某机械加工车间低压配电系统与变电所设计(doc16页)

1、天成机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计目录1、负荷计算和无功功率补偿1.1 总负荷计算负荷计算表如表1 所示。表 1 天成机械加工车间负荷计算表厂房用电单负荷设备需要tan功率P30Q30S30I30编号位名称性质容量系数因数/KW/Kvar/KVA/A/kwK dcos1 机加工车间2 工具车间3 仓库4 电镀车间5 装配车间6 热处理车间7 机修车间8 生活区总计（ 380 侧）动力4000.201.330.6080106.4133.12202.3照明50.801.040动力3380.251.170.6584.593.6123.45187.56照明70.901.06.30动力200.

2、800.750.816122030.4照明20.801.01.60动力4000.500.880.75200176266.4404.8照明100.801.080动力1500.351.020.7052.553.5575113.95照明20.801.01060动力1380.501.330.606991.77114.82174.45照明50.801.040动力1380.251.170.6534.540.3753.180.7照明50.801.040照明4000.700.480.9280134.4310.6471.9动力1576950.40708.09照明436取 K p0.950.76671.08556

3、.5871.81324.6K q0.97在负荷计算时， 采用需要系数法对各个车间进行计算，将照明和动力部分分开计算，具体步骤如下：1.1.1 机加工车间动力部分：P304000.280kW；Q30P30 tan801.33106.4k varS30802106.42133.12kV A ；I 30133.12kV A202.3A1.7320.38kW照明部分：P305 0.84kW； Q30 01.1.2 工具车间动力部分：P30338 0.25 84.5kW ； Q3080 1.1793.6k varS3080.5293.62123.45kVA ； I 30123.45kV A187.56A

4、1.7320.38kW照明部分：P307 0.96.3kW； Q30 01.1.3 仓库动力部分：P3020 0.8 16kW； Q30160.7512k varS3016212220kV A； I 3020kV A30.4 A1.7320.38kW照明部分：P302 0.81.6kW； Q3001.1.4 电镀车间动力部分：P30400 0.5200kW ； Q302000.88 176k varS3020021762266.4kVA； I 30266.4kV A404.8 A1.7320.38kW照明部分：P3010 0.88kW； Q30 01.1.5 装配车间动力部分：P30150 0

5、.35 52.5kW ； Q30 52.51.0253.55k varS3052.5253.55275kVA ； I 3075kV A113.95 A1.7320.38kW照明部分：P302 0.81.6kW； Q3001.1.6 热处理车间动力部分：P301380.569 kW； Q30691.3391.77k varS3069 291.772114.82kV A； I 30114.82kV A174.45A1.7320.38kW照明部分：P305 0.84kW； Q30 01.1.7 机修车间动力部分：P30138 0.25 34.5kW； Q3034.51.17 40.37 k varS

6、3034.5240.37253.1kVA ； I 3053.1kV A80.7 A1.7320.38kW照明部分：P305 0.84kW； Q3001.1.8 生活区照明部分：P304000.7 280kW； Q302800.48134.4k varS302802134.4 2310.6kV A； I 30310.6kV A471.9 A1.7320.38kW总计如下：所有车间的照明负荷：P3036kW取全厂的同时系数为： K p0.95 ， K q0.97 ，则全厂的计算负荷为：8P300.95(p30( i1)P30 )0.95(670.4 36)671.08kWi18Q300.97Q30

7、( i1)0.97573.695 5 6.5k v a ri1S30671.082556.52871.8kVAI 30871.8kV A1324.6 A1.7320.38kW此时的功率因数 cos= P30671.080.76S30871.81.2 无功功率补偿由上边的计算以及表一可知，此时的功率因数cos = P30671.080.76S30871.8即该厂 380V 侧最大负荷时的功率因素只有0.76，而供电部门要求该厂10KV 进线最大负荷时的功率因素不应地于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时的功率因素应稍大于0.90，固取 0.92 来计算侧

8、所需无功功率补偿容量:Qc = P30(tan1- tan2) = 671.08 tan(arc cos0.76)-tan(arc cos0.92) Kvar380V= 288 Kvar取 : QC =288 k var 则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：S30(2 )671.082(556.5288) 2722.8kVA计算电流：I 30 (2 )722.8kVA1.7321098.2 A0.38kW变压器的功率损耗为：Pr0.015S30( 2)0.015722.810.8KWQ r0.06 S30(2 )0.06 722.8 43.4KW变电所高压侧的计算负荷为：P30(1)671.

