1、某紡織廠供配電系統設計 亠、設計對象簡介 變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護和控制系統，所用電和 直流系統，遠動和通信系統，必要的無功功率補償裝置和主控制室等組成。其中，主接 線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統；繼電保護和控制系統、直流系統、遠 動和通信系統等屬二次系統。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功 能、建設投資、運行質量、維護條件和供電可靠性。一般分為單母線、雙母線、一個半 斷路器接線和環形接線等幾種基本形式。主變壓 器是變電所最重要的設備，它的性能與 配置直接影響到變電所的先進性、經濟性和可靠性。一般變電所需裝23臺主變壓 器；330千伏及以

2、下時，主變壓器通 常采用三相變壓器，其容量按投入510年的預期 負荷選擇。此外，對變電所其他設備選擇和所址選擇以及總體布置也都有具體要求。 變電所繼電保護分系統 保護（包括輸電線路和母線保護）和元件保護（包括變壓器、電抗器及無功補償 裝置保 護）兩類。 二、原始資料 1. 工廠負荷數據：工廠多數車間為2班制，年最大負荷利用小時數4600小時。 工廠負荷統計資料見表1。設計需要考慮工廠5年發展規劃負荷（工廠負荷年增長率按 2%） o 表1 :化纖廠負荷情況表 序號 車間及設備 安裝容量 （I八A八 需要系數Kd tg 1 紡練 紡絲機 200 0.80 0.78 車間 筒絞機 30 0.75 0

3、.75 烘干機 85 0.75 1.02 脫水機 12 0.60 0.80 通風機： 0.70 0.75 淋洗機 6 0.75 0.78 變頻機 840 0.80 0.70 傳送機 40 0.80 0.70 2 原液車間照明 1040 0.75 0.70 3 酸站照明 260 0.65 0.70 4 鍋爐房照明 320 0.75 0.75 5 排毒車間照明 160 0.70 0.60 6 其他車間照明 240 0.70 0.75 2. 供電電源請況：按與供電局協議，本 廠可由16公里處的城北變電所 （110/38. 5/1 lkV） , 90MVA變壓器供電，供電電壓可任選。另外，與本廠相 距

4、5公里處的其他工廠可以引入10kV電纜做備用電源，但容量只能滿足本廠負荷的20% （重要負荷），平時不準投入，只在本廠主要電源故障或檢修時投入。 3. 電源的短路容量（城北變電所）:35kV母線的出線斷路器斷流容量為 400MVA ； 10kV母線的出線斷路器斷流容量為350MVA。 4. 電費制度：按兩部制電費計算。變壓安裝容量每lkVA為18元/月，電 費為0. 5元/ kW ho 5. 氣象資料：本廠地區最高溫度為38度，最熱月平均最高氣溫為30度。 6. 地質水文資料：本廠地區海拔60m,底層以砂粘土為主，地下水位為2 mo 二設計容 1 總降壓變電站設計 負荷計算 (2) 主結線設計

5、：根據設計任務書，分析原始資料與數據，列出技術上 可育呂 實現的多個方案，根據改方案初選主變壓器及高壓開關等設備，經過概略 分析比較，留下23個較優方案，對較優方案進行詳細計算和分析比較， (經濟計算分析時，設備價格、使用綜合投資指標)，確定最優方案。 (3) 短路電流計算：根據電氣設備選擇和繼電保護的需要，確 定短路計算點，計算三相短路電流，計算結果列出匯總表。 (4) 主要電氣設備選擇：主要電氣設備的選擇，包括斷路器、隔離開關、互感 器、導線截面和型號、絕緣子等設備的選擇及校驗。選用設備型號、數量、匯成設備一 覽表。 (5) 主要設備繼電保護設計：包括主變壓器、線路等元件的保護方式選擇和整

