标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所的设计.docx

1、目录摘要1Abstract21车间的负荷计算及无功功率补偿32确定车间变电所主变压器型式、容量和数及主接线方案63短路计算，并选择一次设备84选择车间变电所高低压进出线135选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护166车间变电所的防雷保护和接地装置的设计及布线方案197选择低压配电系统的导线及控制保护设备21结论26致 谢27参考文献28摘要本次设计是关于标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所的设计。最先从车间的布局考虑，参考了现在很多工厂的平面设计图对各部分的布局的可用性和经济性入手。接下来开始进入工厂厂区的供电设计部分。先从各部分的计算入手，其中包括计算负荷和短路电流的计算和一次设备稳

2、定度的效验，及低压配电屏的选择。接下来，进行了对变电所高压进线和低压出线的选择，车间配电线路的设计。在变电所二次回路设计及继电保护整定当中我考虑了各方面的保护及对保护器具的选择。变电所设计自然少不了对防雷以及接地保护方面的设计，考虑到了车间布局的实际情况进行了对防雷接地设备的选择和设计。关键词：供电设计 车间变电所 电力系统 Abstract This standard is designed for Cold Heading Plants workshop low-voltage distribution systems and substations in the design works

3、hop. From the first workshop to consider the layout, reference to the many factories graphic design plans for the layout of the various parts of the economy and the availability of research. Next entered the factory premises of the power supply design. Start with the start of the calculation, includ

4、ing the computational load and short-circuit current calculation of equipment and a stable of well-tested. and low-voltage distribution screen choices. Next, a pair of high voltage substations and low-voltage lines into the choice of wit, workshops distribution line design. Substation in the seconda

5、ry circuit design and relay setting which I consider various aspects of the protection and the protection of equipment choices. Substation design to the natural missed Lightning protection and grounding design. Taking into account the actual layout of the workshop of the grounding of mine equipment

6、selection and design. Keywords : design of low voltage power distribution substation shop high and low voltage power system equipment key words: power supply design substation in the workshop power system1车间的负荷计算及无功功率补偿1、车间的负荷计算1）车间设备组1负荷计算见表1-1：表1-1 冷镦车间设备组1的负荷计算表设备代号台数单台容量kw总容量kw需要系数Kd计算负荷/kw/kvar

7、/A45桥式吊车218.737.40.150.51.7346梁式吊车18.28.20.150.51.73小计45.60.150.51.736.8411.813.720.8表1-2 冷镦车间设备组2的负荷计算表设备代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw需要系数Kd计算负荷/kw/kvar/A1冷镦机Z47-1216314960.20.51.732冷镦机GB-3155550.20.51.733冷镦机A164128280.20.51.734冷镦机A124128280.20.51.735冷镦机A123220400.20.51.736冷镦机A163120200.20.51.737冷镦机A169110

8、100.20.51.738冷镦机Z47-67151050.20.51.739冷镦机82BA111110.20.51.7310冷镦机A12124.79.40.20.51.7311冷镦机A1202360.20.51.7312切边机A233220400.20.51.7313切边机A232114140.20.51.7314压力机60t110100.20.51.7315压力机40t1770.20.51.7316切边机A23147280.20.51.7317切边机A23014.54.50.20.51.7318切边机（自制）1330.20.51.7319搓丝机GWB16210200.20.51.7320搓丝

9、机114140.20.51.7321搓丝机A2531770.20.51.7322搓丝机A25347280.20.51.7323双搓机111110.20.51.7324搓丝机GWB6525.5110.20.51.7325搓丝机Z25-41330.20.51.7326铣口机（自制）1770.20.51.7327铣口机（自制）15.55.50.20.51.7328车床C3361330.20.51.7329车床1336M14.54.50.20.51.7330台钻70.64.20.20.51.7331清洗机（自制）410400.20.51.7332包装机（自制）34.513.50.20.51.7333涂

