车间变电所及其车间低压配电系统.docx

毕 业 论 文车间变电所及其车间低压配电系统论文作者：指导教师 系 专业 班级 学号 答辩日期 二0 0七年 五月 日 目 录摘要（ ） 引言或综述（ ） 材料与方法（ ）一 材料（ ）二 方法（ ）结果与分析（讨论）（ ）小结（ ）参考文献（ ）致谢（ ）目 录前言一设计任务书24二设计规范4三负荷计算和无功功率补偿56四：变电所位置和形式的选择6五变电所主变压器和主接线方案的选择78六短路电流的计算89七变电所一次设备的选择校验910八变电所进出线和邻近单位联络线的选择 1013九变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定1315十变电所的防雷保护与接地装置的设计15十一.设计体会15主要参考文献、附录（图表） 一 、设计任务（一）机加工一车间生产任务 本车间承担机修厂修理的配件生产。（二）设计依据1 车间平面及设备布置图。（附1）2 本车间承担机修厂修理的配件生产。3 车间用电设备明细表。（附2）4 车间变电所配电范围5 车间变电所设在车间东南角，除为机械加工一车间配电外，还要为机械加工二车间、铸造、铆焊、电修车间配电，其用电设备明细表。（附3）机械加工二车间要求车间变电所低压侧提供三路电源（其中一回路为照明回路）；铸造车间要求车间变电所低压侧提供四路电源（其中一回路为照明回路）；铆焊车间要求车间变电所低压侧提供三路电源（其中一回路为照明回路）；电修车间要求车间变电所低压侧提供三路电源（其中一回路为照明回路）。6 负荷性质：三班工作制，年最大负荷利用小时数为3500h。三级负荷。7 供电电源条件：1）电源由35/10KV总降压变电所采用架空线路受电，线路长300M。2）工厂总降压变电所10KV母线上的短路容量按200MVA计。3）工厂总降压变电所10KV配电出线定时限过流保护装置的整定时间top=2s。4）要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0.9。5）要求在车间变电所10KV侧进行计量。8 车间自然条件A. 气温历年最高气温： 40.6历年最低气温： -7.7一月最低气温： 5.3七月最高气温： 29.6B. 车间内计算气温：35C. 其他 （略）附表1、机加工一车间设备明细表（附3）设备代号设备名称代号台数单台容量（KW）总容量（KW）1冷墩机GB-3155552冷墩机GB-3155553普通车床C620-117.6257.6254普通车床C620-117.6257.6255普通车床C620-117.6257.6256立式车床C512-1A135.735.77普通车床C62014.6254.6258普通车床C62014.6254.6259普通车床C62014.6254.62510普通车床C62014.6254.62511普通车床C62014.6254.62512普通车床C61614.6254.62513螺丝套丝机S-813913.1253.12514普通车床C630110.12510.12515管螺纹车床Q11917.6257.62516摇臂钻床Z3518.58.517立式钻床Z504013.1253.12518立式钻床Z504013.1253.125195吨吊车110.210.220立式车床C512-1A135.735.721立式车床C512-1A135.735.722刨床B66513323万能铣床X63WT1131324立式铣床X52K19.1259.12525滚齿机Y-3614.14.126插床B503214427弓锯机G72 11.71.728立式钻床Z51210.6O.629电阻炉120（380V）2030电阻炉1242431电阻炉1454532车床CW6-1131.931.933立式车床C512-1A135.735.734卧式镗床J681101035单臂刨床B101017070机加工二车间、铆焊、电修车间的负荷计算（附3）序号车间名称供电回路代号设备容量计算负荷KWP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1机加工二车间No.1供电回路15546.554.4No.2供电回路1203642.1No.3照明回路10802铸造车间No.4供电回路1606465.3No.5供电回路1405657.1No.6供电回路1807273.4No.7照明回路86.403铆焊车间No.8供电回路1504589.1No.9供电回路17051101No.10照明回路75.604电修车间No.11供电回路1504578No.12供电回路1464465No.13照明回路1080总计二、车间变电所负荷计算和无功补偿:（一）车间负荷计算按需要系数法计算.1、1号干线计算负荷 13台金属冷加工机床组查附录表1.1，取Kd=0.2,.