电气专业毕业设计纺织厂降压变电所电气设计.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作毕业设计某纺织厂降压变电所电气毕业设计某纺织厂降压变电所的电气设计（一） 设计要求要求根据本厂所能起得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到生产的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，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，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。（三）设计依据 .工厂总平面图 （参看图一）2.工厂生产任务，规模及产品规格本厂生产化纤产品，年生产能力为2300000米，其中厚织物占50%，

2、中织物占30%，薄织物占20%。全部产品中以腈纶为主体的混合物占60%，以涤纶为主体的混合物占40%。3. 工厂负荷情况 本厂的供电除二级负荷（制条车间，纺纱车间，锅炉房）外，均为三级负荷，统计资料如表所示 工厂负荷统计资料（1-1）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制条车间动力3400.80.80照明70.81.02纺纱车间动力3400.80.80照明70.81.03锻工车间动力370.20.65照明60.81.04机修车间动力2960.30.5照明60.81.05仓库动力38.030.6照明30.81.06织造车间动力5250.80.8照明80.81.07染整车间动力

3、4900.80.8照明80.81.08锅炉房动力1510.750.8照明20.81.09电修车间动力2500.30.65照明40.81.010生活区照明3500.70.90 .供电电源请况：按与供电局协议，公司可由附近一条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，线距了2m；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电流保护和电流速断保护，定时限电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，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

4、度为80km，电缆线路总长度为25Km。.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每为18元/月，动力电费为0.20元/,照明电费为0.50元/此外电力用户按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6-10KV为800元/KVA。.工厂最大负荷时功率因数不小于0.9。.气象资料：本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。地质水文资料：本厂地区海拔，底层以杀粘土为主，地下水位为。二 负荷计算和无功功率补偿 XX纺织厂负荷计算表（2-1）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cosQtanQ计算负荷P/kwQ/kwS/KVAI/A1制条车间动力3400.80

5、.800.75272204照明70.81.005.60小计347277.6204344.55232纺纱车间动力3400.80.800.75272204照明70.81.005.60小计347277.6204344.55233锻工车间动力370.20.651.177.48.7照明60.81.004.80小计4312.28.71522.84机修车间动力2960.30.51.7388.8153.6照明60.81.004.80小计30293.6153.61802735仓库动力38.030.61.3311.415.2照明30.81.002.40小计4113.815.220.5316织造车间动力5250.8

6、0.80.75420315照明80.81.006.40小计533426.43155308057染整车间动力4900.80.80.75392294照明80.81.006.40小计498398.42944957528锅炉房动力1510.750.80.75113.384.9照明20.81.001.60小计153114.984.9142.82179电修车间动力2500.30.651.177587.8照明40.81.003.20小计25478.287.811817910生活区照明3500.70.90.48245117.627241311总计380V侧动力24671692.71367.2照明401计入K=

7、0.8K=0.850.761354.21162.117842711无功功率补偿 由上表（2-1）可知，该厂380v侧最大负荷时的功率因数只有0.76，而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷不应低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂时取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Qc = Pm (tan&1 - tan&2) = 1354.2tan(arccos0.76) tan(arccos0.92)kvar = 581kvar根据相关资料，并参照图选择PGJ1型低压自动补偿屏*并联电容器为BW0.4-14-3型，采用方案

8、1（主屏）和方案3（辅屏）6台相组合，总共容量为84*7=588kvar。因此无功功率补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表（2-2）所示。 （每步投入14kvar）项目cosQP/kwQ/kwS/KVAI/A380v侧补偿前负荷0.761354.21162.117842711380V侧无功补偿容量-588380V侧补偿后负荷0.921354.2574.114702235主变压器功率损耗0.015*S=220.06*S=8810KV侧负荷总计0.901376.2662.3152788 由于无功功率的补偿可以知道，Q补后 =Q30-Q补偿，而低压侧补偿后的容量由上式可以计算得 Q补偿后

