工厂总降压变电所设计docWord下载.docx
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（1）根据原始资料和相关数据确定主接线方案。
（2）根据电气设备选择和继电保护的需要确定短路计算点，计算三相短路电流。
（3）主要电气设备的选择，包括变压器、隔离开关、导线截面等的选择及校验。
（4）进行供电系统保护。
1.3工厂供电设计的一般原则
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：
（1）遵守规程、执行政策；
必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
（2）安全可靠、先进合理；
应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
（3）近期为主、考虑发展；
应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。
（4）全局出发、统筹兼顾。
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。
工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。
作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。
第二章负荷计算
2.1确定企业的计算负荷
图2-1厂区车间分布图
1-机加工车间、2-装配车间、3-配料车间、4-热处理车间、5-锻工车间
6-高压站、7-高压水泵房、8-冷工车间、9-模具车间
由于本企业设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以采用数需要系法计算企业负荷。
2.1.1采用需要系数法计算的主要公式及车间有功功率情况
表2-1-计算的主要公式
计算负荷
计算公式
有功功率（KW）
P=KxPe
无功功率（KVAR）
Q=Ptgφ
视在功率（KVA）
变压器损耗系数
表2-2-各车间负荷情况
序号
车间或用电设备组名称
额定容量Pe（KW）
需要系数Kx
功率因数COSφ
1
机加工车间
2500
0.8
0.85
2
装配车间
2200
3
配料车间
1705
0.25
0.6
4
热处理车间
1450
0.15
0.5
5
锻工车间
1800
6
高压站
1700
0.7
7
高压水泵房
1600
0.45
0.75
8
冷加工车间
1200
0.2
9
模具车间
450
10
所用电
900
2.1.2各车间计算负荷的分别确定
（1）机加工车间：
P1=KxΣPe=0.8×
2500=2000KW;
∵COSφ=0.85,∴tgφ=0.62;
Q1=P1tgφ=0.62×
2000=1240kvar;
变压器损耗计算:
△Pb1=αS1=0.02×
2353.21=47.06KW;
△Qb1=βS1=0.1×
2353.21=235.32Kvar;
总负荷：
P1=KP1Σ（P1+△Pb1）=0.72×
（2000+47.06）=1473.88KW;
Q1=KQ1Σ（Q1+△Qb1）=0.72×
（1240+235.32）=1062.23Kvar;
（2）装配车间：
P2=KxΣPe=0.85×
2200=1870KW;
∵COSφ=0.8,∴tgφ=0.75;
Q2=P2tgφ=0.75×
1870=1402.5kvar;
△Pb2=αS2=0.02×
2337.5=46.75KW;
△Qb2=βS2=0.1×
2337.5=233.75Kvar;
P2=KP2Σ（P2+△Pb2）=0.8×
（1870+46.75）=1533.4KW;
Q2=KQ2Σ（Q2+△Qb2）=0.8×
（1402.5+233.75）=1309Kvar;
（3）配料车间：
P3=KxΣPe=0.25×
1705=426.25KW;
∵COSφ=0.6,∴tgφ=1.33;
Q3=P3tgφ=1.33×
426.25=566.91kvar;
△Pb3=αS3=0.02×
709.28=14.19KW;
△Qb3=βS3=0.1×
709.28=70.93Kvar;
P3=KP3Σ（P3+△Pb3）=0.65×
（426.25+14.19）=286.29KW;
Q3=KQ3Σ（Q3+△Qb3）=0.65×
（566.91+70.93）=414.6Kvar;
