红星机械厂变电所设计

第1章设计要求1工厂负荷情况本厂车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800小时，日最大负荷持续时间为6小时，该厂除铸造车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。工厂负荷统计如下表11红星机械厂负荷统计资料12供电电源情况按照工厂与供电协议，本厂由3公里处取得10KV电源进线，干线首端断路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过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17S，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由2公里处邻近单位取得备用电源。13有关情况本厂所在地区的年最高气温为41度，年平均气温为23度，年最低气温为8度，年最热月平均最高气温为30度，年最热月平均气温为26度，土壤温度25度，年雷暴日为20。本厂所在地区平均海拔500米，底层以砂粘土为主。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1铸造车间动力315040752铁铆车间动力27003073金工1车间动力275040754金工2车间动力21004075工具车间动力22003076氧气车间动力20003087热处理车间动力31504088装配车间动力28503079机修车间动力2320307510锅炉房动力75030711仓库动力34040712生活用电照明1500710第2章负荷计算和无功功率计算及补偿21负荷计算负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种，本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有有功功率EDPK30无功功率TAN30PQ视在功率COSS计算电流NUI303注由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取，958PK970QK总的有功计算负荷为IPP330总的无功计算负荷为IQQ0总的视在计算负荷为2330S总的计算电流为NUIARCOSTNT根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的,然后列出表30PQ30SI格。1铸造车间动力查表1得，8TAN,75COS,4,315DEKKWPKP2635403VAR8026KQ2铁铆车间动力查表1得,021TAN,70COS,3,27DEKWPKP8030VAR62801830KKWQ3金工1车间动力查表1得，80TAN,75COS,40,75DEKPKP0275403VAR896KWQ4金工2车间动力查表1得，021TAN,70COS,4,210DEKKPKP840430VAR658WQ5工具车间动力查表1得，021TAN,70COS,3,20DEKKPKP62030VAR376KWQ6氧气车间动力查表1得，750TAN,8COS,30,2DEKPKP60230VAR4576KWQ7热处理车间动力查表1得，750TAN,8COS,40,31DEKKPKP2635403VAR94726KWQ8装配车间动力查表1得，021TAN,70COS,3,285DEKKPKWP58230VAR21758KQ9机修车间动力查表1得，80TAN,75COS,30,23DEKKPWKP692303VAR4869KQ10锅炉房动力查表1得，021TAN,70COS,3,75DEKKPWKP27530VAR92KQ11仓库动力查表1得，021TAN,70COS,4,34DEKKPWKP63403VAR8726KQ12生活用电照明查表1得，0TAN,1COS,70,5DEKKPWKP05703VARQ此工厂照明属于单相用电设备,动力属于三相用电设备,但是照明的容量不超过动力总容量的15,所以单相设备综合按三相负荷平衡计算则所有厂房总的计算负荷取970,5QPKKAVKIAKVSQKWP713807169708169645VAR3645VAR823807490111293023通过以上计算得到以下得负荷汇总表21负荷计算表计算负荷编号名称类别设备容量/KWEP需要系数DKCOSTAN/KW30P/KVAR30Q/KVA30S/A30I1铸造车间动力31504075088126110881682602铁铆车间动力2700307102818262115711763金工1车间动力27504075088110968146672204金工2车间动力21004071028485681201825工具车间动力220030710266673294291436氧气车间动力20003080756045751147热处理车间动力315040807512694515752408装配车间动力285030710285587211869机修车间动力232030750886966124892814110锅炉房动力7503071022252295321448811仓库动力34040710213613872194293012生活区照明1500710010501052756动力2431照明150844276808总计计入095,097PKQ07790174745037116970177722无功功率的补偿及变压器的选择电力变压器得功率损耗有功损耗无功损耗301SPT305SQT注意以上二式中为变压器二次侧的视在计算负荷。并联电容器得容量TAN30QC并联电容器的个数CQN221无功补偿计算按规定，变压器高压侧的，考虑到变压器本身得无功功率损耗远大于90COS其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高与090，取。2S又7081694COS302SP要使低压侧功率因数又077提高到092，需装设的并联电容器得容量VAR0736VAR92ARCOSTNARCOSTN749KQC查工厂供电附录表4，选用BKMJ04253的电容器，其参数为额定容量为25KVAR，额定电容为500UF电容个数152故取VAR3751VAR25KKC222补偿后的变压器容量及功率因数补偿后的低压侧的视在计算负荷为KVAKS8431263750647816922230考虑无功补偿后最终确定变压器选用型号为S91250/10的变压器，其额定容量为1250KVA。223变压器的选择因工厂得总计算视在功率KVA，查附录表5，选用型号为S9708169230S1250/10得变压器，其参数为额定容量为1250KVA,高压10KV，空载损耗为1950W,负载损耗为12KW，空载电流（）为06，阻抗电压（）为45。224变压器的校验变压器的功率损耗为KWVAPT128431260VAR5Q变压器高压侧得计算负荷为AKVIKVAKSKP6257103825861734VAR034VARR71208169130230补偿后的功率因数为940861257COS30SP这一功率因数满足要求。第3章变电所位置和型式的选择31根据变配电所位置选择一般原则1尽量靠近负荷中心；2进出线方便；3靠近电源侧；4设备运输方便；5不应设在有剧烈震动或高温的场所；6不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；7不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；8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；9不应设在地势较洼和可能积水的场所。