某电机修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计

某电机修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计一、生产任务及车间组成1．本厂产品及生产规模本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻造、铆焊、毛坯件为主体，生产规模为：铸钢件1万吨、铸铁件3千吨、锻件1千吨、铆焊件2千5百吨。2．本厂车间组成（1）铸钢车间；（2）铸铁车间；（3）锻造车间；（4）铆焊车间；（5）木型圈车间及木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场；（9）空压站；（10）锅炉房；（11）综合楼；（12）水塔；（13）水泵房及污水提升站等。二、设计依据1．厂区平面布置图(略)2．全厂各车间负荷计算表如下：各车间380伏负荷序号车间或用电单位名称设备容量(KW)xKcostg计算负荷变压器台数及容量备注Pjs(KW)Qjs(Kvar)Sjs(KVA)No.1变电所1铸钢车间20000.40.651.17800.00936.001231.302×1250Ynn0No.2变电所2铸铁车间10000.40.71.02400.00408.00571.373砂库1100.70.61.3377.00102.41128.134小计477.00510.41698.602×500Ynn0No.3变电所5铆焊车间12000.30.451.98360.00712.80798.5561＃水泵房280.750.80.7521.0015.7526.257小计381.00728.55822.16900Ynn0No.4变电所1空压站3900.850.750.88331.50291.72441.582机修车间1500.250.651.1737.5043.8857.723锻造车间2200.30.551.5266.00100.32120.084木型车间185.850.350.61.3365.0586.51108.245题材场200.20.61.335.607.459.3286综合楼200.91118.0018.0025.467小计523.65547.88757.88800Ynn0No.5变电所1锅炉房3000.750.80.75225.00168.75281.2522＃水泵房280.750.80.7521.0015.7526.253仓库（1、2）88.120.30.651.1726.4430.9340.694污水提升站140.650.80.759.106.8311.385小计281.54222.26358.69400Ynn0各车间6千伏高压负荷1电弧炉2×12500.90.870.572250.001282.502589.852工频炉2×3000.80.90.48600.00288.00665.543空压机2×2500.850.850.62500.00310.00588.304小计3250.001880.503754.83全厂合计6600.004825.598175.96说明：No.1变电所和No.2变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器。3．供用电协议工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下：（1）工厂电源从电业部门某220/35千伏变电所，用35千伏双回架空线路引入本厂，其中一个为工作电源，一个作为备用电源，该变电所距离工厂东侧4.5km处，单位长度电抗值为0.4Ω/km。（2）供电系统短路技术数据如下：区域变电所35kV母线短路数据如下：系统最大运行方式：Sdmax＝200MVA；系统最小运行方式：Sdmin＝175MVA（3）电部门对本厂提出的技术要求①区域变电所35kV配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2秒，工厂总降不应大于1.5秒。②该厂的总平均功率因数值应在0.9以上。③在企业总降压变电所高压侧进行计量。三、设计范围与任务1．负荷计算全厂总降变电所负荷计算，是在车间负荷计算基础上进行的，考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表，表达设计成果。2．总降变电所位置和各个变压器台数以及容量的选择考虑电源进线方向，综合考虑设置各个变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建备用的需要，确定主变台数容量。3．厂总降压变电所主接结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求可靠性级别的计算负荷值，确定高低压侧的接线形式。4．厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术、经济合理性确定厂区配电电压。择优选择配电网布置方案，按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。5．工厂供配电系统短路电流计算工厂用电，通常为电网末端负荷，其容量远远小于电网容量，均按无限容量系统供电进行短路电流计算。6．改善功率因数装置设计根据负荷计算要求本厂的高压配电所的COS，通过查表和计算求出达到供电部门要求的数值所需补偿的无功功率。由产品样本选出需补偿电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜。7．变电所高低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及相应的额定制，选择各种电器设备、开关柜等。用主结线图、设备材料表等表达设计成果。8．继电保护及二次结线设计内容包括继电保护装置、监视及测量仪表、控制和信号装置及备自投，用二次回路原理图或展开图及元件材料表来表达设计成果。9．变电所防雷、接地装置设计参考本地气象、地质资料设计防雷装置，并进行接地装置设计计算。