10、油槽1-34车床C620-11770.20.51.7335车床C620-1M1770.20.51.7336车床C6201770.20.51.7337车床C618K1770.20.51.7338铣床X62W17.57.50.20.51.7339平面磨床M723017.627.620.20.51.7340牛头刨床1330.20.51.7341立钻11.51.50.20.51.7342砂轮机60.63.60.20.51.7343钳工台4-44划线台1-47电葫芦1.5t12.82.80.20.51.7348电葫芦1.5t11.11.10.20.51.7349叉车0.5t2-50叉车0.5t1-合计1

11、341.70.20.51.73268464.3536.7815.42）车间设备组2负荷计算见表1-2：3）工具、机修车间负荷计算见表1-3：表1-3 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(kW)(kvar)(kVA)(A)1工具车间No.1供电回路4714.116.521.732.9No.2供电回路5616.819.725.939.4No.3供电回路4212.614.719.429.5No.4供电回路3510.512.316.224.62机修车间No.5供电回路15037.543.957.787.7小计1805463.283.2126.4 4）车间设备总负荷统

12、计见表1-4：表1-4冷镦车间总的负荷统计表用电单位名称设备容量需要系数计算负荷 (kW) (kvar) (kVA)(A)设备组1341.70.20.51.73268.3464.3536.7815.4设备组45.60.150.51.736.8411.8313.6820.8工具车间1805463.283.2126.4机修车间15037.543.957.787.7总计1717.3366.64583.23691.281050.3取=0.90 =0.95330.0554.0644.8979.72、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： 因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000

13、 kVA。这时变电所低压侧的功率因数为：2） 无功补偿容量按规定，变电所高压侧的，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，一般，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。要使低压侧功率因数由0.51提高到092，低压侧需装设的并联电容器容量为： 取 3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：变压器的功率损耗为：变电所高压侧的计算负荷为4）车间变电所负荷计算 见表1-5：表1-5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(kW)(kvar)(kVA)(A)1设备组10.21341.72268.3464.32设备组20.154

14、5.66.8411.833工具车间1805463.24机修车间15037.543.9总计1717.32330554644.8979.7380V侧补偿前负荷330554644.8979.7380V侧无功补偿容量417380V侧补偿后负荷330137357543变压器功率损耗5.421.410kV侧负荷总计335.4158.437121.42确定车间变电所主变压器型式、容量和数及主接线方案1、确定车间变电所主变压器型式 在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供

15、电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10-M、S11、S11-M等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ、SGZ3等）。本设计选择S9系列三相油浸自冷电力变压器。2、总降压变电所主变压器台数和容量的确定车间变电所变压器台数和容量确定原则和总降压变电所基本相同。即首先保证电能质量的要求下，最大限度减少投资、运行费用和有色金属耗用量。 车间变电所变压器台数选择原则，对于二、三级负荷，变

16、电所只设置一台变压器，其容量可根据计算负荷决定。可以考虑从其他车间的低压线路取得备用电源，这不仅在故障下可以对重要的二级负荷供电，而且在负荷极不均匀的轻负荷时，也能使供电系统达到经济运行。对一、二级负荷较大的车间，采用两回独立进线，设置两台变压器，其容量确定和总降压变电所相同。当负荷分散时，可设置两个各有一台变压器的变电所。车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA。根据本设计属三级负荷，选择一台变压器。经计算：变压器容量选择630kVA。综上变压器选择S9630/10，变压器参数见表2-1：表2-1 变压器参数表额定容量kVA额定电压/kV联结组标号损耗/W空载电流阻抗电压价 格一次

17、二次空载负载630100.4Yyn0120062000.94.574700 3、变电所主接线方案变电所的主结线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。按上面两种主变压器的方案可设计两种主结线方案：两种主结线方案的比较见表2-2：表2-2 两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器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，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，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

