某化纤毛纺织厂全厂总配变电所与配电系统设计书.doc
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某化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统设计书
1原始材料分析
1.1工程概况
某化纤毛纺厂10kV配变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，其中织造车间、染整车间、锅炉房为二级负荷。
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。
1.2供电条件
（1）供电部门可提供双回路10kV电源
（2）该变电所10KV配出现泸定实现过流保护装置的整定时间为1.5秒，
要求配电所不大于1.0秒
（3）在总配变电所10KV侧计量
（4）功率数值应在0.9以上
（5）系统最大运行时10KV母线短路容量为187MV.A,系统最小运行时母线
短路容量为107MV.A
2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1-1所示。
表2-1计算负荷
序号
用电或车间
单位名称
设备容量（千瓦）
计算负荷
变压器台数容量
备注
（千瓦）
（千瓦）
（千瓦）
表2-2变压器
1
制车车间
340
0.8
0.8
0.75
272
204
340
SL7-1000/101000kVA1台
0.9
2
纺纱车间
340
0.8
0.8
0.75
272
204
340
0.9
3
软水站
86.1
0.65
0.8
0.75
55.965
41.973
69.96
0.9
4
锻工车间
36.9
0.3
0.65
1.17
11.07
12.952
17.03
0.9
5
机修车间
296.2
0.3
0.5
1.73
88.86
153.73
177.72
0.9
6
托儿所
幼儿院
12.8
0.6
0.6
1.33
7.68
10.214
12.80
0.9
7
仓库
37.96
0.3
0.5
1.17
1.17
11.388
13.324
0.9
8
小计
1149.96
718.97
640.19
970.83
表2-3变电所
1
纺织车间
525
0.8
0.8
0.75
420
315
525
SL7-1250/101250kVA
1台
0.9
2
染整车间
490
0.8
0.8
0.75
392
294
490
0.9
3
浴室
理发室
1.88
0.8
1
—
1.504
0
1.50
0.9
4
食堂
20.63
0.75
0.8
0.75
15.47
11.604
19.34
0.9
5
独身寝室
20
0.8
1
—
16
0
16
0.9
6
小计
1057.5
844.97
620.6
1051.8
表2-4变电所
1
锅炉房
151
0.75
0.8
0.75
113.25
84.938
141.56
SL7-315/10315kVA
1台
0.9
2
水泵房
118
0.75
0.8
0.75
88.5
66.375
88.87
0.9
3
化验室
50
0.75
0.8
0.75
37.5
28.125
46.86
0.9
4
卸油泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.75
26.25
0.9
5
小计
347
260.25
195.2
303.54
3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必须在0.9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。
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。
根据供电协议的功率因数要求，取补偿后的功率因数，各个补偿的容量计算如下：
1）低压集中补偿
变电所0.4KV母线计算负荷及变压器选型
取变电所组负荷的周期系数=0.90
=0.90×718.97=647.073KW
=0.90×640.19=576.117Kvar
=866.42KVA
==0.75
低压集中补偿容量的计算
采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数=0.93，=（）=647.073×（0.8820.40）=311.89，采用24个型号为BW0.4-13-3/24进行低压集中补偿，补偿容量为322kVar。
补偿后变压器低压侧计算负荷为647.073KW+264.281Kvar，=698.96KVA
变电所高压侧负荷计算
变电所损耗按下式计算：
=0.01=0.01×698.96=7.0KW
=0.05=0.05×698.96=34.951，=+=654.073
=+=299.231，=719.27KV.A
考虑25%的裕量：
S=719.27*（1+25%）=899.1KV.A
根据【供电技术】222页表4选SL-7-1000/10接线方式Y,