（4）热处理车间：
P4=KxΣPe=0.15×
1450=217.5KW;
∵COSφ=0.5,∴tgφ=1.732
Q4=P4tgφ=1.732×
217.5=376.72kvar;
△Pb4=αS4=0.02×
435=8.7KW;
△Qb4=βS4=0.1×
435=43.5Kvar;
P4=KP4Σ（P4+△Pb4）=0.7×
（217.5+8.7）=158.34KW;
Q4=KQ4Σ（Q4+△Qb4）=0.7×
（376.72+43.5）=294.15Kvar;
（5）锻工车间：
P5=KxΣPe=0.25×
1800=450KW;
∵COSφ=0.6,∴tgφ=1.33
Q5=P5tgφ=1.33×
450=598.5kvar;
△Pb5=αS5=0.02×
748.8=14.98KW;
△Qb5=βS5=0.1×
748.8=74.88Kvar;
P5=KP5Σ（P5+△Pb5）=0.8×
（450+14.98）=371.98KW;
Q5=KQ5Σ（Q5+△Qb5）=0.8×
（598.5+74.88）=538.7Kvar;
（6）高压站：
P6=KxΣPe=0.5×
1700=850KW;
∵COSφ=0.7,∴tgφ=1.02
Q6=P6tgφ=1.02×
850=867kvar;
△Pb6=αS6=0.02×
1214.62=24.28KW;
△Qb6=βS6=0.1×
1214.62=121.46Kvar;
P6=KP6Σ（P6+△Pb6）=0.75×
（850+24.28）=655.71KW;
Q6=KQ6Σ（Q6+△Qb6）=0.75×
（867+121.46）=741.35Kvar;
（7）高压水泵房：
P7=KxΣPe=0.45×
1600=720KW;
∵COSφ=0.75,∴tgφ=0.88
Q7=P7tgφ=0.88×
720=633.6kvar;
△Pb7=αS7=0.02×
959.09=19.18KW;
△Qb7=βS7=0.1×
959.09=95.91Kvar;
P7=KP7Σ（P7+△Pb7）=0.7×
（720+19.18）=517.43KW;
Q7=KQ7Σ（Q7+△Qb7）=0.7×
（633.6+95.91）=510.66Kvar;
（8）冷加工车间：
P8=KxΣPe=0.2×
1200=240KW;
Q8=P8tgφ=1.732×
240=415.69kvar;
△Pb8=αS8=0.02×
480=9.6KW;
△Qb8=βS8=0.1×
480=48Kvar;
P8=KP8Σ（P8+△Pb8）=0.8×
（240+9.6）=199.68KW;
Q8=KQ8Σ（Q8+△Qb8）=0.8×
（415.69+48）=370.95Kvar;
（9）模具车间：
P9=KxΣPe=0.8×
450=360KW;
∵COSφ=0.85,∴tgφ=0.62
Q9=P9tgφ=0.62×
360=223.2kvar;
△Pb9=αS9=0.02×
423.58=8.47KW;
△Qb9=βS9=0.1×
423.58=42.36Kvar;
P9=KP9Σ（P9+△Pb9）=0.75×
（360+8.47）=276.35KW;
Q9=KQ9Σ（Q9+△Qb9）=0.75×
（223.2+42.36）=199.17Kvar;
（9）所用电：
P10=KxΣPe=0.6×
900=540KW;
∵COSφ=0.85,∴tgφ=0.62
Q10=P10tgφ=0.62×
540=334.8kvar;
△Pb10=αS10=0.02×
635.37=12.71KW;
△Qb10=βS10=0.1×
635.37=63.54Kvar;
P10=KP10Σ（P10+△Pb10）=0.75×
（540+12.71）=414.53KW;
Q10=KQ10Σ（Q10+△Qb10）=0.75×
（334.8+63.54）=298.76Kvar;
2.2各车间计算负荷一览表
表2-3-各车间计算负荷一览表
用电设备组
有功功率P（KW）
无功功率Q（KVAR）
视在功率S（KVA）
1474
1062
1817
1533
1309
2016
286
415
504
158
294
334
372
539
655
656
741
990
517
511
727
200
371
421
276
199
341
299
总计
5887
5740
8316
第三章主接线方案及所址选择
企业总降压变电所是由变压器、配电装置、保护及控制设备、测量仪表以及其他附属设备（试验、维修、油处理设备等）及有关建筑物构成的。