9、=1162.1-588=574.1KW 而主变压器的有功功率损耗计算由公式（新型低损耗配电变压器按此公式计算） 无功功率损耗由公式计算 三 变配电所及主变压器的选择变电所位置和型式的选择 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算公式根据参考书毕业指导，见下 在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的x轴和y轴，测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如P1（x1,y1）,P2（x2,y2）等。而工厂的负荷中心设在P（x,y）, P为P1+P2+P3+= 。因此，仿照力学中计算重心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （3-1） （3-2）参照工厂平面图，制作坐标，确

10、定坐标位置，如表3-1。 7 6 *（3.3，6.1） 机修5 *（1，4.5） *（3.3，4.5） *（7.4，4.5）4 制条 仓库 锅炉房3 *（1，2.9） *（3.3，2.9） *（6.7，3） 纺纱 织造 电修2 1 *（1，1.2） *（3.3，1.2） 锻工 染整0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 表3-1从上图带入数据进行计算： = 3 = 3 根据计算，工厂的负荷中心在6（织造车间）号厂房东北侧，既在5（仓库）号和6号厂房之间。考虑到方便进线及周围环境情况，决定在5号厂房（仓库）东南侧紧靠厂房修建工厂车间变电所，其型式为附设式。（二）：变电所主变压器和主结线方案的选择

11、（参考资料供电工程） 1：装一台主变压器的变电所 主变压器容量应不小于总的计算负荷S，即 （3-3） 2：装有两台主变压器的变电所 每台主变压器容量不应小于总的计算负荷S的60%，最好为负荷的70%左右，即 （3-4）同时每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷之和，即 （3-5）3：主变压器单台容量上限 单台配电变压器（低压为0.4V）的容量一般不宜大于1250kva。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量（例如1600-2000kva）的配电变压器。 针对本厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主要变压器可有下列两种方案： 方案一：选用一台主变压器 型式采用S9（S9-S

12、:油浸式变压器 9:设计代号;） 选用，即选一台S9-1600/10型低损耗配电压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由邻近的工厂相联的高压联络线来承担。 方案二：装设两台主变压器 型式同上，每台的容量根据式（3-4）和（3-5）选择，即 而且 因此选择两台S9-1000/10型低损耗配电压器。工厂二级负荷的备用电源同方案一。主变压器的联结组别均采用Yyn0。变电所主要结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计两种主结线方案：装设一台主变压器的主结线方案 见设计附图1；装设两台主变压器的主结线方案 见设计附图2；两种主结线方案的技术经济比较见表3-2 表3-2比较项目装设一台主变的方案装

13、设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求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，电压损耗略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经济指标电力变压器的综合投资额查表得S9-1600单价为15.18万元，但变压器综合投资为其单价2倍，因此其综合投资为15.18*2=30.36万元查表得S9-1000单价为10.76万元，其综合投资为4*10.76=43.04万元，比一台多投资12.68万元高压开关柜（含计算柜）的综合投资额查表得GG-1A(F)型柜按每台3.5万元计，其综合投资为单价1.5倍，因此

14、综合投资为4*1.5*3.5=21万元本方案采用了6台GG-1A(F)柜，总投资为6*1.5*3.5=31.5万元，比一台多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照资料计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为5.335万元（其余略）主变压器和高开关柜的折旧率和维修管理费每年为6.599万元，比一台多投资1.264万元交供电部门的一次性供电补贴按800元/kva计，贴费为1600*0.08=128万元按800元/kva计，贴费为1000*0.08*2=160万元 备注：以上数据均由参考工厂供电设计指导查表得。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

15、方案，但是从经济指标看，装设一台主变方案远远优于装设两台主变方案，因此决定采用装设一台主变的方案四 短路电流的计算一：绘制计算电路（图4-1） 图4-1 短路计算电路二：确定基准值 设Sd=1600MVA ，Ud=Uc，即高压侧Ud1=10.5kv，低压侧Ud2=0.4kv，则 三：计算短路电路中各元件的电抗标幺值（公式参考工厂供电）（1） 电力系统 （2） 架空线路 参考架空线路设计，查表得LGJ-150的x。= 0.36/km，而线路长8km，故 （2） 电力变压器 参考工厂供电设计指导，查表得，故因此绘等效电路，如果4-2 图4-2 等效电路四：计算k-1点（10.5kv侧）的短路电路总

