化纤毛纺织厂总配电及配电系统设计-学位论文.doc

化纤毛纺织厂总配电及配电系统设计
化纤毛纺织厂总配电及配电系统设计
目录
前言 2
一、全厂负荷计算 1
二、无功功率的补偿及变压器的选择 3
三、主接线设计 4
四、短路电流计算 5
4.1短路电流计算方法： 5
4.2短路电流的计算 5
五、变电所的一次设备选择和校验 11
5.1高压设备器件的选择及校验 11
5.2低压设备器件的选择及校验 13
六、变压器保护及二次回路继电保护 15
8.1 变压器保护 15
8.2 二次回路继电保护 17
七、结束语 19

前　言
工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，也被称之为工厂配电
众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动力，在飞速发展的今天它扮演着越来越来重要的作用。电能既易于能的输送的分配既简单经济，又便于控制，调节和测量，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。
本课程设计针对10KV侧的一化纤毛纺厂的总变电所及配电系统进行设计，主要涉及到分配电能，其基本内容有以下几方面：进线电压的选择，变配电所位置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置和变压器数量,容量的选择，防雷接地装置设计等。同时本课程设计着重考察学生的实际操作能力和处理问题的能力，具有针对性和实用性。
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，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。
19
一、全厂负荷计算
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)
=×，为需要系数
b) 无功计算负荷(单位为kvA)
=×tanθ
c）视在计算负荷(单位为kvA)

d计算电流
，为用电设备的额定电压。
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)

式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取（0.85--0.95）
b）计算无功负荷(单位为kvar)\
,
其中：是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97
c）视在计算负荷（单位kva）

d）计算电流（单位A）

经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如下图所示（额定电压取380v）

序号
车间或用电单位名称
设备容量
(KW)

计算负荷
变压器台数及容量

备注

(KW)

()

(KVA)
（1）No.1变电所
1
制条车间
340
0.8
0.8
0.75
272
204
340

1

0.9

2
纺纱车间
340
0.8
0.8
0.75
272
204
340
3
软水站
86.1
0.65
0.8
0.75
56
42
70
4
锻工车间
36.9
0.3
0.65
1.17
11
13
17
5
机修车间
296.2
0.3
0.5
1.73
89
154
178
6
托1儿所，幼儿园
12.8
0.6
0.6
1.33
8
11
13
7
仓库
37.96
0.3
0.5
1.17
11
19
22
8
小计
1123

647
582
882

（2）No.2变电所
1
织造车间
525
0.8
0.8
0.75
420
315
525

1

0.9

2
染整车间
490
0.8
0.8
0.75
392
294
490
3
浴室、理发室
1.88
0.8
1
----
1.5
0
1.5
4
食堂
20.64
0.75
0.8
0.75
15.5
11.6
20.6
5
独身宿舍
20
0.8
1
----
16
0
16
6
小计

1057.5

760.5
558.5
947.8
（3）No.3变电所
1
锅炉房
151
0.75
0.8
0.75
113.3
85
141.6

2

0.9

2
水泵房
118
0.75
0.8
0.75
88.5
66.4
110.6
3
花验房
50
0.75
0.8
0.75
37.5
28
47
4
卸油泵房
28
0.75
0.8
0.75
21
15.8
26
5
小计
347

234.3
175.7
292.7
全厂合计：=1478, =1251, =1936
二、无功功率的补偿及变压器的选择
1.无功功率补偿
变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行无功补偿才能选出合适的容量。
取
=
=
=
高压侧计算负荷
=1478KW
=1251
高压侧总容量：=1936kvA
补偿前的功率因数：=0.76补偿后功率因数：=0.95
需要补偿的无功功率：=813
补偿电容器的个数为n==813/50≈17，取n=17
补偿后的无功功率：
补偿后的视在容量：
补偿后的计算电流：A
高压侧功率因数；，满足要求。
2.各变电所变压器选择
安装一台变压器，其容量按SN.T≥=965.6根据《电力工程电气设备手册》选 接线方式Yyn0。
安装一台变压器，其容量按SN.T≥=1051.845根据《电力工程电气设备手册》选SL7-1250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。
安装一台变压器，其容量按SN.T≥=325.2根据《电力工程电气设备手册》选SL7-400/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。
三、主接线设计
1．主接线
因为该厂是二级负荷切考虑到经济因素故本方案采用10kV双回进线，单母线分段供电方式，在NO.3车变中接明备用变压器。采用这种接线方式的优点有可靠性和灵活性较好，当双回路同时供电时，正常时，分段断路器可合也可开断运行，两路电源进线一用一备，分段断路器接通，此时，任一段母线故障，分段与故障断路器都会在继电保护作用下自动断开。故障母线切除后，非故障段可以继续工作。当两路电源同时工作互为备用试，分段断路器则断开，若任一电源故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器自动投入，保证继续供电。
具体接线图附图1。
2. 架空线选择
（1）按经济电流密度选择导线线路在工作时的最大工作电流：

