第一机械总厂三分厂降压变电所供电设计.doc

内蒙古第一机械总厂三分厂降压变电所供电设计（10/0.4） 一、 设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。二、设计依据图1 机械厂总平面图1工厂总平面图 如图1所示。2工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表l所示。3供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该电源干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为1.5m；干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，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80km，联络线电缆线路总长度为25km。4气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为23，年最低气温为-8，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26，年最热月地下0.8m处平均温度为25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。5地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主；地下水位为2m 。6电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费：每月基本电费按主变压器容量计为20元/kVA，动力电费为0.4元/kWh，照明电费为0.6元/kWh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性的向供电部门交纳供电贴费：610KV 为800元/（KVA）。 39 / 45表1 机械厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量kW需要系数功率因数cos1铸造车间动力3000.30.70照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.81.03金工车间动力4000.20.65照明100.81.04工具车间动力3600.30.60照明70.91.05电镀车间动力2500.50.80照明50.81.06热处理车间动力1500.60.80照明50.81.07装配车间动力1800.30.70照明60.81.08机修车间动力1600.20.65照明40.81.09锅炉房动力500.70.80照明10.81.010仓库动力200.40.80照明10.81.011生活区照明3500.70.9摘 要本设计是对内蒙古第一机械机械厂三分厂总降压变电所系统设计。本设计主要进行了全厂的负荷计算及无功功率补偿的确定，它是以后设备选择的主要依据；主要确定了变电所变压器台数，容量及主接线方案；主要进行了短路电流的计算，它是进行设备校验的重要数据；主要进行了变电所一次设备的选型及校验；主要确定了变电所的位置和变压器的形式；主要确实了变电所进出线及厂区配电线路。工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配问题。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源与动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量，它的输送和分配既简单经济又便于控制，调节和测量，又利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。从而搞好工业企业供电工作对于整个工业生产发展，实现工业现代化具有十分重要的意义。工厂供电设计是整个工厂设计的重要组成部分，工厂供电设计的质量影响到工厂的生产及其发展，作为即将从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。关键词：工厂供电，配电线路，变电所，选型，校验 ABSTRACTThis article is a systemic design to step-down substation of one metallurgical machinery plant. The theoretical foundation is the factory power supply. This thesis mainly the factorys load and make sure the compensation without power, this is the basis of selecting devices ;determine the amount of electric transducers ,volume and schemes of carrying out wires of one substation; and in the article we also calculate the short-circuit current which is a very important data when checking devices and make a select on the types of substations device ;we also determine the location and distribution line of one substation and the form of a transformer .Power supply in factory means the supply and distribution of one factory needs. As we all know, is the main energy and impetus in modern industrial production. It is easily got by other energys conversion and also translated into other forms of energy easily. Its transportation and distribution is not only simple and convenient to control, regulate and measure but favor of realizing automatic production process. Therefore, the application of electric energy on the modern industrial production and peoples