同样,它更是工厂接受和分配电能的中枢。
总降压变电所的电气主接线是变电工程的关键部分。
它与电力系统、电气设备的选择与布置，以及供电系统运行的可靠性和经济性等各方面均有密切联系。
因此设计变电所的电气主接线时必须全面分析一些有关的因素，正确处理它们之间的关系。
3.1总降压变电所的电气主接线设计
电气主接线是总降压变电所的主要电路，它明确表示了变电所电能接受与分配的主要关系，是变电所运行、操作的主要依据。
在设计中，主接线的拟定对电气设备选择、配电装置布置、保护和控制测量的设计、建设投资以及变电所运行的可靠性、灵活性及经济性等都有密切关系，所以主接线的选择是供电系统设计中一项综合性的重要环节。
（在三相对称情况下，电气主接线图通常以单线图表示，图上所有电器元件均用同一规定的图形符号表示）
3.2总降压变电所电气主接线方案的确定
综合考虑经济技术指标，决定采用下图所示作为这次设计的电气主接线方案。
总降压变电所的电气主接线方案如图3-1所示:
图3-1总降压变电所的电气主接线图
3.3总降压变电所所址的确定
根据有关规定,站址最好选择在负荷中心,并靠近公路、交通方便。
总降压变电所即高压变配电所的地理布置图如图3-2所示：
总降压变电所车间变电所配电线路
图3-2总降压变电所所址
第四章电气设备的选择与校验
4.1短路计算
在企业供电系统中短路电流的计算一般采用近似的方法，首先假定：
（1）供电电源是无限大功率系统。
（2）认为短路回路的元件的电抗为常数。
（3）元件的电阻，一般略去不计，只有在短路电阻中总电阻RΣ大于总电抗的三分之一时才考虑电阻，否则认为zΣ=xΣ。
短路电流按正常运行方式计算的计算电路图如图4-1所示：
图4-1计算电路图
为了选择高压电器设备，整定电气保护，需计算总降压变电所的35KV侧、10KV母线侧以及厂区高压配电线路末端的短路电流.
4.1.1各元件的电抗值计算
设基准容量Sj=100MVA
基准电压Uj1=37KVUj2=10.5KV系统电抗X*xt
地区变电所110KV母线的短路容量Sd为600MVA因此系统电抗标幺值
X*xt=Sj/Sd=100/600=0.17
地区变电所三绕组变压器的高压-中压绕组之间的电抗标幺值
35KV供电线路的电抗：
总降压变电所的主变压器电抗：
4.1.2d1点三相短路电流计算
图4-2等值电路
（1）系统最大运行方式
短路回路总电抗：
按无限大系统计算由公式计算d1点三相短路电流标幺值为：
基准电流为：
d1点三相短路电流的有名值为：
冲击电流：
d1点短路容量：
（2）系统最小运行方式
短路回路总电抗标幺值：
三相短路电流标幺值:
其它计算结果见表4-1：
表4-1-d1点三相短路电流计算结果
项目
（KA）
（MVA）
最大运行方式
2.5
6.4
160
最小运行方式
1.92
4.9
122
4.1.3d2点三相短路电流计算
（1）系统最大运行方式
短路回路总电抗:
基准电流：
表4-2-d2点三相短路电流计算结果
3.18
8.11
57.8
2.86
7.29
52.08
4.2主变压器的选择
4.2.1无功补偿器的容量及型号
功率因数的计算：
COSφ=P/S=5887/8316=0.708;
tgφ=0.997。
计算无功补偿容量
根据功率因数考核基准值0.9的要求，应将本站功率因数补偿至0.9。
所以补偿后的功率因数换算为正切值tgφc=0.484。
所以补偿电容值为：
QC=α（tgφ-tgφC）P=0.7×
（0.997-0.484）×
5887=2114kvar
选用的补偿电容型号及台数：
TBB10.5-1500/25两套
4.2.2主变压器的定型
（1）主变压器容量计算：
（2）主变容量、数量的选择
按照负荷的供电可靠性要求和工厂供电的特点，应选用2台主变。
又根据变压器可带急救负载的特点，最大容量的变压器因故退出运行时，另一台变压器应能承担起全部负荷的70%。
所以：
每台主变的容量S=70%x6914=4839.8KVA。
故选用两台S9-5000/10（6）型变压器作为总降压变电所的主变压器。
4.3电气设备的校验与定型
4.3.1母线选择校验
1、10KV母线选择校验
（1）母线形式确定
由于正常工作时流经母线的电流：
因此应选择矩形铝导体。
（2）母线截面积选择
按经济电流密度选择，Tmax=5000h，铝导体经济电流密度1.15A/mm2，
截面则应选择Sj=Ig/1.15=558.87/1.15=502.04mm2;
本方案按按经济电流密度选择母线型号：
