某化纤毛纺织厂总配变电所与配电系统设计书

某化纤毛纺织厂总配变电所及配电系统设计书一、原始材料分析1工程概况某化纤毛纺厂10kV配电所供电给织造车间、染整车间、锅炉房、食堂、水泵房、化验室及其他车间变电所。已知工厂三班制工作，年最大负荷利用小数6000h，为二级负荷。二级负荷是指中断供电将在政治上、经济上造成较大的损失的用电设备。在条件允许的情况下，二级负荷应有两条线路供电。2供电条件（1）工厂与电业部门的供电协议容如下：1．从电业局110/10kV变电所引进电源三路（双回路架空线），该变电所距厂南侧2公里。2．电业局属变电所10kV配出线定时限过电流保护动作整定为1.5秒。3．功率因数要求为0.93。4．变电所10kV母线的短路容量MVAS187max,MVAS107min。5．该厂三班制，全年348个工作日，年最大负荷利用小时数6000小时，属Ⅱ类负荷。（2）电源1进线处三相短路容量100MVA，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。（2）设计要求1、要求计量柜在主进开关柜之后，且第一柜为主进开关柜。2、为其他车间变电所提供2路10kV电源出线，容量每路800kVA。3、配变电所设于厂区负荷中心，为独立式结构，有人值班。低压供电半径小于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的计算负荷，具体数据如表2-1所示。表2-1序号车间或用电单位名称设备容量(kW)Kdcostg计算负荷30P(kW)30Q(kVAR)30S(kVA)I30/A1制条车间3400.80.80.75272204480.87312纺纱车间3200.80.80.752561923204863织造车间5250.80.80.754203155257984染整车间4900.80.80.753922944907445机修车间3000.30.51.7390155.9180273相关计算公式：30P=NScos30P=PK30P30Q=30Ptg30Q=QK30Q30S=230230QP30S=230230QPNUSI33030三、无功功率的补偿及变压器的选择电力部门规定，无带负荷调整电压设备的工厂cos必须在0.93以上。为此，一般工厂均需安装无功功率补偿设备，以改善功率因数。我们采取的无功补偿方式是：高压补偿和低压补偿相结合、集中补偿与就地补偿相结合。在需要补偿容量大的车间采用就地补偿的方式其余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。根据该工厂的负荷特点，根据这一思路，我们选择在NO.1变电所选择1、2车间，NO.2变电所3、4车间采用就地补偿。根据供电协议的功率因数要求，取补偿后的功率因数93.0cos，各个补偿的容量计算如下：1、就地补偿：列NO.1车间变电所：制条车间：2tanPQQc93.0cos2联立得：kVarQc50.95395.0272204根据《供电技术》附表知并列电容器的标称容量选择7个BW0.4-14-3/3，即补偿容量为98kVar。补偿后剩余容量：cQQQ`=204-98=106kVar同理可得3、4车间的补偿容量及补偿后剩余容量。3、变压器的选择及高压集中补偿变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行无功补偿才能选出6锅炉房1500.750.80.75112.563.28129.11967化验室780.750.80.7558.543.8873.131118食堂宿舍500.750.80.7538.528.1346.87719办公楼幼儿园1080.750.61.338140.590.56138总计（380V侧）计入PK=0.9QK=0.950.78——1567.751269.832017.53548合适的容量。变压器的额定容量也要考虑温度的影响，本设计中，选择室安装，由于散热条件较差，变压器进风口与出风口间大概有15度的温差，因此，处在室的变压器环境温度比户外大约高8度，因此容量要减小8%.环境温度的考虑：tSn20S.]100/)(-[0.92n=35取9.0PK95.0QK30P=PK30P30Q=QK30Q30S=230230QPNO.1变电所：30S=959.9KvaR考虑15%裕量：kVAS16.849%1515327.725`根据《供电技术》222页表4选S9-1250/10接线方式Y,y0n该变压器的参数为：5.4%%6.0%12000195000kkUIWPWP阻抗电压：空载电流：负载：空载：30015.0SPT=959.90.015=14.4KW06.0TQ=0.06959.9=57.6kvar同理可得NO.2的变压器选型及高压集中补偿前的参数，其中NO.2选S9-1250/10接线方式Y,y0n高压集中补偿：以上在车间和车变补偿之后，在高压侧的有功和无功变为各个车间变电所高压侧的有功，无功之和。于是高压侧的有功与无功为：TPPP1567.75+20.4=1588.15kWTQQQ=1269.83+120.12=1389.95kVartantan30PQc=645.77kVar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。选用PGJ1-1方案一（主屏）一个补偿柜。