2022年XX厂降压变电所的电气方案设计书.docx

工厂供电设计XX厂降压变电所的电气设计摘 要1本课题是 XX 厂降压变电所的电气设计，是工厂供电基本学问的详细应用；2 该机械厂共有金工车间、锻造车间、铸压车间、工具车间、热处理车间、装配车间、机修车间、生活区共 11 个用电单位；本厂多数车间为两班制，最大年负荷利用小时为 4600h ，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉车间为二级负荷外， 其余均属三级负荷；3 本设计通过对运算负荷，选出变压器；通过运算三相短路电流，选出其它爱护器件；通过三相短路电流，挑选过电流爱护设备；然后挑选二次回路的设备， 对一次侧设备进行掌握、检测；最终装设接地和防雷的设置；关键字：工厂供配电，负荷运算，电力变压器，三相短路电流，继电爱护， 防雷与接地；目录摘要1 绪论 11. 1课 题 设 计 背 景 11.3工厂供电设计内容及步骤21.2工厂供电设计的一般原就 12 负荷运算和功率补偿42. 1负 荷 计 算 的 内 容和 目 的 42.2负 荷 计 算 的 方 法 42.3短路电流的运算142.4无功功率补偿163 变电所位置和形式的挑选19.4 变压器的挑选 205 主接线方案的设计 215.1对变电所主接线的一般要求215. 2变电所主接线方案 2 16电 气 设 备 的 选 择 与 校 验 2 36.1电气设备挑选的一般原就236.2高压设备的挑选与校验236.2.1高压熔断器的挑选与校验236.2.2高压断路器的挑选与校验236.2.4电流互感器的挑选与校验246.2.5电压互感器 的挑选 与校验256.2.3高压隔离开关的挑选与校验246.3.1低压断路器的挑选与校验256.3低压设备的挑选与校验256.3.2低压刀开关的挑选与校验266.3. 4高 低 压 母 线 的 选 择 2 66.3.3电流互感器的挑选与校验267 变电所进出线和与邻近单位联络线的挑选277.110KV高压进线和引出电缆的挑选277.1.110KV高压进线的挑选校验277.2380/220低压出线的挑选277.2.1馈电给 1 号厂房（铸造车间）的线路277. 2. 2馈电 给 2 号厂房（ 锻压车间） 的线路 2 87.2.3 馈电给 3 号厂房（热处理车间）的线路297.2.4 馈电给 4 号厂房（电镀车间）的线路 307.2.5馈电给 5 号厂房（仓库）的线路317.2.6 馈电给 6 号厂房（工具车间）的线路327.2.7 馈电给 7 号厂房（金工车间）的线路 337.2.8 馈电给 8 号厂房（铸造车间）的线路 347.2.9 馈电给 9 号厂房（装配车间）的线路 357.2.10 馈电给 10 号厂房（机修车间）的线路 367. 2. 1 1馈 电 给 生 活 区 的 线 路 3 77.3作为备用电源的高压联络线的挑选388 变电所的二次回路及继电爱护398.2变电所二次回路的挑选398.1概述398.3变压器的爱护 418.3.1变压器的瓦斯爱护 418.3.2变压器的过电流 428. 3. 3电流 速断 爱护 4 28.4电力线路的爱护438.4.1作为备用电源的高压联络的继电爱护装置438.4.3变电所低压侧的爱护装置448.4.2装设电流速断爱护439 防雷爱护与接地装置459.1过电压及雷电概述45.9.2防雷459.2.1防雷设备459.3电气装置的接地489.2.2防雷爱护措施469.3.1接地概述489.3.2接地电阻4810致谢5011 考文献 5 11 绪论1.1 课题设计背景工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和安排，亦称工厂配电；电能是现代工 业生产的主要能源和动力；电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为 其它形式的能量以供应用；电能的输送的安排既简洁经济，又便于掌握、调剂和测 量，有利于实现生产过程自动化；因此，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的比重一般很小；电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品 成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增 加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度， 改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化；从另一方面来说，假如工厂的 电能供应突然中断，就对工业生产可能造成严峻的后果；因此，做好工厂供电工作 对于进展工业生产，实现工业现代化，具有非常重要的意义；由于能源节省是工厂 供电工作的一个重要方面，而能源节省对于国家经济建设具有非常重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节省能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用；工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必需达到以下基本要求：安全在电能的供应、安排和使用中，不应发生人身事故和设备事故；牢靠 应满意电能用户对供电牢靠性的要求；优质应满意电能用户对电压和频率等质量的要求经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节省电能和削减有色金属的消耗量；此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照料局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应进展；1.2 工厂供电设计的一般原就 依据国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范、 GB50053-9410kV 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需遵循以下原就：遵守规程、执行政策；必需遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节省能源， 