综合考虑，变电所的型式为采用独立变电所。建在厂内一侧，有高、低压配电室、值班室及变压器室。值班室有分别通往高、低压配电室的门，且朝值班室开；变压器室的门朝外开，室内设通风窗，进风窗设在变压器室前门的下方，出风窗设在变压器室的上方高压配电室设不能开启的自然采光窗，窗台距室外地坪18，M低压配电室设能开启地自然采光窗。32变电所方案有原始材料知，该厂除铸造车间、锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷，综合考虑变配电所位置的选择原则，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S9型，而容量根据式，为主变压器30STNTN容量，为总的计算负荷。选1250KVA1169708KVA，即选一台S930STNSS1250/10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S9型，而每台变压器容量根据式（31）、（32）选择，即1169708KVA（70182818796）KVA（31）706TNS16832143KVA200143KVA（32）3即选两台S9800/10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。321变电所主接线方案的选择和比较由于此厂的二级负荷只有二个车间其余车间均为三级负荷，因此选用一个主变压器可以满足供电需要，考虑经济造价问题选两台主变压器的造价要比选用一台主变压器的高很多；考虑供电可靠性方面两台主变压器要比一台要好，但是可以再选用一台主变压器的情况下加设临近的高低压联络线来解决问题，这样选用一台主变压器就比选用两台的要合理，此处选用一台主变压器。主变压器的联结组为YYN0。第4章短路电流的计算41绘制计算电路SN1010I500MVAK1K23KM105KVS9125004KV31系统图41短路计算电路42确定短路计算基准值设基准容量100MVA，基准电压105，为短路计算电压，DSDUCNCU即高压侧105KV，低压侧04KV，则1DU2D（41）KAVMID5031（42）KUSIDD142243计算短路电路中个元件的电抗标幺值431电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量500MVA，OCS故100MVA/500MVA02（43）1X432架空线路查附录表6得线路电抗，而线路长3KM，故KMX/360（44）980513602202KVMAUSLXXCD433电力变压器查表得变压器的短路电压百分值45，故KU36（45）VAMSUXNDK12504103式中，为变压器的额定容量。因此绘制短路计算等效电路如图42所示。20K1K29801541图42短路计算等效电路44K1点（105KV侧）的相关计算441总电抗标幺值02098118（46）21XK442三相短路电流周期分量有效值（47）KAXIKDK6741851443其他短路电流（48）KAIIK674313（49）KISH9152（410）IIS0533444三相短路容量（411）MVAXSKDK75841013145K2点（04KV侧）的相关计算451总电抗标幺值0209836478（412）321XXK452三相短路电流周期分量有效值（413）KAXIKD他短路电流（414）KAIIK13023（415）KISH45841（416）IIS82933454三相短路容量（417）MVAXSKDK9207841232表41短路计算结果三相短路电流三相短路容量/MVA短路计算点3KI3I3I3SHI3SHI3KSK14674674671197058475K2301301301554288209第5章变电所一次设备的选择校验5110KV侧一次设备的选择校验511按工作电压选则设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高ENUNUEN压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。MAXMAX10KV，115KV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压12KV，NUMAXEN穿墙套管额定电压115KV，熔断器额定电压12KV。ENUENU512按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即ENI30IEN30I513按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小OCIOCS于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或；对于3K3KOCI3KOCS3K分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。OCIMAXOLAXL514隔离开关和断路器的短路稳定度校验A动稳定校验条件或MAXI3SH3MAXSHI、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处MAXIAI3SHISI的三相短路冲击电流瞬时值和有效值B热稳定校验条件如表51所示，由它可知所选一次设备均满IMATTI23足要求。表5110KV一次侧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它参数NUNI3KI3SHIIMATI23装置地点条件数据10KV72265A1TNI467KA119KA46721941437额定参数ENU30OCIMAXITI2高压少油断路器SN1010I/630QF110KV630KA16KA40KA1622512高压隔离开关8GN10/200QS1QS710KV200A255KA1025500二负荷06高压熔断器RN210FU1FU210KV05A50KA电压互感器JDJ10TV110/01KV电压互感器JDZJ10TV2KV310/电流互感器LQJ10TV210KV100/5AKA1025318KA109281一次设备型号规格避雷器FS41010KV52380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表52所示，所选数据均满足要求。表52380V一次侧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它参数NUNI3KI3SHIIMATI23装置地点条件数据380V总1777A301KA544KA301207567951额定参数EN30IOCIMAXITI低压断路器DW151500/3DQF2380V1500A40KA低压断路器DW15630QF5380V630A（大于）30I30KA一般低压断路器DW15200QF6380V200A（大于）30I35KA低压刀开关HD131500/30QK1QK3380V1500A电流互感器LMZJ105TA5500V1500/5A一次设备型号规格电流互感器LMZ105TA6TA7500V100/5A160/5A53高低压母线的选择查表得到，10KV母线选LMY3404MM,即母线尺寸为40MM4MM380V母线选LMY3（12010）806，即相母线尺寸为120MM10MM，而中性线母线尺寸为80MM6MM。