某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计.docx
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某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计
第一章全厂负荷计算
、负荷计算的目的及意义
负荷计算是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等的基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。
因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
根据负荷统计计算求出的各项数据来选择供电系统中的电气设备。
例如：
车间1:
有功功率
利用需要系数法计算负荷
P30=KxPN=0.69=5.4kW；
无功功率Q30P30tan=5.41.02=5.508kWAR；
视在功率S30547.714kVA；
cos0.7
同理：
得到全厂各个车间的计算负荷数据如下：
序
号
车间或用电单位名称
设备
容量
（kW）
需要
系数
Kx
cos
tg
计算负荷
变压器台数及容量
K
变电所
P30
（kW）
Q30
（kWAR）
S30
（kVA）
1
热处理车间
9
0.6
0.7
1.02
5.4
5.508
7.714
2
1
2
工具车间
47
0.3
0.65
1.17
14.1
16.497
21.692
2
0.9
1
3
机修车间
25
0.25
0.65
1.17
6.25
7.313
9.615
2
1
4
冲焊车间
233
0.3
0.5
1.73
69.9
120.92
139.8
2
1
5
机加一车间
1550
0.3
0.65
1.17
465
544.05
715.38
2
2
6
机动二车间
1220
0.3
0.65
1.17
366
428.22
563.08
2
0.9
2
7
装配车间
291
0.3
0.65
1.17
87.3
102.141
134.308
2
2
8
铸造车间
1612
0.4
0.7
1.02
644.8
657.696
921.143
1
0.9
3
9
熔化车间
1281
0.6
0.7
1.02
768.6
783.972
109.8
1
0.9
4
10
锅炉房
70
0.75
0.8
0.75
52.5
39.375
65.625
1
5
11
空压站（低压）
20
0.85
0.8
0.75
17
12.75
21.25
1
0.9
5
12
锻工车间
352.7
0.3
0.65
1.17
105.8
1
123.798
162.785
1
5
13
产品试验室
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
112.5
1
5
14
理化试验室
56.78
0.6
0.8
0.75
34.06
8
25.551
42.585
1
5
15
厂区照明
20
1
20
0
20
1
5
16
木工车间
53.1
0.35
0.6
1.33
18.58
5
24.718
30.975
1
5
17
备料库
50.12
0.3
0.65
1.17
15.03
6
17.592
23.132
1
5
18
中央计量室
10
0.65
0.8
0.75
6.5
4.875
8.125
1
5
19
空压站（高压）
260
0.85
0.75
0.88
221
194.48
294.67
1
0.9
6
20
熔化车间电炉
650
0.6
0.7
1.02
390
397.8
557.143
1
0.9
7
三、无功功率补偿
1无功补偿的作用
1提高用户的功率因数，从而提高电工设备的利用率；
2减少电力网络的有功损耗；
3合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；
4在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；
5装设静止无功补偿器（SVS）还能改善电网的电压波形，减小谐波分量和解决负序电流问题。
对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。
2无功补偿补偿方案的选择
根据该工厂的负荷特点，我们采取的无功补偿方式是低压集中补偿。
做好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，而且可提高配电变压器的利用率，改善功率因数和电压质量，并能有效的降低电能损失。
3、无功补偿的计算及无功补偿装置的选择
按照供电协议的功率因数要求，各个补偿的容量计算如下：
①计算补偿前各个车间变低压侧总的有功、无功、视在功率、功率因数
注：
取各个车间变低压侧有功同期系数Kp0.9，无功同期系数Kq0.95
