化纤毛纺织厂总配电及配电系统设计样本

毕业设计(论文)题目某化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统设计教学点专业年级姓名指引教师定稿日期：年6月1日绪论在国民经济高速发展今天，电能应用越来越广泛，生产、科学、研究、寻常生活都对电能供应提出更高规定，因而保证良好供电质量十分必要。本设计书注重理论联系实际，理论知识力求全面、进一步浅出和通俗易懂，实践技能注重实用性，可操作性和有针对性。

本课程设计选取进行了一种模仿中小型工厂10/0.4kV、容量为2149.01KVA降压变电所.区域变电站经10KV双回进线对该厂供电。该厂多数车间为三班制。本厂绝大某些用电设备属长期持续负荷，规定不间断供电。全年为306个工作日，年最大负荷运用小时为6000小时。属于二级负荷。

本设计书阐述了供配系统整体功能和有关技术知识，重点简介了工厂供配电系统构成和某些。系统设计和计算有关系统运营，并依照工厂所能获得电源及工厂用电负荷实际状况，并恰当考虑到工厂发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理规定，拟定了变电所位置与形式及变电所至变压台数与容量、类型及选取变电所主接线方案及高低设备与进出线。

本设计书共分某些涉及：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和形式选取、变电所主变压器台数、类型容量及主接线方案选取、短路电流计算、变电所一次设备选取与校验、变电所电气主结线图、工厂二次回路方案选取继电保护设计与整定以及防雷、接地设计：涉及直击雷保护、行波保护和接地网设计。目录TOC\o"1-2"\h\z\u一、原始材料分析 4二、全厂负荷计算 4三、无功功率补偿及变压器选取 5四、主接线设计 8五、短路电流计算 85.1短路电流计算办法： 85.2短路电流计算 8六、变电所一次设备选取和校验 126.1高压设备器件选取及校验 126.2低压设备器件选取及校验 166.3各车间进线装设低压熔断器 206.4母线选取与校验 216.5绝缘子和套管选取与校验 23七、变配电所得布置与机构设计 24八、防雷装置及接地装置设计 248.1直击雷保护 248.2配电所公共接地装置设计 258.3行波保护 26九、二次回路方案选取及继电保护整定计算： 269.1二次回路方案选取 269.2变电所继电保护装置配备 26十、结束语 29一、原始材料分析1工厂供电设计普通原则按照国标GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及如下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等规定，进行工厂供电设计必要遵循如下原则：（1）遵守规程、执行政策。必要遵守国家关于规定及原则，执行国家关于方针政策，涉及节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理。应做到保障人身和设备安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进电气产品。（3）近期为主、考虑发展。应依照工作特点、规模和发展规划，对的解决近期建设与远期发展关系，做到远近结合，恰当考虑扩建也许性。（4）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理拟定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中重要构成某些。工厂供电设计质量直接影响到工厂生产及发展。作为从事工厂供电工作人员，有必要理解和掌握工厂供电设计关于知识，以便适应设计工作需要。2工程概况某化纤毛纺厂10kV配变电所供电给织造车间、染整车间、锅炉房、食堂、水泵房、化验室及其她车间变电所。已知工厂三班制工作，年最大负荷运用小数6000h，其中织造车间、染整车间、锅炉房为二级负荷。二级负荷是指中断供电将在政治上、经济上导致较大损失用电设备。在条件容许状况下，二级负荷应有两条线路供电，例如煤气站鼓风机、10吨如下电弧炼钢炉低压用电设备和刚玉冶炼电炉变压器等，中断供电也许导致重要设备损坏或大量产品报废3供电条件（1）供电部门可提供双回路10kV电源，一用一备。（2）电源1进线处三相短路容量120MVA，进线电缆长约150米。电源2进线处三相短路容量100MVA，进线电缆长约120米。（3）采用高供高计，规定月平均功率因数不不大于0.9，。规定计量柜在主进开关柜之后，且第一柜为主进开关柜。（4）为其她车间变电所提供2路10kV电源出线，容量每路800kVA。（5）配变电所设于厂区负荷中心，为独立式构造，有人值班。低压供电半径不大于250m。配变电所建筑构造及面积由电气设计定。二、全厂负荷计算采用需要系数法计算各车间变电所计算负荷，详细数据如表2-1所示。