16、电抗及三相短路电流和短路容量（1） 总电抗标幺值（2） 三相短路电流周期分量有效值（3） 其他短路电流（4） 三相短路容量 五：计算k-2点（0.4kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值 （2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他短路电流（4） 三相短路容量以上计算结果综合如表4-1短路计算点三相短路电路/kA三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-225.725.725.747.2827.517.9 五 变电所一次设备的选择校验一：10KV侧一次设备的选择校验 本设计中，选择的是一号主接线方案，故将选择的高压开关柜按进线顺序编号

17、。开关柜编号开关柜接线编号NO.101GG-1A(J)-03NO.102GG-1A(F)-54NO.103GG-1A(F)-07NO.104GG-1A(F)-07(备用电源) 首先对于高压断路器的选择，在NO.103和NO.104开关柜中，装设真空断路器的柜价约比少油断路器的柜价高出一万元。但考虑到现在市面上，少油断路器基本已被淘汰，室内广泛使用真空断路器，考虑到维护以及更换，本设计中使用真空断路器。此设计中，进线的计算电流为88A，配电所母线的三相短路电流周期分量有效值，继电保护的动作时间为1.9S。动稳定度为=5.0KA，热稳度为i. t选择VS1-12型，根据IC=88A，可初步选择VS

18、1-12/630-16型号进行校验，校验可见下表。在高压电路中发生三相短路时，ish=2.55I”(断路器型号数据查工厂供电附表17可知)校验要求，校验值应不小于被校验值。序号安装地点的电气条件VS1-12/630-16型断路器项目数据项目数据结论1UN10KVUN.QF12KV合格2IC88AIN.QF630A合格3（断流能力）1.96KAIOC16KA合格4（动稳定度）2.551.96=5KAimax40KA合格5i. t（热稳定度）(1.96KA)2(1.9+0.1)s=7.7KA2.sIt16KA24s=1024KA2.s合格所以，选择VS1-12/630-16型真空断路器作为高压隔离

19、开关。高压隔离开关的选择，按照国家相关标准，高压隔离开关不需要进行断流能力校验。对于户外的高压隔离开关，选择GW4型号，初步选择GW4-12/400，其相关数据查工厂供电设计指导表5-19序号安装地点的电气条件GW4-12/400型隔离开关项目数据项目数据结论1UN10KVUN.QS12KV合格2IC88AIN.QS400A合格3（动稳定度）2.551.96=5KAimax25KA合格4i. t（热稳定度）(1.96KA)2(1.9+0.1)s=7.7KA2.sIt10KA25s=500KA2.s合格对开关柜柜内隔离开关的选择校验校验数据与户外隔离开关的校验数据一致，在开关柜中NO.101，N

20、O.103和NO.104中，选择GN型隔离开关，初步选择GN-10./200型号。序号安装地点的电气条件GN-10./200型号隔离开关项目数据项目数据结论1UN10KVUN.QS10KV合格2IC88AIN.QS200A合格3（动稳定度）2.551.96=5KAimax25.5KA合格4i. t（热稳定度）(1.96KA)2(1.9+0.1)s=7.7KA2.sIt10KA25s=500KA2.s合格开关柜N.102中，则装设GN8-10/200型号隔离开关。校验过程以及校验结果同上表。高压熔断器的校验按照国家相关标准，高压熔断器的校验不需要进行动稳定和热稳定校验。在开关柜NO.101和NO

21、.102中，熔断器是针对电压互感器的保护，选择RN2型，初步选择RN2-10型号。（查工厂供电设计指导表5-23得相关数据）熔断器额定电压UN.FU应与所在线路的额定电压UN相适应，即：UN.FU=Umax.SIN.FU不应小于它锁装设的熔体额定电流IN.FE，即：IN.FUIN.FE一般IN.FE取0.5A，不必进行校验。序号安装地点的电气条件RN2-10型号熔断器项目数据项目数据结论1UN10KVUN.FU10KV合格2IC-IN.FU0.5A合格3（断流能力）1.96KAIOC50KA合格电压互感器的选择及校验电压互感器应该按装设地点条件以及一次电压，二次电压电压互感器的二次电压（一般为

