某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计超详细解析.docx
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某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计超详细解析
某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计
110kv变电所设计任务书及分析
工程设计任务书内容包括：
工程设计目的，建设规模和系统供电的连接，用电单位负荷容量，工程建设期限等，工程设计人员接到任务书后，应对设计任务书作初步分析，并收集有关设计资料.
1.110kv变电所设计任务书
1.1.1变电所位置
本变电所设在冷镦车间东北角。
车间内最热月平均气温为30C;地中最热月平均气温为
25C；土壤冻结深度为1.10m;车间属正常干燥环境；车间原址为耕地，地势平坦。
地层以砂粘土为主，地下水位2.8-5.3m。
1.1.2变电所基本设计资料
1.变电所电压等级：
10/0.4kv
2.本变电所10kv经0.2km电缆线路与本厂总降压变电所相连。
3.工厂总降压变电所10kv母线上的短路容量按300Mkv计。
工厂降压变电所10kv配电
出现定时限过电流保护整定时间top=1.5s。
4.要求车间变电所最大负荷时功率因数不低于0.9，车间变电所10kv侧进行电能计量。
5.本变电所除给冷镦车间供电外，还需给工具、机修车间供电。
6.负荷情况：
（1）工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。
（2）机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。
（3）工具，机修车间负荷计算表如表1-1所示。
表1-1工具、机修车间的负荷统计表
序号
车间名称
供电回路代号
设备容量kW
计算负荷
P30（kW）
Q30
J（kvar）
S30（kVA）
130（A）
1
工具车间
No.1供电回
路
47
14.1
16.5
21.7
32.9
No.2供电回
路
56
16.8
19.7
25.9
39.4
No.3供电回
路
42
12.6
14.7
19.4
29.5
No.4供电回
路
35
10.5
12.3
16.2
24.6
2
机修车间
No.5供电回
路
150
37.5
43.9
57.7
87.7
（4）车间负荷性质：
车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为4500h，属于三级负荷。
（5）冷镦车间生产任务急产品规格：
本车间主要承担我国机械和电器制造工业的标准螺
设备代号
设备名称型号
台
数
单台容量
kw
总容
量kw
设备代号
设备名称型号
台
数
单台容量kw
总容
量
kw
1
冷镦机
Z47-12
1
6
31
496
26
铳口机（自制）
1
7
7
2
冷镦机GB-3「
1
55
55
27
:
铳口机（自制）
1
5.5
5.5
3
冷镦机A164
1
28
28
28
车床C336
1
3
3
4
冷镦机A124:
1
28
28
29
:
车床1336M
1
4.5
P4.5:
5
冷镦机A123
2
20
40
30
台钻
7
0.6
4.2
6
冷镦机A163:
1
20
20
31
［青洗机（自制）
4
10
I。
「
7
冷镦机A169
1
10
10
32
包装机（自制）
3
4.5
13.5
8
冷镦机Z47-61
7
15
105
33
:
涂油槽
1
-
-
9
冷镦机82BA
1
11
11
34
［车床C620-1
1
7
7
10
冷镦机A121「
2
4.7
9.4
35
:
车床C620-1M
1
7
7
11
冷镦机A120
2
3
6
36
车床C620
1
7
7
12
切边机A233
2
20
40
37
车床C618K
1
7
7
13
切边机A232
1
14
14
38
铳床X62W
1
7.5
7.5
14
压力机60t
1
10
10
39
平面磨床M7230
1
7.62
7.62
15
压力机40t
1
7
7
40
牛头刨床
1
3
3
16
切边机A231
4
7
28
41
立钻
1
1.5
1.5
17
切边机A230:
1
4.5
4.5
42
:
砂轮机
6
0.6
:
3.6:
18
切边机（自制）
1
3
3
43
钳工台
4
-
-
19
搓丝机
GWB16
2
10
20
44
划线台
1
-
-
20
搓丝机:
1
14
14
47
电葫芦1.5t
1
2.8
2.8
21
搓丝机A253
1
7
7
48
电葫芦1.5t
1
1.1
1.1
22
搓丝机A253
4
7
28
49
叉车0.5t
2
-
-
23
双搓机
1
11
11
50
叉车0.5t
1
-
-
24
搓丝机
GWB65
2
5.5
11
合计
25
搓丝机Z25-4
1
3
3
1.1.3主要设计任务
（1）负荷计算和无功功率补偿
（2）变电所位置和形式的选择
（3）变电所主变压器的台数与容量，类型的选择
（4）工厂配电系统的确定
（5）变电所主接线确定并保证为最佳。
（6）变电所主要接线方案的设计
（7）短路电流的计算
（8）变电所一次设备的选择与校验
（9）变电所进出线的选择与校验
（10）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
（10）防雷保护和接地装置的设计
1.1.4设计结果
1•设计说明书一份。
2•电气主接线图一份。
3•电气主接线详图一份。
4•变电所平面图一张•
1.2任务书分析
1.2.1分析一：
由于任务书中对功率因数有要求，要求不低于0.9，粗略功率因数约0.5,需进行
无功补偿。
1.2.2分析二：
待建变电所可以采用单回路进线.
