某化纤毛纺厂总配变电所及高压配电系统设计

1、某化纤毛纺厂总配变电所及高压配电系统设计作者:日期:目录1 .绪论11.1. 工厂供电目的及意义11.2. 本次设计的任务要求11.3. 设计资料21.4. 工厂平面图22 .负荷计算和无功功率补偿32.1. 负荷计算32.1.1. 需要系数法负荷计算32.1.2. 多组用电设备负荷计算42.1.3. 间负荷计算表42.1.4. 全厂负荷计算52.2. 无功功率补偿53 .变电所参数确定73.1. 总降压变电所主变压器台数选择732总降压变电所主变压器容量选择73.3. 总降压变电所主变压器的选择83.4. 降压变电所位置84 .变电所主接线方案设计94.1. 变电所主接线接线方式94.2.

2、变电所主接线图95 ,短路电流计算105.1. 短路电流计算方法105.2. 短路电流计算115.2.1.1号车间变电所短路电流计算115.2.2.2号车间变电所短路电流计算155.23.3号车间变电所短路电流计算196.变电所一次设备的选择与校验231.1. 一次设备选择与校验的条件与工程231.1.1. 正常工作条件选择231.1.2. 短路条件校验241.2. 10KV侧一次设备选择与校验251.3. 0.4KV侧一次设备选择与校验267 .变电所进出线选择与校验277.1. 变电所进出线选择条件与校验277.2. 变电所进线选择277.3. 变电所出线选择288 .变电所继电保护288

3、.1. 变压器过电流保护整定计算288.2. 变压器电流速断保护整定计算298.3. 变电所保护装置299 .变电所防雷接地保护309.1. 防雷保护309.1.1. 电力线路防雷保护309.1.2. 变电所防雷保护319.2. 接地保护3110 .结论31参考文献32致谢33某化纤毛纺厂总配变电所及高压配电系统设计摘要:电力行业是我国经济的命脉,为社会主义现代化建设奠定了坚实的根底.本设计对某化纤毛纺厂总配变电所及高压配电系统进行设计,根据任务书要求,查阅了大量的相关资料文献,结合大学所学的知识,对某化纤毛纺厂配电系统进行总体设计和详细分析说明,包括：负荷计算、无功功率补偿、变电所参数确定、

4、变电所主接线方案、短路电流计算、变电所一次设备选择与校验、变电所出线选择、变电所二次回路方案选择与继电保护整定、防雷保护与接地装置.关键字：负荷计算短路电流继电保护防雷和接地Abstract：Thepowerindustryisthelifebloodoftheeconomyofourcountry,andlaidasolidfoundationfortheconstructionofsocialistmodernization.Thedesignofachemicalfibertextilefactorysubstationandhighvoltagepowersupplysystemisd

5、esignedaccordingtotherequirementsofthetaskbook,referringtorelatedliteratures,combiningtheknowledgeofUniversity,thedistributionsystemofachemicalfiberwoolplantfortheoveralldesignanddetailedanalysis,including:loadcalculation,reactivepowercompensation,todeterminetheparametersofsubstation,substationmainw

6、iringscheme,short-circuitcurrentcalculation,asubstationequipmentselectionandvalidation,substationoutlet,substationsecondarycircuittwoschemeselectionandrelaysettingandthen,lightningprotectionandgroundingdevice.Keywords：Loadcalculations,shortcircuitcurrent,relayprotection,lightningprotectionandgroundi

7、ng1.绪论1.1. 工厂供电目的及意义电力行业是我国经济建设的根底,其为工业、农业、交通运输及人们的生活提供电能.随着经济的不断开展,对电能的需求量不断增加,同时对供电的平安性、可靠性、灵活性、电能质量等提出了更高的要求.尽管工业生产中电能消耗占产品的比例为5%左右,供电设备在工业投资所占的比重为5%左右.工厂供电可以提升生产效率、降低本钱、提升产品的质量,便于实现生产的自动化.但是也存在一定的问题,如果供电中断,那么可能导致重大事故发生、机械设备受损等后果,给工厂及国家带来较大的经济损失.所以,做好工厂供电对于开展工业生产,实现工业现代化,减少事故伤害都有着重要的意义.本设计是为某化纤毛纺