该生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为6000小时，属于二级负荷。其钢芯铝线的电流密度J=0.9所以导线的经济截面面积：

考虑到线路投入使用的长期发展远景，选用截面积为150 mm2的导线，所以10KV架空线为LGJ-150的导线。
（1） 查表得LGJ-150型裸导线的长时允许电流,当环境温度为30度时，导线最高工作温度为70度。
（2）查表得LGJ-150导线的单位长度电阻和电抗为：

表2.3 LGJ-150型钢芯铝绞线规格
型号
额定
截面
股数及直径/mm
计算直径/mm
电阻
单位重量
长期容许电流/A
铝股
钢芯
LGJ-150
150
28×2.53
7×2.2
16.72
0.21
598
445
注：1.额定截面系指导电部分的铝截面，不包括钢芯截面。2.电阻系指导线温度为20℃时的数值3.长期容许电流系指在周围空气温度为25℃时的数值。
四、短路电流计算
4.1三相短路电流计算目的
进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统的安全运行，在设计选择电气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故障引起的发热效应和电动力效应的巨大冲击。
4.2短路电流的计算
采用标幺值计算短路电流。具体公式如下：
基准电流
三相短路电流周期分量有效值
三相短路容量的计算公式
在10/0.4KV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般
取基准容量S=100MVA。高压侧基准电压U=10.5KV，低压侧基准电压U=0.4，高压侧基准电流I==5.5KA，低压侧基准电流=144.34KA，系统最小阻抗标幺值
系统最大标幺值
变压器阻抗标幺值：
所以 X===4.5
X===3.6
X===10
总配进线：X=0.409=0.2045
X= X=0.2045=0.185
最小运行方式下：
绘制等效电路图

图3-21最大运行方式下等效电路图
对于K点发生三相短路：
=0.535+=0.627
I===5.5kA
I===8.78kA
i=2.55I=22.35kA
I==13.256kA

对于 点发生三相短路：

对于点发生三相短路

对于点发生三相短路：

最大运行方式下：

图3-2 最小运行方式下等效电路图
对于点发生三相短路：

对于点发生短路：

对于发生三相短路：

对于点发生三相短路：

表格 4-1 最小运行方式
短路点
（KA）
(KA)
(KA)
三相短路容量
（MVA）

8.78
22.35
13.265
160

24.78
51.796
30.6
119.5

34.2
62.9
37.2
23.7

13.6
25
14.8
7.4

表格4-2 最大运行方式
短路点
（）
（）
（）
三相短路容量
（MVA）

5
13
7
87

22
40.1
24
15.8

27
46
28
18.9

10
20
12.45
8.13
五、变电所的一次设备选择和校验
供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。
电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。
5.1高压设备器件的选择及校验
计算数据
断路器
隔离开关
电流互感器
电压互感器
高压熔断器
型号
SN10-10I
GW1-6（10）/400
LA-10（D级）
JDZ-10
RW10
U=10kV
10kV
10kV
10kV
11000/100
10kV
=110A
630A
400A
200/5
—
2A
=8.78kA
16kA
—
—
—
—
=160MVA
300MVA
—
—
—
200MVA
=22.35kA
40kA
25kA
—
—
—
t=×t
×2
×5
—
—
—
个数
6
12
2
2
2
5.1.1断路器的选择与校验
断路器额定电压及额定电流
=10kV=

=630A>=110A
(3)动稳定校验
断路器最大动稳试验电流峰值不小于断路器安装处的短路冲击电流值即=40kA>=22.35A
(4)热稳定校验
要求断路器的最高温升不超过最高允许温度即
即>
5.1.2隔离开关的选择与校验
（1） 隔离开关的额定电压及额定电流=10kV=
=200>=110A

（2） 动稳定校验=25.5kA>=22.35kA
（3） 热稳定校验>即
5.1.3电流互感器选择与校验（高压侧电流互感器）
10kV电流互感器
（1） 该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即
（2） 电流互感器一次侧额定电流

