工厂供电课程设计(20200812003221)

工厂供电课程设计(20200812003221)
工厂供电课程设计(20200812003221)

广东水利电力职业技术学院

课程:工厂供电课程设计

任务:某机械厂供配电系统设计

系别:自动化工程系

专业:电气自动化技术

班别:10电气 1班

小组成员:张添瑞 100216151

张伟涛 100216152

张劲 100216150

指导教师:韩琳

时间: 2012 年 07 月

本课程设计检验我们本学期学习的情况的一项综合测试,它要求我们把所学的知识全

部适用,融会贯通的一项训练,是对我们能力的一项综合评定。

电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里,电能虽然是工

业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占比例一般很小(除电化工业)。电能在工业生产中的重要性,并不在于在产品成本或投资总额所占比重多少,而在于工业生产

实现电气化后可以大大增加产量,减轻工人劳动强度,降低生产成本,提高产品质量,提

高劳动生产率,改善工作条件,有利于实现生产过程自动化。另一方面,如果工厂电能供

应突然中断,则对工业生产可能造成严重后果。因此做好工厂供电工作对发展工业生、实

现工业现代化都具有极其重要的意义,对于节约能源、支援国家经济建设同样也具有重大

意义。

本设计为工厂变电所设计,对在工厂变电所设计中的若干问题如负荷计算,三相短路

分析,短路电流计算,高低压设备的选择与校验,防雷与接地,变电所的过电压保护,计

量无功补偿等几方面的设计进行了阐述。

工厂供电工作要很好为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,同时做

好节能工作,要从以下基本要求做起 :

(1)安全在电能的供应、分配和利用过程中,不应发生人生事故及设备事故。

(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

(3)优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

(4)经济供电系统投资要尽量少,运行费要低,尽可能节约电能和减少有色金属消

耗。

此外,在供电工作中,要合理处理局部和全局、当前和长远等关系,要做到局部与全

局协调,顾全大局,适应可持续发展要求。

第一章设计任务

第二章负荷计算和无功功率补偿

第三章变电所位置与型式的选择

第四章变电所主变压器及主接线方案的选择

第五章短路电流的计算

第六章变电所一次设备的选择校验

第七章变压所进出线与邻近单位联络线的选择

第八章变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定第九章降压变电所防雷与接地装置的设计

第十章机械厂变电所主接线电气原理图

第十一章课程设计总结心得体会

参考文献

第一章设计任务

1.1 设计要求

要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况,并适当考虑到工厂生产的

发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置和型式,确定变电

所主变压器的台数、容量与类型,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,确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书,绘

出设计图纸。

1.2 设计依据

1.2.1 工厂总平面图

(4)(5)(8)

(1)

(6)(9)

(2)

(7)

(10)

(3)

图 1.1工厂平面图

1.2.2 工厂负荷情况

本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为4600h,日最大负荷持续时间为 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。本厂的负荷统计

资料如表 1.1所示。

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铸造车间动力3000.30. 7

照明50.81. 0 2锻压车间动力3500.30. 65

照明80.71. 0 7金工车间动力4000.20. 65

照明100.81. 0 6工具车间动力3600.30. 6

照明70.91. 0 4电镀车间动力2500.50. 8

照明50.81. 0

3热处理车间动力1500.60. 8

照明50.81. 0 9装配车间动力1800.30. 7

照明60.81. 0 10机修车间动力1600.20. 65

照明40.81. 0 8锅炉车间动力500.70. 8

照明10.81. 0 5仓库动力200.40. 8

照明10.81. 0生活区照明3500.70. 9

表 1.1工厂负荷统计资料

1.2.3供电电源情况

按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由附近一条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,线距为 2m;干线首端距离本厂约 8km。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流保护和电流速断保护,定时限过流保护整定的动作时间为 1.7s 。为满足工厂二级负荷要求,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。

1.2.4气象资料

本厂所在地区的年最高气温为38℃,年平均气温为23℃,年最低气温为-9 ℃,年最热月平均最高气温为33℃,年最热月平均气温为26℃,年最热月地下0.8 米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风,年雷暴日数为 20。