8、厂总配变电所及高压配电系统设计,设计过程中在符合工厂生产工艺的要求,保证平安可靠供电的前提下,尽量的降低投资本钱.1.2. 本次设计的任务要求某化纤毛纺厂总配变电所及高压配电系统设计,是依据每个车间的负荷数量以及性质、生产工艺对电能的要求、结合我国的供电状况,设计的内容如下：1负荷计算、无功功率补偿2变电所参数确定3变电所主接线方案设计4短路电流计算5变电所一次设备选择与校验6变电所进出线的选择与校验7变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定8防雷保护与接地装置的设计13设计资料1供电电源来自35/10kV区域变电所电源,采用双回路10KV架空线引至工厂,距工厂南0.5km.2电力系统短路数据

9、,如下表1-1所示.供电系统图,如下列图所示.表1-110kV母线短路数据运行方式短路数据最大运行方式Sfx=187MVA最小运行方式S2n=MMVA区域变电站10KV母线iJ4架空线路工厂总配电所/0.5km架空线路11L_J图1-1供电系统图3供电部门对工厂技术要求：变电所10kV侧过电流保护整定时间为L5s,工厂总降压变电所过电流保护整定时间低于1S：该厂的总平均功率因数值不低于0.9o4工厂负荷性质,本厂车间根本为三班制,少数车间为一班或两班制,年最大有功负荷利用小时数为6000,本厂属于二级负荷.1.4.工厂平面图*GO工厂化L【L人络被ItW；I5ttii)骷潞6图1-2某化纤毛纺

10、厂总平面布置图甘Z.,J.王加2.负荷计算和无功功率补偿2.1.负荷计算2.LL需要系数法负荷计算1有功功率：其中,1是用电设备组的设备容量,储是设备需要系数.2无功功率：030=&tan(p(2-2)3视在功率：s_PgWcos.(2-3)4计算电流：I_S3030M(2-4)2.12多组用电设备负荷计算总有功功率：(2-5)总无功功率：Qw=KgqQ.加(2-6)Z3,是各组用电设备有功城之和,z.刈为各组用电设备的无祝率之和.总视在功率：S-w=河+*2-7总计算电流：5302.L3.各车间负荷计算表表2-1工厂各车间负荷计算表序号用电设备名称总功率需用系数Kxtg中计算负荷Pjs(kW

11、)Qjs(kvar)Sjs(kvA)1号车间制条车间3400.80.75272204.0纺纱车间3400.80.75272204.0饮水站860.650.7555.941.93锻工车间370.650.7524.0518.04机修车间2960.31.7388.8153.6幼儿园12.80.61.337.6810.2仓库380.650.7524.718.5小计1149.8745.13650.39892号车间织造车间5250.80.75420315染整车间4900.80.75392294浴室、理发室50.81食堂100.750.753022.5单身宿舍500.810小计1110886631.5108

12、83号车间锅炉房1510.750.75113.2581.9水泵房1180.750.7588.566.1化验室880.750.756649.5油泵房140.750.7510.57.875小计371278.25208.693482.14全厂负荷计算变压器有功损耗:(2-9)APtq0.0IS30变压器无功损耗:=0.90,仁=0.95,由表2-1可计算得:Z4/=1879.软W,ZQw：=2965kvar总计算负荷：&=KpZ%i=090x1909.4攵W=17185kWQo=Kg工Qm=095x149kvar=141&varS30=丁=Ji7i8S+149FVA=2227kV-AS30_2227

13、ZVA国10匹=128.6/12.2.无功功率补偿本文在10KV侧进行无功功率补偿.进行无功补偿以后,可以降低10KV侧的视在功率,降低变压器的容量,降低变电所的投资本钱.无功补偿容量：.(.=/o(tanota%)(2-11)(2-12)n=Qc/qc其中,即为计算有功功率,/为一个电容器容量；为并联电容器个数.本次设计中,变电所10kV侧功率因数为:cosp=1718.%=0.77S-30(3-3)1)1号车间变电所主变压器容量选择由表2-1可知1号变压器视在负荷530为989kVA,SjV7.S30=989ZfVA取S,v.7,=1000&VA,即选一台S9-M-100010/0.4KV

14、变压器.2) 2号车间变电所主变压器容量选择由表2-1可知2号变压器视在负荷邑.为1088kV.A,SA,7.S3O=1O88A:V-/1取S1.=1250kV-A,即选一台S9-M-125010/0.4KV变压器.3)3号车间变电所主变压器容量选择由表2-1可知3号变压器视在负荷S30为348kV.A,SN.rS3()=34SkV-A取S*7=4008/即选一台S9-M-40010/0.4KV变压器.3.3 .总降压变电所主变压器的选择选取变压器型式为油浸式.主变压器联结组别包括YynO、Dynll、Ydll这三种.其中YynO、Dynll适用于10KV系统.Ydll适用于35kV配电系统.

