毛纺厂35KV变电所一次系统设计.docx
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毛纺厂35KV变电所一次系统设计
1绪论
1.1设计背景及意义
电能是一种清洁的二次能源。
由于电能易于转换成其他形式的能量，使用便利，输送分配经济，且便于控制，有利于实现生产过程自动化。
因此，电能在现代化工业生产和人类生活的各个方面应用极为广泛。
电能是现代化工业生产的主要能源和动力，电能的生产量已成为衡量一个国家和地区经济发展水平的重要标志之一。
我国，随着经济建设速度的加快，电能的生产量和使用量也在迅速发展。
在工厂，工厂供配电工作对发展工业生产、实现工业现代化，有着十分重要的作用。
如果工厂供电系统突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，特别是对连续生产的企业，即使是短暂的停电，也会引起重大的经济损失。
因此，提高工厂供电的可靠性有着十分重要的意义。
目前，我国变电站设计采用了一些新的措施：
1.变电站接线方案趋于简单，近期国内新建的许多变电站采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。
终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。
2.大量采用新的电气一次设备，变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。
近年来世界各国著名的高压电气设备公司都相继开发、研制了各种类型的145-550kV户外高压和超高压组合电器，国内一些高压开关厂也已经开始生产145kV户外紧凑型组合电器。
户外插接式智能型组合电器是一种功能更完备的高压和超高压开关系统，它内含电气一次、二次设备，以及相关联的插接式复合光缆等。
户外插接式智能型组合电器在国外称为PASS（PlugandSwitchSystem），西方一些国家已经开始采用，国家电力公司正在积极地推广该系列产品，并在500kV变电站进行工业性应用试验。
3.全分散式变电站自动化系统；
4.引入先进的网络技术；
5.变电站占地及建筑面积减少，变电站接线方案的简化，组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。
据有关资料介绍，采用GIS的配电装置和敞开式配电装置相比可节省占地80%以上。
采用PASS的配电装置和敞开式配电装置相比可节省占地40%-60%。
1.2本次设计内容及步骤
全厂总降压变电所，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。
解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。
其基本内容有以下几方面。
1、负荷计算
全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。
考虑车间变电所变压器的功率损耗低压无功补偿情况，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。
列出负荷计算表、表达计算成果。
2、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择
参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。
3、工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。
对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。
4、电力线路的选择设计
根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。
参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，选择导线截面以及型号。
5、工厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。
由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。
6、改善功率因数装置设计
按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。
由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。
如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。
7、变电所高、低压侧设备选择
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、避雷器、互感器、开关柜等设备。
并根据需要进行热稳定和力稳定检验。
用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。
8、继电保护及整定
为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。
并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。
9、变电所防雷设施和接地装置设计
参考本地区气象地质材料，设计防雷措施。
对接地电阻进行计算，确定接地方案。
2原始设计资料及设计要求
2.1毛纺厂原始资料
