某纺织厂降压变电所电气设计

某纺织厂降压变电所电气设计设计说明书某纺织厂降压变电所的电气设计（一）设计要求要求根据本厂所能起得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到生产的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。（三）设计依据Ⅰ.工厂总平面图（参看图一）2.工厂生产任务，规模及产品规格本厂生产化纤产品，年生产能力为2300000米，其中厚织物占50%，中织物占30%，薄织物占20%。全部产品中以腈纶为主体的混合物占60%，以涤纶为主体的混合物占40%。3.工厂负荷情况本厂的供电除二级负荷（制条车间，纺纱车间，锅炉房）外，均为三级负荷，统计资料如表所示工厂负荷统计资料（1-1）Ⅱ.供电电源请况：按与供电局协议，公司可由附近一条10kv的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150,导线为等边三角形排列，线距了2m；干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25Km。Ⅲ.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每1kVA为18元/月，动力电费为0.20元/kv.h,照明电费为0.50元/kv.h此外电力用户按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6-10KV为800元/KVA。Ⅳ.工厂最大负荷时功率因数不小于0.9。Ⅴ.气象资料：本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以杀粘土为主，地下水位为2m。二负荷计算和无功功率补偿厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kw需要系数功率因数1制条车间动力3400.80.80照明70.81.02纺纱车间动力3400.80.80照明70.81.03锻工车间动力370.20.65照明60.81.04机修车间动力2960.30.5照明60.81.05仓库动力38.030.6照明30.81.06织造车间动力5250.80.8照明80.81.07染整车间动力4900.80.8照明80.81.08锅炉房动力1510.750.8照明20.81.09电修车间动力2500.30.65照明40.81.010生活区照明3500.70.90XX纺织厂负荷计算表（2-1）无功功率补偿由上表（2-1）可知，该厂380v侧最大负荷时的功率因数只有0.76，而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷不应低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kw需要系数功率因数cosQtanQ计算负荷P/kwQ/kwS/KVAI/A1制条车间动力3400.80.800.75272204照明70.81.005.60小计347277.6204344.55232纺纱车间动力3400.80.800.75272204照明70.81.005.60小计347277.6204344.55233锻工车间动力370.20.651.177.48.7照明60.81.004.80小计4312.28.71522.84机修车间动力2960.30.51.7388.8153.6照明60.81.004.80小计30293.6153.61802735仓库动力38.030.61.3311.415.2照明30.81.002.40小计4113.815.220.5316织造车间动力5250.80.80.75420315照明80.81.006.40小计533426.43155308057染整车间动力4900.80.80.75392294照明80.81.006.40小计498398.42944957528锅炉房动力1510.750.80.75113.384.9照明20.81.001.60小计153114.984.9142.82179电修车间动力2500.30.651.177587.8照明40.81.003.20小计25478.287.811817910生活区照明3500.70.90.48245117.627241311总计380V侧动力24671692.71367.2照明401计入Kp=0.8Kq=0.850.761354.21162.117842711损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂时取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=Pm(tan&1-tan&2)=1354.2[tan(arccos0.76)–tan(arccos0.92)]kvar=581kvar根据相关资料，并参照图选择PGJ1型低压自动补偿屏*并联电容器为BW0.4-14-3型，采用方案1（主屏）和方案3（辅屏）6台相组合，总共容量为84*7=588kvar。因此无功功率补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表（2-2）所示。（每步投入14kvar）Pi无功功率损耗由公式计算由于无功功率的补偿可以知道，Q补后=Q30-Q补偿，而低压侧补偿后的容量由上式可以计算得Q补偿后=1162.1-588=574.1KW而主变压器的有功功率损耗计算由公式（新型低损耗配电变压器按此公式计算）PT0.015S30QT0.06S30三变配电所及主变压器的选择变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算公式根据参考书《毕业指导》，见下在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的x轴和y轴，测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如P1（x1,y1）,P2（x2,y2）等。