表2-1序号车间或用电单位名称设备容量(kW)计算负荷变压器台数及容量(kW)(kVAR)(kVA)1制条车间3400.80.80.75272204480.8326SL7-1000/101000kVA*10.90.952纺纱车间3400.80.80.75272204480.83260.90.953软水站86.10.650.80.7555.96541.9737121.7630.90.954锻工车间36.90.30.651.1711.0712.951952.184480.90.955机修车间296.20.30.51.7388.86153.727418.89000.90.956幼儿园12.80.60.61.337.6810.214418.101930.90.957仓库37.960.30.51.1711.38813.323953.683540.90.958织造车间5250.80.80.75420315742.4621SL7-1000/101000kVA*10.90.959染整车间4900.80.80.75392294692.96460.90.9510浴室1.880.811.50402.658720.90.9511食堂20.630.750.80.7515.47211.604329.175220.90.9512独身宿舍200.8116028.284270.90.9513锅炉房1510.750.80.75113.2584.9375213.5462SL7-400/10400kVA*10.90.9514水泵房1180.750.80.7588.566.375166.87720.90.9515化验室500.750.80.7537.528.12570.710670.90.9516卸油泵房280.750.80.752115.7539.597970.90.95有关计算公式：======三、无功功率补偿及变压器选取电力部门规定，无带负荷调节电压设备工厂必要在0.9以上。为此，普通工厂均需安装无功功率补偿设备，以改进功率因数。咱们采用无功补偿方式是：高压补偿和低压补偿相结合、集中补偿与就地补偿相结合。在需要补偿容量大车间采用就地补偿方式别的采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。依照该工厂负荷特点，依照这一思路，咱们选取在NO.1变电所选取1、2、5车间，NO.2变电所8、9车间采用就地补偿。依照供电合同功率因数规定，取补偿后功率因数，各个补偿容量计算如下：1、就地补偿：列NO.1车间变电所：制条车间：联立得：依照《供电技术》233页表26知并列电容器标称容量选取六个BW0.4-14-3/3，即补偿容量为84kVar。补偿后剩余容量：=204-84=120kVar同理可得2、5、8、9车间补偿容量及补偿后剩余容量。2、低压集中补偿对NO.1变电所0.4kV母线，采用三个型号为BW0.4-12-3/3进行低压集中补偿，补偿容量为36kVar。对NO.2变电所0.4kV母线，采用两个型号为BW0.4-12-3/2进行低压集中补偿，补偿容量为24kVar。对NO.3变电所0.4kV母线，采用三个型号为BW0.4-14-3/6进行低压集中补偿，补偿容量为84kVar。3、变压器选取及高压集中补偿变压器自身无功消耗对变压器容量选取影响较大，故应当先进行无功补偿才干选出适当容量。取===NO.1变电所：=725.5327Kva考虑15%裕量：依照《供电技术》222页表4选SL7-1000/10接线方式Y,y该变压器参数为：=1800+11600==48kVar同理可得NO.2和NO.3变压器选型及高压集中补偿前参数，其中NO.2选SL7-400/10接线方式Y,y高压集中补偿：以上在车间和车变补偿之后，在高压侧有功和无功变为各个车间变电所高压侧有功，无功之和。于是高压侧有功与无功为：1641.771+22.68=1664.51kW=735.19+139.7=874.89kVar=115.9kVar选用三个型号为BF10.5-40-1/3进行高压集中补偿，补偿容量为120kVar。补偿后功率因数达到0.91序号车间无功功率理论补偿量实际补偿量补偿后剩余无功电容器型号及数量视在功率(kVA)功率因数Q(kVar)Qc′(kVar)Qc(kVar)Q′(kVar)120478.8884120BW0.4-14-3/6220478.8884120BW0.4-14-3/6341.9816.2241.98412.957.8612.955153.73112.8511241.73BW0.4-14-3/8610.216.6810.21713.328.8813.328315121.8112203BW0.4-14-3/89294113.68112182BW0.4-14-3/8100001111.64.4811.6120001384.9432.8484.941466.3825.6766.381528.1310.8828.131615.756.0915.75PQ就地补偿之后No.1640.1310.25280328.1805725.53270.89185No.2620.6239.96224365.57843.78290.901273No.3195.275.480185.44298.74630.784026低压集中补偿No.1328.1833.118084836292.1805BW0.4-12-3/3709.97520.911393No.2365.5718.791644424341.57BW0.4-12-3/2833.66550.912211No.3185.4478.633484101.44BW0.4-14-3/6255.24780.917638总879.1905130.543129144735.19051798.8650.91267高压侧功率因数874.89051880.380.885167高压集中补偿874.8905115.901049117757.8905BF10.5-40-1/31828.8780.910094变压器损耗No.17.748No.211.657No.33.3834.7四、主接线设计由于该厂是二级负荷切考虑到经济因素故本方案采用10kV双回进线，单母线分段供电方式，在NO.3车变中接明备用变压器。