1.2.5地质水文资料

本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位为2m。

1.2.6电费制度

本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两

部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为 18 元/kVA,动力电费为 0.9 元/Kw.h ,照明电费为 0.5 元 /Kw.h 。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9 ,此外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性向供电部门交纳供电贴费: 6~10VA为 800/kVA。

第二章负荷计算和无功功率补偿

2.1负荷计算

2.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式

a)有功计算负荷(单位为 KW)

P30 = K d P e,K d为系数

b) 无功计算负荷(单位为kvar )

Q30 = P30 tan

c) 视在计算负荷(单位为kvA)

S30=

P

30 cos

d)计算电流(单位为 A)

S30,U N为用电设备的额定电压(单位为)

I30=KV

3U N

2.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式

a) 有功计算负荷(单位为 KW)P30=K p P

30 i

式中P30 i是所有设备组有功计算负荷P30之和, K p 是有功负荷同时系数,可取

0.85~0.95

b)无功计算负荷(单位为 kvar )

Q30 = K q Q30 i,Q30 i是所有设备无功Q30之和; K q是无功负荷同时系数,可取

0.9~0.97

c) 视在计算负荷(单位为 kvA)S30= P302Q302

d) 计算电流(单位为 A)

S

30 I30=

3U N

经过计算,得到各厂房和生活区的负荷计算表,如表 2.1 所示(额定电压取380V)

表 2.1各厂房和生活区的负荷计算表

设备容量需要系数计算负荷名称类别cos tan

号P e/kW K d P30/kW Q30/kvar S30/kV A I30/A

铸造动力3000. 30. 7 1.029091.8————

1照明50. 81. 00 4.00————车间

小计305——9491.8132201

锻压动力3500. 30.65 1.17105123————

2照明80. 71. 00 5.60————车间

小计358——110.6123165251金工

动力4000. 20.65 1.178093.6————

7照明100. 81. 0080————车间

小计410——8893.6128194工具

动力3600. 30. 6 1.33108144————

6照明70. 91. 00 6.30————车间

小计367——114.3144184280

电镀动力2500. 50. 80.7512593.8————

4照明50. 81. 0040————车间

小计255——12993.8160244

车间 照明 5 0. 8 1. 0

0 4 0 —— ——

小计 155 ——

94 67.5 116 176

装配 动力 180 0. 3 0. 7 1.02 54 55.1

—— ——

9

照明 6 0. 8 1. 0

4.8 0 —— ——

车间

小计 186 ——

58.8 55.1 80.6 122

机修

动力 160 0. 2 0.65 1.17 32 37.4

—— ——

10

照明 4 0. 8 1. 0

3.2 0 —— ——

车间

小计 164 ——

35.2 37.4 51.4 78

锅炉 动力 50 0. 7 0. 8 0.75 35 26.3

—— ——

8

照明 1 0. 8 1. 0

0.8 0 —— ——

车间

小计 51 ——

35.8 26.3

44.4 67

动力

20 0. 4 0. 8 0.75 8 6 —— ——

5

仓库 照明 1 0. 8 1. 0

0 0.8 0 —— ——

小计 21 ——

8.8 6 10.7 16.2

11

生活区

照明 350 0.7

0.9

0.48

245 117.6 272 413

动力 2219 1013.5

856.1

——

——

照明

403

总计

计入 K p =0.8, K q =0.85

0.75

810.8 727.6 1089 1655

2.2

无功功率补偿

无功功率的人工补偿装置:主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点,因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

由表 2.1 可知,该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.75。而供电部门要求该厂 10KV 进线侧最大负荷时功率因数不低于 0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗,因此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 0.9,暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量:

Q C = P 30 (tan 1 - tan 2 )=810.8[tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) ] = 369.66 kvar

参照图 2,选 PGJ1型低压自动补偿评屏, 并联电容器为 BW0.4-14-3 型,采用其方案 1 (主屏) 1 台与方案 3(辅屏) 4 台相结合,总共容量为 84kvar 5=420kvar 。补偿前后,变