LMY-63×
8
（3）热稳定校验：
t取1，70℃时C=87
∴Smin=3180/87=36.55mm2
所选导体截面504mm2>
36.7mm2,故满足热稳定条件。
2、35KV母线选择校验
35KV母线采用户外布置，选择软导体较为经济，便于施工。
（1）型式选择
选择钢芯铝绞线。
（2）截面选择
截面则应选择Sj=Ig/1.15=158.60/1.07=137.91mm2;
经查表即选取LGJ-150/8。
（3）截面热稳定校验
∴
S>
Smin即满足热稳定要求。
4.3.3隔离开关的选择
（1）35KV隔离开关的选择
要求：
工作电压Ug=35KV；
工作电流Ig=156.05A；
根据隔开发展和应用情况，选取隔离开关型式为GW4-35W/630A户外双柱隔离开关。
其铭牌参数如下：
额定工作电压35KV=Ug;
额定工作电流630A>
Ig;
（2）10KV隔离开关选择
GN19-10C/1000型
其额定工作电压为10KV，满足要求Ig=558.87A额定工作电流1000A>
Ig
第五章供电系统的保护
5.1概述
电力设备在运行中可能发生故障和不正常状态。
最常见也是最危险的故障是各种形式的短路。
各种短路会产生大于额定电流几倍到几十倍的短路电流，同时使系统的电压降低。
其后果可能导致烧毁或损坏电气设备，破坏用户工作的连续性、稳定性或影响产品质量，严重者可能破坏电力系统并列运行的稳定性并引起系统振荡，甚至使系统瓦解。
电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但并未发生短路故障，这种情况属于不正常运行状态。
例如，设备过负荷、温度过高、小电流接地系统中的单相接地等。
故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故,在电力系统中应采取各种措施消除或减少故障。
当一旦发生故障，必须迅速将故障设备切除，恢复正常运行；
而当出现不正常运行状态时，要及时处理，以免引起设备故障。
继电保护装置就是指能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器或发出信号的一种自动装置。
它的基本任务是：
（1）自动、迅速有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证其他部分迅速恢复正常生产，使故障设备免于继续遭到破坏；
（2）反应电气设备的不正常运行状态．可动作于发出信号、减负荷或跳闸，此时一般不要求保护迅速动作，而是带有一定的时限，以保证选择性。
5、2继电保护的要求
考虑继电保护在设计中的作用非常重大，在技术上一定要满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
这四个基本要求有统一的一面，又有互相矛盾的一面。
在考虑保护方案时要统筹兼顾，尽力做到简单经济。
本设计中采用无时限电流速断保护，限时电流速断保护和过电流保护，为保证迅速，可靠而又选择性地切除故障，可将这三种电流保护，根据需要组合在一起构成一整套保护，称为阶段式电流保护。
5、3变压器保护
5.3.1概述
变压器是工厂供电系统中最重要的电气设备。
它的故障将对供电可靠性和正常运行带来严重影响。
变压器故障对发生在油箱内相油箱外。
油箱内的故障包括绕组的相间短路、匝间短路以及铁心烧损等，油箱外的故障主要是套管和引出线上发生短路。
此外还有变压器外部短路引起的过电流等。
变压器的不正常运行状态主要为过负荷和油面降低。
根据以上的故障类型和不正常运行状态，并考虑变压器的容量，在变压器上要装设下列几种保护。
（1）瓦斯保护，
（2）纵（联）差动保护或电流速断保护，
（3）过电流保护，
（4）零序电流保护，
（5）过负荷保护。
5.3.2车间变电所的各分厂变压器保护
（1）瓦斯保护：
防御变压器铁壳内部短路和油面降低。
轻瓦斯动作于信号；
重
瓦斯作用于跳闸。
（2）电流速断保护：
防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。
（3）过电流保护：
防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保
护。
保护动作于跳闸。
（4）过负荷保护：
防御变压器本身的对称过负荷及外部短路
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