节省有色金属等技术经济政策；安全牢靠、先进合理；应做到保证人身和设备的安全，供电牢靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采纳效率高、能耗低和性能先进的电气产品；近期为主、考虑进展；应依据工作特点、规模和进展规划，正确处理近期建设与远期进展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性；全局动身、统筹兼顾；必需从全局动身，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进展；作为从事工厂供电工作的人员，有必要明白和把握工厂供电设计的有关学问，以便适应设计工作的需要；1.3 工厂供电设计内容及步骤 工厂变电所及配电系统设计，是依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，结合国家供电情形；解决对各部门的安全牢靠，经济的安排电能问题；其基本内容有以下几方面：1 负荷运算工厂变电所的负荷运算，是在车间负荷运算的基础上进行的；考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出工厂变电所高（10KV ）低（ 380/220V）压侧运算负荷及总功率因数；列出负荷运算表、表达运算成果；2 改善功率因数装置设计按负荷运算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或运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仍可以采纳掌握电机励磁电 流方式供应无功功率，改善功率因数； 3 工厂变电所变压器的台数、容量及位置的挑选参考电源进线方向，综合考虑设置工厂变电所的有关因素，结合全厂运算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数、容量及变电所位置的挑选；4 工厂变电所主接线设计依据变电所配电回路数，负荷要求的牢靠性级别和运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，即要安全牢靠有要敏捷经济，安装简洁修理便利；5 工厂供、配电系统短路电流运算工厂用电，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运算；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 变电所高、低压侧设备挑选校验参照短路电流运算数据和各回路运算负荷以及对应的额定 值，挑选变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备；并依据需要进行热稳固和动稳固校验；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；7 变电所进线和邻近单位联络线的挑选主要依据三相负荷运算、短路运算校验挑选联络线的大小、型号等，并对其进行动稳固度和热稳固度的校验；8 继电爱护及二次结线设计为了监视，掌握和保证安全牢靠运行，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，皆需要设置相应的掌握、信号、检测和继电器爱护装置；并对爱护装置做出整定运算和检验其灵敏系数；设计包括继电器爱护装置、监视及测量外表，掌握和信号装置，操作电源和掌握电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路绽开图以及元件材料表达设计成果； 9 变电所防雷装置设计参考本地区气象地质材料，设计防雷装置；进行防直击的避雷针爱护范畴运算，防止产生反击现象的空间距离运算，按避雷器的基本参数挑选防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位；进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大答应安装距离检验以及冲击接地电阻运算； 10 工厂变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计运算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计；2 负荷运算和功率补偿2.1 负荷运算的内容和目的通过负荷的统计运算求出的、用来按发热条件挑选供电系统中各元件的负荷值，称为运算负荷；依据运算负荷挑选的电气设备和导 线电缆，假如以运算负荷连续运行，其发热温度不会超过应许值；运算负荷是供电 设计运算的基本依据；运算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的挑选是否经济合理；在配电设计中，通常采纳30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件挑选电器或导体的依据；尖峰电流是指连续时间1 2 的短时最大负荷电流；尖峰电流主要用来挑选熔断器和低压短路器、整定继电爱护装置及检验电动机起动条件等；它是由于电动机启动，电压波动等缘由引起的，它与运算电流不同， 运算电流是指半小时最大电流，尖峰电流比运算电流大的多，一般取启动电流上半周期重量作为运算电压缺失、电压波动和电压下降以及挑选电器和爱护元件等的依据；在校验瞬动元件时，仍应考虑启动电流的非周期重量；2.2 负荷运算的方法按需要系数法确定运算负荷（U N(1) 铸造车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表0.38KV ）；取： Kd=0.3 ， Cos =0.7 ，tan =1.02， Pe=280kwP301=280kw×0.3=84kwQ301=84kw×1.02=85.68kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd=0.8 ， Cos =1 ， tan =0 ，Pe =5kwP' 301=5kw × 0.8=4kwQ' 301=0kvar小计: P 301=84 kw+4kw=88kwQ 301=85.68kvarS 301=88285.682kva 122.82kvaI301 122.82 KVA30.38KV186.6 