living life is extremely wide. Thus, improving industrial enterprises power supply is very important to the industry development and achieving the industrys modernization. The design of plant power supply is an important part in the whole design of a factory, its quality influences the factorys production and development, as a worker be about to doing related job, in the factory is supply of s, one needs to learn and master the knowledge about design of one plants power supply in order to meet the job needs.KEY WORDS: Power supply in factory，Distribution line, Substation,Selection, Check目 录摘 要I目 录III前 言1第一章 负荷计算和无功补偿2第二章 变电所位置和型式的选择9第三章 变电所主接线方案的设计及电路图12第四章 短路电流的计算18第五章 变电所一、二次设备选择与校验21第六章 变电所进出线的选择与检验25第七章 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定31第八章 防雷保护和接地装置的设计36总结38附录及参考资料39前 言当今社会，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转化而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送和分配简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于生产自动化小型化变电所的建设方案，是在总结国内外变电所设计运行经验的基础上提出的，与过去建设的常规变电所和简陋变电所有明显区别。无论是主接线方式、设备配置及选型、总体布置还是保护方式，都形成了一种新的格局，从而使小型化变电所无法按已有规程进行设计。机械厂的电力系统由变电，输电，配电三个环节组成，由此也决定了此电力系统的特殊性，在确保供电正常的前提下，这三个环节环环相扣。其次，还电力系统一次设备较为简单，二次系统相对复杂。本设计对整个系统作了详细的分析，各参数计算，以及电网方案的可靠性作了初步的确定。全厂总降压变电所（或总配电所）及配电系统的设计，是根据各个车间的负荷数量，性质及生产工艺对对用电负荷的要求，以及负荷布局，结合电网的供电情况，解决对全厂可靠，经济的分配电能。车间供电设计是整个工厂设计的重要组成部分，车间供电设计的质量直接影响到的产品生产及公司的发展。第1章 负荷计算和无功补偿1.1 电力负荷计算1.1.1 负荷计算目的和意义及计算方法 电力负荷是工厂供电设计中非常重要的一环，它是今后合理选择导线、电缆截面和电器设备型号规格的理论依据。 负荷计算有多种计算方法，本次设计采用设计院常采用的设计方法需要系数法进行负荷计算。1.1.2 各车间计算负荷1 铸造车间计算负荷 动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.7 tan=1.02 P=Kd P=0.3300=90kwQ= Ptan=901.02=91.8kvar照明 P=4.8kw 铸造车间的总计算负荷 P= P+ P=906=94.8kw Q=91.8 kvar S= =132kvA 2 锻压车间 动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.65 tan=1.17 P=Kd P=0.3350=105kwQ= Ptan=1051.17=122.85kvar照明 P= P=5.6kw 锻压车间的总计算负荷 P= P+ P=1055.6=110.6kw Q=122.85 kvar S= =165.30kvA 3 金工车间动力 查表得 取Kd=0.2 cos=0.65 tan=1.17 P=Kd P=0.2400=80kw Q= Ptan=93.6kvar照明 P= 8kw 金工车间的总计算负荷 P= P+ P=808=88 kw Q=93.6 kvar S= =128.47kvA 4 工具车间动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.6 tan=1.33 P=Kd P=0.3360=108kw Q= Ptan=1081.33=143.64kvar照明 P= 6.3kw 工具车间的总计算负荷 P= P+ P=1086.3=114.3kw Q=143.64 kvar S= = 183.56kvA 5 电镀车间动力 查表得 取Kd=0.5 cos=0.8 tan=0.75 P=Kd P=0.5250=125kw Q= Ptan=93.75kvar照明 P= 4kw 电镀车间的总计算负荷 P= P+ P=1254=129kw Q=93.75 kvarS= =159.46kvA 6 热处理车间动力 查表得 取Kd=0.6 cos=0.7 tan=0.75 P=Kd P=0.6150=90kw Q= Ptan=900.75=67.5kvar照明 P=4kw 热处理车间的总计算负荷 P= P+ P=904=94kw Q=67.5 kvarS= =115.72kvA 7 装配车间动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.65 tan=1.02 P=Kd P=0.3180=54kw Q= Ptan=55.08kvar照明 P= P=4.8kw 装配车间的总计算负荷 P= P+ P=544.8=58.8kw Q=55.08 kvarS= = 80.57kvA8 机修车间动力 查表得 Kd=0.2 cos=0.65 tan=1.17 P=Kd P=0.2160=32kwQ= Ptan =321.17=37.44kvar 照明 P=3.2kw9 锅炉房动力 查表得 取Kd=0.7 cos=0.8 tan=0.75 P=Kd P=0.750=35kwQ= Ptan =350.75=26.25kvar照明 P= 0.8kw 锅炉房的总计算负荷 P= P+ P=350.8=35.8kw Q=26.25 kvarS= = 44.39kvA 10 仓库动力 查表得 取Kd=0.4 cos=0.8 tan=0.75 P=Kd P=0.420=8kw Q= Ptan=80.75=6kvar照明 P= 0.8kw11 生活区总计算负荷 P= 245kw 1.2 全厂负荷计算有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷补偿前总计973.085 kw891.93 kvar1259.05 kVA功率因素0.77补偿后总计1042.68 kw423.95 kvar1061 kVA功率因素0.917无功补偿375 kvar1.3 无功功率补偿由于本设计中cos=0.77,满足发热条件。