故: P30=0.2214.45=42.89 kW Q30=42.891.73=74.2 kvar因此总的计算负荷:S30=(42.892+74.22)(1/2)=85.7 kVAI30= =130.2 A2、2号干线计算负荷:(3台电阻炉)查附录表1取Kd=0.7,Cos=1,.故: P30(3)=0.789=62.3 kW Q30=17.80=0 kvar因此总计算负荷:S30=(62.32+02)(1/2)=62.3 kVAI30= =94.7 A3、3号干线计算负荷（1）、18台金属冷加工机床组查附录表1,得Kd=0.2,.故: P30=0.2272.025=54.405 kW Q30=54.4051.73=94.12 kvar(2)吊车计算负荷查附录表1得Kd=0.15,.因此计算负荷:P30=0.95(54.405+1.53)=53.14 kWQ30=0.97(94.12+2.64)=93.86 kvar S30=(53.142+93.862)(1/2)=107.86 kVAI30= =163.87 A4机加工一车间照明负荷(1) 车间照明的安装容量.由车间工艺平面图可知车间照明总面积约为 ,查参考文献18表1可知单位面积安装功率为 (计算高度8-12 m ),则车间均匀布置的一般照明负荷为(2) 其它部分的照明负荷见表1-2表1-其他部分的照明负荷单独使用一般照明照度（lx）面积（m2）安装功率（kw）工具室303x6120工艺室303x6120低压配电室303x7.5120变压器室203x3.7575高压室303x3.75100总计535 (3) 总照明负荷 一车间计算负荷结果列表为1-1（二）无功功率补偿（1）补偿前的变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为 S=（621.12+769.72）(1/2) kVA =989 kVA主变压器容量选择条件为 SS ，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000 kVA。这时变电所低压侧的功率因数为cos=621/989=0.63（2）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的cos0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗Q远大于其有功功率损耗P，一般Q=(45)P，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90 ，这里取cos=0.92 。 要使低压侧功率因数由063提高到092，低压侧需装设的并联电容器容量为 Q=621(tanarccos0.63 tanarccos0.92) kvar =502 kvar取 Q=540 kvar（3）补偿后的变压器容量和功率因数补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为 S=（621.12+(769.7-540)2）(1/2) kVA =662.2 kVA因此主变压器容量可改选为800 kVA。比补偿前容量减少200 kVA。变压器的功率损耗为P0.015S=0.015662.2 kVA =9.9 kWQ0.06S=0.06662.2 kVA =39.7 kvar变电所高压侧的计算负荷为 P=621.1 kW + 9.9 =631 kW （769.7 - 540）kvar 39.7 kvar269.4 kvar （6312+269.42）(1/2) kVA686.1 kVA补偿后工厂的功率因数为cos= P/ S= 631/686.1 = 0.92这一功率因数满足规定（0.9）要求。