第6章变压所进出线与邻近单位联络线的选择6110KV高压进线和引入电缆的选择61110KV高压进线的选择校验采用LGJ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72626A及室外环境温度30，查附表19得，初30I选LGJ70,其30C时的206,满足发热条件。ALB校验机械强度查附录表14得，非居民区最小允许截面积16，而MINA2LGJ70满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。612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之间埋地敷设。A按发热条件选择由72626A及土壤环境25，查附表19得，初30ITN1选缆线芯截面为50的交联电缆，其125A,满足发热条件。2MALI30IB校验热稳定度按式，A为电缆截面积，单位为；CTAIM3MIN2M为满足热路稳定条件的最小截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为MINA23I一次侧电缆的电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为S。本电缆线中IMAT4670，0502005075S，终端变电所保护动作时间为05S，断路器断3IIMAT路时02S，C84，把这些数据代入公式中得，满足发热条件。2MAL30IB）校验电压损耗选择变电所至热处理车间的导线截面积,而查附录表19得到185的铝芯电缆的021（按缆芯工作温度75计），00720RK/0X，又7号厂房的126KW,945KVAR，故线路电压损耗为KM/3P30QVKVKWUQXPN814870VAR59417216,满足发热条件。AL30I2）校验机械强度查附录表15可得，最小允许截面积AMIN10，因此2MBLX100014不满足机械强度要求。因此选用BLX1000110。因此决定采用四回BLX1000110的三相橡皮绝缘线对生活区供电。63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,直接埋地敷设,与相距约2KM的临近单位变配电所的10KV母线相连。631按发热条件选择工厂二级负荷容量共200143KVA，最AKVKAI56103/14203热月土壤平均温度为25。初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，M其满足要求。309IAIAL632校验电压损耗查附录表19得缆芯为25的铝2MKMR/5410（缆芯温度按80计），而二级负荷的KX/0,，线路长度KWP514821630VAR831VAR9283KKQ按2KM计，因此VKVU954100R24895/9548ALUV由此可见满足要求电压损耗5的要求。633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2M此该联路线的短路热稳定校验计算无法进行。以上所选变电所进出线和如表61所示。联络线的导线和电缆型号规格表61进出线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LGJ70铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL2210000350型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至1号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至2号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至3号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至4号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至5号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至6号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至7号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至8号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至9号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至10号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）380V低压出线至11号厂房VLV5003185195的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆（直埋）至12号生活区四回BLX1000110的铝芯橡皮绝缘三相线明敷与临近单位10KV联络线YJL2210000325型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆（直埋）第7章变电所二次回路方案选择71变电所二次回路的选择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见附录图3。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。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JDZJ10型，组成的接线，用以实现电压侧/0开口Y量和绝缘监察。作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（见附录图3）。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。第8章降压变电所的防雷81变电所的防雷保护811直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R10。通常采用36根长25M的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5M，打入地下，管顶距地面06M。接地管间用40MM4MM的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25MM4MM的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20MM的镀锌扁刚，长115。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3M以上的距离。812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。引下线采用25MM4MM的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接