（3） 动稳定校验
动稳定倍数Kd=160 =22.8A
一次侧额定电流
则即动稳定性满足
（4）热稳定性校验
热稳定倍数Kt=90热稳定时间=0.15=8.94kA
即==
热稳定性满足
5.1.4 电压互感器的选择与校验
经查表该型号电压互感器额定容量
所以满足要求
5.2低压设备器件的选择及校验
低压断路器
隔离开关
电流互感器
DW48-1600
HD11~14
LMZ-0.5
0.4kV
0.4kV
0.4kV
1600A
1000A
1000/5
50kA
—
—
—
—
—
—
60kA（杠杆式）
135
—

75
3
22
3

1、低压断路器的选择与校验
（1）按工作环境选型：户外式
（2）断路器额定电压及额定电流
=0.4kV=

2、隔离开关的选择与校验
(1)按工作环境选型：户外型
(2)隔离开关的额定电压及额定电流
=0.4kV=
==1000=1154.7A>=933.96A
满足要求
(3)动稳定校验
=60kA>=49.13Ka
满足要求
(4)热稳定校验
=1=900
==107
所以> 满足要求
3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）
(1)该电流互感器额定电压不小于安装地点的电网额定电压，即
(2)电流互感器一次侧额定电流>=933.06A 满足要求
(3)动稳定校验（Kd=135）
满足要求
(4)热稳定校验（Kt=75）
==7.4
==< 满足要求
六．变压器保护及二次回路继电保护
6.1变压器的保护装置
变压器的继电保护装置
对于高压侧为6~10kV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如果电流保护的动作时间大于0.5~0.7秒时，还应装设电流速断保护。容量在800kVA及以上的油侵式变压器和400kVA及以上的车间内油侵式变压器，按规定应专设瓦斯保护。瓦斯保护在变压器轻微故障时，动作于信号，而其他保护包括瓦斯保护在变压器发生严重故障时，一般均动作于跳闸。但是，如果单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KVA及以上时，则要求装设纵连差动保护来取代电流速断保护。经分析整定计算后本方案确定采用过电流保护，单相接地短路保护过负荷保护和瓦斯保护。变压器保护原理图及展开图见附图 。
a.变压器过电流保护动作跳闸，应作如下检查和处理：
（1）检查母线及母线上的设备是否有短路；
（2）检查变压器及各侧设备是否短路；
（3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作；
（4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；
（5）如是母线故障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理；
（6）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；
（7）试送良好，应逐路检查故障线路。

1.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；当产生大量瓦斯时，应动作于高压断路器。
2.装设反时限过电流保护
采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接法，去分流跳闸的操作方式。
(1)过电流保护动作电流的整定利用下式
,
对于容量为1000kVA的变压器

因此动作电流为A整定为10A
6.2.二次回路继电保护
（1）速断电流的整定

速断电流倍数整定为
满足规定的倍数。
（2）电流速断保护灵敏度系数的校验：

,A
所以 满足规定的灵敏系数1.5的要求。
（3）过电流动作电流的整定

式中：为 变压器的最大负荷电流 取为2.5
为可靠系数，对定时限取1.2，对反时限取1.3；
接线系数，对相电流接线取1，对相电流差接线取；
继电器返回系数，一般取0.8；
电流互感器的电流比。
注意：对GL型继电器，应整定为整数，且在10A以内。
因此 A 故：动作电流整定为6A
（4）过电流保护电流动作时间的整定
过电流保护动作时间△t≥t-t=1.5-1=0.5s
故其过电流保护的动作时间可整定为最短的0.5S。
（5）过电流保护灵敏系数的校验

满足规定的灵敏系数1.5的要求。
图10-2 电流速断保护原理图和展开图接线图如下

七.结束语
工厂供电课程设计结束了，我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在不断的提问。虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实战的过程巾仍有意想不到的困惑，经使我学到了许多课堂上学不到的知识，也解决了课堂上理论发现不了的问题。 而且，在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅课本和设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。
除此之外，这次设计也作为我们今后努力学习的兴趣，我想这将对我们以后的学习产生积极的影响。同时，这次课程设计让我们充分认识到知识经验交流的重要性。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。应该说这是通过我的努力和动脑完成的，虽然内容并不是很复杂，但是我觉得设计的过程相当重要，学到了很多，收获了很多。

参考文献
1、《工厂供电》刘介才
2、《电力系统分析》（第二版）
3、《发电厂电气部分》（第四版）