以车间变N0.1为例进行说明：
将车间变N0.1所包含的各车间相应量相加再乘以同期系数得到补偿前各个车间变低压侧总的有功、无功、视在功率及功率因数。
cos
S30
②确定补偿后功率因数为1，计算要补偿的无功量
Q30
QP30（tanitan2）
③根据要补偿的无功量选择合适容量的电容器进行补偿。
以车间变NO.1为例：
选择BW0.4-12-1的电容器34台，每相四台，三相均衡补偿，因此，实际补
偿容量为108kvar。
同理，七个车间变计算数据如下表：
车间变
序号
P30
低压侧
（kW）
Q30
低压侧补偿前
（kvar）
Q
补偿量
（kvar）
实际补偿量
（电容器台数）（kvar）
电容器型号
NO.1
86.085
135.2205
100.81
108（9）
BW0.4-12-1
NO.2
826.47
966.9699
635.56
637（49）
BW0.4-13-1
NO.3
580.32
591.9264
359.8
360（30）
BW0.4-12-1
NO.4
691.74
705.5748
428.88
429（33）
BW0.4-13-1
NO.5
323.5491
284.5431
155.3
156（12）
BW0.4-13-1
NO.6
198.9
175.032
87.52
90（3）
BW6.3-30-1
NO.7
351
358.02
217.62
221（17）
BW0.4-13-1
④各个车间变经过补偿之后低压侧的相应量
以车间变为例计算补偿后车间变1低压侧的实际无功功率及视在功率
30
注：
补偿前后，车间变低压侧的有功几乎不变，即P30不变。
所有的数据现汇总如下表:
同理，可以求得车间变2到7低压侧经过补偿后的无功功率和视在功率,
车间变
低压侧（kW）
P30
补偿后低压侧的量
1
Q30
（kvar）
S30'补偿后低压侧视
在功率（kVA）
NO.1
86.085
27.225
90.286
NO.2
826.47
329.9699
889.906
NO.3
580.32
231.926
624.949
NO.4
691.74
276.575
744.98
NO.5
323.5491
128.5431
348.148
NO.6
198.9
25.032
215.92
NO.7
351
137.02
376.796
四、各个车间变变压器容量的确定
1车间变电所的变压器台数和容量的确定原则
1只装一台主变压器时主变压器的额定容量Sn应满足全部用电设备总的计算负荷Sc的需要，且留有少量余量即可：
SN》Sc
2装有两台变压器时
每台主变压器的额定容量Sn应同时满足以下两个条件：
Sn>（0.6~0.7）Sc
SN》SC（III）
其中Sc（iii）――计算负荷中的全部一、二级负荷。
2、车间变电所的变压器台数和容量的计算过程
I%
①变压器损耗计算：
Q0=0Snt
100
Qnt
Uk%S
Snt100
2
PT=
F0+Pcu-Sc
Sn
2
Qt=
Sc
Q0+Qnt—
Sn
②各个车间变的变压器型号及有功和无功损耗汇总如下:
车间变
变压器型号
SN.T
Po.t
^CU.N
.TIO.T%
Uk%
SC
Pt
Qt
NO.1
SL7-125/10
125
0.37
2.45
4
4
90.286
1.648
7.608
NO.2
SL7-IOOO/
10
1000
1.8
11.6
2.5
4.5
889.906
10.986
60.637
NO.3
SL7-630/10
630
1.3
8.1
3
4.5
624.9489
9.2706
46.797
NO.4
SL7-800/10
800
1.54
9.9
2.5
4.5
744.98
10.125
51.218
NO.5
SL7-400/10
400
0.92
5.8
3.2
4
348.148
5.314
24.921
NO.6
SL7-250/10
220
0.54
3.4
3.5
4
215.92
3.81506
16.1766
NO.7
SL7400/10
400
0.92
5.8
3.2
4
376.796
6.067
26.998
⑤计算各个车间变高压侧有功功率、无功功率、视在功率及功率因数以车间变1为例：
P'P30Pt
QQ30Qt
s'卡厂q'2
I
P
cos
S
同理：
补偿后最终个车间变高压侧相关计算数据如下:
车间变
P
q
COS
NO.1
87.733
34.8285
0.93
NO.2
837.456
390.607
0.906
NO.3
589.591
278.732
0.904
NO.4
701.865
327.793
0.906
NO.5
328.863
153.464
0.906
NO.6
202.7151
101.209
0.896
NO.7
357.067
164.018
0.908
第二章总配电变电所及配电系统设计
一.主接线设计
.短路电流计算
1、各阻抗计算公式
注：
取Sb=100MVA;Ub分别可以取10.5kV、0.4kV;6.3kV;IB——B，取|B可以为5.5