22、100V）。电压互感器满足准确度级要求的条件也决定于二次负荷，即：S2NS2，其二次负荷按下式计算：S2=。在开关柜NO.101，电压互感器选择JDJ-10,将10KV的电压转化为100V的电压。在开关柜NO.102，电压互感器为。/。/（开口三角）的接线。选择JDZJ-10，一次侧电压为/KV。电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中NO.101，NO.103，NO.104中电流互感器选择LQJ-10型号。热稳定以及动稳定校验公式如上述。将上述设备的选择校验按照一次设备选择校验表的格式表列如下 选择校验项目电压电流断流能

23、力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数UIIii. t数据10KV74.78A(I)1.96A5.0KA1.961.9=7.3一次设备型号规格额定参数UIIiI.t高压真空断路器VS1-12/630-1610KV630A16KA40KA16KA24s=1024KA2.s高压隔离开关GN-10/20010KV200A25.5KA105=500高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA电压互感器JDJ-1010/0.1KV电压互感器JDZJ-10/KV电流互感器LQJ-1010KV100/5A2250.1KA=31.8KA(900.1) 1=81 二次负荷0.6避雷针FS4-1010KV户外隔

24、离开关GW4-12/40012KV400A25KA105=500上表所选一次设备均满足380V侧一次设备的选择校验本次设计中，低压开关柜编号开关柜编号开关柜接线编号NO.201PGL2-05NO.202PGL2-29NO.203PGL2-29NO.204PGL2-29NO.205PGL2-30NO.206PGL2-29NO.207PGL2-28NO.208PGL2-28NO.209-15PGJ12-1.3低压柜NO.201中，低压断路器的选择，低压断路的选择的校验中，可不进行动稳定度，热稳定度的校验。U=380V，I=2235A，I=25.7KA，i=47.28KA，i. t=25.70.7=

25、42。选择DW15型的断路器，初步选择DW15- 2500，低压电路中发生三相短路时，ish=1.84I”序号安装地点的电气条件DW15- 2500型断路器项目数据项目数据结论1UN380VUN.QF380V合格2IC2235AIN.QF2500A合格3（断流能力）25.7KAIOC60KA合格4（动稳定度）47.28KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.70.7=42。sIt合格低压刀开关的选择，初步选择HD1电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZJ1-0.5 2500/5型号。热稳

26、定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。在低压柜中NO.202中，由于此开关柜的线路去向为1#，2#，即为制条车间，纺纱车间，其计算电流均为I30=523A。因为两车间计算电流相一致，所以选择保护设备一致，现以1#线路为例。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-1250/3。序号安装地点的电气条件DZ20-1250/3型断路器项目数据项目数据结论1UN380VUN.QF380V合格2IC523AIN.QF1600A合格3（断流能力）25.7KAIOC30KA合格4（动稳定度）47.28KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.70.7=42。sIt合格电流互感器的选择

27、和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5 630/5型号。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。在低压柜中NO.203，由于此开关柜的线路去向为4#，8#，即为机修车间，锅炉房，其计算电流分别为为I30=273A，I30=217A，因为两车间计算电流相差不大，所以选择保护设备一致，现以4#线路为例。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-630/3序号安装地点的电气条件DZ20-630/3型断路器项目数据项目数据结论1UN380VUN.QF380V合格2IC273AIN.QF630A合格3（

28、断流能力）25.7KAIOC30KA合格4（动稳定度）47.28KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.70.7=42。sIt合格电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5 315/5型号。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。在低压柜中NO.204，由于此开关柜的线路去向为9#，10#，即为电修车间，备用线路，其计算电流电修车间为I30=179A，现以9#线路为例。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-400/3序号安装地点的电气条件DZ20-400/3型断路