1.2.3分析三：
车间变电所主要有以下两种类型：
（1）车间附设变电所：
内附式变电所要占用一定的车间面积，但是在车间内部，故对车间外观没有影响。
外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布
置，而且安全性也比内附式变电所高一些；
（2）车间内变电所：
变电所有屋内式和屋外式两大类型。
屋内式运行维护方便，占地面积少。
在选择工厂变配电型时，应该根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先用屋内式。
根据任务书要求，本设计采用屋内式更合适。
1.2.4分析四：
车间变电所10kv侧需进行电能计量，所以需要设计电能计量原理电路。
2•负荷计算和无功补偿计算
2.1车间的负荷计算
2.1.1冷镦车间设备组负荷计算例取冷镦机Z47-12机组的负荷如下：
由于该组设备为连续工作制，其设备功率为：
（需台数16,单台容量31kw）
有Ps=^Pn=16X31=496kw
查表有Kd=0.17~0.2，取Kd=0.2,
co$=0.5tan©=1.73
有P30=KdXPs=0.2X496=99.2kw
Q30=P30tan$=99.2X1.73=171kvar
S30F3；+q30=99.22+1712=198KV?
A
I30=绻=3Un=198=3X0.38=302A
本次设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例，将冷镦车间分为五个设备组，各个设备
组的计算负荷如下表所示。
设备组代号
设备名称型号
台
数
单
台
容量kw
总容量kw
需要系数
Kd
cos
卜tan©
计算负荷
P30
/kw
Q30
/kvar
S30/
KVA
I30
/A
I
冷镦机Z47-6
8
31
248
0.2
0.5
1.73
44.6
77.2
99
151
表2-2冷镦车间设备组II计算负荷表
设备组代号
设备名称型号
台
数
单
台
容量kw
总容量kw
需要系数
Kd
cos
卜tan©
计算负荷
P30
/kw
Q30
/kvar
S30/
KVA
I30
/A
II
冷镦机Z47-6
8
31
248
0.2
0.5
1.73
44.6
77.2
99
151
表2-3冷镦车间设备组III计算负荷表
设备组代号
设备名称型号
台
数
单
台
容量kw
总容量kw
需要系数Kd
COS（
）tan©
计算负荷
P30
/kw
Q30/
kvar
S30/
KVA
I30
/A
III
冷镦机GB-3
1
55
55
0.2
0.5
1.73
11
19
22
33
冷镦机A164
1
28
28
0.2
0.5:
1.73
5.6
9.7
P11.2
17：
冷镦机A124
1
28
28
0.2
0.5
1.73
5.6
9.7
11.2
17
冷镦机A123
2
20
40
0.2
0.5
1.73
8
13.8
P16
24.3
冷镦机A163
1
20
20
0.2
0.5
1.73
4
6.9
8
12.2
冷镦机A169
1
10
10
0.2
0.5:
1.73
2
3.45
P4
6.1:
冷镦机82BA
1
11
11
0.2
0.5
1.73
2.2
3.8
4.4
6.7
冷镦机A121
2
4.7
9.4
0.2
0.5:
1.73
1.84
3.18
P3.68
5.6:
冷镦机A120
2
3
6
0.2
0.5
1.73
1.2
2.1
2.4
3.7
总计
247.4
41.5
71.8
82.9
125.6
表2-4冷镦车间设备组IV计算负荷表
设备组代号
设备名称型号
台
数
单
台
容量kw
总容量kw
需要系数
Kd
COS
）tan©
计算负荷
P30
/kw
Q30
/kvar
Eo/
KVA
I30
/A
切边机A233
2
20
40
0.2
0.5
1.73
8
13.8
16
24.3
切边机A232
1
14
14
0.2
0.5
1.73
2.8
4.8
5.6
8.5
IV
压力机60t
1
10
10
0.2
0.5
1.73
2
3.45
4
6.1
压力机40t
1
7
7
0.2
0.5
P1.73
1.4
2.4
2.8
4.3「
切边机A231
4
7
28
0.2
0.5
1.73
5.6
9.7
11.2
17
切边机A230
1
4.5
4.5
0.2
0.5
1.73
0.9
1.56
1.8
2.75
切边机（自制）
1
3
3
0.2
0.5
1.73
0.6
1.03
1.2
1.8
搓丝机
GWB16
2
10
20
0.2
0.5
1.73
4
6.9
8
12.2
搓丝机
1
14
14
0.2
0.5
1.73
2.8
4.85
5.6
8.56
搓丝机A253
1