6、定 計算。 (6) 配電裝置設計：包括配電裝置布置型式的選擇、設備布置圖。 (7) 防雷、接地設計：包括直擊雷保護、進行波保護和接地網設計。 2 車間變電所設計 根據車間負荷情況，選擇車間變壓器的臺數、容量，以及變電 所位置的原則考慮。 3廠區380V配電系統設計 根據所給資料，列出配電系統結線方案，經 過詳細計算 和分析比較，確定最優方案。 三、接入系統設計 1、計算廠總降壓變負荷 (1)計算負荷方法 頁腳 目前負荷計算常用需要系數法、二項式法、和利用系數法，前二種方法在國設計 單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產品耗電法、單 位面積功率 法、變值系數法和ABC法等常采用需

7、用系數法計算用電設備組的負荷時，應將性質相同 的用電設備劃作一組，并根據該組用電設備的類別，查出相應的需用系數xK,然后按照 表一給出的公式求出該組用電設備的計算負荷。此 設計采用的是需用系數法來對電力負荷計算的。用需要系數法確定計算負荷都有 如表2的通用公式: 表比公罠表 名稱 用電迂備組的容量 公式 用電設備組有功計 算負荷 PxiJl 需要柔數 K屈令 K廣KK尚 無功計算負荷 -PWP. Q胃只理呼 備注 p”一設備的艱定容童 一設備組的同時系數 心-豉備組的負荷 系數 么一設備組的平均效 率 一配包錢路的平 均效率 視在計算負荷 s Q30/cosy tan。一對應用電設備 組cos

8、卩的正切值 COS0 用電設備組的 平均功率因數 U,用電設備組的 額定電壓 以上參數由用電設備 組計算負荷直裟相加來計 鼻時取。 計算電流 有功負荷的同時系 數 心=08 00.90 無功負荷的同時系 數 = 0.85-0.95 總的有功計算負荷 總的無功計算負荷 o=kQ:=85x0.75 二 63.75(A17) Q5Z3 = 63.75x1.02 二 65.0 2 (X： var) 脫水機 卑釘 WxR ： =12x0,6 = 72小) 03 仁二 x tanA?二 7.2x0,8 二 5.76(X?v ar) 通風機 xtanA = 126x0.75 三 9*5(尺 * a r 林洗

9、機 P 亦三 KzP 乂 =6xO75 = 4.5(A： FTr) g 就總二錢 Ht 刊口 4.5x0.78 = 3.5 l(Kv aT) 變頻機 烏叮=840 x0.8= 672S3F) “二召 OKt a 舉=6 7 2 0(7 二 4 7 .0(Jf v a r ) 傳送機 JosxA 二40 x0,8 二 3 ZtAFF) 2A =7?s ： tan (p 二 32 0.7 二 22.4(K var) 總的計算員荷，取同時系數A=0.9Xf=0A5 S 瓦工駕二0.9x( 160+22.5+6355+7.2+126+4.54672+32)二 97916(X77) a 二 K4VgA=

10、o95(121 E3B - Za-B xtaud?= 112x0,6 二 67r2(K v ar) 鳥=4 K= 112 幻 Qi=/KA672( Kvar) 厲二Jg 叮古=J1126十 672, = 130 6】(KF _=jjft61 =Q20(KA) 73x380 6其他車間照明： =Ax A； =240 x0.7 二 16XA，) 2 曄二人3HDBXtan (A= 168A0.75 = 1 2 (9 71:. 10 jA QA in 1& 20 7 9 克瞬酈卿 剛（1? 168 126 210 320 全廠負荷的計算: 計算全廠的計算負荷時，總的計算負荷要小于每個用電負荷加起來的