J3Ub
kA、
（1）
144.34kA、91.463kA；
电力系统的电抗标幺值（电阻忽略不计）
=Sb
Xs
Soc
短路点计算电压，取为比所在电网电压高5%
电力系统的出口短路的短路容量
（2）电力线路的阻抗标幺值
（3）电力变压器的阻抗标幺值
单位sn---变压器的额定容量KvA
Uc--短路计算点计算电压kV
SB--单位取MVA
计算短路电流分别对各短路点计算其三相短路电流周期分量
（3）
短路次暂态短路电流I短路稳态电流I⑶
短路冲击电流谓及短路后第一个周期的短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值）IS3
①三相短路电流：
I（3）IB
Ik
注：
当RX3时，可不计电阻R
2在无限大容量系统下|"⑶|⑶|：
3）
3高压电路短路冲击电流及其有效值
i（3）
ish
“（3）
2.55I
|⑶
1sh
”⑶
1.51I
④低压电路的短路冲击电流及其有效值
i（3）
ish
“⑶
1.841
|⑶
1sh
''（3）
1.09I
5短路容量：
Sk3）.3Uclk3）
2•短路电流计算的部分计算过程
以N0.1为例
①max方式
Xmax
Xsmax
XlXt
10.333
0.1063232.439
*
Z1.max
*
X
2R2
maxl
32.4392
2
0.432.441
*
|
1
0.031
max
*
Z1.max
Imax
*
ImaxI
B10.031
144.34
4.475kA
ishmax
1.84Imax8.233kA
Ishmax
ishmax
1.692
4.866kA
S⑶
Skmax
*
Imax
SB0.031
1003.1MVA
②min方式
*
Xmin
XsminXlXT10.667
0.106
3232.773
*
Z彳
1.min
X*min2Rl232.7732
0.42
32.775
*
1
I.
min
*0.0305
Zl.min
Imin
Imin*Ibi0.0305144.344.404kA
1shmin
1.841min1.844.4048.103kA
1shmax
ishmax8.103
shmax4.789kA
1.6921.692
S（3）kmin
IminSb3.05MVA
注：
当计算侧电压为6.3kA时，无论计算最大运行方式还是最小运行方式,
ish2.551
3短路计算计算结杲汇总
*
X.MAX
*
Z.MAX
I⑶*
IZ.MAX
1（3）
Iz.MAX
・（3）
ish.max
I（3）
Ish.max
q（3）
SK1.MAX
总配母线处
0.439
0.594
1.684
9.262
23.618
14.008
168.4
车间所1
32.439
32.441
0.031
4.475
8.233
4.866
3.1
车间所2
4.936
4.952
0.202
29.148
53.632
31.697
20.2
车间所3
7.439
7.45
0.134
19.374
35.65
21.069
13.4
车间所4
6.04
6.05
0.165
23.858
43.898
25.945
16.5
车间所5
10.439
10.447
0.0957
13.816
25.422
15.024
9.57
车间所6
16.439
16.449
0.0608
5.56
14.179
0.41
6.08
车间所7
10.439
10.447
0.0957
13.816
25.422
15.024
9.57
*
X.MIN
*
Z.MIN
[⑶*
IZ.MIN
I⑶
-⑶
ish.MIN
]（3）
1sh.MIN
Q⑶
SK1.MIN
总配母线处
O.773
0.87
1.149
6.322
16.121
9.562
114.9
车间所1
32.773
32.775
0.0305
4.404
8.103
4.789
3.05
车间所2
5.273
5.288
0.189
27.28
50.196
29.666
18.9
车间所3
7.773
7.783
0.128
18.546
34.1124
20.168
12.8
车间所4
6.37
6.39
0.157
22.659
41.693
24.641
15.7
车间所5
10.773
10.78
0.0928
13.389
24.636
14.56
9.28
车间所6
16.773
16.778
0.0596
5.451
13.901
8.245
5.96
车间所7
10.773
10.78
0.0928
13.389
24.636
14.56
9.28
三.主要电气设备选择
母线和电缆的选择和校验原则
1、母线和绝缘子的选择和校验原则
（1）按经济电流密度选择母线的面积
母线：
J=1.15A/mm2
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
a^?
?
-?
?
?
?
=163.87?
?
?
?