压器低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷 Q 30' =(727.6-420)kvar=307.6 kvar , 视在功率 S 30'

P 302 Q 30'2 =867.2 kVA ,计算电流 I 30'

S 30' =1317.6 A, 功率因数提高为

3U N

30

cos '

= P

' =0.935。

S

30

在无功补偿前, 该变电所主变压器 T 的容量为应选为 1250kVA,才能满足负荷用电的需要;而采取无功补偿后, 主变压器 T 的容量选为 1000kVA 的就足够了。 同时由于计算电流的减少,使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效 益十分可观。因此无功补偿后工厂380V 侧和 10kV 侧的负荷计算如表 3 所示。

主屏辅屏

C C C

1#方案3#方案

6支路6支路

2#方案4#方案

8支路8支路

图2.1 PGJ1 型低压无功功率自动补偿屏的接线方案

表2.2无功补偿后工厂的计算负荷

计算负荷

项目cos

P30/KW Q30/kvar S30/kV A I30/A 380V 侧补偿前负荷0.75810.8727.610891655

380V 侧无功补偿容量-420

380V 侧补偿后负荷0.935810.8307.6867.21317.6

主变压器功率损耗0.015 S30 =130.06 S30 =52

10KV 侧负荷计算0.935823.8359.6898.952

第三章变电所位置与型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心,工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。

在工厂平面图的下边和左侧,分别作一直角坐标的x 轴和y轴,然后测出各车间(建筑)

和宿舍区负荷点的坐标位置,P1、 P2、 P3P10分别代表厂房1、2、3...10 号的功率,设

定P1(2.5,5.6)、 P2(3.6,3.6)、 P3(5.7,1.5)、 P4( 4,6.6)、 P5(6.2,6.6)、 P6(6.2,5.2)、 P7(6.2,3.5)、 P8( 8.8,6.6)、 P9( 8.8,5.2)、 P10(8.8,3.5),并设 P11(1.2,1.2)

为生活区的中心负荷,如图 3-1 所示。而工厂的负荷中心假设在 P( x , y ), 其中

P=P+P +P+ P = P i。因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程,可得负荷中心的坐12311

标:

P1 x1P2 x2P3 x3P

11

x

11( P i x i )

x

P1 P2P3P

11

(3-1)

P i

P 1 y 1 P 2 y 2 P 3 y 3

P 11

y

11

( P i y i )

y

P 1 P 2 P 3 P

11 (3-2)

P i

把各车间的坐标代入( 1-1)、( 2-2),得到 x =5.38, y =5.38 。由计算结果可知,工厂的负

荷中心在 6 号厂房(工具车间)的西北角。考虑到周围环境及进出线方便,决定在 6 号厂

房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所,器型式为附设式。

y

P 4

P 5

P 8

P 1

P

P 6

P 9

P 2

P 7

P 10

P

P

3

11

x

图 3-1

按负荷功率矩法确定负荷中心

第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择

4.1 变电所主变压器的选择

根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案:

a)装设一台变压器 ,

为主变压器容量, S 型号为 S9 型,而容量根据式 S N T S 30 S N T 30

为总的计算负荷。选 S N T =1000 KVA> S 30 =898.9 KVA ,即选一台 S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。

b)装设两台变压器

型号为 S9 型,而每台变压器容量根据式(

4-1 )、(4-2 )选择, 即

S N T (0.6 ~ 0.7) 898.9 KVA=( 539.34~629.23 )KVA

(4-1 )

S

N T

S

30(

) =(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA

(4-2 )

因此选两台 S9-630/10 型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近 单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为 Yyn0 。

4.2 变电所主接线方案的选择

按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案: 4.2.1 装设一台主变压器的主接线方案 如图 4-1 所示

10k

FS4-1GW口-10GG-1A(J)-0

GG-1A(F)-0GG-1A(F)-0

GG-1A(F)-5

Y0

Y0

联络

(备用电源)

S9-100

10/0.4k

220/380

高压柜

GG GG GG GG

1A(J1A(F1A(F1A(F

-0-5-0-0

联络(备用)