18、经济指标电力变压器的综合投资额查表得S9630/10单价为7.47万元，查表得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为万元=14.94万查表得S315/10单价为4.3万元，因此两台综合投资为=17.2万元，比一台主变方案多投资2.26万高压开关柜的综合比较查表得GG1A（F）型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为万元=21万元本方案采用6台GG1A（F）柜，其综合投资约为61.53.5=31.5万元，比一台主变的方案多投资10.5万元。电力变压器和高压开关柜的年运行费查表计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.89万元主变和高压开关柜

19、的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比1台主变压器的方案多耗2.177万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA计，贴费为万元=50.4万元贴费为23150.08万元=50.4万元，和一台主变压器相同 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。线路变压器组接线

20、、单母线接线、桥式接线。本设计采用一次侧为线路变压器组接线、二次侧为单母线不分段接线。3短路计算，并选择一次设备1、短路计算1） 确定基准值采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取:S=100 MVA,U=10.5 kV, U=0.4 kV确定基准值 由 S=100 MVA,U=10.5 kV, U=0.4 kV 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值由表查得, 因此 = =0.5电缆线路的电抗标幺值由表3-1查得, 因此 电力变压器的电抗标幺值查表得 , 因此 X = = =7.94绘短路等效电路图如图3-1所示, 图上标出各元件的序号和电抗标幺值， 并标明短路计算点图3-1

21、 短路等效图点三相短路时的短路电流和容量的计算计算短路回路总阻抗标幺值计算点所在电压级的基准电流 计算短路电流各值 计算点三相短路时的短路电流 计算短路回路总阻抗标幺值 计算点所在电压级的基准电流 计算短路电流各值 计算结果列表3-1：表3-1 短路计算结果短路计算点短路计算点三相短路电流（kA）电压（kV）三相短路容量(MVA)10.6827.2416.2410.551.517.0331.3318.560.411.8 2、一次设备的选择1）10kV侧一次设备的选择高压开关柜的选择高压开关柜是成套设备，柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。选择开关柜的型号主要根据负荷等级选择开关柜的型号，一般

22、一、二级负荷选择移开式开关柜，如, , 型开关柜，三级负荷选择固定式开关柜，如,型开关柜。本设计属三级负荷，选型开关柜。选择开关柜回路方案号本设计是电缆进线，因此选择回路方案。计量柜选型。2）一次设备的校验10kV侧一次设备的校验装设地点条件见表3-2：表3-2装设地点条件选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数数据10kV57.7A10.68kA27.24kA114高压断路器的校验安装设地点额定电压和额定电流选择断路器SN10-10/630。动稳定校验：， ， ， 满足要求。热稳定校验： ，满足要求。断流能力校验：，满足要求。 高压隔离开关安装设地点额定电压和额定电流选择

23、，高压隔离开关选GN8-10/200和GN6-10/200，经校验，满足要求。高压熔断器安装设地点额定电压和额定电流选择，高压熔断器选RN2-10，经校验，满足要求。表3-3 10kV侧一次设备参数表电气设备名称型号主要技术参数（kV）（A）（kA）其它高压断路器SN10-101063016高压隔离开关GN8-1010200高压熔断器RN2-10100.550电流互感器LQJ-1010100/5电压互感器JDZJ-10避雷器FS4-1010柜外形尺寸（长宽高）1200mm1200mm3100mm电压互感器安装设地点额定电压选择，电压互感器选择JDZJ-10，经校验满足要求。电流互感器安装设地点

24、额定电压和额定电流选择，电压互感器选择LQJ-10，经校验满足要求。 10kV侧一次设备参数见表3-3：表3-4 装设地点条件选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数数据380V543A17.03kA31.33kA 380侧一次设备的校验。装设地点条件见表3-4低压断路器的校验安装设地点额定电压和额定电流选择低压断路器DW15-1000/3电动。断流能力校验：，满足要求。380V侧一次设备的参数见表3-5：表3-5 380V侧一次设备的参数表电气设备名称型号主要技术参数（V）（A）（kA）其它低压断路器DW15-1000/3电动3801000低压断路器DZ20-630380

