6某机械厂总降压变电所及配电系统设计

1绪论配电网络与输电系统相比有几个明显的特点：配电馈线中的断路器沿线链状布置，线路中没有母线；线路中有任意数量的断开点，断开点随运行方式变化，电流方向不确定，因此保护必须是双向的；配电网络是有分支的网络，配电线路中节点的分支具有任意性，使保护配合关系复杂化；配电网络中有分布负荷，线路两端负荷不平衡；在双端供电的配电系统中电源可能有不相等的相角。根据配电网的特点，以常开型联络开关为界可以将配电网划分成两种基本类型的网络：一种是单侧电源供电网络，例如辐射状、树状网和处于开环运行的环状网络；另一种是双侧电源供电网络或处于闭环运行的配电网络环状网络。我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果,长期以来配电网的建设未得到应有的重视,建设资金短缺,设备技术性能落后,事故频繁发生,严重影响了人民生活和经济建设的发展,随着电力的发展和电力市场的建立,配电网的薄弱环节显得越来越突出,形成电力需求与电网设施不协调的局面。国家颁布设施的电力法的贯彻后,电力作为一种商品进入市场,接受用户的监督和选择,甚至于对电力供应中的停电影响追究电力经营者的责任。另一方面,高精密的技术和装备对电能质量要求,配电网供电可靠性已是电力经营者必须考虑的主要问题。随着市场观念的转变和电力发展的需求,配电网的自动化已经作为供电企业十分紧迫的任务。城市电网,从八十年代就意识到配电网的潜在危险,并竭力呼吁致力于城市电网的改造工程,并组织全国性的大型会议对配电网改造提出了具体实施计划,各种渠道凑集资金,提出更改计划，利用高技术、好性能的设备从事电网的改造。当前我国配电网处于高速发展的时期,国家从政策上给予很大支持,具有相应的资金条件,但我国配电网仍处于方案的探索时期,特别是我国配电网的规模及覆盖面,市场之大是任何一个经济发达或发展中国家无法比拟的,而我国配电网的发展也是随经济发展同步进行,为了探索我国配电网自动化方案,先后对国外配电网的模式进行考察并在国内进行实验试点。2工厂的负荷计算和无功功率补偿2.1全厂用电设备情况2.1.1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、柳焊、毛呸件为主体，生产规模为：铸钢件1万吨、锻铁件3千吨、锻件1千吨、柳焊件2千5百吨。(2)本厂车间组成铸钢车间；铸铁车间；锻造车间；柳焊车间；木型车间及木型库；机修车间；砂库；制材场；空压站；锅炉房；综合楼；水塔；水泵房；污水提升站等。2.1.2全厂用电设备情况（1）负载大小用电设备总安装容量：7469.9KW计算负荷有功：4912.3KW无功：4180.2KVar计算视在功率：6450.2KVA（2）负荷类型本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。（3）全厂各车间负荷计算见表2-1。表2-1各车间380V负荷序号车间或用电单位名称设备容量(KW)KdCosφTga计算负荷变压器台数及容量P30Q30S30I30(1)No1变电所1铸钢车间20000.40.651.178009361230.818702*630(2)No2变电所1铸铁车间10000.40.71.02400408517.42786.12砂库1100.70.61.2377102.41128.331953小计1110477510.41698.62*400(3)No3变电所1柳焊车间12000.30.451.98360712.88001215.521水泵房280.750.80.752115.7526.2539.93小计381728.55822.21*1000(4)No4变电所1高压站3900.850.750.88331.5291.72442671.52机修车间1500.250.651.1737.543.87557.6987.73锻造车间2200.30.551.5266100.32120182.34木型车间1860.350.61.3365.186.514108.41164.75制材场200.280.61.335.67.4489.3314.26综合楼200.91118181827.37小计523.6547.877757.81*800(5)No5变电所1锅炉房3000.750.80.75225168.75281.25427.322水泵房280.750.80.752115.7526.2539.93仓库880.30.651.1726.430.9340.6761.84污水提升站140.650.80.759.16.82511.37517.35小计281.5222.255358.71*400各车间6千伏高压负荷1电弧炉2*12500.90.870.5722501282.52586.2248.92工频炉2*2000.80.90.48320153.6355.634.23空压机2*2500.850.850.62425263.550048.14小计29951699.63443.61*4000说明：NO1，NO2车间变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器根据本厂实际情况，采用并联电容器在总压降变电所的低压(10KV)侧进行无功补偿，将功率因数提高到0.9。补偿前的功率因数：COSφ=P30/S30=4912.3÷6450.2=0.76。将COSφ由0.76提高到0.9所需的补偿容量（由无功功率补偿率表查得无功功率补偿Δqc=0.38）为：Qc=Δqc×P30=0.38×4912.3=1867KVar。采用BGF10.5-200-IW型苯甲基硅油纸、薄膜复合并联电容器。其主要技术数据如下：额定电压：10.5KV；标称容量：200Kvar；标称电容：5.79uf；频率：50Hz；相数：1。电容器的个数为：n=Qc/q0=1867÷200=9.4，由于是单相的，n应为3的倍数，所以12是3的倍数，电容器取12个。