图 4-1装设一台主变压器的主接线方案

4.2.2装设两台主变压器的主接线方案如图4-2所示

10kV

FS4-10GW口-10

GG-1A(F)-113、11

GG-1A(J)-01

GG-1A(F)-07

GG-1A(F)-54GG-1A(F)

-96

Y

Y

0联络线

S9-630

S9-630

10/0.4kV10/0.4kV

(备用电源)

220/380V

高压柜列

GG-GG-GG-GG-GG-GG-

1A(F)1A(F)1A(J)1A(F)1A(F)1A(F)

-113-11-01-96-07-54

主主

联络

变变(备用)

图 4-2装设两台主变压器的主接线方案

4.3主接线方案的技术经济比较

表 4-1主接线方案的技术经济比较

比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案

技供电安全性满足要求满足要求

术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,电压损耗较

标小

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

查得 S9-1000/10 的单价为查得 S9-630/10 的单价为 10.5 万电力变压器的15.1 万元,而变压器综合投资元,因此两台变压器的综合投资综合投资额约为其单价的 2 倍,因此综合约为 4*10.5=42 万元,比一台主投资约为 2*15.1=30.2 万元变方案多投资 11.8 万元

查得 GG-1A(F)型柜可按每台 4

高压开关柜万元计,其综合投资可按设备本方案采用 6 台 GG-1A(F)柜,其(含计量柜)的 1.5 倍计,因此高压开关柜综合投资约为 6*1.5*4=36 万元,的综合投资额的综合投资约为 4*1.5*4=24比一台主变方案多投资 12 万元

经万元

主变的折旧费 =42 万元 *0.05=2.1

济主变的折旧费 =30.2 万元

万元;高压开关柜的折旧费 =36指*0.05=1.51 万元;高压开关柜

万元 *0.06=2.16 万元;变配电的标的折旧费 =24 万元 *0.06=1.44

维修管理费 =(42+36)万元电力变压器和

万元;变配电的维修管理费 =

高压开关柜的*0.06=4.68 万元。因此主变和高

(30.2+24 )万元 *0.06=3.25

年运行费压开关柜的折旧和维修管理费 =

万元。因此主变和高压开关柜

(2.1+2.16+4.68 ) =8.94 万元,

的折旧和维修管理费 =

比一台主变方案多投资 2.74 万

(1.51+1.44+3.25 )=6.2 万元

主变容量每 KVA为 800 元,供供电贴费 =2*630KVA*0.08 万元供电贴费电贴费 =1000KVA*0.08 万元=100.8 万元,比一台主变多交

/KVA=80万元20.8 万元从上表可以看出,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的主

接线方案,但按经济指标,则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案,因此决定采用装设一台主变的主接线方案。

第五章短路电流的计算

5.1绘制计算电路

(1)

500MVA K-1(3)K-2

(2)

LGJ-150,8km

∞系统

S9-1000

10.5kV0.4kV

图 5-1短路计算电路

5.2确定短路计算基准值

设基准容量S d=100MVA,基准电压 U d= U c=1.05U N, U c为短路计算电压,即高压侧U d 1=10.5kV,低压侧 U d 2=0.4kV,则

S d100MVA

(5-1)

I d 1 5.5kA

3U d 1 3 10.5kV

S d 100MVA (5-2)

I d 2

144kA

3U d 2

3 0.4kV

5.3

计算短路电路中个元件的电抗标幺值

5.3.1 电力系统

已知电力系统出口断路器的断流容量

S oc =500MVA ,故

X 1 =100MVA/500MVA=0.2

(5-3 )

5.3.2 架空线路

查表得 LGJ-150 的线路电抗 x 0 0.36 / km ,而线路长 8km ,故

S d

100MVA

(5-4)

X 2x 0 l

U c 2

(0.36 8) (10.5kV ) 2

2.6

5.3.3 电力变压器

查表得变压器的短路电压百分值 U k % =4.5 ,故

U k %S d

4.5 100MVA =4.5 (5-5 )