15、本设计的三个车间变电所均采用YynO联结的配电变压器.3.4 总降压变电所位置工厂绿化rQ干冈密电所车间变电所3车间变电所1.工厂总配电车间变电所方新变电所图3-1总降压变电所位置4.变电所主接线方案设计4.1. 变电所主接线接线方式1有工厂总降压变电所或高压配电所的非独立式变电所其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等,一般都安装在高压配电线路的首端,即总变配电所的高压配电室内,而车间变电所只设变压器和低压配电室,其高压侧多数不装开关,或只装简单的隔离开关、熔断器和避雷器等.2无工厂总降压变电所和高压配电所的独立式变电所工厂内无总变、配电所时,其车间变电所就是工厂的降压变电所,其高压侧的开关

16、电器、保护装置和测量仪表等都必须配备齐全,所以一般要设置高压配电室.在变压器容量较小、供电可靠性要求不高的情况下也可不设高压配电室,其高压侧的开关电器就装设在变压器室的墙上或电杆上,在低压侧计量电能；或者高压开关柜就装在低压配电室内,在高压侧计量电能6.100KV侧选用单母线分段接线方式.4.2. 变电所主接线图5.图4-1电气主接线图短路电流计算5.1. 短路电流计算方法本次设计中采用标幺值法进行短路电流计算.基准容量选取S=100MVA基准电压选取4=4.基准电流：I_Sd_S,“一西-西基准电抗X1：X-4-左同Sd电力系统电抗标幺值：-,2/,_ssX,U2/S.Sacdoc变压器电抗

17、标幺值：X*_Xt_Uk%UU：_Uk%SdXd100SNSdIOOSn线路电抗标幺值：x=X=x,=v/.&wzXdU；./SdU；三相短路电流周期分量有效值标幺值：I-皿工.U；_1*Sd/y/3UcS.XgX5(5-1)(5-2)(5-3)(5-4)(5-5)(5-6)三相短路容量计算:(5-7)5.2. 短路电流计算5.2.1,1号车间变电所短路电流计算1系统最大运行方式时1绘制计算电路图5.1短路计算电路2确定基准值100MVAy3xO.5kV=5.5kA100MV4y/3xOAkV=144公3计算短路电路各元件电抗标幺值:a.电力系统电抗标幺值:X；=100MV64/187ME4=

18、0.53b.架空线电抗标幺值：查表得LGJ-150的Xo=O.36C/k?,线路长0.5km,故/八八u、c100MK4八X)=(0.36xO.5)2x=0.16(10.5八/)2C.电力变压器电抗标幺值：查表得%=5,故95100MVAuA,=X=5100lOOOkEA短路等效电路如图5-2所示.图5-2等效电路4） k-1点三相短路电流、短路容量a.总电抗标幺值：=X；+X；=0.53+0.16=0.69乙IAl1_b.三相短路电流周期分量有效值：/；=&/=5.5女A/0.69=7.97kAc.其它短路电流：/=)=咫=7.97kA.=2.55/3=2.55x7.97AA=20.32AA

19、=1.51Z(3)=1.51x7.97kA=12.03Md.三相短路容量：S*=S/xf=100MW0.69=144.93MIM5） k-2点三相短路电流、短路容量a.总电抗标幺值X短一2=X；+X；+X；=0.53+0.16+5=5.69b.三相短路电流周期分量有效值/；=&/=1皿A/5.69=25.3碗K/ClX乙4KC.其它短路电流琮)=1.84/,(3)=1.84x25.3kA=46.56M/%=1.09/=1.09x25.3碗=27.58抬d.三相短路容量斗=SJX-_2)=100MVA/5.69=17.6MVA表5.1短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVA6

20、k-17.977.977.9720.3212.03144.93k-225325325.346.5627.5817.62系统最小运行方式时1绘制计算电路3系统图5.3短路诃算电路2确定基准值SdSd100MVAV3xlO.5V=5.5kA100MV4V3xO.4ZrV=144M3计算短路电路各元件电抗标幺值:a.电力系统电抗标幺值：X；=100MV64/107ME4=0.93b.架空线电抗标幺值：查表得LGJ-150的玉=0.36O/A?,线路长0.5km,故X；=(0.36x0.5)QxW=0.16(IOS)?c.电力变压器电抗标幺值:查表得U/%=5,故5100MVAX1=x1001000/