25、630A低压断路器DZ20-200380200A低压刀开关HD13-1500/303801500电流互感器LMZJ1-0.55001500/5A外形尺寸（长宽高）600mm600mm2200mm 高低压母线的选择按经济截面选择（铝母线的经济电流密度为1.15） 式中，为经济电流密度；为母线经济截面；为汇集到母线上的计算电流。10kV母线按经济截面选择： 参照常用硬铝母线尺寸表母线选，即母线尺寸为40mm4mm。380V母线按经济截面选择： 表3-6 10kV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸表（mm）变压器容量200250315400500630800100012501600高压母线404

26、低压母线相母线4045056068068081008120102（10010）2（12010）中性母线4045056068068088010 参照常用硬铝母线尺寸表80V侧母线选，即相母线尺寸为80mm8mm，中性母线尺寸为50mm5mm。 10kV变电所高低压LMY型硬铝母线尺寸见表4-6母线的短路稳定度校验动稳定校验： 式中 母线材料的最大允许应力，硬铜，硬铝； 母线通过时所受到最大计算应力。上述最大计算应力按下式计算： 热稳定校验条件： 式中 母线截面积 满足短路热稳定条件的最小截面积； 母线材料的热稳定系数， 母线通过的三相短路稳态电流。 10kV侧母线的校验 动稳定校验三相短路电动力

27、 故母线满足动稳定要求。 母线热稳定校验 母线实际截面为 。 故母线也满足热稳定要求。380V侧母线的校验方法同上，经计算，母线满足动稳定和热稳定的要求。支柱绝缘子动稳定校验查表得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷为3.75kN， 故支柱绝缘子满足动稳定要求。4选择车间变电所高低压进出线1、高低压进出线高压进线如为专用线路，应选专用线路的全长。如从公共干线引至变配电所，则仅选从公共干线到变配电所的一段引入线。对于靠墙安装的高压开关柜，柜下进线时一般需经电缆引入，因此架空线进线至变配电所高压侧，往往需选一段引入电缆。高压出线 对于全线一致的电缆出线，应选线路的全长。 如经一段电缆从高压开关柜引出再

28、架空配电的线路，则变配电所高压出线的选择只选这一段引出电缆。 低压出线如采用电缆配电，应选线路的全长。如经一段穿管绝缘导线引出，再架空配电的线路，则变配电所低压出线的选择只选这一段引出的穿墙绝缘导线，而架空配电线路则在厂区配电线路或车间配电线路的设计中考虑。2、变配电所进出线方式的选择架空线 在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂设计中优先选用。 电缆 在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。因此，为保证供电可靠性，本设计选择电缆进线。3、变配电所进出线导线和电缆型式的选择 高压电缆线 一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆。埋地敷设的电

29、缆，应采用有外保护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外保护层的铅包电缆。 在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆。 敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。 电缆沟内敷设的电缆，一般采用裸凯装电缆、塑料护套电缆或裸铅包电缆。交联聚乙烯绝缘电缆具有优良的性能，宜优先选用。电缆除按敷设方式及环境条件选择外，还应符合线路电压要求。低压穿管绝缘导线 一般采用铝芯绝缘线。但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯绝缘线。低压电缆线 一般采用铝芯电缆，但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。 明敷电缆一般采用裸铠装电缆。当明敷在

30、无机械损伤可能的场所，允许采用无铠装电缆。明敷在有腐蚀性介质场所的电缆，应采用塑料护套电缆或防腐型电缆。电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。 TN系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。 10kV高压进线的选择和校验 采用YJL100003150型电缆线，接往10kV公用干线。按发热条件选择。由,及室外温度30，查表得，满足发热条件。 校验短路热稳定。故满足要求。 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL2210000型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。 按发热条件选择。由及土壤温度25，查表初选缆芯为 的交联电缆，其，满足发热条件校验短路热稳定 电缆线改选