X 3

100S N

100 1000kVA

式中, S N 为变压器的额定容量

因此绘制短路计算等效电路如图

5-2 所示。

1 1 1 0.2

k-1

k-2

2.6

4.5

图 5-2

短路计算等效电路

5.4 k-1 点( 10.5kV 侧)的相关计算

5.4.1 总电抗标幺值

X ( k 1) X 1* X 2* =0.2+2.6=2.8 ( 5-6 )

5.4.2 三相短路电流周期分量有效值

*

I d1 5.5kA

(5-7 )

I k 1

X *

( k

2.8 1.96kA

1)

5.4.3 其他短路电流

I ''(3) I (3)

I k (3 1)

1.96kA

(5-8 )

i sh (3) 2.55I ''(3)

2.55 1.96kA

5.0kA (5-9 )

I sh (3) 1.51I ''( 3)

1.51 1.96kA

2.96kA

(5-10 )

5.4.4 三相短路容量

( 3)

S d

100MVA

(5-11 )

S k 1 X *

2.835.7MVA

5.5 k-2 点( 0.4kV 侧)的相关计算

5.5.1 总电抗标幺值

X ( k 1) X 1* X 2* X 3* =0.2+2.6+4.5=7.3

5.5.2 三相短路电流周期分量有效值

*

I

d 2

144kA

19.7kA

I k 2

X * (k 2 )

7.3

5.5.3 其他短路电流

I ''( 3) I (3)

I k

(3)

1

19.7kA

i sh (3) 1.84I ''( 3) 1.84 19.7kA 36.2kA

I sh (3) 1.09I ''( 3)

1.09 19.7kA

21.5kA

5.5.4 三相短路容量

(3 )

S d

100MVA

13.7MVA

S k 2

*

(k

7.3

X

2)

以上短路计算结果综合图表 5-1 所示。

表 5-1 短路计算结果

三相短路电流

短路计算点

I k (3)

I ''(3)

I (3)

i sh (3)

k-1 1.96 1.96 1.96 5.0

k-2

19.7

19.7

19.7

36.2

( 5-12 )

(5-13 )

( 5-14 ) ( 5-15 ) ( 5-16 )

( 5-17 )

三相短路容量 /MVA

I sh (3 )

S k (3)

2.96

35.7 21.5

13.7

第六章 变电所一次设备的选择校验

6.1 10kV 侧一次设备的选择校验

6.1.1 按工作电压选则

设备的额定电压 U N e 一般不应小于所在系统的额定电压

U N ,即 U N e U N ,高压设备

的额定电压 U N e 应不小于其所在系统的最高电压 U m a x ,即 U N e U m a x 。 U N =10kV ,

U max =11.5kV ,高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压 U N e =12kV ,穿墙套管额定电压

U N e =11.5kV ,熔断器额定电压 U N e =12kV 。

6.1.2 按工作电流选择

设备的额定电流 I N e 不应小于所在电路的计算电流 I 30

,即 I N e

I

30

6.1.3 按断流能力选择

设备的额定开断电流 I oc 或断流容量 S oc ,对分断短路电流的设备来说,不应小于它可

能分断的最大短路有效值 I k (3) 或短路容量 S k (3) ,即

对于分断负荷设备电流的设备来说,则为I oc I OL max, I OL max为最大负荷电流。

6.1.4隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验

a)动稳定校验条件

i

max i sh(3 )或 I max I sh(3)

i max、 I max分别为开关的极限通过电流峰值和有效值,i sh(3)、 I sh(3)分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值

b)热稳定校验条件I t2t I(3) 2t i m a

对于上面的分析,如表6-1 所示,由它可知所选一次设备均满足要求。

表 6-1 10 kV 一次侧设备的选择校验

选择校验项目

参数装置地点条

数据

额定参数

高压少油断路器

SN10-10I/630

高压隔离开关

GN 86-10/200一

高压熔断器

RN2-10

电压互感器

JDJ-10

电压互感器

JDZJ-10

电流互感器

LQJ-10

避雷针 FS4-10

户外隔离开关

GW4-12/400

电压电流

断流能

动态定度热稳定度

力它U N I N I k(3)I sh(3)I (3)2

t

ima 10kV

57.7A

1.96kA 5.0kA 1.962 1.97.3

( I(1NT))