9、08KW10.8KW 681.9KWQ30(1)(556.5288)k var43.4k var311.9k varS30(1)681.92311.92749.8kvA ；I 30749.8kVA43.3 A1.73210kV 681.9则可得补偿后的功率因数为： cos0.910.90 满足要求。749.8因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算表如下：表 2 无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI 30/A380V 侧补偿0.76671.08556.5871.81324.6前负荷380V 侧无功-288补偿容量380V 侧补

10、偿0.928671.1124.2722.81098.2后负荷主变压器功30300.015S=10.80.06S=43.4率损耗10KV 侧负0.91681.9167.6749.843.3荷总计1.3 年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量：W p aP30 T年无功电能耗电量：WqQ 30 T结合本厂的情况，年负荷利用小时数T 为4800h，取年平均有功负荷系数0.72，年平均无功负荷系数0.78 。由此可得本厂：年有功耗电量： W p a0 .72689 .1kw4800 h2 .410 6 kwh ；年无功耗电量： Wq0.78311 .9k v

11、ar4800 h1.210 6 kwh2、变电所主变压器和主结线方案的选择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可以有下列两种方案：（ 1 ） 装 设 一 台 主 变 压 器型 式 采 用S9 ， 而 容 量 根 据SN 。T=630KVAS30=504.8KVA 选择，即选一台 S9-630/10 型低损耗配电变压器。 至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器 型式也采用 S9，每台容量按式 SN T（0.60.7） S30 选择，即SN T（0.60.7） 504.8kVA=(302.9353.36)kVA因

12、此选两台 S9-400/10 型低损耗配电变压器。主变压器的联结组别均采用Yyn0 。2变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：（1）装设一台主变压器的主结线方案。（2）装设两台主变压器的主结线方案。（3）两种主结线方案的技术经济比较（表3）。表 3 两种主结线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案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技由于两台主变并列，电压损术供电质量由于一台主变，电压损耗略大耗略小指由于有两台主变，灵活性较标灵活方便性只一台主变，灵活性稍差好扩建适应性稍差一些更好一些经电力变压器的由表 2-8 差得

13、 S9-630 的单价为由表 2-8差得 S9-400 的单价济7.47 万元，而由表 4 1 查得变为 5.31 万元，因此两台综合综合投资额指压器综合投资约为其单价的2投资为45.31 万元 21.24标倍，因此其综合投资为27.47 万元，比一台主变方案多投万元 14.94 万元资 6.3 万元查表 4-10 得 GG-1A(F) 型柜按每本方案采用 6 台 GG-1A(F)高压开关柜（含计量台 3.5 万元计， 查表得其综合投6 1.5柜，其综合投资约为柜）的综合投资额资按设备价 1.5 倍计， 因此其综合投资约为 4 1.5 3.5 3.5 万元 31.5 万元，比一万元10.5 万

14、元21 万元台主变方案多投资主变和高压开关柜的折旧和电力变压器和高压开参照表 4-2 计算，主变和高压开6.752 万维修管理费每年为关柜的年运行费关柜的折旧和维修管理费每年为 3.706 万元（其余略）元 ， 比 一 台 主 变 方 案 多 耗3.046 万元交供电部门的一次性贴费为 2400 0.08 万元按 800 元 /kVA 计，贴费为 630供电贴费 0.08 万元 50.4 万元64 万元，比一台主变方案多交 13.6 万元从上表可以看出， 按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案， 但按经济指标， 则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定

15、采用装设一台主变的方案。 （说明：如果工厂负荷近期有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案。三、短路电流的计算1绘制计算电路（图1）图 1 短路计算电路2确定基准值设 Sd=100MVA， Ud1=10.5kV，低压侧 Ud2=0.4kV，则Sd100MVAkVI d13 10.5kV5.53U d 1Sd100MVAkAI d 23 0.4kV1443U d 23. 计算短路电路中各元件的电抗标幺值（1）电力系统X1*100MVA / 200MVA 0.5（ 2）架空线路由 LGJ-150 的 x00.36 / kV ，而线路长 0.3km, 故X 2*(0.360.3)100MVA0.0

16、9810.5kV 2（3）电力变压器 有 U Z %4.5 ，故X 3*4.5100MVA7.1100630kVA2 所示。因此绘等效电路，如图图 2 等效电路4 计算 k-1 点（ 10.5kV 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值X * ( k 1)X 1*X 2*0.50.0980.598（ 2）三相短路电流周期分量有效值I ( 3)Id1 /X *kAkAk 1( k 1)5.5/ 0.598 9.2（ 3）其他短路电流（ 3）II (3 )I (3)9.kAk 12i sh(3 )2.55I（3）2.559.223.5kAI sh(3 )1.51I（3）1.

17、519.213.9kA（4）三相短路容量Sk(3)1Sd / X * (k 1)100MVA / 0.598167.2MVA5 计算 k-2 点（0.4kV 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值X * ( k 1)X1*X 2*X 3*0.50.0987.17.7（2）三相短路电流周期分量有效值I (3 )Id 2 /X *kA/ 7.7 18.7kAk 2( k 1)144（3）其他短路电流（ 3）II( 3)(3 )18.7kAI k 2（ 3）i sh(3)1.84 I1.8418.734.4kAI sh(3)（3）1.09 I1.0918.720.4kA（ 4