采用这种接线方式长处有可靠性和灵活性较好，当双回路同步供电时，正常时，分段断路器可合也可开断运营，两路电源进线一用一备，分段断路器接通，此时，任一段母线故障，分段与故障断路器都会在继电保护作用下自动断开。故障母线切除后，非故障段可以继续工作。当两路电源同步工作互为备用试，分段断路器则断开，若任一电源故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器自动投入，保证继续供电。详细接线图附图1。五、短路电流计算5.1短路电流计算办法：基准电流三相短路电流周期分量有效值=三相短路容量计算公式=在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，普通。5.2短路电流计算取=100MVA，因此====4.5==总配进线：=0.295=0.18=0.16总配到NO.1变电所进线：=10.323=0.323=0.323=0.29总配到NO.3变电所进线：=20.323=0.646=0.646=0.58最大运营方式下：绘制等效电路图：===2.55=22.8kA===：=0.535+===1.84=1.84===：=0.535+===1.84=1.84===：=0.535+===1.84=1.84===最小运营方式下：绘制等效电路图：=0.93+0.16=1.09===2.55=2.55===：=0.93+0.16+4.5+0.29=5.88===1.84=1.84===：=0.93+0.16+4.5=5.59===1.84=1.84===：=0.93+0.16+0.58+12.7=14.37===1.84===将以上数据列成短路计算表，如表5-1和表5-2所示：表5-1最大运营方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）8.9422.813.52162.626.749.1329.0418.528.2251.9230.6919.5510.3819.1111.297.19表5-2最小运营方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容量（MVA）5.0512.887.6491.7424.5545.1726.6917.0625.8247.5128.0817.8910.0418.4810.926.96六、变电所一次设备选取和校验供电系统电气设备重要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套电设备等。电气设备选取普通规定必要满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作规定，同步设备应工作安全可靠，运营以便，投资经济合理。电气设备按在正常条件下工作进行选取，就是要考虑电气装置环境条件和电气规定。环境条件是指电气装置所处位置（室内或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等规定；对某些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。6.1高压设备器件选取及校验计算数据断路器隔离开关电流互感器电压互感器高压熔断器避雷器型号SN10-10IGW1-6（10）/400LA-10（D级）JDZ-10RW10FZ-10U=10kV10kV10kV10kV11000/10010kV10kV=105.59A630A400A200/5—2A=8.94kA16kA————=162.6MVA300MVA———200MVA=22.8kA40kA25kA———t=×t×2×5———个数7142221《供电技术》《工厂供电设计指引》6.1.1断路器选取与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=10kV==630A>=105.59A(3)动稳定校验断路器最大动稳实验电流峰值不不大于断路器安装处短路冲击电流值即=40kA>=22.8A(4)热稳定校验规定断路器最高温升不超过最高容许温度即即>(5)断流容量校验：断路器额定断流容量应不不大于断路器安装处最大三相短路电流容量即>综上，断路器选取满足校验条件。6.1.2隔离开关选取与校验按工作环境选型：户外型隔离开关额定电压及额定电流=10kV==200>=105.59A动稳定校验=25.5kA>=22.8kA热稳定校验>即6.1.310kV电流互感器该电流互感器额定电压安装地点电网额定电压即电流互感器一次侧额定电流动稳定校验动稳定倍数Kd=160=22.8A一次侧额定电流则即动稳定性满足（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=90热稳定期间=0.15=8.94kA即==热稳定性满足6.1.4经查表该型号电压互感器额定容量因此满足规定6.1.5（1）高压熔断器额定电压不不大于安装处电网额定电压即(2)断流能力6.1.6避雷器额定电压不不大于等于安装处电网额定电压6.1.71、依照短路电流进行热稳定校验（1）10kV进线：按经济电流密度选取进线截面积：已知小时，经查表可得，经济电流密度jec=0.9A/进线端计算电流可得经济截面Aec=经查表，选取LJ型裸绞线LJ-120,取导线间几何间距D=0.6m该导线技术参数为：R=0.27X=校验：短路时发热最高容许温度下所需导线最小截面积因此满足规定。