U

N e

U

N e

I

oc

i

max I t2t 10kV630kA16kA40 kA1622512

次10kV200A-25.5 kA10 25500负

0.6

10kV0.5A50 kA--

10/0.1kV----

10 / 0.1 / 0.1 kV

----

3 3 3

10kV100/5A-

22520.1kA(900.1) 21

=31.8 kA=81 10kV----

12kV400A-25kA10 25500

6.2 380V 侧一次设备的选择校验

同样,做出 380V 侧一次设备的选择校验,如表6-2 所示,所选数据均满足要求。

表 6-2 380V 一次侧设备的选择校验

选择校验项目电压电流断流动态

热稳定度其它能力定度

参数U N I N I k(3 )I sh(3)I (3)2t

ima-

装置地点

条件

380V总 1317.6A19.7kA36.2kA19.7 20.7 272-数据

额定参数U

N e

U

N e

I

oc

i

max I t2t-

低压断路器

380V1500A40kA---DW15-1500/3D

低压断路器630A

30Ka

次380V---DW20-630(大于 I30)(一般)

低压断路器

200A

型380V25 kA---

DW20-200(大于 I30)

规低压断路

380V1500A----格HD13-1500/30

电流互感器

500V1500/5A----LMZJ1-0.5

电流互感器

500V 100/5A

----

LMZ1-0.5160/5A

6.3高低压母线的选择

查表得到, 10kV 母线选 LMY-3(40 4mm),即母线尺寸为40mm 4mm;380V母线选 LMY-3(120 10)+80 6,即相母线尺寸为 120mm 10mm,而中性线母线尺寸为 80mm6mm。

第七章变压所进出线与邻近单位联络线的选择

7.1 10kV 高压进线和引入电缆的选择

7.1.1 10kV高压进线的选择校验

采用 LGJ型钢芯铝绞线架空敷设,接往10kV 公用干线。

a). 按发热条件选择由I30= I1 N T=57.7A及室外环境温度33°,查表得,初选 LGJ-

35,

其35°C 时的 I al =149A>I 30 ,满足发热条件。

b). 校验机械强度查表得,最小允许截面积A min =25mm2,而 LGJ-35 满足要求,故选它。

由于此线路很短,故不需要校验电压损耗。

7.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验

采用 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。

a) 按发热条件选择由 I 30 = I 1N T =57.7A 及土壤环境 25°,查表得,初选缆线芯截面为

25 mm2的交联电缆,其 I =149A>I ,满足发热条件。

b) 校验热路稳定

按式 A

A

min

I

( 3)

t ima

,A 为母线截面积,单位为 mm 2 ; A min 为

C

满足热路稳定条件的最大截面积,单位为 mm 2 ;C 为材料热稳定系数; I (3 ) 为母线通过的

三相短路稳态电流,单位为 A ;

t ima 短路发热假想时间,单位为 。本电缆线中 I (3) =1960,

s t ima =0.5+0.2+0.05=0.75s ,终端变电所保护动作时间为 0.5s ,断路器断路时间为 0.2s ,C=77,

把这些数据代入公式中得 A min

I

(3)

t ima 0.75

22mm 2

2

。 C 1960

77

因此 JL22-10000-3

25 电缆满足要求。

7.2 380 低压出线的选择

7.2.1 铸造车间

馈电给 1 号厂房(铸造车间)的线路采用 VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋

地敷设。

a )按发热条件需选择

由 I 30 =201A 及地下 0.8m 土壤温度为 25℃,查表,初选缆

芯截面 120 mm 2 ,其 I al =212A>I 30 ,满足发热条件。

b )校验电压损耗 由图 1.1 所示的工厂平面图量得变电所至 1 号厂房距离约为

288m ,而查表得到 120 mm 2

的铝芯电缆的 R 0 =0.31 / km (按缆芯工作温度°计),

75 X 0 =0.07 / km ,又 1 号厂房的 P 30 =94kW, Q 30 =91.8 kvar ,故线路电压损耗为

U

( pR qX ) 94kW (0.31 0.288) 91.8k var (0.07 0.1)