"
所以选取的母线规格：
hxb=40X5mm矩形铝导线
（2）热稳定校验
1
200>诂x9.262xV1.5结果符合。
b2h/6
将数据带入结果符合。
2、母线绝缘子选择和校验
选择ZA-10Y
CLB-10/400
3、穿墙套管选择和校验
根据电缆抗弯强度以及额定电压电流，选用
进线铝芯电缆的选择
（1）10kV进线的选择
187422a
A2108.336mm2120mm2ZLQ22A
1.73A/mm
（2）热稳定校验：
注：
I⑶单位A
A120mm2Amin丨⑶
C
热稳定满足要求。
总之，经过选择和校验，得到从总配到七个车间变总共九条电缆的选型都是
ZLQ2216mm2型号的电缆。
三、各车间变低压侧母线和绝缘子的选择
1、各车间变低压侧母线的选择
2、绝缘子的选择和校验：
四、高低压电气设备的选择和校验
1、断路器
高压断路器时供电系统中最重要的开关之一。
所以在选择高压断路器时，除了考虑其额定电压，额定电流及动稳定和热稳定等因素外，还应校验其断流容量，即：
（1）按正常工作条件选择断路器Un.qfUn,Unq.FUfz..max
（2）
22
动稳定校验imax.QFish,热稳定校验It.QFtItj
选择低压断路器时，
（1）按正常工作条件选择断路器Un.qfUN,unq.FUfz..max
（2）校验最大分断电流是否大于冲击电流的最大值
变压器高压侧断路器选择与校验
I
N0.4
SN10-10
I
10
630
40>43.898
22
16223.8580.8
300>16.5
N0.5
SN10-10
I
10
630
40>25.422
22
16213.8160.8
300>9.57
N0.6
SN10-10
I
10
630
40>14.179
16225.56020.8
300>6.08
N0.7
SN10-10
I
10
630
40>25.422
162213.81620.8
300>9.57
变压器低压侧断路器选择与校验
变压器低压侧断路
器
额定电
流A
额定电
压V
最大分断
电流kA
1⑶
1shkA
NO.1
DZ20Y-200
200
380
19
4.866
NO.2
DW48-1600
1600
380
50
31.697
NO.3
DW48-1600
1600
380
50
21.069
NO.4
DW48-1600
1600
380
50
25.945
NO.5
DZ20Y-630
630
380
23
15.024
NO.6
DZ20Y-400
400
380
23
8.41
NO.7
DZ20Y-630
630
380
23
15.024
S30
kVA
IkA
负荷侧断路器
最大分断电流
kA
1（3）
Ish
kA
NO.1
1
7.714
11.134
DZ20Y-200
14
4.866
2
21.692
31.310
DZ20Y-200
14
4.866
3
9.615
13.878
DZ20Y-200
14
4.866
4
139.800
201.784
DW15-400
23
4.866
NO.2
1
715.380
1032.560
DW48-1600
50
31.687
2
563.080
812.740
DW48-1600
50
31.687
3
134.308
193.857
DW48-1600
50
31.687
NO.5
1
65.625
94.722
DZ20Y-200
19
15.024
2
21.250
30.672
DZ20Y-200
19
15.024
3
162.785
234.960
DZ20Y-200
23
15.024
4
112.500
162.380
DZ20Y-200
19
15.024
5
42.585
61.466
DZ20Y-200
19
15.024
6
26.000
28.868
DZ20Y-200
19
15.024
7
30.975
44.709
DZ20Y-200
19
15.024
8
23.132
33.388
DZ20Y-200
19
15.024
9
8.125
11.727
DZ20Y-200
19
15.024
2、隔离开关
隔离开关因无切断故障电流的要求，所以它只根据一般条件进行选择，并按照短路情况下进行热稳
定和动稳定的校验，即UN.etUn,LtIr.max
2o动稳定校验ietish,热稳定校IttItj
Un
IN
变压器高压侧隔离开关（户内型）
动稳定校验
imaxish.max
热稳定校验
It2t
（1（3%）
进线
10.000
187.422（
GN6-10T/200
25.5>23.618
102
59.26220.8
NO.1
10.000
6.873「
GN6-10T/200
25.5>8.233
102
54.47520.8
NO.2
10.000
54.986（
GN6-10T/1000
75>53.632
302
529.14820.8
NO.3
10.000
34.641（
GN6-10T/400
40>35.65
142
519.37420.8
NO.4
10.000
43.989（
GN6-10T/600
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