车间变电所项目设计方案.docx
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车间变电所项目设计方案
车间变电所项目设计方案
1引言
车间变电所是车间供配电的重要组成部分，它直接影响整个车间供电的可靠运行，是联系工厂与车间的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
电气主接线是车间变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、《低压配电设计规范》等，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：
1、遵守规程、先进合理
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。
工厂供电工作要能很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，做到安全、可靠、优质、经济。
合理处理局部和全局，当前和长远等关系，既要顾局部当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
因此做好工厂供电工作对于发展生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。
1负荷计算及变压器的选择
1.1负荷计算的目的
工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分外，通常均由电力系统共给。
工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变换电压后，分配到各用电设备。
因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处地位十分重要。
如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。
进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。
1.2负荷计算的方法及主要原始资料
一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。
此设计采用的是需用系数法来对加氢裂化装置进行电力负荷计算的。
因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。
这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。
而单位面积功率法和单位指标法主要多用于民用建筑；单位产品耗电量法主要适用于某些工业。
表1.2
设备名称
Pe（kw）
kx
cosφ
tanφ
白云石称量车
22
0.8
0.88
0.54
白云石冲击破
90
0.8
0.89
0.512
白云石传送皮带
30
0.8
0.89
0.512
白云石斗提
55
0.8
0.89
0.512
白云石分析机
15
0.8
0.88
0.54
白云石混合机
280
0.8
0.85
0.62
白云石气力输送
45
0.8
0.89
0.512
白云石筛分
75
0.8
0.89
0.512
白云石双辊破
30
0.8
0.89
0.512
白云石压机
75
0.8
0.89
0.512
除铁器
0.55
0.8
0.76
0.882
锤式破碎机
75
0.8
0.89
0.512
颚式破碎机
30
0.8
0.89
0.512
给料机
11
0.8
0.84
0.646
惯性输入机
3
0.8
0.87
0.567
搅拌器
5.5
0.8
0.88
0.54
金属探测器
0.55
0.8
0.76
0.882
可逆皮带
5.5
0.8
0.84
0.646
镁砂称量车
22
0.8
0.88
0.54
镁砂冲击破
90
0.8
0.89
0.512
镁砂传送皮带
45
0.8
0.89
0.512
镁砂斗提
55
0.8
0.89
0.512
镁砂分析机
18.5
0.8
0.89
0.512
镁砂混合机
280
0.8
0.85
0.62
镁砂气力输送
45
0.8
0.89
0.512
镁砂筛分
75
0.8
0.89
0.512
镁砂双辊破
30
0.8
0.87
0.567
镁砂压机
75
0.8
0.89
0.512
燃油循环泵
15
0.8
0.84
0.646
散料机
75
0.8
0.89
0.512
石蜡循环泵
15
0.8
0.84
0.646
树脂循环泵
15
0.8
0.65
1.17
重油循环泵
15
0.8
0.84
0.646
助推泵
2.2
0.8
0.86
0.593
另：
办公楼150KW球料储库163KW石蜡储罐196KW空压站367KW油站198KW
消防水127KWLP站24KW黏结剂储库100KW煅烧车间2146KW竖窑983KW空压站168.5KW煤粉制备329KW双膛窑1547KW附房及空压站268.5KW