b).校验机械强度查表得，最小允许截面积=25，而LGJ-35满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。6.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由=57.7A及土壤环境25，查表得，初选缆线芯截面为25的交联电缆，其=149A,满足发热条件。b)校验热路稳定按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得，满足发热条件。 b）校验电压损耗由图1.1所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的铝芯电缆的=0.31 （按缆芯工作温度75计），=0.07，又1号厂房的=94kW, =91.8 kvar，故线路电压损耗为=5%。c）断路热稳定度校验不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为240的电缆，即选VLV22-1000-3240+1120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。6.2.2 锻压车间馈电给2号厂房（锻压车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。6.2.3 热处理车间馈电给3号厂房（热处理车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设6.2.4 电镀车间馈电给4号厂房（电镀车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设6.2.5 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BLV-1000型5根（包括3根相线、1根N线、1根PE线）穿硬塑料管埋地敷设。a）按发热条件需选择由=16.2A及环境温度26，初选截面积4，其=19A，满足发热条件。 b）校验机械强度查表得，=2.5，因此上面所选的4的导线满足机械强度要求。c) 所选穿管线估计长50m，而查表得=0.85，=0.119，又仓库的=8.8kW, =6 kvar，因此I30,满足发热条件。2）效验机械强度 查表可得，最小允许截面积Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240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BLX-1000-1240近似等值的LJ-240的阻抗=0.14，=0.30（按线间几何均距0.8m），又生活区的=245KW，=117.6kvar，因此=5%满足允许电压损耗要求。因此决定采用四回BLX-1000-1120的三相架空线路对生活区供电。PEN线均采用BLX-1000-175橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格。6.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约2Km的临近单位变配电所的10KY母线相连。6.3.1按发热条件选择 工厂二级负荷容量共335.1KVA，最热月土壤平均温度为25。查表工厂供电设计指导8-43，初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，其满足要求。6.3.2校验电压损耗 由表工厂供电设计指导8-41可查得缆芯为25的铝（缆芯温度按80计），而二级负荷的,，线路长度按2km计，因此 由此可见满足要求电压损耗5%的要求。6.3.3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25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 6-1所示。表6-1 进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10KV电源进线LGJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL2210000325交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房BLV100014铝芯线5根穿内径25硬塑管至6号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV2210003240+1120四芯塑料电缆（直埋）至生活区四回路，每回路3BLX-1000-1120+1BLX-1000-175橡皮线（三相四线架空线）与临近单位10KV联络线YJL2210000316交联电缆（直埋）第7章 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定7.1 二次回路方案选择7.1.1 二次回路选择二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险；由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。 考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。7.1.2 二次回路方案二次回路图是电力系统安装、运行的重要图样资料，一般有3种；电路原理图、展开图和安装接线图。而最常用的就是二次回路原理展开图。二次回路展开图有如下特点：1） 查线方便，避免了展开图和安装图相互对照使用的麻烦，可一图多用。2） 读图方便，容易掌握3） 分析问题快而准。该图不但能清楚地分析工作原理，而且把每个设备端子的来龙去脉标示清楚。4） 这种二次回路展开原理图能够帮我们迅速排除故障，有一定的使用价值，推广运用它，会给运行、检修、试验人员带来很大方便。二次回路图如下（图7-1）7.1.3 高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD）（机械一次重合式）、备用电源自动投入装置（APD）。7.2 继电保护的整定继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10 。其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。7.2.1 变压器继电保护变压器