某纺织厂降压变电所电气设计.doc
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某纺织厂降压变电所电气设计
设
计
说
明
书
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
Ⅰ.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%，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
340
0.8
0.80
照明
7
0.8
1.0
2
纺纱车间
动力
340
0.8
0.80
照明
7
0.8
1.0
3
锻工车间
动力
37
0.2
0.65
照明
6
0.8
1.0
4
机修车间
动力
296
0.3
0.5
照明
6
0.8
1.0
5
仓库
动力
38
.03
0.6
照明
3
0.8
1.0
6
织造车间
动力
525
0.8
0.8
照明
8
0.8
1.0
7
染整车间
动力
490
0.8
0.8
照明
8
0.8
1.0
8
锅炉房
动力
151
0.75
0.8
照明
2
0.8
1.0
9
电修车间
动力
250
0.3
0.65
照明
4
0.8
1.0
10
生活区
照明
350
0.7
0.90
Ⅱ.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度为80km，电缆线路总长度为25Km。
Ⅲ.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。
Ⅳ.工厂最大负荷时功率因数不小于0.9。
Ⅴ.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
cosQ
tanQ
计算负荷
P/kw
Q/kw
S/KVA
I/A
1
制条车间
动力
340
0.8
0.80
0.75
272
204
照明
7
0.8
1.0
0
5.6
0
小计
347
277.6
204
344.5
523
2
纺纱车间
动力
340
0.8
0.80
0.75
272
204
照明
7
0.8
1.0
0
5.6
0
小计
347
277.6
204
344.5
523
3
锻工车间
动力
37
0.2
0.65
1.17
7.4
8.7
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
小计
43
12.2
8.7
15
22.8
4
机修车间
动力
296
0.3
0.5
1.73
88.8
153.6
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
小计
302
93.6
153.6
180
273
5
仓库
动力
38
.03
0.6
1.33
11.4
15.2
照明
3
0.8
1.0
0
2.4
0
小计
41
13.8
15.2
20.5
31
6
织造车间
动力
525
0.8
0.8
0.75
420
315
照明
8
0.8
1.0
0
6.4
0
小计
533
426.4
315
530
805
7
染整车间
动力
490
0.8
0.8
0.75
392
294
照明
8
0.8
1.0
0
6.4
0
小计
498
398.4
294
495
752
8
锅炉房
动力
151
0.75
0.8
0.75
113.3
84.9
照明
2
0.8
1.0
0
1.6
0
小计
153
114.9
84.9
142.8
217
9
电修车间
动力
250
0.3
0.65
1.17
75
87.8
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
小计
254
78.2
87.8
118
179
10
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272
413
11
总计
380V
侧
动力
2467
1692.7
1367.2
照明
401
计入K=0.8
K=0.85
0.76
1354.2
1162.1
1784
2711
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）=1354.2[tan（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
cosQ
P/kw
Q/kw
S/KVA
I/A
380v侧补偿前负荷
0.76
1354.2
1162.1
1784
2711
380V侧无功补偿容量
-588
380V侧补偿后负荷
0.92
1354.2
574.1
1470
2235
主变压器功率损耗
0.015*S=22
0.06*S=88
10KV侧负荷总计
0.90
1376.2
662.3
1527
88
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=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
123456789
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（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:
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/MVA
k-1
1.96
1.96
1.96
5.0
2.96
35.7
k-2
25.7
25.7
25.7
47.28
27.5
17.9
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。
开关柜编号
开关柜接线编号
NO.101
GG-1A（J）-03
NO.102
GG-1A（F）-54
NO.103
GG-1A（F）-07
NO.104
GG-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VS1-12/630-16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
1
UN
10KV
UN.QF
12KV
合格
2
IC
88A
IN.QF
630A
合格
3
（断流能力）
1.96KA
IOC
16KA
合格
4
（动稳定度）
2.551.96=5KA
imax
40KA
合格
5
i.t（热稳定度）
（1.96KA）2（1.9+0.1）s=7.7KA2.s
It
16KA24s=1024KA2.s
合格
所以，选择VS1-12/630-16型真空断路器作为高压隔离开关。
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
1
UN
10KV
UN.QS
12KV
合格
2
IC
88A
IN.QS
400A
合格
3
（动稳定度）
2.551.96=5KA
imax
25KA
合格
4
i.t（热稳定度）
（1.96KA）2（1.9+0.1）s=7.7KA2.s
It
10KA25s=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，NO.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
1
UN
10KV
UN.QS
10KV
合格
2
IC
88A
IN.QS
200A
合格
3
（动稳定度）
2.551.96=5KA
imax
25.5KA
合格
4
i.t（热稳定度）
（1.96KA）2（1.9+0.1）s=7.7KA2.s
It
10KA25s=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.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.S
IN.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
1
UN
10KV
UN.FU
10KV
合格
2
IC
-
IN.FU
0.5A
合格
3
（断流能力）
1.96KA
IOC
50KA
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Ｙ。
/Ｙ。
/（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
断流能力
动稳定度
热稳定度
其他
装置地点条件
参数
U
I
I
i
i.t
数据
10KV
74.78A（I）
1.96A
5.0KA
1.961.9=7.3
一次设备型号规格
额定参数
U
I
I
i
I.t
高压真空断路器VS1-12/630-16
10KV
630A
16KA
40KA
16KA24s=1024KA2.s
高压隔离开关GN-10/200
10KV
200A
—
25.5KA
105=500
高压熔断器RN2-10
10KV
0.5A
50KA
—
—
电压互感器JDJ-10
10/0.1KV
—
—
—
—
电压互感器JDZJ-10
//KV
—
—
—
—
电流互感器LQJ-10
10KV
100/5A
—
2250.1KA
=31.8KA
（900.1）1
=81
二次负荷0.6
避雷针FS4-10
10KV
—
—
—
—
户外隔离开关GW4-12/400
12KV
400A
—
25KA
105=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.201
PGL2-05
NO.202
PGL2-29
NO.203
PGL2-29
NO.204
PGL2-29
NO.205
PGL2-30
NO.206
PGL2-29
NO.207
PGL2-28
NO.208
升级会员 