10．总降变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算成果，参照有关规程，进行室内、室外变配电装置的总体布置和施工设计。11．车间(机加车间)变电所及低压配电系统设计根据生产工艺要求，车间环境，用电设备容量、分布情况等进行设计，确定车间变电所所用变台数、容量。四、本厂的负荷性质本厂为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为6000小时。属于二级负荷。五、工厂的自然条件1．气象条件（1）最热月平均最高温度为30℃；（2）土壤中0.7～1米深处一年中最热月平均温度为20℃；（3）土壤冻结深度为1.10米；（4）夏季主导风向为南风；（5）年雷暴日数为31天。2.地质及水文条件根据地质工程勘探资料获悉，该厂区地址原为耕地，地势平坦，地层以砂质粘土为主，地质条件较好，地下水位为2.8～5.3米。地耐压力为20吨/平方米。总有功功率∑P=6600kw总无功功率∑Q=4825.59kvar总视在功率∑S=8175.96KV·A全厂功率因数6600cos0.8070.94825.59PS所以要进行无功补偿1130(tancos0.807tancos0.9)1636.8CQPKVar取2400CQKVar低压侧补偿后无功功率：14825.5924002425.59CQQQKVar低压侧补偿后视在功率：22222302()()66002425.597031.6SPQKVA变压器损耗：20.0150.0157031.6105.47PSkW20.060.067031.6421.90QSkVar高压侧有功功率：26600105.476705.47PPPkW高压侧无功功率：212825.59421.902841.49QQQkVar高压侧视在功率：22222226706.552841.497285.0SPQkVA补偿后的功率因数：226705.470.920.97285.0PCOSS2.1.2主变压器的选择主变压器选择要求2SS，故选择型号为SC10-8000/35的变压器两台。一台工作，一台备用。表2-1主变型号及参数型号品牌0P75kPKU0I总质量电压组合(kV)联结组标号长*宽*高轨距PALWW%%kg高压低压mm*mm*mmmm*mmdB(A)2.2架空线路的选择2.2.1根据经济电流密度选择导线截面积因为工业电源从电业部门某220/35千伏变电所用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个做工作电源，一个做备用电源，两个电源不并列运行。架空线最大工作电流：27285133.523cos3350.9gNSIAU因为本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时。属于二级负荷，所以选取经济电流密度：9.0ecJ导线的经济截面积：2148.36djecISmmJ选LGT-150型铝导线。2.2.2长时允许电流校验导线截面积LGT-150型铝导线，30摄氏度允许载流量418yIA，线路承受的最大负荷电流就为133.52gyII符合要求。2.2.4功率因数校验00.21/rkm00.384/xkm（当线间几何均距为3000mm时）35KV架空线的损耗：222223322222222332226705.472841.49[()/]100.214.51040.91356705.472841.49[()/]100.3844.51074.8235lNlNPPQURkWQPQUXkVar35kv架空线电路电源入口处的功率因数22226705.4740.916746.282841.4974.822916.317349.64cos0.9180.9llPPPkWQQQkVarSPQkVAPQ满足要求2.3补偿电容的选择SC10-8000/35江苏华鹏112004000090.319200356.3Yd113170*1800*28501800*147558本设计中本厂的功率因数值应在0.9以上，必须6KV母线上并联电力电容器，使变电所35KV处的功率因数得到提高到0.9，需要补偿的总电力电容器容量为CQ2400kvar,所以选24台BWF-6.3-100-1w的电容器。表2-2电容器参数型号额定电压额定容量标算电容CBWF-6.3-100-1W6.3KV100Kvar8uF2.4电容器柜的选择可以选择ABB公司MECB-7-SI-10的电容器柜，最大额定电压7.2KV，最大调节阶数为4，可以满足补偿电容器的安装、运行和保护需要。2.4各车间变电所的选择表2-3各变电所变压器选择型号车间品牌台数型号电压组合(kV)0P75kPKU0I联接租标号总质量(kg)高压高压WW%%NO.1江苏华鹏2SCB10-1250/660.42090846060.4Y,yn03200NO.22SC10-500/660.41160426040.5Y,yn01750NO.31SC10-1000/660.41770710060.4Y,yn02700NO.41SC10-800/660.41520607060.4Y,yn02450NO.51SC10-400/660.4980348040.6Y,yn014503．短路电流计算3.3.1各母线短路电流计算过程如图1，图2所示：取MVA100SD6Ddmax6Ddmin272XS/S100/2000.5(XS/S100/1750.571(%9X1.1251008kTNdTNdUUSSU最大运行方式）最小运行方式）当系统处于最大运行方式时：MVA200Sdmax无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0当35KV母线1K点发生三相短路时：（2）当6.3KV母线2K点发生三相短路时：2.当系统处于最小运行方式时：MVASd175min(1)当35KV母线1K点发生三相短路时：（2）当6.3KV母线2K点发生三相短路时：3.3.2各母线短路电流列表表3-2各短路点短路电流计算：短路点短路类型1K2K三相短路（KA）最大运行方式3.295.64最小运行方式2.895.41