而工厂的负荷中心设在P（x,y）,P为P1+P2+P3+…=。因此，仿照《力学》中计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：xP1x1P2x2P3x3...P1P2P3...(PiXi)Pi（3-1）yP1y1P2y2P3y3...P1P2P3...(Piyi)Pi（3-2）参照工厂平面图，制作坐标，确定坐标位置，如表3-1。项目cosQP/kwQ/kwS/KVAI/A380v侧补偿前负荷0.761354.21162.117842711380V侧无功补偿容量-588380V侧补偿后负荷0.921354.2574.114702235主变压器功率损耗0.015*S=220.06*S=8810KV侧负荷总计0.901376.2662.315278876*（3.3，6.1）机修5*（1，4.5）*（3.3，4.5）*（7.4，4.5）4制条仓库锅炉房3*（1，2.9）*（3.3，2.9）*（6.7，3）纺纱织造电修21*（1，1.2）*（3.3，1.2）锻工染整0123456789表3-1从上图带入数据进行计算：x277.6*1277.6*112.2*193.6*3.313.8*3.3426.4*3.3398.4*3.3114.9*7.46.7*78.2277.6277.612.293.613.8426.4398.4114.978.2=3y277.6*4.5277.6*2.912.2*1.293.6*6.113.8*4.5426.4*2.9398.4*1.2114.9*4.53*78.2277.6277.612.293.613.8426.4398.4114.978.2=3根据计算，工厂的负荷中心在6（织造车间）号厂房东北侧，既在5（仓库）号和6号厂房之间。考虑到方便进线及周围环境情况，决定在5号厂房（仓库）东南侧紧靠厂房修建工厂车间变电所，其型式为附设式。（二）：变电所主变压器和主结线方案的选择（参考资料《供电工程》）1：装一台主变压器的变电所主变压器容量SN.T应不小于总的计算负荷S，即SN.TS（3-3）2：装有两台主变压器的变电所每台主变压器容量SN.T不应小于总的计算负荷S的60…%，最好为负荷的70%左右，即SN.T(0.6~0.7)S（3-4）同时每台主变压器容量SN.T不应小于全部一、二级负荷之和S(12)，即SN.TS(12)（3-5）3：主变压器单台容量上限单台配电变压器（低压为0.4V）的容量一般不宜大于1250kva。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量（例如1600-2000kva）的配电变压器。针对本厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主要变压器可有下列两种方案：方案一：选用一台主变压器型式采用S9（S9---S:油浸式变压器9:设计代号;）选用SN.T1600KVA1527KVA，即选一台S9-1600/10型低损耗配电压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由邻近的工厂相联的高压联络线来承担。方案二：装设两台主变压器型式同上，每台的容量根据式（3-4）和（3-5）选择，即SN.T(0.6~0.7)1527(916.2~1068.9)kva而且SN.TS(12)(344.5344.5142.8)831.8kva因此选择两台S9-1000/10型低损耗配电压器。工厂二级负荷的备用电源同方案一。主变压器的联结组别均采用Yyn0。变电所主要结线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计两种主结线方案：装设一台主变压器的主结线方案见设计附图1；装设两台主变压器的主结线方案见设计附图2；两种主结线方案的技术经济比较见表3-2表3-2备注：以上数据均由参考《工厂供电设计指导》查表得。从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变方案，但是从经济指标看，装设一台主变方案远远优于装设两台主变方案，因此决定采用装设一台主变的方案四短路电流的计算一：绘制计算电路（图4-1）比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查表得S9-1600单价为15.18万元，但变压器综合投资为其单价2倍，因此其综合投资为15.18*2=30.36万元查表得S9-1000单价为10.76万元，其综合投资为4*10.76=43.04万元，比一台多投资12.68万元高压开关柜（含计算柜）的综合投资额查表得GG-1A(F)型柜按每台3.5万元计，其综合投资为单价1.5倍，因此综合投资为4*1.5*3.5=21万元本方案采用了6台GG-1A(F)柜，总投资为6*1.5*3.5=31.5万元，比一台多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照资料计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为5.335万元（其余略）主变压器和高开关柜的折旧率和维修管理费每年为6.599万元，比一台多投资1.264万元交供电部门的一次性供电补贴按800元/kva计，贴费为1600*0.08=128万元按800元/kva计，贴费为1000*0.08*2=160万元*(10.5kA)**图4-1短路计算电路二：确定基准值设Sd=1600MVA，Ud=Uc，即高压侧Ud1=10.5kv，低压侧Ud2=0.4kv，则Id1Id2Sd3Ud1Sd3Ud2100MVA310.5kv100MVA30.4kv5.5kA144kA三：计算短路电路中各元件的电抗标幺值（公式参考《工厂供电》）（1）电力系统X1100MVA/500MVA0.2（2）架空线路参考《架空线路设计》，查表得LGJ-150的x。=0.36/km，而线路长8km，故X2(0.368)100MVA22.6（2）电力变压器参考《工厂供电设计指导》，