31、缆芯为。 380V低压出线的选择 馈电给冷镦车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。 按发热条件选择。由及地下土壤温度为25，由于一条电缆不能满组该车间电流，所以采用双电缆向该车间供电，查表选3条截面为的电缆，其 校验电压损耗。由于车间设备和车间变电所在同一车间，距离很短，不需校验电压损耗。校验短路热稳定性 所选电缆满足短路热稳定性。 因此冷镦车间采用3条VLV2210003240+1120的四芯电缆供电。 馈电给工具车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。 按发热条件选择。由及地下土壤温度为25，查表初选120，其，满足发热条件。 短路

32、热稳定度校验。求满足短路热稳定度的最小截面由于前面所选的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯的聚氯乙烯电缆，即VLV2210003240+1120的四芯电缆。 馈电给机修车间的线路亦采用VLV221000聚氯乙烯绝缘铝心电缆直埋敷设。 按发热条件选择。由及地下土壤温度为25，查表初选120，其，满足发热条件。短路热稳定度校验。 由于前面所选的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此选缆芯为的聚氯乙烯电缆，即采用VLV2210003240+1120的四芯电缆。备用线路的采用上面截面的最大的导线，即采用一条聚氯乙烯铝芯VLV2210003240+1120的四芯电缆。做为备用电源的高

33、压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距2km的临近单位变配电所的10kV母线相联。按发热条件选择 车间的总计算负荷容量为645kVA，,最热月土壤平均温度为25 ，因此初选缆芯截面为的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其，满足发热条件。校验电压损耗 查表可得缆芯为的铝芯电缆的，而总车间总计算负荷的,，线路长度按1km计，因此 由此可见满足允许电压损耗5%的要求。表4-1 变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线YJL100003150交联电缆主变引入电缆YJL22100003120交联电缆380V低压出线至冷镦车间3V

34、LV2210003240+1120四芯塑料电缆至工具车间VLV2210003240+1120四芯塑料电缆至机修车间VLV2210003240+1120四芯塑料电缆备用线路VLV2210003240+1120四芯塑料电缆与临近单位10kV联络线YJL22100003150交联电缆 短路热稳定校验由于前面所选截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯为的电缆，即YJL22100003150交联电缆。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线及电缆型号规格如表4-1所示。5选择电源进线的二次回路方案及整定继电保护1、高压断路器的操动机构控制与信号回路 断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图5-

35、1所示。WC控制小母线 WL灯光指示小母线 WF闪光信号小母线 WS信号小母线 WAS事故音响小母线 WO合闸小母线 SA控制开关 KO合闸接触器 YO合闸线圈 YR跳闸线圈 KA保护装置 QF16断路器辅助触电 GN绿色指示灯 RD红色指示灯 ON合闸 OFF跳闸图5-1 电磁操动的断路器控制与信号回路 2 、变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月车间的平均功率因数，计量柜由上级供电部门加封和管理。3、变电所的测量和绝缘监察回路图5-2 10kV线路测量和计量仪表的原理电路变电所高压侧装有电压互感器

36、避雷器柜，其中电压骨干其为3个JDZJ-10型，组成（开口三角）的结线，用以实现电压测量和绝缘监察，其结线图见图5-2。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表、三相无功电度表和电流表，结线图见下图。高压进线上，亦装有电流表。 380V线路测量和计量仪表的原理电路低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装有无功电度表。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。 在对供电可靠性要求较高的变配电所中，通常采用两路及以上的电源进线。或互为备用，或一为主电源，另一为备用电源。备用电源自动投入装置就是当主电源线路中发生故障而断电时，能自动而且迅速将备用电源投入运行，以确保供电可靠性的装置，简称（APD）。4、整定继电保护过电流保护为了防止外部短路引起的变压器线圈的过电流，并作为瓦斯保护的后备，变压器还必须装设过电流保护。过电流保护动作电流的整定对于单侧电源的变压器，过电流保护安装在电源侧，保护动作时切断变压器各侧开关。过电流保护的动作时间应按躲过变压器的最大工作电流整定，即 整定为6A。