23.78V

U

N

0.38kV

U %

23.78 100% 6.3% > U al % =5%。

380

c )断路热稳定度校验

A min I (3)

t ima 19700

0.75 224mm

2

C

76

不 满 足 短 热 稳 定 要 求 , 故 改 选 缆 芯 截 面 为 240 mm 2 的 电 缆 , 即 选

VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆,中性线芯按不小于相线芯一

半选择,下同。 7.2.2 锻压车间

馈电给 2 号厂房(锻压车间)的线路,亦采用 VLV22-1000-3

240+1 120 的四芯聚

氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略) 。

7.2.3 热处理车间

馈电给 3 号厂房(热处理车间)的线路,亦采用 VLV22-1000-3

240+1 120 的四芯聚

氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略) 。

馈电给 4 号厂房(电镀车间)的线路,亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。

7.2.5仓库

馈电给 5 号厂房(仓库)的线路,由于仓库就在变电所旁边,而且共一建筑物,因此

采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线 BLV-1000 型 5 根(包括 3 根相线、 1 根 N 线、 1 根 PE线)穿硬塑料管埋地敷设。

a)按发热条件需选择

由 I 30 =16.2A 及环境温度 26 C,初选截面积4mm2,其 I al =19A>I 30,满足发热条件。

b)校验机械强度查表得, A min=2.5 mm2,因此上面所选的 4 mm2的导线满足机械强度要求。

c)所选穿管线估计长50m,而查表得 R0 =0.85/ km ,X0=0.119 / km ,又仓库的P30 =8.8kW, Q30 =6 kvar ,因此

U ( pR qX )8.8kW(8.55 0.05)6k var(0.119 0.05)

10V U N0.38kV

U %10

U al % =5% 100% 2.63% <

380

故满足允许电压损耗的要求。

7.2.6工具车间

馈电给 6 号厂房(工具车间)的线路亦采用 VLV22-1000-3240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。

7.2.7 金工车间

馈电给 7 号厂房(金工车间)的线路亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。

7.2.8 锅炉房

馈电给 8 号厂房(锅炉房)的线路亦采用VLV22-1000-3240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。

7.2.9 装配车间

馈电给 9 号厂房(装配车间)的线路亦采用VLV22-1000-3240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。

7.2.10 机修车间

馈电给 10 号厂房(机修车间)的线路亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙

烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设(方法同上,从略)。

7.2.11生活区

馈电给生活区的线路I采用 BLX-1000 型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。℃,初选1)按发热条件选择由30及室外环境温度(年最热月平均气温)33

=413A I

30满足发热条件。

BLX-1000-1 240,其 33℃时I al≈455A> ,

2)效验机械强度2240 满足机查表可得,最小允许截面积 A min=10mm,因此 BLX-1000-1

械强度要求。

3)校验电压损耗查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离600m 左右,而查表得其阻抗值与 BLX-1000-1240 近似等值的 LJ-240 的阻抗 R0 =0.14/ km ,X 0 =0.30 / km(按线间几何均距0.8m),又生活区的 P30 =245KW , Q30 =117.6kvar,因此

( pR qX )

245kW

(0.14 0.2) 117.6k var (0.3 0.2)

U

0. 38kV

9.4V

U N

U %

9.4

2.5% < U al % =5%

100%

380

BLX-1000-1 120 的三相架空线路对生活区供 满足允许电压损耗要求。因此决定采用四回 电。 PEN 线均采用 BLX-1000-1 75 橡皮绝缘线。重新校验电压损耗,完全合格。

7.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验

采用 YJL22— 10000 型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆,直接埋地敖设,与相距约2Km