10KV侧补偿后：S30′=224912.3+(4180.2-1867)=5429.7KVA；P30′=4912.3+0.015×5429.7=4993.7KW；Q30′=4180.2-1867+0.06×5429.7=2639KVar；35KV侧补偿后：S30=224993.7+2639=5534.5KVA；COSφ′=P30′/S30=0.9030.9,满足要求。2.2电源情况工厂电源从电业部门某220/35KV变压所，用35KV双回架空线引入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源不并列运行，该变电所距厂东侧8公里。供电电压等级：由用户选用35KV或10KV的一种电压供电。3工厂总降压变电所的所址和型式的选择3.1车间变电所所址的选择一般在靠近负荷中心设变配电所，包括变压器室，高压配电室、低压配电室、控制室、值班室、维修室。在负荷比较大而集中的车间设车间变电所。变配电所应尽量远离多尘、有腐蚀性气体的场所，如无法远离，则不设在污染源的下风侧。变压器室尽量避免西晒，配电室一般应有个门，各房间的门均应朝外开，当高压室与控制室、低压室间有门相通时，门应朝控制室或低压室方向开。3.1.1车间变电所所址选择的要求(1)接近负荷中心这样可以缩短低压配电线路，降低了线路的电能损耗、电压损耗和有色金属的消耗量。(2)接近电源侧。(3)设备运输方便应考虑到电力变压器和高低压开关柜等大件设备的运输通道。(4)不应设在有剧烈振动的场所振动场所不仅影响变配电所本身建筑及其中设备的安全，而且可导致开关设备和继电保护、自动装置的误动作。(5)不应设在厕所、浴室附近及地势低洼和易积水的场所。(6)不宜设在有爆炸危险和火灾危险环境的正下方或正上方。(7)不应妨碍企业单位的发展，并适当考虑将来发展的可能。3.1.2车间变电所的总体布置及要求(1)车间变电所的总体布置及要求便于运行维护；保证运行安全；便于进出线；节约土地和建筑费；留有发展余地。N01变电所装设在铸钢车间内，N02变电所装设采用外附式，N03变电所装设采用外附式，N04变电所装设采用独立式。机械厂的总降压变电所及车间变电所的指示如图3-1所示。1-铸钢车间；2-铸铁车间；3-锻造车间；4-柳焊车间；5-木型车间及木型库；6-机修车间；7-砂库；8制材场；9-空压场；10-锅炉房；11综合楼；12水塔；13水泵房1#2#；14污水提升站35kv高压变电所；车间变电所；负荷圈；高压配电线；低压配电线图3-14工厂总降压变电所主变压器的型式、容量和数量的选择4.1供电变压器的选择4.1.1主变压器台数的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。4.1.2变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：（1）任一台单独运行时，ST≥（0.6～0.7）S′30（1）；（2）任一台单独运行时，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）；①由于S′30（1）=6450.2KVA，且该厂本厂三班制，年最大有功负荷利用小时数为6000h。属二级负荷。②选变压器ST（0.6～0.7）×6450.2=（3870.12～4515.14）KVASTS′30（Ⅰ+Ⅱ）因此选5000KV·A的变压器二台故选用35KV级SZ9型有载调压电力变压器,SZ9-5000/35。其技术参数如下：额定容量：5000KVA一次侧额定电压：35KV二次侧额定电压：10KV联结组别：Yd11空载损耗：ΔPk=5.20KW短路损耗：ΔPe=36KW短路阻抗百分值：UZ%=7%空载电流百分值：Ik%=0.7%当电流通过变压器时，就要引起有功功率和无功功率的损耗，这部分功率损耗也需要由电力系统供给。因此，在确定车间主结线母线时需要考虑到这部分功率损耗。4.2车间变电器的选择4.2.1车间变电站变压器台数的选择原则：（1）对于一般的生产车间尽量装设一台变压器；（2）如果车间的一、二级负荷所占比重较大，必须两个电源供电时，则应装设两台变压器。每台变压器均能承担对全部一、二级负荷的供电任务。如果与相邻车间有联络线时，当车间变电站出现故障时，其一、二级负荷可通过联络线保证继续供电，则亦可以只选用一台变压器。（3）当车间负荷昼夜变化较大时，或由独立（公用）车间变电站向几个负荷曲线相差悬殊的车间供电时，如选用一台变压器在技术经济上显然是不合理的，则亦装设两台变压器。变压器容量的选择：（1）变压器的容量ST（可近似地认为是其额定容量SN·T）应满足车间内所有用电设备计算负荷S30的需要，即STS30；（2）低压为0.4KV的主变压器单台容量一般不宜大于1000KV·A（JGJ/T16—92规定）或1250KV·A（GB50053—94规定）。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的变压器。这样选择的原因：一是由于一般车间的负荷密度，选用1000-1250KV·A的变压器更接近于负荷中心，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断流容量。4.2.2车间变电所的变压器选择根据负荷的大小容量选择变压器的型号。变压器需要考虑的技术参数:额定容量；一次侧额定电压；二次侧额定电压；联结组别空载损耗；短路损耗；短路阻抗百分值；空载电流百分值变压器的有功损耗为：ΔPT=0.015×S30变压器的无功损耗为：ΔQT=0.06×S30以上二式中S30为变压器二次侧的视在计算功率。车间变电所的设计变压器选择如表4-1。表4-1车间变电所变压器型号负荷率有功损耗无功损耗联结组标号台数及容量No1S9-630/10（6）0.971256.16Yyn02×630No2S9-400/10（6）0.817.1630.62Yyn02×400No3S9-1000/10（6）0.835.7243.71Yyn01×1000No4S9-800/10（6）0.947.8532.71Yyn01×800No5S9-500/10（6）0.94.213.34Yyn01×500高