机械厂降压变电所电气设计方案

机械厂降压变电所电气设计方案一、设计背景与需求分析机械厂生产流程高度依赖电力供应，降压变电所作为电能转换与分配的核心枢纽，需保障供电安全可靠、电能质量稳定，同时兼顾后期产能扩张的灵活性与运行经济性。本次设计针对某中型机械厂（含金属加工、装配、起重等工艺段），结合其负荷特性（三级负荷占比约70%，二级负荷占比30%，含少量连续运行的数控机床、起重设备），需满足以下需求：供电可靠性：二级负荷需双回路供电，故障切换时间≤0.5s；电能质量：电压偏差≤±5%，谐波畸变率≤5%；扩容预留：主变容量预留20%裕量，开关柜预留2个出线间隔；安全防护：满足防火、防爆（车间局部防爆区域）、防误操作要求。二、设计依据与规范本次设计严格遵循国家及行业标准：《供配电系统设计规范》（GB____-2009）：明确负荷分级、电压选择原则；《220kV及以下变电所设计规范》（GB____-2013）：指导变电所布置、设备选型；《低压配电设计规范》（GB____-2011）：规范低压回路保护、布线要求；机械厂工艺需求：设备台账、负荷曲线、防爆区域划分（如焊接车间为2区防爆）。三、主接线与变配电系统设计1.电压等级与主变配置厂区进线为10kV（市政电网供电），降压至0.4kV供车间使用。主变压器选用2台SCB13-1250kVA干式变压器（Dyn11联结，绝缘等级F级），容量按“计算负荷×1.2”确定（计算负荷950kW，需用系数0.85），采用单母线分段接线，两段母线设联络开关（备自投逻辑：正常分列运行，一段失电后0.3s内切换至另一段）。2.高低压接线方案10kV侧：采用单母线分段，两路进线（一主一备），配置2台真空断路器（VS1-12型，额定电流630A，分断能力31.5kA），进线柜设带电显示、防误操作闭锁；0.4kV侧：单母线分段（两段），每段配置1台框架断路器（CW2-2000型，额定电流1600A），出线回路按“动力+照明+备用”分类，动力回路选用塑壳断路器（CM3-630型，分断能力50kA），照明回路设剩余电流保护（动作电流30mA）。四、设备选型与布置设计1.关键设备选型变压器：SCB13干式变压器（节能评价值，空载损耗≤1.2kW，负载损耗≤6.5kW），防护等级IP20，配温控仪与强迫风冷装置；开关柜：10kV侧选用KYN28A-12金属铠装移开式柜（防护IP4X），0.4kV侧选用GGD型固定式柜（防护IP30）；无功补偿：0.4kV侧设自动电容补偿装置（容量300kvar，分10组投切，响应时间≤200ms），功率因数提升至0.95以上。2.变电所布置变电所采用户内独立建筑（耐火等级二级），分高低压室、变压器室、值班室。变压器室采用自然通风+机械排风（温控启动），高低压室设绝缘地台（高度100mm），电缆沟采用防火隔板分隔，进出线穿管防护（防爆区域用镀锌钢管）。五、保护与自动化设计1.继电保护配置变压器保护：速断保护（动作电流按10倍额定电流整定）、过负荷保护（信号报警，动作电流1.1倍额定电流，时限10s）、温度保护（绕组温度≥130℃跳闸，110℃报警）；线路保护：10kV进线设过流（时限0.5s）、速断（瞬时跳闸）保护；0.4kV出线设过流（反时限）、短路（瞬时）保护；电动机保护：重要电机（如起重电机）设过载（热继）、短路（断路器）、缺相保护（电流不平衡度≥20%跳闸）。2.自动化系统采用分布式综合自动化系统，含数据采集（电压、电流、功率）、故障录波、远程操控功能。值班室设监控屏，可实时查看设备状态，故障时推送短信报警。与厂区MES系统对接，实现“峰谷分时用电”优化（如夜间低谷时段启动高耗能设备）。六、防雷接地与安全防护1.防雷系统直击雷防护：变电所屋顶设Φ25镀锌圆钢避雷带（网格20m×20m），引下线利用建筑柱内主筋（≥Φ16）；感应雷防护：10kV进线柜内装氧化锌避雷器（HY5WZ-17/45型），0.4kV母线侧装浪涌保护器（SPD，Imax≥40kA）；接地系统：采用联合接地，接地极利用建筑物基础钢筋（水平接地体用-40×4镀锌扁钢，垂直接地体用Φ50镀锌钢管），接地电阻≤1Ω（实测值），设备外壳、电缆屏蔽层、金属架构均可靠接地。2.安全防护高低压室设“止步，高压危险”警示标识，门装电磁锁（与接地开关联锁）；防爆区域内设备选用ExdⅡBT4级防爆型，电缆穿防爆挠性管；配置绝缘手套、验电器、接地线等安全工器具，定期校验（周期1年）。七、施工与验收要点1.施工工艺要求电缆敷设：10kV电缆选用YJV22-8.7/15kV（铠装交联电缆），弯曲半径≥20倍直径；0.4kV电缆选用YJV-0.6/1kV，分色标识（A黄、B绿、C红、N蓝、PE黄绿）；接线工艺：铜鼻子镀锡，螺栓扭矩符合规范（如M10螺栓扭矩28N·m），母线排搭接面涂电力复合脂；防火封堵：电缆沟、穿墙孔用防火泥+防火板封堵，厚度≥20mm。2.验收标准交接试验：变压器绝缘电阻≥200MΩ（10kV侧），断路器分合闸时间≤50ms，保护定值误差≤5%；试运行：带负荷试运行72h，电压波动≤±3%，温度≤80℃（变压器）；文档移交：含设计图纸、试验报告、设备说明书、操作手册，归档保存。八、节能与运维优化1.节能措施变压器经济运行：通过综自系统监测负荷率，负荷＜30%时自动投切一台变压器（节能率约15%）；谐波治理：在焊接车间等谐波源处，加装有源滤波装置（容量50kvar，谐波补偿率≥90%），抑制3、5、7次谐波；照明改造：值班室、走廊采用LED灯（功率密度≤5W/㎡），设光感+时控开关。2.运维优化建立设备台账：记录投运时间、试验数据、故障历史，定期（季度）巡检；状态检修：通过在线监测（如变压器绕组温度、断路器机械特性）预判故障，减少停电时间；人员培训：组织电工参加“高低压操作+继电保护调试”专项