补偿后的功率因数达到0.93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)120495.5196108BW0.4-12-3/8219290.831923315160168147BW0.4-14-3/124294139140154BW0.4-14-3/105155.9120.3155.9663.2818.8263.28743.8820.7643.88828.1312.928.13940.58.540.5PQ就地补偿之后No.1655.7811.596559.7985.80.823No.2681.0909308373982.50.925高压侧功率因数1389.952110.490.753高压集中补偿1389.95645.77720669.95BWF10.5-120-1/61723.70.931变压器损耗No.114.457.6No.215.6462.58四、主接线设计因为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，采用这种接线方式的优点有可靠性和灵活性较好，当双回路同时供电时，正常时，分段断路器可合也可开断运行，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。当两路电源同时工作互为备用试，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。具体接线图如附图1，采用工程制图CAD电气图专用辅助软件（天正电气）进行主接线的设计，其中各个高压开关柜、高压开关电器的选型型号都标出。五、短路电流计算短路电流的计算取BS=100MVA，kVUav5.10所以*1TX=1100%TNBkSSU=6.3101250101001005.436*2TX=*1TX=3.6*3TX=3100%TNBkSSU=7.123151010010046总配进线：LX=0.424.06.0*LXLX2avBUS=0.2425.10100=0.22总配到NO.1变电所进线：LX=20.38=0.76*LXLX2avBUS=0.7625.10100=0.69总配到NO.3变电所进线：LX=20.38=0.76*LXLX2avBUS=0.7625.10100=0.69最大运行方式下：绘制等效电路图1K:645.022.021535.0*XkAUSIav5.55.1031003dd)3(kI=*dXI=kA53.8645.05.5)3(shi=2.55)3(kI=21.8kA)3(shI=kAish90.12686.1)3()3(kS=*dXS=MVA155645.01002K:*X=0.535+835.55.469.022.021)3(kI=*dXI=kA4.24905.534.144kAUSIav34.1444.031003dd)3(shi=1.84)3(dI=1.84kA90.444.24)3(shI=kAish53.26692.190.44692.1)3()3(kS=*dXS=MVA14.17835.51003K:*X=0.535+145.55.422.021)3(kI=*dXI=kA05.28145.534.144)3(shi=1.84)3(kI=1.84kA612.5105.28)3(shI=kAish50.30692.1612.51692.1)3()3(kS=*dXS=MVA44.19145.5100最小运行方式下：绘制等效电路图1K:*X=0.93+0.22=1.15)3(kI=*dXI=kA78.415.15.522.0222.0369.045.455.4622.02)3(shi=2.55)3(kI=2.55kA19.1278.4)3(shI=kAish23.7686.1)3()3(kS=*dXS=MVA96.8615.11002K:*X=0.93+0.22+4.5+0.69=6.34)3(kI=*dXI=kA77.2234.634.144)3(shi=1.84)3(kI=1.84kA89.4177.22)3(shI=kAish76.24692.1)3()3(kS=*dXS=MVA77.1534.61003K:*X=0.93+0.22+4.5=5.65)3(kI=*dXI=kA54.2565.534.144)3(shi=1.84)3(kI=1.84kA01.4754.25)3(shI=kAish78.27692.101.47692.1)3()3(kS=*dXS=MVA70.1765.5100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最大运行方式短路点)3(kI（kA）)3(shi（kA）)3(shI（kA）三相短路容量kS（MVA）1k8.5321.812.901552k24.444.926.5317.143k28.0551.6130.5019.44表5-2最小运行方式短路点)3(kI（kA）)3(shi（kA）)3(shI（kA）三相短路容量kS（MVA）1k5.0512.887.6491.742k24.5545.1726.6917.063k25.8247.5128.0817.89六、变电所的一次设备选择和校验供电系统的电气设备主要有断路器、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。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。6.1高压设备器件的选择及校验型号选择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安装地点条件SN10-10IGW1-10（10）/400LQJ-10（D级）JDZJ-10RW10200/)(30FIFZ-10U=10kV10kV10kV10kV10000/10010kV10kV30I=99.2A630A400A200/5—200AzI=8.53kA16kA————kS=155MVA3