21、rVA短路等效电路如图5-4所示.图5-4等效电路4) k-1点三相短路电流、短路容量a.总电抗标幺值x小=x；+X；=0.93+0.16=1.09b.三相短路电流周期分量有效值噌=&/X嬴f=5.5M/1.09=5.05Mc.其它短路电流/1=/?=俎=5.054A噌)=2.55,=2.55x5.05AA=12.88kA=1.51/=1.51x5.051=7.63ZA由三相短路容量S*=S“/X-_1)=100MVA/1.09=91.74MVA5) k-2点三相短路电流和短路容量a.总电抗标幺值X小=X；+X；+X；=0.93+0.16+5=6.09b.三相短路电流周期分量有效值心=I/=1

22、44M/6.09=23.65Mc.其它短路电流八3=/?=/?23.651if=i.84/,w=1.84x23.65M=43.5M=1.09/=1.09x23.65ZA=25.78ZAd.三相短路容量S：3=Sd/X_2)=1OOMW6.09=1642MVA表5.2短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVA户管严%/1shS；k-15.055.055.0512.887.6391.74k-223.6523.6523.6543.525.7816.425.222号车间变电所短路电流计算1系统最大运行方式1绘制计算电路2确定基准值S.,_100MVAV3xlO.5V=5.5kA7Sd

23、100MVA山,人=-=144MMUd,V3xO.4ZrV3计算短路电路各元件电抗标幺值:a.电力系统电抗标幺值：X；=100MK4/187yWE4=0.53b.架空线电抗标幺值：查表得LGJ-150的演=0.36./内,线路长0.5km,故X；=(0.36X0.5)QX1(X)MVa=0.16(10.5吐了c.电力变压器电抗标幺值:查表得z%=5,故5100MVA)Xw=x=41001250ZVA短路等效电路如图5-6所示.0.5320.16图5-6等效电路4k-1点三相短路电流、短路容量a.总电抗标幺值:X-=X+X)=0.53+0.16=0.69乙,AIJ1_b.三相短路电流周期分量有效

24、值:=/x*.h=5.5M/0.69=7.97MAlCl1AJC.其它短路电流:=/?=噌=791kA炉=2.55-=2.55x7.97姑=20.32雨/?=1.517(3)=1.51x7.97M=12.03Md.三相短路容量：s-=S/X小=100MVA/0.69=144.93ME45)k-1点三相短路电流、短路容量a.总电抗标幺值X氤-2)=X；+X；+X；=0.53+0.16+4=4.69b.三相短路电流周期分量有效值咽=hi/X)_21=144M/4.69=30.7Mc.其它短路电流/=/*=4工=30.7M号=1,84/-=1.09x10.75M=11.9kAd.三相短路容量S?=S

25、Jx_2)=1OOMW13.19=7.58MVA表5-5短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVArk-17.977.977.9720.3212.03144.93k-210.9210.9210.9220.111.97.582系统最小运行方式时1绘制计算电路图5.11短路计算电路2确定基准值_100MVA西八忌10.5匹=5.5kA7Sd100MVA山,人=-=144MMUd,V3xO.4ZrV3计算短路电路各元件电抗标幺值:a.电力系统电抗标幺值：X；=100MK4/107yWE4=0.93b.架空线电抗标幺值：查表得LGJ-150的演=0.36./内,线路长0.5km,故X

26、；=(0.36x0.5)Qx1(X)MV%,满足发热条件.2校验机械强度.10kV铝绞线最小允许截面从诬=252,U-25满足机械强度要求.3由于此线路很短,不需校验电压损耗.7.3. 变电所出线选择采用YJL22-10KV型交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设,以2号车间变电所为例进行校验.1按发热条件选择.由,3=62.8A及土壤温度25C,初选缆芯为25mm2的交联电缆,其历,=90A/3.,满足发热条件.2校验短路热稳定度.计算满足短路热稳定的最小截面Amin=-,I,P=7970xnun2=13425nun2mmC77不满足要求因此改选YJL22-10KV-3X150电缆.同理可得：1