的临近单位变配电所的 10KY 母线相连。 7.3.1 按发热条件选择

工厂二级负荷容量共 335.1KVA , I 30 335.1kVA /( 3 10kV ) 19.3 A ,最热月土壤平均

温度为 25℃。查表《工厂供电设计指导》 8-43 ,初选缆心截面为 25 mm 2 的交联聚乙烯绝

缘的铝心电缆,其 I al = 90 A > I 30 满足要求。 7.3.2 校验电压损耗

由表《工厂供电设计指导》 8-41 可查得缆芯为 25 mm 2 的铝 R 0 1.54 / km

(缆芯温度按 80℃计),X 0

0.12 / km , 而 二 级 负 荷 的

P 30 (94 129

35.8)kW

258.8kW ,

Q

30

(91.8 93.8

26.3)k var

211.9k var ,线路长度

按 2km 计,因此

U

258.8kW

(1.54

2) 211.9k var (0.12 2)

10 kV

85V

U %

(85V / 10000V ) 100% 0.85

U al 5%

由此可见满足要求电压损耗 5%的要求。 7.3.3 短路热稳定校验

按本变电所高压侧短路电流校验,由前述引入电缆的短路热稳定校验,可知缆芯

25 mm 2 的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位

10KV 的短路数据不知,因此该联路

线的短路热稳定校验计算无法进行,只有暂缺。

以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表

7-1 所示。

表 7-1 进出线和联络线的导线和电缆型号规格

线路名称

导线或电缆的型号规格

10KV 电源进线 LGJ-35 铝绞线(三相三线架空)

主变引入电缆

YJL22— 10000— 3× 25 交联电缆(直埋)

至 1号厂房 VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋)

至 2号厂房 VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋) 380V 至 3号厂房 VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋) 至 4号厂房

VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋) 低压

出线

至 5号厂房 BLV — 1000— 1× 4 铝芯线 5 根穿内径 25 mm 2 硬塑管

至 6号厂房 VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋)

至 8号厂房VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋)至 9号厂房VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋)至 10 号厂房VLV22— 1000— 3× 240+1× 120 四芯塑料电缆(直埋)

至生活区四回路,每回路 3×BLX-1000-1 × 120+1× BLX-1000-1 × 75 橡皮线(三相

四线架空线)

与临近单位 10KV 联络线YJL22— 10000— 3× 16 交联电缆(直埋)

第八章变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定

8.1 变电所二次回路方案的选择

a)高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用手动操动机构,其控制与信

号回路如《工厂供电设计指导》图6-12 所示。

b)变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜,装设三相有功电度表和无

功电度表,分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能,并以计算每月工厂的平均功率因

数。计量柜由上级供电部门加封和管理。

c) 变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器——避雷器柜。其中

电压互感器为 3 个 JDZJ—— 10 型,组成Y0/ Y0/ (开口) Y0/Y0/ 的接线,用以实现电压侧量

和绝缘监察,其接线图见《工厂供电设计指导》图 6-8 。作为备用电源的高压联路线上,

装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表,接线图见《工厂供电设计指导》图 6-9 。高压进线上,也装上电流表。低压侧的动力出线上,均装有有功电度表和无功电度表,低

压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上,装上无功电度表。每一

回路均装设电流表。低压母线装有电压表,仪表的准确度等级按符合要求。

8.2 变电所继电保护装置

8.2.1 主变压器的继电保护装置

a)装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时,瞬时动作于信

号;当产生大量的瓦斯时,应动作于高压侧断路器。

b)装设反时限过电流保护。采用 GL15型感应式过电流继电器,两相两继电器式结线,去分流跳闸的操作方式。

8.2.2 护动作电流整定

K rel K w

I L max

I op

K i

K re

其中 I

L max

I KVA

/( 3

KV A

115

A ,可靠系数

K rel =

1.3 ,21N T 2 100010 ) 2 57.7

接线系数 K w = 1,继电器返回系数 K re = 0.8 ,电流互感器的电流比K i=100/5=20,因此动作电流为:

I OP 1.31

因此过电流保护动作电流整定为 10A。

0.8

115 A 9.3 A

20

8.2.3 过电流保护动作时间的整定

因本变电所为电力系统的终端变电所,故其过电流保护的动作时间( 10 倍的动作电流

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