无功补偿选择方案见表1-10表无功补偿补偿容量540kvar总无功电流值779A电容器VarPlus投切步组合1,1,2,2,2安装组合(15kvar2) 2+(15Kvar4) 8功率因数控制器Varlogic NR6Varlogic NR12程序选择OPTIM断路器2*NS630/3*NS400熔断器80A3*2160A3*8接触器LC1-DPK12M7C2LC1-DWK12M7C8Blokset推荐柜宽(mm)2*900推荐柜深(mm)2*1000推荐柜高(mm)2200全厂计算负荷列表为1-3三、供电电压选择,确定变电所主变压器的台数和容量：选择主变压器台数按其负荷性质要求为:三班工作制,年最大负荷利用小时数为3500h,三级负荷,供电电源条件:1) 电源由35/10KV总降压变电所采用电缆线路受电,电线路长300m.2) 工厂总降压变电所10KV母线上的短路容量按200MVA计。3) 工厂总降压变电所10KV配电出线定时限过流保护装置的整定时间top=2s。4)要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0.9。因此只装设一台主变压器. 根据补偿后一次侧容量为643.1 kVA,因此选择其额定容量为800 kVA ,型号为SGB10型三相环氧树脂浇注干式变压器,联结组别为Dyn11,即SGB10-800-10/0.4-Dyn11 型.四、变电所主接线方案的设计:电气设备的选择、配电装置的结构,今后供电的可靠性以及经济运行都与变电所主接线有着密切的关系,因此要求设计的变电所主接线在满足安全,可靠供电的前提下,尽可能使接线简单经济，根据所选车间变压器的容量,安装地点,进线方式,本车间及需转供负荷的性质及出路数量,确定变电所主结线如图2-2所示.五、短路计算及变电所一次设备的选择（一）短路电流计算采用标幺制法进行三相短路计算(1) 确定基准值取 S=100 MVA,U=10.5 kV, U=0.4 kV 而 I=5.5 kA = =144 kA(2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1) 电力系统的电抗标幺值由附录表8查得 =200 MVA , 因此 = =0.52) 电缆线路的电抗标幺值由表3-1查得 =0.08(/km) , 因此 X =0.08(/km) 0.3 km =0.023) 电力变压器的电抗标幺值由附录表5查得%=5 , 因此 X =X = = =6.25绘短路等效电路图如图3-6所示, 图上标出各元件的序号和电抗标幺值， 并标明短路计算点 图3-6 例3-2的短路等短路等效电路图(标幺制法)(3) 计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标幺植X=+ X =0.5+0.02=0.522)三相短路电流周期分量有效值= = = 10.6 kA3)其他三相短路电流 10.6 kA =2.5510.6kA=27 kA =1.5110.6KA=16 kA4)三相短路容量 = =192 MVA(4) 计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标幺值 X=+ X + X =0.5+0.02+ 6.25=6.772) 三相短路电流周期分量有效值 = = =21.3 kA3)其他三相短路电流 =21.3 kA =1.8421.3kA=39 kA =1.0921.3kA=23 kA4)三相短路容量 = =14 MVA计算结果列表为1-4表短路计算点短路计算点三相短路电流（kA）电压（kV）三相短路容量Sk(MVA)Ik(3)ish(3)Ish(3)k-110.6271610.5192k-221.339230.414(二)一次设备的选择: 按设备装设地点,工作环境,使用要求选择电气设备的适当型号,变电所一次设备均选用专业厂家生产的配套开关柜(屏)1、高压开关柜的选择 根据主接线方案要求,要选择高压进线,计量和互感器柜 根据主接线方案,选择GG-1A(F)-11型作为进线开关柜其设备型号,规格的选择及校验电能计量柜 GG-1A(F)-03，一次设备选择校验结果如表1-52、低压配电屏选择：根据变电所低压配电室的面积及配电需要，选择低压配电屏七台，其它主要设备如表1-6所示六、变电所高压进线和低压出线的选择（一）高压进线1、高压电缆进线高压侧计算电流为 I30=39.6 A按其发热条件,取Ial=142 A取其导线截面A=25mm2因此型号为YJV22-325-SC51-FC埋地敷设，列表为1-82、高压母线的选择高压侧计算电流为I30=39.6 A，查文献得：，满足要求。取其尺寸为153列表为1-8。