27、号车间变电所选用YJL22-10KV-3X150电缆,3号车间变电所选用YJL22-10KV-3X70电缆,8 .变电所继电保护8.1. 变压器过电流保护整定计算过电流保护动作电流整定计算：1 一长E人、.OPKreKt/X(8-1)式中,为变压器最大负荷电流；K也为保护装置可靠系数；K“,为保护装置结线系数；K为电流继电器返回系数；K,为电流互感器变比.过电流保护动作时间整定：之+/(8-2)式中,4为变压器低压母线产生三相短路时高压侧继电保护动作时间；4为变压器低压侧保护装置生低压母线产生三相担胳时最长的一个动作时司；Z为为前后两级保护装置的寸间差.过电流保护灵敏系数校验时满足SpZ1.5

28、,假设作为后备保护,满足8.2. 变压器电流速断保护整定计算电流速断保护动作电流整定计算：KK4max(8-3)4m是变压器低压母线三相短路电流周期分量有效值；是可靠系数;七是变压器变比.电流速断保护灵敏系数校验:Sj,(8-4)式中,/.山为系统最小运行方式下变压器高压侧短路电流；/办为速断电流折算至一次侧的值.8.3. 变电所保护装置8.4. 电所为例进行介绍.1装设定时限过电流保护.选用DL电磁式电流继电器.1过电流保护动作时间整定.根据式8-2进线计算：/max=2Z1AT=2x1000KVA/y3x1OAV=115A,K“=L2,K“=l,Kr=0.8,=100/5=20,动作电流：

29、12x1Iw=xl65A=8.67A,选取9A.甲0.8x202过电流保护动作时间整定：动作时间和10kV母线保护相配合,10kV馈线保护动作时间为1.5s,母线保护动作时间为1s,那么变电所的过电流保护动作时间：6+&=1.5s+1s=2.5$1,55动作时间整定为l.5s2装设电流速断保护.选用DL电磁式电流继电器的速断装置.1速断电流整定：根据式8-4进行计算,4.max=20.32KA,K-=L4,Kw=,=100/5=20,速断电流：14x1/x203204=56.9A人20x25速断电流倍数整定：K=/p叩=56.9/10=5.72电流速断保护灵敏度校验：根据式8-5计算,=0.8

30、66/0/K,=4.373KA,/阿=.禹/治.=56.9x20/1=11384,电流速断保护灵敏度：=4373/1138=3.82,符合要求.9 .变电所防雷接地保护9.1. 防雷保护9.1.1 .电力线路防雷保护1架设避雷线,预防架空线路受到雷击的举措.全线架设避雷线通常用于35KV及以上的架空线路.而10kV架空线路仅在变电所12km范围内架设避雷线.2提升线路自身的耐雷击水平,选取横担,或选取更高电压等级的绝缘子.3利用三角形排列顶线兼作保护线,在顶线和绝缘子的铁脚间安装保护问隙.当遭受雷击时,保护间隙被击穿,对地释放雷电流,进而保护下边的两根导线.9.1.2 .变电所防雷保护1装设避

31、雷针来预防遭受雷击.假设变电所周围的高建筑物上的防雷保护范围内,或变电所为室内的,可以忽略直击雷的保护.2高压侧安装避雷器,用于对变压器进行保护,预防雷电冲击波通过高压线路进入变电所,破坏变电所的主要设备.避雷器安装尽量靠近变压器.3在变压器的上下压侧都安装阀式避雷器.变压器两侧安装的避雷器要和中性点及金属外壳共同接地.9.2. 接地保护电气设备与大地可靠的电气连接,便为接地.埋入大地且与大地接触的导体便为接地体.连接接地体与设备接地的导体为接地线.两者合称为接地网.接地干线通常选用大于2根的导体在不同的位置与接地网进行连接.通过查相关资料可知,该变电所公共接地装置的接地电阻&Y4Q,考虑在距

32、变电所四周2-3米,打入一圈直径50亳米、长2.5米钢管进行接地,间隔5米打入一根,钢管之间采用25帆?镀锌扁钢进行焊接.10 .结论通过本次的设计,加深了对工厂供电通过本次设计,进一步加深了对工厂供电系统的熟悉.工厂总降压变电所及配电系统设计,是根据每个车间的负荷状况、生产工艺对负荷的要求,结合供电状况,实现各部门平安可靠经济的进行电能分配.本次设计主要包括两局部.一局部为总降压变电所设计,负荷计算、无功补偿、变电所参数选择等.另一局部为高压配电系统设计,保护短路电流计算、变电所继电保护整定、上下压配电设备选择、变电所防雷接地等.设计过程中体会到了严谨认真的态度求知态度的重要性,在今后学习和工作中是非常重要的.参考文献1刘介才.工厂供电M.北京：机械工业出版社,2021.2刘存德.10KV及以下供配电系