（2）No.1变电所进线：按上述办法选取LJ型裸绞线LJ-50,取导线间几何间距D=0.6m该导线技术参数为：R=0.64X=校验：因此满足规定。No.3变电所进线：按上述办法选取LJ型裸绞线LJ-25,取导线间几何间距D=0.6m2、依照电压损耗进行校验（1）10kV进线：（2）No.1车间变电所进线：（3）No.3车间变电所进线：3、依照符合长期发热条件进行校验（1）10kV进线：选LJ－120型裸铝绞线取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大容许载流量>105.6A（总负荷电流）（2）No.1车间变电所进线选LJ－50型裸铝绞线取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大容许载流量>41.89A（3）No.3车间变电所进线：选LJ－50型裸铝绞线取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大容许载流量>17.25A6.2低压设备器件选取及校验NO.1计算数据低压断路器隔离开关电流互感器型号DW48-1600HD11~14LMZ-0.5U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV=933.96A1600A1000A1000/5=26.7kA50kA——=18.5MVA———=49.13kA—60kA（杠杆式）135t=t—75个数178NO.2计算数据低压断路器隔离开关电流互感器型号DW48-1600HD11~14LMZ-0.5U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV=1277.89A1600A1500A/5=28.22kA50kA——=19.55MVA———=51.92kA—80kA（杠杆式）135t=t—75个数156NO.3计算数据低压断路器隔离开关电流互感器型号DW15-630HD11~14LMZB6-0.38U=0.4kV0.4kV0.4kV0.4kV=368.42A630A600A300~800/5=10.38kA30kA——=7.18MVA———=19.11kA—50kA（杠杆式）135t=t—75个数145《供电技术》《工厂供电设计指引》NO.11、低压断路器选取与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV=2、隔离开关选取与校验(1)按工作环境选型：户外型(2)隔离开关额定电压及额定电流=0.4kV===1000=1154.7A>=933.96A满足规定(3)动稳定校验=60kA>=49.13Ka满足规定(4)热稳定校验=1=900==107因此>满足规定3、电流互感器选取与校验（低压侧电流互感器）(1)该电流互感器额定电压不不大于安装地点电网额定电压，即(2)电流互感器一次侧额定电流>=933.06A满足规定(3)动稳定校验（Kd=135）满足规定(4)热稳定校验（Kt=75）==7.4==<满足规定NO.21、断路器选取与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV==1600A>=1217.89A满足规定2、隔离开关选取与校验按工作环境选型：户外型隔离开关额定电压及额定电流=0.4kV==1500>=1217.89A满足规定动稳定校验=80kA>=51.92kA热稳定校验>即3、电流互感器选取与校验（低压侧电流互感器）0.4kV电流互感器该电流互感器额定电压安装地点电网额定电压即电流互感器一次侧额定电流动稳定校验动稳定倍数Kd=135=51.92kA一次侧额定电流则即动稳定性满足（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=75热稳定期间=0.15=28.22kA即==热稳定性满足NO.31、断路器选取与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV==630A>=368.42A满足规定2、隔离开关选取与校验（1）按工作环境选型：户外型（2）隔离开关额定电压及额定电流=0.4kV==600>=368.42A满足规定（3）动稳定校验=50kA>=19.11kA（4）热稳定校验>即3、电流互感器选取与校验（低压侧电流互感器）0.4kV电流互感器（1）该电流互感器额定电压安装地点电网额定电压即（2）电流互感器一次侧额定电流满足规定（3）动稳定校验动稳定倍数Kd=135=19.11kA一次侧额定电流 则即动稳定性满足 （4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=75热稳定期间=0.15=10.38kA即==热稳定性满足6.3各车间进线装设低压熔断器低压熔断器型号型号熔断电流熔体电流分段电流FU1RM1060060010000FU2RM1060060010000FU3RM1020016010000FU4RM1060353500FU5RM1035030010000FU6RM1060203500FU7RM1060353500FU8RM1010008501FU9RM1010008501FU10RM1015151200FU11RM1060353500FU12RM1060253500FU13RM1035022510000FU14RM1020020010000FU15RM10100803500FU16RM10604535006.4母线选取与校验6.4.1工厂供电，（LMY）母线尺寸：15×3（）铝母线载流量：165A热稳定校验：因此满足热稳定规定；动稳定校验：带入数据====因此满足动稳定规定。