表低压动力干线一车间干线号型号I30/AIal/A相线A/mm2中性线A/mm2一号YJV沿地暗敷130.21493525二号94.7961610三号163.92499570四号12.2高压线路I30/AIal/AA/mm2型号铺设方式39.614225YJV埋地敷设二、低压动力干线 由低压配电屏引至各配电箱的配电干线共18条，其中动力干线13条，照明干线5条， 动力干线截面按发热条件选择截面再校验机械强度，由于线路不长，故不需校验其电压损失条件，以一机加工一车间为例：1、1号干线计算电流：I30=130.2 A按发热条件,查其参考文献电气数据查询选取导线截面A=35mm2的导线（），YJV型导线，零线按相线,取 因此选取YJV22-335+125型导线一沿地暗敷.同理可选择，2号干线和3号干线的型号分别为:YJV22-316+110-FC, YJV22-395+170-FC列表为1-82、低压侧母线的选择低压侧计算负荷为 I30=1006.1A，查文献得：，满足要求。取其尺寸为相线尺寸为73.66.3,中性母线尺寸为506.3。列表为1-7表母线选择高压低压相母线低压中性母线型号TMY参数404808636.3七、车间配电线路设计（一）车间配电线路结线方案本车间采用动力照明各一取了380/220V三相四线制TN-C。车间用电设备较多，排列整齐，且均属于第三类负荷。经综合考虑后采用树干式结线方式，机加工一车间配电布置如图2-1（二）动力配电箱的选择一车间一号干线上的NO.105动力配电箱。1、 各用电设备的计算负荷1、3号设备的额定容量,则其计算电流为 其起动电流，则2、 确定低压断路器的参数（1）脱扣器额定电流应不小于所在线路 计算电流 （2）瞬时和短延时过电流脱扣器动作电流 取=1.2, =2001.2119=142.8A选取短路器型号为DZ20-200/3（3）选择导线截面型号根据允许温升选择截面，则应满足=17A查参考文献选取A=2.5mm2，按机械强度要求知穿管导线最小截面为了1mm2 故选取BV-32.5-2、23号设备的额定容量，则其计算电流为其起动电流，则应选择断路器为DZ20-400/3-250A选择导线截面为BV-36-3、6号设备的额定容量，则其计算电流为其起动电流，则应选择断路器为DZ20-630/3选择导线截面为BV-335-4、10号设备的额定容量，则其计算电流为其起动电流，则应选择断路器为DZ20-1250/3选择导线截面为BV-3X95-A、各设备导线的选择分为：07.625kw,8.513kw,2035.7kw,5570kw,分别与其每组中最大者相同。B、断路器的选择：12号：DZ20-1250/3-1000，3、4、5、15号：DZ20-200/3，7、8、9、11、12号：DZ20-100/3-80A10、28、35号：DZ20-1250/3，13、17、18号：DZ20-100/3-50A，25，26号：DZ20-100/3-63A27号：DZ20-100/3-32A，14号：DZ20-200/3-160A，16号：DZ20-200/3-160A，32号：DZ20-630/3-500A，6、20、21、33号：DZ20-630/3，19号：DZ20-200/3-160A，23号：DZ20-400/3-250A，24号：DZ20-200/3-160A，34号：DZ20-200/3-160A，22号：DZ20-100/3-50A，29号：DZ20-100/3-32A，30号：DZ20-100/3-40A，31号：DZ20-100/3-80AC、刀开关的选择：要能满足刀开关的额定容量必须大于整个设备的线路上的尖峰电流，即多台用电设备尖峰电流的计算用式：或图2-3中AP1动力线路中的刀开关选择为：HD13-1000/31，AP2动力线路中刀开关选择为：HD13-1500/31，AP3动力线路中刀开关选择为：HD13-1000/31，AP4动力线路中刀开关选择为：HD13-1000/31，AP5动力线路中刀开关选择为：HD13-1000/31，AP6动力线路中刀开关选择为：HD13-1000/31，AP7动力线路中刀开关选择为：HD13-400/31图2-3为：机加工一车间动力配电系统图（三）配电线路敷设方式各配电支线均采用BV型绝缘导线钢管沿地暗敷设。动力配电箱安装高度中心距1.6m，铁壳开关安装高度1.5m。