11、和，我 們在通常情況下取的全部用電負荷之和的 95%o取全部用電負荷之和的90%, 這樣在一定程度上就避免了大馬拉小車情況的發生，提高了運行效率，符合了經濟 生產、生活 的需要。 因此，本次課程設計中的全廠計算負荷就為各個設備計算負荷之和的 95%即：全廠計算負荷=0. 90 （紡練車間計算負荷+原液車間計算負荷+酸站照明 計算負荷+鍋爐房照明計算負荷+排度車間計算負荷+其他車間計算負荷） 有功功率； 二 22 0 S3 4(A7F) P = KpPt = 0.9x(979.16+7 80A16 9+240-1 12-1 無功功率芝 0 二 K 孑工 Q =0.95x(763.1 1 + 54

12、6+1 1 8.3 -F 1 80+ 67.2 +1 26) = 1 7 1 &58(7Cvar) 視在功率- 2”8ft41 -A3x35 S 二 yjPQ2 二 J2203 342 + 1710.582 二 2789.41(KK4) = 46.01(4) 1、變電所所址的選擇 變電所所址的選擇是否合理，直接影響供配電系統的造價和運行。工廠變配電所所址的選擇, 應考慮以下原則： 1. 盡量靠近負荷中心，以便減少電壓損耗、電能損耗和有色金屬消耗量。 2節約用電，不占或少占耕地及經濟效益高的土地。 3. 與城鄉或工礦企業規劃相協調，便于架空線路和電纜線路的引入和引出。 4. 交通運輸方便。 5.

13、 盡量避開污染源或選擇在污染源的上風側。 6. 應考慮變電所與周圍環境、鄰近設施的相互影響。 7. 盡量不設在低洼積水場所及其下方。 &應遠離易燃易爆等危險場所 2、車間變電所位置的確定 根據地理位置及各車間計算負荷大小，決定設立3個車間變電所，各自供電圍如下： 變電所L紡煉車間、鍋爐房。 變電所U:原液車間。 變電所川：排毒車間、其他車間、酸站。 2、變電所變壓器臺數的確定 1確定原則 (1) 對于大城市郊區的一次變電所在中低壓側已構成環網的情況下，變電所以裝 設兩臺變壓器為宜。 (2) 對地區性孤立的一次變電所或大型工業專用變電所在設計時應考慮 裝設三臺變 壓器。 (3) 礎宜按大于變壓器

14、容量的1 2級設計，以便負發展時，更換變壓 器的容量。 2選擇變壓器臺數時，應考慮以下因素： (1) 應滿足用電負荷對供電的可靠性的要求，對供有大量一、二級負荷的 變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發生故障或檢修時，另一臺能對一、二級負 荷繼續供電。 (2) 對于一級負荷的場所，鄰近又無備用電源聯絡線可接，或季節性負荷變化較大 時，宜采用兩臺變壓器。 (3) 是否裝設變壓器，應視其負荷的大小和鄰近變電所的距離而定。當負荷超過 320KVA時，任何距離都應裝設變壓器。 3. 變壓器絕緣結構的選擇根據絕緣結構方式不同，一般有礦物油變壓器、硅 油變壓器、六氟化硫變壓器、干式變壓器及環氧樹脂澆

15、變壓器等。多層或高層 主體建筑變電所，一般選用不燃或難燃型變壓器在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響安全運行 的場所，應選用防塵型或防腐型變壓器。 4變電所選擇一臺或兩臺變壓器各有其優點和缺點: 1. 選用兩臺變壓器的變電 所，當一臺變壓器發生故障或檢修時，另一臺能對一、二級負荷繼續供電。當負荷大時候， 兩臺變壓器又可以配合運用。但是兩臺變壓器的投資比較大，一般小的變電所甚至承擔不起 這樣的消耗，運行損耗也 比較大，它工作時候兩個鐵心同時運行，這樣勢必增大了運行成本。 2選用一臺變壓器的變電所，當變壓器發生故障或檢修時，那么將會出現全 廠停電的嚴 重情況，如果一級負荷遇到了停電情況，那么損失將會是無法