本厂是一家集纺、织、染为一体的大型毛纺企业主要生产毛纱、纯羊绒、丝羊绒以及尼龙、晴纶、涤纶等化纤产品，年生产能力
m,其中厚织物占60%,中厚织物占25%,薄织物占15%。
工厂布置如图1-1厂区车间位置示意图所示：
图2-1厂区车间位置示意图
各车间变电所负荷情况如表2-1全厂负荷状况表所示：
表2-1全厂负荷状况表
车间变电所代号
车间或用电单位名称
设备容量
/
KW
需用系数K
cosΦ
tanΦ
计算负荷
/kw
/kvar
/kV·A
/
A
NO.1
车间变电所
办公楼
80
0.8
1.0
0
织造车间
（一）
530
0.8
0.8
0.75
制条车间
520
0.8
0.8
0.75
小计（KE=0.9）
NO.2
车间变电所
锻工车间
92
0.2
0.65
1.17
机修车间
420
0.3
0.5
1.732
幼儿园
14
0.6
0.6
1.333
食堂
60
0.75
0.8
0.75
宿舍
64
0.8
1.0
0
小计（KE=0.9）
NO.3
车间变电所
污水处理站
320
0.75
0.75
0.88
条染车间
220
0.7
0.86
0.6
化验室
50
0.75
0.8
0.75
小计（KE=0.9）
NO.4
车间变电所
整理车间
204
0.65
0.82
0.7
染整车间
490
0.8
0.8
0.75
分梳车间
425
0.75
0.82
0.7
小计（KE=0.9）
NO.5
车间变电所
水泵房
296
0.75
0.8
0.75
油泵房
48
0.75
0.8
0.75
锅炉房
286
0.75
0.8
0.75
仓库
52
0.3
0.5
1.732
小计（KE=0.9）
NO.6
车间变电所
纺纱车间
420
0.8
0.8
0.75
织造车间
（二）
400
0.8
0.8
0.75
小计（KE=0.9）
本厂多数车间为三班制,少数车间为一班或两班制,年最大负荷利用小时数为5800h。
本厂染整车间，分梳车间，条染车间，纺纱车间，制条车间，整理车间为二级负荷，其余车间都为三级负荷。
本厂所在地区年最高气温为38℃，年平均温度为23℃，年最低气温负2℃，年最热月平均最高气温为30℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。
当地主导风向为西北风，年雷暴日数为26日。
本厂所在地区平均海拔高度为600m，地层以砂质粘土为主，地下水位为2m。
变电所处经测定自然接地体电阻为50
。
2.2与供电部门的供用电协议
1）当地供电部门提供两个供电电源：
由某220/35KV区域变电所提供的35KV主电源，距此厂9km，架空线进入，型号为LGJ钢芯铝绞线，导线为等边三角形排列，线距为2m。
由某35KV/10KV变电所提供的10KV备用电源满足二级负荷需要，距此厂4km,平时不投入使用，只在本厂主电源故障或检修时投入。
已知与本厂35KV侧有电气联系的架空线总长度为55km,电缆线总长度为15km。
2）供电部门的技术要求：
1.区域变电站35KV馈电线路过流保护装置的整定时间top=2s，工厂总降压变电所的动作时间不得大于1.5s。
2.工厂在总降压变电所35KV电源进行电能计量。
3.工厂的最大负荷时的功率因数不得低于0.9。
3）电力系统变电所35kV母线上的短路数据如下：
在最大运行方式下电力系统变电所35kV母线上的短路容量为S
=340MV·A；
在最小运行方式下电力系统变电所35kV母线上的短路容量为S
=175MV·A。
4）本厂与当地供电部门达成协议，按两部电费制度交纳电费。
每月基本电费按主变压器容
量计为19元/kV·A,动力电费为0.66元/kWh,照明电费为0.73元/kWh。
供电系统图如图2-2供电系统图所示：
图2-2供电系统图
3负荷计算统计
3.1负荷统计方法
负荷计算是进行供电系统设计，选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。
计算负荷的计算是否准确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济、合理。
负荷计算的方法有多种有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。
车间和工厂的计算负荷，通常采用需要系数法来确定。
所以本设计采用需要系数法，基本计算公式为：
有功计算负荷（kW）：
无功计算负荷（kvar）：
=
视在计算负荷（kV·A）:
=
计算电流（A）:
=
对于母线上负荷的统计：
（
=0.9
0.95,
=0.93
0.97）
总的有功计算负荷：
总的无功计算负荷：
总的视在计算负荷：
=
3.2车间变电所的负荷统计
3.2.1NO.2车间变电所下属各车间的负荷计算
锻工车间:
=92kW
=0.2
=0.65
=1.17
=
=0.2
92=18.4kW
=
=18.4
1.17=21.53kvar
=
=18.4/0.65=28.31kV·A
=
=43.01A
机修车间:
=420kW
=0.3
=0.5
=1.732
=
=0.3
420=126kW
=
=126
1.732=218.23kvar
=
=126/0.5=252kV·A
=
=382.89A
幼儿园:
=14kW
=0.6
=0.6
=1.333
=
=0.6
14=8.40kW
=
=8.4
1.333=11.20kvar
=
=8.4/0.6=14kV·A
=
=21.27A
食堂:
=60kW
=0.75
=0.8
=0.75
=
=0.75
60=45kW
=
=45
0.75=33.75kv
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