表3-1变压器的参数
1800W
11600W
2.5
4.5
变电所0.4KV母线计算负荷及变压器选型
取变电所组负荷的周期系数=0.90,
=0.9×844.97=760.473KW,=620.6×0.9=558.54Kvar，=943.55KV.A,==0.81
低压集中补偿容量的计算
采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数=0.93,=（）=760.473×（0.730.40）=251Kvar，采用18个型号为BW0.4-14-3/23进行低压集中补偿，补偿容量为252kVar。
补偿后变压器低压侧计算负荷为760.473KW+307.54Kvar,=820.3Kvar。
变电所高压侧负荷计算：
=0.01=8.2KW，=0.05=41Kvar，=+=768.673KW
=+=348.54Kvar，=844KV.A
考虑25%的裕量：
S=844*（1+25%）=1055KV.A
根据【供电技术】222页表4选SL-7-1250/10接线方式Y,
表3-2变压器的参数
2200W
16500W
2.5
4.5
变电所0.4KV的母线计算负荷及变压器选型
取变电所组负荷的周期系数=0.90,=0.9×260.25=234.225KW，=195.2×0.9=175.68Kvar，=943.55KV.A,==0.80
低压集中补偿容量的计算
采用电容器分组自动投切的低压集中补偿方式，设补偿后功率因数=0.93,=（）=234.225×（0.750.40）=82Kvar，采用6个型号为BW0.4-14-3/6进行低压集中补偿，补偿容量为84kVar。
补偿后变压器低压侧计算负荷为234.225KW+93.68Kvar,=252.26Kvar。
变电所高压侧负荷计算：
=0.01=2.5KW，=0.05=12.6Kvar，=+=236.725KW
=+=106.28Kvar，=259.5KV.A
考虑15%的裕量：
S=259.5×（1+15%）=298.425KV.A
根据【供电技术】222页表4选SL-7-315/10接线方式Y,
表3-3变压器的参数
760W
4800W
3.2
4.0
2）高压集中补偿及全场计算总负荷
取全场负荷的同期系数=0.90
==0.90×（654.073+768.673+236.725）=1493.52KW
==0.90×（299.231+348.54+106.28）=678.65Kvra
=1640.48KVA
=（）=89.6
补偿后变压器低压侧计算负荷为1493.52KW+588.65Kvar,=1605.34KVA
采用3个型号为BW10.5-30-1W/3进行高压集中补偿，补偿容量为90kVar。
表3-4电容器选型表
序号
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）
低压集中补偿
576.171
311.89
312
264.281
BW0.4-13-3/24
698.96
0.926
558.54
251
252
307.54
BW0.4-14-3/18
820.3
0.927
175.68
82
84
93.68
BW0.4-14-3/6
252.26
0.929
高压集中补偿
10KV母线
678.65
89.6
90
588.65
BW10.5-30-1W/3
1605.34
0.93
4主接线设计
由于本厂是二级负荷，在国名经济中占有重要地位，且大多数车间是三班工作制，为了保证供电的可靠性，再考虑经济型因素，所以本厂选用的接线方式是单母线分段桥型接线方式。
10KV进线选的是LJ-120型裸铝绞线，其电抗参数为0.4Ω/Km。
电力系统主接线图
5短路电流计算
5.1短路电流计算方法
基准电流
三相短路电流周期分量有效值=
三相短路容量的计算公式=
在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般。
5.2短路电流的计算
取=100MVA，
所以==，==，
==
10kv进线：
=0.5×0.4=0.2
==0.18
最大运行方式：
绘制等效电路图
：
=0.535+0.09=0.625,===5.5KA
==8.8KA,=2.55=22.44KA,==13.31KA
==160MVA
:
=0.535+0.09+4.5=5.125,==28.16KA
=1.84=51.81KA,==30.62KA
==19.51MVA
:
=0.535+0.09+3.6=4.225,==34.16KA
=1.84=62.85KA,==37.15KA
==23.67MVA
:
=0.535+0.09+12.7=13.325,==10.83KA
=1.84=19.93KA,==11.78KA
==7.5MVA
最小运行方式：
绘制等效电路图
：
=0.93+0.18=1.11，==4.95KA
=2.55=12.62KA,==7.49KA
==90.09MVA
：
=0.93+0.18+4.5=5.61，==25.75KA