7
7
0.2
0.5
P1.73
1.4
2.4
2.8
4.3:
搓丝机A253
4
7
28
0.2
0.5
1.73
5.6
9.7
11.2
17
双搓机
1
11
11
0.2
0.5
P1.73
2.2
3.8
4.4
6.7:
搓丝机
GWB65
2
5.5
11
0.2
0.5
1.73
2.2
3.8
4.4
6.7
搓丝机Z25-4
1
3
3
0.2
0.5
1.73
0.6
1.03
1.2
1.8
铳口机（自制）
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.4
2.8
4.3
铳口机（自制）
1
5.5
5.5
0.2
0.5
1.73
1.1
1.9
2.2
3.3
车床C336
1
3
3
0.2
0.5
1.73
0.6
1.03
1.2
1.8
车床1336M
1
4.5
4.5
0.2
0.5
I1.73
0.9
1.56
1.8
2.75
台钻
7
0.6
4.2
0.2
0.5
1.73
0.84
1.45
1.68
2.57
清洗机（自制）
4
10
40
0.2
0.5
1.73
8
13.8
16
24.3
包装机（自制）
3
4.5
13.5
0.2
0.5
1.73
2.7
4.67
5.4
8.25
涂油槽
1
-
-
-
-
-
总计
256.7
33.86
58.6
77.9
118.5：
表2-5冷镦车间设备组V计算负荷表
设备组代号
设备名称型号
台
数
单台容量kw
总容量kw
需要系数
Kd
COS
）tan©
计算负荷
P30
/kw
Q30
/kvar
S30/
KVA
I30
/A
V
冷镦机Z47-6
7
15
105
0.2
0.5
1.73
21
36.3
42
63.8
清洗机（自制）
4
10
40
0.2
0.5
1.73
8
13.8
16
24.3
车床C620-1
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.4
2.8
4.3:
车床
C620-1M
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.4
2.8
4.3
车床C620
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.4
2.8
4.3
车床C618K
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.4
2.8
4.3
铳床X62W
1
7.5
7.5
0.2
0.5
1.73
1.5
2.6
3
4.6
平面磨床
M7230
1
7.6
2
7.62
0.2
0.5
1.73
1.6
2.7
3.2
4.8
牛头刨床
1
3
3
0.2
0.5
1.73
0.6
1.03
1.2
1.8
立钻
1
1.5
1.5
0.2
0.5
1.73
0.3
0.56
0.6
0.9
砂轮机
6
0.6
3.6
0.2
0.5
1.73
0.72
1.25
1.44
2.2
钳工台
4
-
-
-
-
划线台
1
-
-
-
-
电葫芦1.5t
1
2.8
2.8
0.2
0.5
1.73
0.56
0.97
1.12
1.7
电葫芦1.5t
P1
1.1
1.1
0.2
0.5
P1.73
0.22
0.38
0.44
0.67:
叉车0.5t
2
-
-
-
-
叉车0.5t
1
-
-
-
-
总计
265.4
41.4
63.86
58.6
77.9:
2.1.2工具、机修车间的负荷统计算见表2-6
表2-6工具、机修车间的负荷统计表
序号
车间名称
供电回路代号
设备容量kW
计算负荷
P30（kW）
Q30
J（kvar）
S30（kVA）
130（A）
1
工具车间
No.1供电回
路
47
14.1
16.5
21.7
32.9
No.2供电回
路
56
16.8
19.7
25.9
39.4
No.3供电回
路
42
12.6
14.7
19.4
29.5
No.4供电回
路
35
10.5
12.3
16.2
24.6
小计
180
54
63.2
83.2
126.4
2
机修车间
No.5供电回
路
150
37.5
43.9
57.7
87.7
2.1.3车间设备总负荷计算：
在配电干线上火车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电
设别组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应在计入一个同时系数K、'o
由前面统计的结果，可知各设备组的有功和无功如下
设备组
1:
F30=44.6kw,
Q30=77.2kvar
设备组
2:
F30=44.6kw,