A（2） ）锻压车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd=0.3 ， Cos =0.65， tan =1.17， Pe=340kwP302=340kw×0.3=102kwQ302=102kw×1.17=119.34kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd=0.7 ，Cos =1 ，tan =0 ， Pe =7kwP' 302=7kw×0.7=4.9kwQ' 302=0kvar小计: P 302=102 KW+4.9KW=106.9KWQ 302=119.34Kar=106.92119.342160.22 KVA30.38KV=243.4AS 302160.22kvaI302(3) 热处理车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.6 ，Cos =0.8 ， tan =0.75，Pe=160kwP303=160kw×0.6=96kwQ303=96kw× 0.75=72kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.8 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=6kwP' 303=6kw × 0.8=4.8kwQ' 303=0kvar小计: P 303=96KW+4.8KW=100.8KW Q303=72KarS303=100.82722123.87kvaI303123.87 KVA 30.38KV=188.2A（4 ）电镀车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.5 ，Cos =0.8 ， tan =0.75，Pe=280kwP304=280kw×0.5 =140kwQ304=140kw×0.75=105kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.8 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=5kwP' 304=5kw × 0.8=4kwQ' 304=0kvar小计: P 304=140KW+4KW=144KW Q304=105KarS304=14421052178.22kvaI304178.22 KVA 30.38KV=270.8A（5 ）仓库1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.4 ，Cos =0.8 ， tan =0.75，Pe=22kwP305=22kw×0.4=8.8kwQ305=8.8kw×0.75=6.6kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.8 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=2kwP' 305=2kw × 0.8=1.6kwQ' 305=0kvar小计: P 305=8.8KW+1.6KW=10.4KW Q305 =6.6KarS305=10.426.6212.21kvaI30512.21KVA30.38KV=18.6A（6 ）工具车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.3 ，Cos =0.6 ， tan =1.33，Pe=350kwP306=350kw×0.3=105kwQ306=105kw×1.33=139.65kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.9 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=6kwP' 306=6kw × 0.9=5.4kwQ' 306=0kvar小计: P 306=105KW+5.4KW=110.4KW Q306=139.65KarS306=110.42139.652178.02kvaI306178.02 KVA 30.38KV=270.5A（7 ）金工车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.2 ，Cos =0.65，tan =1.17，Pe=420kwP307=420kw×0.2=84kwQ307=84kw× 1.17=98.28kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.8 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=10kwP' 307=10kw× 0.8=8kwQ' 307=0kvar小计: P 307=84KW+8KW=92KW Q307=98.28KarS307=92298.282134.62kvaI307134.62 KVA 30.38KV=204.5A（8 ）锅炉房1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.7 ，Cos =0.8 ， tan =0.75，Pe=48kwP308=48kw×0.7=33.6kwQ308=33.6kw×0.75=25.2kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.8 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=1kwP' 308=1kw × 0.8=0.8kwQ' 308=0kvar小计: P 308=33.6KW+0.8KW=34.4KW Q308 =25.2KarS308=34.4225.2242.62kvaI30842.62KVA 30.38KV=64.8A（9 ）装配车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.3 ，Cos =0.7 ， tan =1.02，Pe=200kwP309=200kw×0.3=60kwQ309=60kw× 1.02=61.2kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.8 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=5kwP' 