综合楼50KW其它设施200KW
1.3按需要系数法确定负荷计算
A.确定用电设备组或用电单位计算负荷的公式:
a.有功计算负荷（KW）
=
；式中，
为用电设备组或用电单位的需要系数；
为用电设备组或用电单位的总设备容量；
b.无功计算负荷Kvar
式中，
为设备铭牌给定功率因数角用电设备组或用电单位功率因数角的正切值
c.视在计算负荷（KV·A）
d.计算电流（A）
式中
为用电设备组或用电单位供电电压额定值（KV）
根据原始数据及相关计算公式，最终确定负荷为：
装置名称
（KW）
（Kvar）
（KVA）
白云石称量车
17.6
9.5
20
白云石冲击破
72
36.864
80.89
白云石传送皮带
24
12.288
26.963
白云石斗提
44
22.528
49.432
白云石分析机
14.8
7.578
16.627
白云石混合机
224
138.88
263.56
白云石气力输送
36
18.432
40.445
白云石筛分
60
30.72
67.407
白云石双辊破
24
13.608
27.589
白云石压机
60
30.72
67.407
除铁器
0.44
0.388
0.587
锤式破碎机
60
30.72
67.407
颚式破碎机
24
12.288
26.963
给料机
3.6
2.232
4.236
惯性输入机
2.4
1.8
搅拌器
4.4
2.376
5
金属探测器
0.44
0.388
0.587
可逆皮带
4.4
2.842
5.24
镁砂称量车
17.6
9.5
20
镁砂冲击破
72
36.864
80.89
镁砂传送皮带
24
12.288
26.963
镁砂斗提
44
22.528
49.432
镁砂分析机
14.8
7.578
16.627
镁砂混合机
224
138.88
263.56
镁砂气力输送
36
18.432
40.445
镁砂筛分
60
30.72
67.407
镁砂双辊破
24
13.608
27.589
镁砂压机
60
30.72
67.407
燃油循环泵
12
6.48
13.638
散料机
60
30.72
67.407
石蜡循环泵
12
6.48
13.638
树脂循环泵
12
6.48
13.638
重油循环泵
12
6.48
13.638
助推泵
1.76
1.043
2.046
系数：
K=0.9
∑P30=6044KW；
∑Q30=2106Kvar；
∑S30=6400KVA；
1.5车间变压器选择
变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电器设备，它的作用就是升高和降低电压。
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。
]
低压为230/400V的配电变压器联结组别的选择：
（1）选择Y,yn0联结组别的几种情况：
①三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流25%时；
②供电系统中高次谐波干扰不严重时；
③低压单相接地短路保护的动作灵敏度达到要求时；
（2）选择D,yn11联结组别的几种情况：
①由单相不平衡负荷引起的中性电流超过变压器低压绕组额定电流25%时；
②供电系统中存在较大的“谐波源”，三次及以上高次次谐波电流比较突出时；
③需要增大单相短路电流值，以确保低压单相接地短路保护的动作灵敏度；
基本上满足经济运行的要求。
在故障的情况下,不用考虑变压器的过负荷能力就能担负起对全部负荷供电的任务。
综上所述:
依据车间低压装置的计算负荷可以选定催化车间变压器为：
SCB9-2000/10配电变压器*3接线D.yn11
空载损耗（W）：
3730负载损耗（W）：
13360（75℃）阻抗电压（%）：
6空载电流（%）：
0.4重量（kg）：
5260
SCB9-2500/10配电变压器接线D.yn11
空载损耗（W）：
4500负载损耗（W）：
15875（75℃）阻抗电压（%）：
6
空载电流（%）：
0.4重量（kg）：
6410
2短路电流的计算
2.1短路的概述
“短路”是电力系统中常发生的一种故障。
所谓短路是指电网某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或地接触。
电器设备载流部分绝缘损坏是形成短路的主要原因，它带来的危害也是相当严重的。
后果：
（1）损坏电气设备：
短路电路要产生很大的电动力和很高的温度，可使故障设备造成严重的损坏，并可能损坏电路其它设备。
（2）造成停电事故：
由于电路中装设有短路保护装置，因此在电路短路时，将使得短路电路断开，从而造成停电。
短路点越靠近电源，短路引起停电的范围越大，给国民经济造成的损失越大。
（3）引起电压骤降：
短路时电压要骤降，从而严重影响电气设备的运行。
电压的严重下降，还可能破坏各发电厂并列运行的稳定性，使得并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列.
