380 1032 560 DW48 16005031 687 NO 2 2563 080 812 740 DW48 16005031 687 3 sh I 30 S I 3 sh I 8 0148 292 5 31 22 8 0858 23216 22 8 0816 13216 22 8 0560 5 216 22 8 0816 13216 22 8 0374 19216 22 3134 308 193 857 DW48 16005031 687 165 625 94 722 DZ20Y 2001915 024 221 250 30 672 DZ20Y 2001915 024 3162 785 234 960 DZ20Y 2002315 024 4112 500 162 380 DZ20Y 2001915 024 542 585 61 466 DZ20Y 2001915 024 626 000 28 868 DZ20Y 2001915 024 730 975 44 709 DZ20Y 2001915 024 823 132 33 388 DZ20Y 2001915 024 NO 5 98 125 11 727 DZ20Y 2001915 024 2 隔离开关 隔离开关 隔离开关因无切断故障电流的要求 所以它只根据一般条件进行选择 并按照短路情况下进行热稳 定和动稳定的校验 即 U max rNN et IIU N et 动稳定校验 i 热稳定校 shet i tIt 2 j 2 tI 变压器高压侧 隔离开关 户 内型 动稳定校验 热稳定校验 进线 10 000 187 422 GN6 10T 20025 5 23 618 NO 1 10 000 6 873 GN6 10T 20025 5 8 233 NO 2 10 000 54 986 GN6 10T 100075 53 632 NO 3 10 000 34 641 GN6 10T 40040 35 65 NO 4 10 000 43 989 GN6 10T 60052 43 898 NO 5 10 000 21 994 GN6 10T 20025 5 25 422 NO 6 10 000 13 746 GN6 10T 20025 5 14 179 NO 7 10 000 21 994 GN6 10T 20025 5 25 422 变压器低压侧刀开关动稳定校验热稳定校验 NO 1 180 422 HD11 14 200 手柄式 15 8 233 NO 2 1443 376 HD11 14 1500 杠杆式 80 53 632 NO 3 909 327 HD11 14 1000 手柄式 50 35 65 NO 4 1154 701 HD11 14 1500 杠杆式 80 43 898 NO 5 577 35 HD11 14 600 手柄式 40 25 422 NO 6 360 844 HD11 14 400 手柄式 30 14 179 NO 7 577 35 HD11 14 600 手柄式 40 25 422 N U N I max maxsh ii 2 3 2 jt tItI 8 0262 9 510 22 8 0475 4 510 22 8 0148 29530 22 8 0374 19514 22 8 0858 23520 22 8 0816 13510 22 8 0560 5 510 22 8 0816 13510 22 8 0475 4 110 22 8 0148 29140 22 8 0374 19130 22 8 0858 23140 22 8 0916 13125 22 8 056 5 120 22 8 0816 13125 22 N I max maxsh ii 2 3 2 jt tItI 负荷侧刀开关动稳定校验热稳定校验 111 134 HD11 14 100 手柄式 15 8 233 231 310 HD11 14 100 手柄式 15 8 233 313 878 HD11 14 100 手柄式 15 8 233 NO 1 4201 780 HD11 14 400 手柄式 30 8 233 11032 562 HD11 14 1500 杠杆 80 53 632 2812 736 HD11 14 1000 杠杆 60 53 632NO 2 3193 857 HD11 14 1000 杠杆 60 53 632 194 721 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 230 672 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 3234 960 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 4162 380 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 561 466 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 628 868 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 744 709 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 833 388 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 NO 5 911 732 HD11 14 400 手柄式 30 25 422 3 电流互感器 电流互感器 1 电流互感器的额定电压应大于或等于安装地点的电网额定电压 2 电流互感器一次侧的额定电流应大于或等于线路最大工作电流的 1 2 1 5 倍 3 电流互感器的测量精度与它的二次侧所接的负荷大小有关 即与它接入的阻抗 Z 的大 2 小有关 4 动稳定校验 K 热稳定校验 d N1 sh I2 i t t IIK j Nt 3 1 注 动稳定倍数 热稳定倍数 电流互感器额定一次电流 d K t K N I1 t 热稳定试验时间 取 1s 电流互感器型 号 母线 188 456LFZ1 10 300 NO 1 6 873LFZ1 10 10 NO 2 54 986LFZ1 10 75 NO 3 34 641LFZ1 10 50 NO 4 43 989LFZ1 10 75 NO 5 21 99LFZ1 10 30 NO 6 13 746LFZ1 10 20 8 0475 4 16 22 8 0475 4 16 22 8 0475 4 16 22 8 0475 4 120 22 8 0148 29140 22 8 0148 29130 22 8 0148 29130 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 8 0816 13120 22 N I max maxsh ii 2 3 2 jt tItI N I NO 7 21 99LFZ1 10 30 经动 热稳定校验 电流互感器均符合要求 4 电压互感器 电压互感器 1 其额定电压要与供电电网的额定电压相同 2 适合的类型 户内式 户外式 3 应根据电压互感器的测量精度要来确定二次侧允许接入的负荷 即 S 2 i n 1i 2 ii2N TV cosScosSS 4 由于电压互感器两侧均装有熔断器 故不需要进行短路条件下的动稳定和热稳定校验 说明 关于电压 电流互感器的装设地点 考虑到以下几个方面 1 在总配线进线处装设电流互感器 起到测量电流的作用 2 在总配母线处装设电压互感器 起到测量电压的作用 与进线电流互感器相配合 实现 10KV 侧高压电能计算 3 在总配出线处安装电流互感器 为线路保护及变压器保护提供实时电流值 4 本厂只在 10KV 总配进行计算 且低压侧各种保护措施不需电流实时值 低压侧均不加设电 流互感器 经查表比较得比较得 电压互感器型号 母线 JSJW 10 1000 100 100 3 NO 1 JSJW 10 1000 100 100 3 NO 2 JSJW 10 1000 100 100 3 NO 3 JSJW 10 1000 100 100 3 NO 4 JSJW 10 1000 100 100 3 NO 5 JSJW 10 1000 100 100 3 NO 6 JSJW 10 1000 100 100 3 NO 7 JSJW 10 1000 100 100 3 5 5 设备选择汇总表 设备选择汇总表 电压 等级 设备型号 高压 断路 器 SN10 10 2 10kV 进线高压 隔离 开关 GN6 10T 200 4 电流 互感 器 LFZ1 10 300 8 电压 等级 设备型号 电压等级 电压 等级 设备型号 电压等级 高 压 断 路 器 SN10 10 2 高 压 断 路 器 SN10 10 2