309=5kw × 0.8=4kwQ' 309=0kvar小计: P 309=60KW+4KW=64KW Q309=61.2KarS309=64261.2288.55kvaI30988.55KVA 30.38KV=134.5A（10 ）机修车间1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.2 ，Cos =0.65，tan =1.17，Pe=150kwP3010=150kw×0.2=30kwQ3010=30kw×1.17=35.1kvar2) 照明组查表用点设备组的需要系数及功率因数表（取： Kd =0.8 ，Cos =1 ，tan =0 ，Pe=5kwP' 3010=5kw×0.8=4kwI'' 3）Q' 3010=0kvar小计: P 3010=30KW+4KW=34KW Q3010=35.1KarS3010=34235.1248.87kvaI301048.87 KVA 30.38KV=74.3A（11 ）生活区1) 动力组查表用点设备组的需要系数及功率因数表取： Kd =0.7 ，Cos =0.9 ， tan =0.48，Pe=300kwP3011=300kw×0.7=210kwQ3011=210kw× 0.48=100.8kvarS3011=2102100.82232.94kvaI 3011 232.94 KVA =350.9A30.38KV变压器低压侧的总运算负荷取： Kp=0.80,Kq=0.85P30=0.8*88+106.9+100.8+144+10.4+110.4+92+34.4+6 4+34+210kw=795.9kwQ30=0.85*85.68+119.34+72+105+6.6+139.65+98.28+25.2+61.2+35.1+100.8 kvar =721.52 kvarS30=795.922721.5221074.2kV AI 30=1074.17 KVA=1632A30.38KVCos =795.92 KVA1074.17 KVA=0.74表 1 工厂运算负荷表编号名称类别设备容量P e/ k W需要系数 K dcostan计 算 负 荷P 30 /kWQ3 0 /kvarS 30 /kVAI 30 /A1铸造车间2锻压车间小计: P 3011=210KW Q3011=100.8Kar动力2800.30.701.028485.68照明50.81.0040小计2858885.68122.82186.6动力3400.30.651.17102119.34照明70.71.004.90小计347106.9119.34160.22243.4动力1600.60.80.759672照明60.81.004.80小计166100.872123.87188.2动力2800.50.80.75140105照明50.81.0040小计285144105178.22270.8动力220.40.80.758.86.6照明20.81.001.60小计2410.46.612.2118.55动力3500.30.61.33105136.65照明60.91.005.40小计356110.4139.65178.02270.5类别设备容量P e/ k W需要系数 K dcosanP 30 /kW计 算 负 荷Q3 0 /kvarS 30 /kVAI 30 /A动力4200.20.651.178498.28照明100.81.0080小计4309298.28134.62204.5动力480.70.80.7533.625.2照明10.81.000.80小计4934.425.242.6264.8动力2000.30.71.026061.2照明50.81.0040小计2056461.288.55134.5动力1500.20.651.173035.1照明50.81.0040小计1553435.148.8774.3照明3000.70.90.48210100.8232.94350.9热处3 理车间4电镀车间5 仓库工具6 车间编名称号7金工车间8锅炉车间9装配车间10机修车间生活11区994.9845.70.74795.9721.521074.21632动力2250总计（ 380V侧）照明352计入 K p=0.8 K q=0.852.4 短路电流的运算1、绘制运算电路图 1 三相短路运算图2、求 K-1 点的三相短路电流和短路容量（ 1） 运算短路电路中各元件的电抗及总电抗1）电力系统的电抗U 2 c1X 1Soc10.5 25000.222架空线路的电抗查表得X 00.36/ kmX 2X 0l0.36/ km8 km=2.883) 绘 K-1 点短路的等效电路X K1 = X 1X 20.22+2.88=3.1图 2 K-1 点短路等效电路图(2) 运算三相短路电流和短路容量1) 三相短路电流周期重量有效值I(3) 3K 1U c 110.51.96kA3XK 133.12) 三相短路次暂态电流和稳态电流I ''3I 33IK 11.96kAi 3sh2.55I " 33三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值2.551.96kA=5kAI3sh1.51'' 31.511.96kA=2.96kAI4 三相短路容量S3K 1.3U cl3IK 1310.5kV1.96kA35.6MVA3、求 K-2 点的短路电流和短路容量（ 1） 电力系统的电抗X'U 2c210.4 23.210 4Soc5002架空线路的电抗X2Xl 'U c220SN0.368 0.4 210.54.1810 33电力变压器的电抗查表得U K =4.5XU K %23U c 24.50.4 27.210 3100SN1001000XX23(4) 绘 K-2 点短路的等效电路'X K 2 X 1'3.210 44.1810 37.210 311.710 3图 3 K-2 点短路等效电路图(5) 运算三相短路电流和短路容量1) 三相短路电流周期重量有效值3I K 2U c 23X K 2 0.4311.710 319.7kA2三相短路次暂态电流和稳态电流I ''3I 33IK 219.7kAi 3sh1.84I " 33三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值1.8419.74kA=36.2kAI3sh1.09I '' 31.5119.74kA=21.5kA4） 三相短路容量