16、估算的，因此一臺變壓器的供 殿可靠性比較差，但是一臺變壓器的投資小、運行損耗小，因為太工作時只要一個鐵心在工 作，這樣勢必減少了運行成本。 變電縮通常為了生產、生活、用電等的需要，都會選用兩臺變壓器，因為它的優 點太明顯了, 而且非常的多。 4、變壓器容量的確定 I 變壓器容量選擇時應遵循的原則 1只裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應滿足全部用電設備計算負荷的需 要。 2裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量應同時滿足以下兩個條 件：a任一 臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要；b任一 臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部用電容量設備70%的需要。 以提高運行率。 3變壓器

17、正常運行時的負荷率應控制在額定容量的70%80%為宜, 五、短路電流計算 工廠供電系統要求正常地不簡斷地用電負荷供電，以保證工廠生產和生活的 正常進行。但 是由于種種原因，也難免出現故障，而使系統的正常運行遭到破壞。系統中最常見的故障就 是短路。為了選擇切除短路故障的開關電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路 電流的元件等，也必須計算短路電流。 1、短路的種類及計算 (1) 短路：供電系統中不等電位的點沒有經過用電器而直接相連通。 (2) 類型：三相、兩相、兩相接 地、單相、單相接地。分對稱性短路和非 對稱性短 路。 最關鍵的兩個短路電流：最大短路電流-一選擇設備、導線，最小短路電流-

18、繼電保護裝 置校驗 短路的電壓與電流的相位差較正常時增大，接近于 90度。 單相短路只發生在中性點直接接地系統或三相四線制系統中。 其他：層間、層間短路。主要指電動機、變壓器和線圈等。 造成短路原因：絕緣損壞、設備老化、使用不當、外力作用、誤操作、鳥獸觸及等。 短路電流的計算見表7 表了:公式及蔘數列表 參數名稱 有名值 標幺值 說明 功率 S s_飛 般取 Sd 二 100MVA 自壓 匸- uj 5 般取Ld Lev I I 一丄 hId I-: nV3Ud 電抗 X Y X _XSd A,r XdU： 瓦是次Sd為基 準容量的機幺值 變壓器電抗 XUk%U； 丁一 10 応 x Ug 班

19、_ 10。皋 線路電抗 Xl = XL vX： L% A1*= 了 X為線路每公里 建抗值 電拭器電抗 V入叫 PXR%5 Se Xr爲為電抗器銘 牌上數值 ARL丄出 10CW3 R#LF 100/ZTlg 系統等宜電 抗 UxXg St S監為某點短路容 W量，為該點的三相短 路電流 Sk (MVA) Ik CKA) 電動機電抗 X仝U； 7100 sn X 一久KstSx K江為啟動電流 表&三相矩直旦流計算歹(表 短路點計算 三相短路電流 二相短路容量禺 單 ) F C ) l:h 沖 ) l:h 點35W 2. 84 2. 84 2.84 7.42 4.32 181.82 點1以卩

20、0. 63 0. 63 0. 63 1.61 0.96 158.7 點(M妙 11.21 13.21 13.21 33.69 20. 08 六、繼電保護配置 1、繼電保護的任務 (1) 供電系統需迅速地切斷故障，并保護系統無故障部分繼續運行。 (2) 當系統出現非正常工作狀態時，要給值班人員發出信號，使值班人員及時進行處理，以 頁腳 免引起設備故障。 2、繼電保護裝置 繼電保護裝置使之能夠反映設備發射故障或不正常工作狀 態而作用于開關 跳閘或發出信號的自動裝置，它是由各種繼電器組成，繼電保護 裝置與供電系統中注意提高預防事故或三相事故圍來提高系統運行的可靠性。 3、主變壓器保護 根據規程規定400kVA變壓器應設下列保護； (1) 瓦斯保護防御變壓器部短路和油面降低，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘。 (2) 電流速斷保護 防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動作于跳閘。 (3) 過電流保護防御外部相同短路并作為瓦斯保護及電流速斷保護的后備保護，動作于跳 閘。 (4) 過負荷保護防