18、）三相短路容量Sk(3)2Sd / X * (k 2)100MVA / 7.713.0MVA以上计算结果综合如表4 所示。表 4短路计算结果三相短路电流 /kA三相短路容量 /MV A短路计算点I k(3)I (3)I (3)i sh(3)I sh(3 )Sk(3)k 19.29.29.223.513.9167.2k 218.718.718.734.420.413.0四、变电所一次设备的选择校验110kV 侧一次设备的选择校验（表5）表 5 10kV 侧一次设备的选择校验选择校验项目参数装置地点条件数据额定参数高压少油断路器SN10-10I/630高压隔离开关一6GN 8 -10/200次设高

19、压熔断器备 RN2-10型电压互感器号 JDJ-10规格电压互感器JDJZ-10电压UN10kVUN10kV10kV10kV10/0.1kV10 /30.1 /30.13kV断流动稳定电流热稳定度台数能力度I30I k(3)ish(3)I (3) 2tima36.4A9.2kA235kA9.221.9(I1NT )=160.8I NIocimaxI t2 t630A16kV40kA1622=5122200A25.5kA1025=50050.5A50kA211电流互感器10kV100/5A31.8KA813LQJ-10避雷器 FS4-1010kV2户外式高压隔离开关15kV200A1GW4-15

20、G/200表 5 所选设备均满足要求。2380 侧一次设备的选择校验（表6）表 6 380V 侧一次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台数装置参数UNI 30I k(3)ish(3 )I (3) 2tima地点18.72数据380V总 742.8A18.7kA34.4kA0.7=24条件4.8额定I t2 t参数UNI NIoci max低压断路器 DW15 380V1500A40kV1一 1500/3次低压断路630A设器 DZ20 380V 一般 30kA 12 (大于 I 30)备 630型低压断路200A号器 DZ20 380V 一般 25kA 3 (大于 I

21、30)规 200格低压刀开关 HD13 380V1500A11500/30电流互感500V1500/5A1器 LMZJ1 0.5电流互感160/5A器 LMZ1 500V 1 100/5A0.5表 6 所选设备均满足要求。3高低压母线的选择 参照表 5-25，10KV 母线选 LMY 3（404），即母线尺寸为 40mm 4mm；380V 母线选 LMY 3（ 808） +505，即相母线尺寸为 80mm 6mm，中性母线尺寸为 50mm 5mm。五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择110KV 高压进线和引入电缆的选择（1）10KV 高压进线的选择和校验 采用 LJ 型铝绞线敷设，接往 1

22、0KV 公用干线。1）按发热条件选择。 由 I 30=36.4A 及室外环境温度年最热月平均最高气温为33。C，查表 8-35, 初选 LJ16，其在 35。 C 时的 I al=93.5I30,满足发热条件。min2，因此 LJ16 不满足2）校验机械强度。查表 8-33，最小截面 A =35mm机械强度要求，故改选 LJ35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。（2）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直接埋地敷设。1）按发热条件选择。由 I30=36.4A 及土壤温度 25。C 查表 8-43，初选缆芯为25mm2 的交联电缆，

23、其 Ial=90AI30，满足发热条件。Amin=103mm225 mm2，2)校验短路稳定。计算满足短路热稳定的最小截面因此 25mm2 不满足短路稳定要求，故选择YJL22100003120 电缆。2.380V 低压出线的选择（1）馈电给机加工一车间的线路采用VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择。 由 I30=287A 及地下 0.8m 土壤温度 25。 C 查表，初选缆芯截面为 240mm2，其 I al30，满足发热条件。=319AI2）校验电压损耗。因未知变电所到机加工一车间的距离，因此未能校验电压损耗。3）短路热稳定度的校验。满足短路热稳定度

24、的最小截面 Amin=213mm2所选 240mm2 的缆芯截面大于 Amin，满足短路热稳定度的要求，因此选择 VLV22 10003240+1120 的四芯电缆（中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同）。（2）馈电给铸造车间的线路采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面 240mm2 聚氯乙烯电缆，即 VLV22 1000 3240+1120 的四芯电缆。（3）馈电给铆焊车间的线路采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面 300mm2 聚氯乙烯电缆，即 VLV22 1000 3300+1150 的四芯电缆

25、。（4）馈电给电修车间的线路采用VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面 300mm2 聚氯乙烯电缆，即 VLV22 1000 3300+1150 的四芯电缆。六、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定1高压断路器的操动机构与信号回路3 所示。断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图图 3 电磁操动的断路器控制与信号回路WC控制小母线WL 灯光指示小母线WF闪光信号小母线WS信号小母线WAS事故音响小母线WO合闸小母线SA 控制开关（操作开关）KO合闸接触器YO 合闸线圈YR 跳闸线圈 （脱扣器）KA 保护装置QF1 6断路器辅助触点GN 绿色指示灯 RD 红色指示灯ON 合闸OFF 跳闸（箭头指向为SA 的返回位置）2 主变压器的继电保护装置1）装设反时限过电流保护。采用GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。过电流保护动作电流的整定。I L.max=2I iN.T =2630/(1.732 10)=72.7AKrel =1.3 Kw=1Kr