（4）造成电磁干扰：
不对称短路电流产生的不平衡磁场，对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生严重的干扰，影响其正常运行，甚至可能造成误动作。
2.2 短路的形式
在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。
三相短路，用文字符号
点
表示，如图a所示。
两相短路，用
表示，如图b所示。
单相短路，用
表示，如图c和d所示。
两相接地短路，是指中性点不接地系统中两不同相均发生单相接地而形成的两相短路，如图e所示；也指两相短路后又接地的情况，如图f所示，都用
表示。
它实质上就是两相短路，因此也可用
表示。
图2.2
2.3电力网路中的短路电流计算
进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统安全运行，在设计选择电器设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路故障引起的发热效应和电动理效应的巨大冲击。
同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，采用了各种继电保护和自动装置，这些装置的整定计算也需要准确的短路电流数据。
为了校验各种电器设备，必须找出可能出现的最严重的短路电流。
经分析，发现在空载线路上且恰好当某一相电压过零时刻发生三相短路，在该相中就会出现最为严重的短路电流。
低压侧三相短路电流计算系统图
表2.3
短路点
（KA）
（KA）
（KA）
（MVA）
d—1、9
148.81
344.67
162.2
102.98
d—2
27.18
61.13
29.63
18.81
d—3
85.41
192.09
93.1
59.1
d—4
20.13
45.27
21.94
12.66
d—5
117.35
263.92
127.91
81.21
d—6
10.35
23.28
11.28
7.17
d—7
8.37
18.82
9.12
5.79
d—8
33.65
75.68
36.68
23.28
3导线及其截面的选择
3.1导线和电缆的选择
导线和电缆选择是工业企业供电网络设计中的一个重要组成部分，因为它们是构成供电网络的主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。
在选择导线和电缆的型号及截面时，既要保证供电的安全可靠，又要充分利用导线和电缆的负载能力。
选择导线和电缆截面时，必须考虑以下几个因素，这些因素也是我们的选择原则：
（1）发热问题电流通过导线或电缆时将引起发热，从而使其温度升高。
当通过的电流超过其允许电流时，将其绝缘线和电缆的绝缘加速老化，严重时将烧毁导线或电缆，或引起其它的事故，不能保证安全供电。
另一方面为了避免浪费有色金属，应该充分利用导线和电缆的负荷能力。
因此，必须按导线或电缆的允许载流量来选择其截面。
（2）电压损失问题电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于线路上有电阻和电抗，还产生电压损失。
当电压损失超过一定的范围后，将使用电设备端子上的电压不足，严重影响用电设备的正常运行。
（3）架空线路的机械强度架空线路经受风、雪、覆冰和温度变化的影响，因此必须有足够的机械强度以保证其安全运行，其截面不得小于某一最小允许截面。
（4）经济条件导线和电缆截面的大小，直接影响网络的出投资及电能损耗的大小。
截面选的小些，可节约有色金属和减少电网投资，但网络中的电能损耗增大。
反之，网路中的电能损耗虽然减少，但有色金属耗用量和电网投资都随之增大。
因此这里有一个经济运行的问题，即所谓按经济电流密度选择导线和电缆截面，此时网路中的年运行费用最小。
3.2导线截面选择及校验的方法
常用选择导线截面的方法有：
按发热条件选择；按照允许电压损失条件选择；按照机械强度条件选择；按照经济电流密度条件选择。
从原则上讲，上述四个条件都满足，以其中最大的截面作为我们应该选取的导线截面。
但是，对一般工业企业6~10KV线路来说，因为电力线路不长，如按照经济电流密度来选择导线的截面，则往往偏大，所以一般只作为参考数据。
只有大型工业企业的外部电源线路，但负荷较大、线路较长时，特别是35KV及以上的输电线路，主要应按经济电流密度来选择导线截面。
对于一般的工业企业内部6~10KV线路，因线路不长，其电压损失不大，所以一般按发热条件选择，然后按其它条件进行校验。
对于380V低压线路，虽然线路不长，但因电流较大，在按发热条件选择的同时，还应按允许电压损失的条件进行校验。
按照允许电压损失条件选择条件：
≤5%进行校验，各设备导线的选择均满足此条件。
式中，
、
为每公里线路的电阻和电抗；
为由有功负荷及电阻引起的电压损失；
为由无功负荷及电抗引起的电压损失；
表3.2
设备名称
电缆型号
（A）
（A）
>1.25
白云石称量车
VLV29-3×16
67
42
合格
白云石冲击破
VLV29-3×120
218
167
合格
白云石传送皮带
VLV29-3×25
87
56.9
合格
白云石斗提
VLV29-3×50
132
102.7
合格
白云石分析机
VLV29-3×6
38
29.4
合格
白云石混合机
VLV29-3×10