=1.84=47.83KA,==28KA
==17.82MVA
：
=0.93+0.18+3.6=4.71，==30.64KA
=1.84=56.38KA,==33.32KA
==21.23MVA
：
=0.93+0.18+12.7=13.81,==10.45KA
=1.84=19.23KA,==11.37KA
==7.24MVA
表5-1最大运行方式
最大运行方式
短路点
（KA）
（KA）
（KA）
三相短路容量（MVA）
8.8
22.44
13.31
160
28.61
51.81
30.62
19.51
34.16
62.85
37.15
23.67
10.83
19.93
11.78
7.5
表5-2最小运行方式
最小运行方式
短路点
（KA）
（KA）
（KA）
三相短路容量（MVA）
4.95
12.62
7.49
90.01
25.75
47.83
28
17.82
30.64
56.38
33.32
21.23
10.45
19.23
11.37
7.24
6变电所一次设备的选择和校验
6.1开关柜的选型
表6-1高压侧开关柜的选择相关计算数据参照
=28.67KA
=19.51MVA
=51.81KA
=
表6-2高压侧开关柜的选择相关计算数据参照
=34.16KA
=23.67MVA
=62.85KA
=
表6-3高压侧开关柜的选择相关计算数据参照
=10.83KA
=7.5MVA
=19.93KA
=
根据上述参数，我们选择的变压器是KYN28-10交流金属铠装抽出式开关柜。
表6-4开关柜的参数
额定电压
10KV
最低电压/最高电压
3.6KV/12KV
额定绝缘水平
1min工频耐压
42KV
雷电冲击耐受电压
75KV
额定短路开端电流
40KA﹑50KA﹑63KA﹑80KA﹑100KA﹑125KA
额定短路稳定电流
16KA、20KA、25KA、31.5KA、40KA、50KA
主母线额定电流
630A、1250A、1600A、2000A、2500A、3150A
防护等级
外壳IP4X、断路器室门打开为IP2X
6.2KYN28-10开关柜的校验
开关柜校验
动稳定校验：
=63kA>=58.81Ka
热稳定校验
=1=900
==122.78
所以>满足要求
开关柜校验
动稳定校验：
=80kA>=62.85kA
热稳定校验：
=，=
所以满足要求
开关柜校验
动稳定校验：
=50kA>=19.93kA
热稳定校验：
=
所以满足要求
7继电保护
三台变压器中，我们选择一台做继电保护。
因为变压器的容量最大，负荷电流最大，所以我们选择变压器做继电保护。
7.1变压器过电流保护保护
电流继电器动作电流为
灵敏系数校验
保护时限因为变压器过电流保护时限大于0.5s所以变压器应设电流速断保护。
7.2变压器电流速断保护
28220/=1693.2A
1693.2=84.66A
7.3瓦斯保护
瓦斯保护是变压器的主要保护,能有效地反应变压器部故障。
轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成,作用于信号。
重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成,作用于跳闸。
正常运行时,瓦斯继电器充满油,开口杯浸在油,处于上浮位置,干簧触点断开。
当变压器部故障时,故障点局部发生过热,引起附近的变压器油膨胀,油溶解的空气被逐出,形成气泡上升,同时油和其它材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。
当故障轻微时,排出的瓦斯气体缓慢地上升而进入瓦斯继电器,使油面下降,开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动,使干簧触点接通,发出信号。
当变压器部故障严重时,产生强烈的瓦斯气体,使变压器部压力突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流冲击档板,档板克服弹簧的阻力,带动磁铁向干簧触点方向移劝,使干簧触点接通,作用于跳闸。
8设计心得
本次课程设计顺利的完成了，在这里我们首先要感老师的大力帮助，正是在老师的悉心指导和耐心细致地讲解下，使我们完成了本次的课程设计。
通过本次设计我们对所学习的基础知识和专业知识有了更加理性和深层的认识，并锻炼和提高了实际动手和实践能力，为我们将来走向工作岗位打下了良好结实的基础。
在参与设计的过程中我们同时意识到了组员间的团结合作、充分的利用资源、熟练运用各种软件的重要性，当然扎实的专业基础知识是本次设计成功的关键因素。
参考文献
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机械工业2008
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中国水利水电2003
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