Q30=77.2kvar
设备组
3:
F30=41.5kw,
Q30=71.8kvar
设备组
4:
P30=33.86kw,
Q30=58.6kvar
设备组
5:
P30=41.4kw,
Q30=63.86kvar
工具车间：
P30=54kw,
Q30=63.2kvar
机修车间：
P30=37.5kw,Q30=43.9kvar
取KEp=0.9,KEq=0.95
可得总的计算负荷：
F30=KepXE=1P30=0.9X（44.6+44.6+41.5+33.86+41.4+54+37.5）=329.976〜330.0kw
Q30=KEqXE^iQ30=0.95X（77.2+77.2+71.8+58.6+63.86+63.2+43.9）=554.04~554.0kvar
S30=P3o+Q3q=■.3302+5542=644.8KV?
A
I30=S30—3Un=644.8—.3X0.38A=979.7A
2.1.4车间设备总负荷统计见表2-7:
表2-7车间设备总负荷统计表
用电单位名称
设备容量
需要系数
COS*
tan©
计算负荷
P30
（kW）
Q30
（kvar）
S30
（kVA）
I30（A）
设备组I
248
0.2
0.5
1.73
44.6
77.2
99
151
设备组
II
248
0.2
0.5
1.73
44.6
77.2
99
151
设备组III
247.4
0.2
0.5
1.73
41.5
71.8
82.9
125.6
设备组
IV
256.7
0.2
0.5
1.73
33.8.6
58.6
77.9
118.5
设备组V
265.4
0.15'0.2
0.5
1.73
41.4
63.86
58.6
117.8
工具车间
180
54
63.2
83.2
126.4
机修车间
150
37.5
43.9
57.7
87.7
总计
1717.5
366.64
583.23
558.7
P929.48
取Kep=0.90,KEq=0.95
330
554
644.8
979.7
2.2无功功率补偿
1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：
S30⑴二，3302+5542=644.8KVA
因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000kVA。
这时变电所低压侧的功率
因数为：
cos1=330—644.8=0.51
2）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的COS>0.9，考虑到变压器本身的无功功率
损耗△Qt远大于其有功功率损耗△Pt，一般△Qt=（4~5）△Pt，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COS©1=0.51提高到COS©2=0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为Qc:
Qc=330[tan（arccos0.51）-tan（arccos0.92）]kvar=417kvar
取Qc=417kvar
杳表可选用BCMJO.4-30-3型电容器BCMJO.4-30-3型电容型补偿器技术参数如下表:
BCMJ
额定电压（kv）
额定容量（kvar）
总电容量（uf）
额定电流（A）
0.4-30-3
0.4
30
597
43.3
其个数为
n=417/40=10.4，选12个。
3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：
S30
（2）3302（544-417）2kVA=357kVA
变压器的功率损耗为：
=Pt：
O.O15S30
（2）=0.015357kVA=5.4kW
Qt:
0.06S30
（2）=0.06357kVA二21.4kv
变电所高压侧的计算负荷为
P30⑴二330kW5.4kW二335.4kW
Q30⑴=（554-417）kvar21.4kvar二158.4kva
S30d）'=（335.4）2（158.4）2=371kVA
补偿后工厂的功率因数为
cos=p30
（1）S30
（1）=335.4371=0.904
满足要求。
4）车间变电所负荷计算见表2-8:
表2-8车间变电所负荷计算表
序号
车间名称
需要系数
设备容量
kW
计算负荷
P30（kW）
Q30（kvar）
S30（kVA）
I30（A）
1
设备组
I
0.2
248
44.6
77.2
99
151
2
设备组
II
0.2
248
44.6
77.2
99
151
3
设备组
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