51
36
合格
白云石气力输送
VLV29-3×35
108
83.9
合格
白云石筛分
VLV29-3×95
192
140.1
合格
白云石双辊破
VLV29-3×25
87
56.9
合格
白云石压机
VLV29-3×95
192
140.1
合格
除铁器
VLV29-3×4
30
1.5
合格
锤式破碎机
VLV29-3×95
192
140.1
合格
颚式破碎机
VLV29-3×25
87
56.9
合格
给料机
VLV29-3×4
30
3.4
合格
惯性输入机
VLV29-3×6
38
29.4
合格
搅拌器
VLV29-3×4
30
11.1
合格
金属探测器
VLV29-3×4
30
1.5
合格
可逆皮带
VLV29-3×4
30
11.6
合格
镁砂称量车
VLV29-3×16
67
42
合格
镁砂冲击破
VLV29-3×120
218
167
合格
镁砂传送皮带
VLV29-3×25
87
56.9
合格
镁砂斗提
VLV29-3×50
132
102.7
合格
镁砂分析机
VLV29-3×10
51
35.5
合格
镁砂混合机
VLV29-3×10
51
36
合格
镁砂气力输送
VLV29-3×35
108
83.9
合格
镁砂筛分
VLV29-3×95
192
140.1
合格
镁砂双辊破
VLV29-3×25
87
56.8
合格
镁砂压机
VLV29-3×95
192
140.1
合格
燃油循环泵
VLV29-3×25
87
56.8
合格
散料机
VLV29-3×95
192
140.1
合格
石蜡循环泵
VLV29-3×6
38
29.4
合格
树脂循环泵
VLV29-3×25
87
56.8
合格
重油循环泵
VLV29-3×4
30
15
合格
助推泵
VLV29-3×4
30
4.7
合格
4车间高、低压电气设备及其选择
4.1高压电气选择条件
1、按主要额定特性参数包括电压、电流、频率、开断电流等选择；
2、按短路条件进行动稳定、热稳定校验；
3、按承受电压能力及绝缘水平选择；
4、按环境条件，如温度、湿度、海拔等选择；
5、按各类高压电器的不同特点进行选择。
这些条件包括使用环境及电力系统对设备的要求，也包括必须限制设备本身对环境造成不良影响的要求。
使用环境条件它包括海拔高度、环境温度、日温差、风速、相对湿度、日照强度、搜冰厚度、地震基本烈度等自然环境条件;污秽等级、电晕及无线电干扰、嗓声等环境保护条件;机械负荷条件。
4.2高压电气选择
电器额定电压
应不低于所在电路额定电压
即
；一般电器额定电流
应不低于所在电路的计算电流
即
高压断路器选择真空断路器（ZN型）
真空断路器的开关触头在高真空的容器内闭合和断开，灭弧能力强，燃弧时间短，属于高速断路器。
真空断路器触头不受外界有害气体的侵蚀，点磨损小，寿命长；并且它的结构简单、体积小,且可采用积木式结构,系列性强，无易燃易爆危险
高压开关柜的选择选用JYNZ—10型手式交流金属封闭高压开关柜
JYNZ—10型手式交流金属封闭高压开关柜主要适用于3~10KV、交流50HZ单母线系统，作为一般接受和分配电能的户内式配电设备
4.3低压电气的选择
一般电器额定电压
应不低于所在电路额定电压
即
一般电器额定电流
应不低于所在电路的计算电流
即
低压熔断器宜选择限流式熔断器（RT、RS等型）。
因为这类限流式熔断器的熔件一般为导热性好、热容量小的铜、银等金属材料，通常熔件上焊锡，利用其“冶金效应”来改善其保护性能；熔断管内一般充填石英砂，以改善灭弧性能。
主要用于要求快速断开短路、断流能力要求较大及同时要求保护过负荷的场所。
车间低压配电屏的选择选用BFC—2B型抽屉式低压配电屏。
BFC—2B型抽屉式低压配电屏适用于发电厂、变电所等500V以下的交流三相三线制或三相四线制系统，作为动力及照明配电用。
该配电屏配用了AH系列开关，按主电路方案的组合方式分为空气断路器柜、单面抽屉柜和双面抽屉柜三种类型。
5车间变电所所址选择及总体布置
5.1车间变电所所址选择要求
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。
5.2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。
5.3车间供电系统的主结线
车间变电站的主结线由于车间的负荷性质及生产工艺要求决定。
一般采用线路---变压器组、单母线及分段单母线三种结线方式。
（1）变压器组主结线多用在只对三级负荷供电且用电量较小的车间变电站。
（2）当6---10KV高压负荷的出线较多时，可采用单母线结线。
如负荷中心有一、二级负荷，则应有与其它电源相联络的线路，作为备用电源。
（3）分段单母线结线方式主要用在一、二级负荷比较重，要求供电可靠性高的车间。
低压配电线路常见的结线方式有放射式结线、树干式结线、变压器—干线结线、环形结线和柴油发电机组作备用电源的结线。
放射式结线方式的优点是配电线路互不影响，供电可靠性高；主要用于容量大、负荷集中或重要的用电设备，或需要集中联锁起动、停车的用电设备。
树干式结线方式虽配电设备和导线材料耗用较少，运行灵活性好，但是干线故障时影响范围比较大；一般用于用电设备布置较均匀、容量不大的场合。
变压
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