八、变电所二次回路设计及继电保护整定1、高压断路器的操动机构与信号回路断路器采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路如图2-4（b）所示2、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（分别计量全厂消耗后有功电能和无功电能，并据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）。3、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一避雷器柜，其中电压互感器为3个，JDZJ-10型组成Y0/Y0/的结线，用以实现电压测量和绝缘监察，作为各用电源的高压联线上，装有三相有功电度表，三相无功电度表和电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表，低压并联电容器组线路上，装有无功电度表，每一回路均装有电流表。3、 变电所的保护装置（1） 主变压器的继电保护装置1）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，去分流跳闸操作方式。见图2-4（a）a) 过电流保护动作电流的整定利用式 2*800KV.A/(X10KV)=2X46=92A,因此动作电流为：,整定为13A.b) 过电流保护动作时间的整定：因为变电所电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。c) 过电流保护灵敏系数的检验，利用式其中,因此其保护灵敏系数为,满足灵敏系数1.5的要求.（2）、装设电流速断保护。利用GL15的速断装置a) 、速断电流的整定，利用式其中，, ，因此速断电流为：=速断电流倍数整定为b)、电流速断保护灵敏系数检验，利用式其中 因此其保护灵敏系数为按GB50062-92规定，电流保护（含电流速断保护）的最小灵敏系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏系数是达到要求的。按JBJ6-96和JGJ/T16-92的规定，其最小灵敏系数为2，也是满足要求的。 （3）、变电所低压侧的保护装置 低压总开关采用DW15-1500/3型低压断路照明，三相匀装过流脱扣器，既可保护低压的相间短路和过负荷（利用其延时脱扣器），而且所保护低压侧单相接地短路短路。 经效验均能满足要求。九、车间照明设计以加工一车间为例（一） 电光源，灯具及其布置选择根据本车间使用环境（本间面积较大，干燥且无腐蚀性气体，悬挂高度h为615m）及机加工使用要求，电光源宜选择高强气体放电灯，查参考选用带有 GGY和NG型光源的混光灯具CXGC204-GN360，灯具布置方案采用矩型均匀布置。（二） 照明设计计算（利用系数法）车间建筑结构，长度l=48m，跨度b=21m，柱距d=6m，屋架下弦高度H=10m，车间顶棚的反射率，墙壁的反射率，地面的反射率 , 对于车间设计要求采用混合照明，平均照度不低于100lx。（1）选用CXGC204-GN360型混合灯具，其光源为GGY-250型高压汞灯和NG-110型高压钠灯，每一灯具的光通量 （2）计算RCR，灯具计算高度h=10m-0.8m=9.2m,则 （3）查参考文献21表ZL13-30，知CXGC204-GN360型灯具的利用系数为。（4）根据计算所需灯具盏数为 取n=15来布置灯具 ，布置图见图2-1b5）校验最大允许距高比，垂直方向为6/9.2=0.652.4(允许值，查参考文献21表2L（13-10）；平行方向为10/9.2=1.082.3。可见能满足照明均匀度的要求。6）计算实际照度值为 满足规定照度100lx的照度的要求。三）其余照明灯具的选择见表1-9地点单独一般照明平均照度（lx）面积(mm2)所需功率（w）选择灯具工具室303622602-PQ220-60工艺室303622602-PQ220-60低压配电室3037.522602-PQ220-60变压器室2037.575PQ220-75高压室3037.5100PQ220-100四）配电照明线截面的选择本车间一般照明线路如图2-5a所示，每盏灯的功率为0.36kw线路允许压降为2.5%1、 各线路的功率矩，2、选择照明干线AB段的导线截面因此AB线段的相线截面选，中性线截面选为。相线允许载流量，而计算电流，满足发热条件。最小允许截面为，因此满足机械强度要求。配电箱至所在灯具的支线均用BX-500(2X2.5)绝缘导线。机加工一车间照明配电系统图见图：2-5b