6.4.2No.1：（LMY）母线尺寸：80×6（）铝母线载流量：1150A热稳定校验：因此满足热稳定规定；动稳定校验：带入数据如下：====因此满足动稳定规定No.2：（LMY）母线尺寸：100×6（）铝母线载流量：1425A热稳定校验：因此满足热稳定规定；动稳定校验：带入数据如下：====因此满足动稳定规定No.3：（LMY）母线尺寸：40×4（）铝母线载流量：480A热稳定校验：因此满足热稳定规定；动稳定校验：带入数据如下：====因此满足动稳定规定6.5绝缘子和套管选取与校验6.5.1型号：ZA—10Y额定电压10kV动稳定校验：经查表可得，支柱绝缘子最大容许机械破坏负荷（弯曲）为3.75kN则：K经验证：因此支柱绝缘子满足动稳定规定。6.5.2型号：CWL—10/6001）动稳定校验：经查表可得，，，，a=0.22m因此此穿墙套管满足动稳定规定2)热稳定校验：额定电流为600A穿墙套管5s热稳定电流有效值为1.2kA则：因此穿墙套管满足热稳定规定。七、变配电所得布置与机构设计总配电所地点应尽量接近工厂负荷中心，进出线以便，接近电源侧，尽量使进出线以便，设备运送以便。不应设在有爆炸危险或有腐蚀性气体场合周边。本设计中，工厂中心有一软水站和水塔，因此本工厂总配电所不适当设在工厂中心位置。工厂东北角远离负荷中心，且有一卸油台和化验室，总配电所不适当接近易爆易燃与具备腐蚀性物品场合，因此也不应当在此地建设总配电所。本厂最重负荷有NO.2变电所承担，且周边负荷较均衡，故宜将总配建在此所附近。并且对负荷不大顾客，可将总配电所与某个10kV变电所合并，扩充为变配电所。依照本厂实际状况，出线相对较少，负荷总体水平不大，因此在设计时，将总配电所与NO.2变电所合并，建设成变配电所，同步节约了投资，便于管理。工厂总配电变电所平面布置简图见附图2。八、防雷装置及接地装置设计8.1直击雷保护（1）本厂最高建设为水塔，设计高度为20m，加设2m高避雷针，现计算水塔避雷针能否保护软水站。本厂为第三类建设物，滚球半径=60m，水塔上避雷针高度为（20+2）=22m，软水站普通建筑高度=4m，经测量避雷针至软水站最远屋角距离为r=20m，避雷针保护半径=（1.5h-2）p=25>20m.因而水塔避雷针能保护软水站（2）由于No.1,No.3变电站中电气设备并不集中，只各有一台或两台变压器，因此不设独立避雷保护，而采用在各变压器侧加装避雷器办法来防止雷电波和操作过电压。（3）因总配与No.2变电站合并，建设成总配电所，电气设备较集中，因此设立独立避雷针保护，设避雷针高度为22m，保护半径同上计算24.89m，同步为防止反击，避雷针建设在距离总配10m处，并使避雷针接地体与总配接地体相距不不大于3m。8.2配电所公共接地装置设计对于大量使用动力电矿工公司，供电系统采用YN-C系统，即保护接线与零线相统一，电气设备外壳接保护零线与系统共地。（1）拟定接地电阻规定值经查表可拟定此变电所公共接地装置接地电阻应当满足一下两个条件：≤120/其中=（A）≤4Ω式中：系统额定电压有电联系架空线路总长度（km）有电联系电缆线路总长度（km）因此==因此≤120/=比较可得：总接地电阻≤4Ω（2）人工接地电阻：应不考虑自然接地体，因此==4Ω（3）接地装置方案初选采用“环路式”接地网，初步考虑环绕变电所建筑四周打入一圈钢管接地体，钢管直径50mm,长2.5m，间距为2.4m；管间用40×4扁钢连接（4）计算单根接地电阻查表可得砂质粘土电阻率=100m，单根钢管接地电阻≈==40（5）拟定接地钢管数和最后接地方案依照/=40÷4=10；故选取10根钢管做接地体；=1，运用系数=0.52～0.58，取=0.55，因而接地体数量n为n==16因此最后拟定为用16根直径50mm长2.5m钢管体接地体管间距为2.5m，环式布置。用40×4扁管连接，附加均压带。=<48.3行波保护装设避雷器用来防止雷电入侵波与操作过电压对配电所电气装置特别是对变压器危害，依照本厂总配电处系统高压侧为10kV电压级别。因此按额定电压选取避雷器。故FZ-10型避雷器。九、二次回路方案选取及继电保护整定计算：工厂供电系统或变配电所得二次回路是由二次设备（涉及：电压、电流和电能测量表计，保护用电压和电流继电器，各类开关操作控制设备，信号批示设备，自动装置与远动装置等）所构成回路。二次回路是用来控制、批示、监视和保护一次设备电路，按功能可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动装置回路等。高压侧继电保护安装于10kV进线9.1二次回路方案选取（1）断路器控制和信号回路设计。采用灯光监视断路器控制信号回路接线。（2）变电所测量及计量仪表。10kV变电所计量表装设如表9-1所示表9-110kV变电所计量仪表装设线路名称装设表计数量电流表电压表有功功率表有功电能表无功电能表10kV进线11110kV母线（每段）410kV联系线1121