29、器项目数据项目数据结论1UN380VUN.QF380V合格2IC179AIN.QF400A合格3（断流能力）25.7KAIOC30KA合格4（动稳定度）47.28KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.70.7=42。sIt合格电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5 315/5型号。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。在低压柜中NO.205，由于此开关柜的线路去向为6#，7#，13#即为制造车间，染整车间，备用线路，其计算电流分别为I30=805A，I30=752A，因为

30、两车间计算电流相差不大，选择保护设备一致，现以6#线路为例。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DW16-2000/3序号安装地点的电气条件DW16-2000/3型断路器项目数据项目数据结论1UN380VUN.QF380V合格2IC805AIN.QF1600A合格3（断流能力）25.7KAIOC50KA合格4（动稳定度）47.28KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.70.7=42。sIt合格电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZJ1-0.5 1000/5型号。热稳定以及动稳定

31、校验公式如上述，满足校验。在低压柜中NO.206，由于此开关柜的线路去向为3#，5#，即为锻工车间，仓库，其计算电流分别为I30=22.8A，I30=31A现以5#线路为例。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-200/3序号安装地点的电气条件DZ20-200/3型断路器项目数据项目数据结论1UN380VUN.QF380V合格2IC31AIN.QF100A合格3（断流能力）25.7KAIOC25KA合格4（动稳定度）47.28KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.70.7=42。sIt合格电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感

32、器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5 100/5型号。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。低压柜中NO.207和NO.208为照明配电柜，线路去向为11#，12#，专供生活区使用，选择保护设备一致。现以NO.207为例。计算电流为413A。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-630/3序号安装地点的电气条件DZ20-630/3型断路器项目数据项目数据结论1UN380VUN.QF380V合格2IC413AIN.QF630A合格3（断流能力）25.7KAIOC30KA合格4（动稳定度）47.28KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=

33、25.70.7=42。sIt合格电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5 315/5型号。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。补偿柜中，电流互感器的选择方法同上，经过选择校验后，采用LMZI-0.5 630/5型号。将上述设备的选择校验按照一次设备选择校验表的格式表列如下 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数UIIii. t数据380V总2235A25.7KA47.28KA25.70.7=42一次设备型号规格额定参数UIIiI.t低压断路器DW15-2500/

34、3D380V2500A60KA低压断路器DZ20-1250380V1600A30KA低压断路器DZ20-630380V630A30KA低压断路器DZ20-400380V400A30KA低压断路器DZ20-200380V100A25KA低压断路器DW16-20003801600A50KA低压刀开关HR5-400380V2400A电流互感器LMZJ1-0.5500V2500/51000/5电流互感器LMZ1-0.5500V630/5A315/5A100/5A上表所选一次设备均满足要求高低压母线的选择 查表得，10KV母线LMY-3(40*4)，即母线尺寸为40mm*4mm；380V母线选LMY-3

35、(120*10)+80*6。即相母线尺寸为120mm*10mm，而中性线母线尺寸80mm*6mm。六 变电所进出线及与相邻单位联络线选择110KV高压进线的选择校验 采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10KV公用干线。1. 按发热条件选择 由I= I=57.7A及室外环境温度33C，查表后初步选择LJ-16.其35C时I=93.5A I，满足发热条件。2. 校验机械强度 查表后知，最小允许截面A=35mm，因此按发热条件选择的LJ-16不满足机械强度要求，故改选LJ-35 由于此线路很短，不需校验电压损耗。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直接埋地敷设。1. 按发热条件校验 由I= I=57.7A及土壤温度25C查表，初选缆芯截面为25mm的交联电联，其I=90A I，满足发热条件。2. 校验机械强度 根据公式计算得A= i=1960mm=22 mm I 30,满足发热条件。2）校验电压损耗 由图所示工厂平面图量得变电所至一号厂房距离大约为100m，由表查得185 mm2 的铜芯电缆的R0 =0.12/km(按75度时计) ，X0 =0.07/km，又由一号厂房的P30=272kw,Q30=204kvar 因此按公式得：