工厂供电全程设计(详细版)

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TOC \o "1-3" \h \z \u 一．负荷计算…………………………………………………………………….. .. 3

1.设备分组 3

2.总负荷计算 4

3. 无功功率补偿 6

二、变电所主变压器和主结线方案的选择 8

三、短路电流的计算 10

四、变电所一次设备的选择校验 13

1.10KV测高压开关柜的选择 13

2．380侧一次设备的选择校验 16

3．高低压母线的选择 19

五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择 20

1．10KV高压进线和引入电缆的选择 20

2.380V低压出线的选择 20

六、机修车间动力箱的选择 22

七、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 24

1．（1）异步机的直接起动 + 过载保护 （接触器+热继电器控制）.2 24

（2）异步电动机 点动+连续运行 （接触器控制） 24

2主变压器的继电保护装置 25

八、设计心得 25

一．负荷计算

1.设备分组

由机修车间平面布置图，可把一车间的设备分成8组，分组如下：附图1

NO.1： 1、2、3、4、13、14、19 ；为一号动力箱

其中：SC=8.552(KVA) IC=13.0(A)

NO.2: 25 ；为二号

其中：SC=74.4（KVA） I

NO.3：(1) :5、6、7、15(2):28 ；为三号动力箱

其中：（1）S

（2）SC2=3.28（KVA） I

NO.4： 8、9 ；为四号动力箱

其中：SC=72.4（KVA） IC=

NO.5：（1）10、11、12、22、23、24 （2）36 ；为五号动力箱

其中：（1）SC1=13.5（KVA） I

（2）SC2=3.28（KVA） I

36号设备按通风机来计算

NO.6: 16、17、18、20、21 ；为六号动力箱

其中：SC=9.55（KVA） IC=

NO.7: （1）26、27、29、30（2）35 ；为七号动力箱

其中：（1）SC1

（2）SC2=0.60（KVA）

35号设备按通风机来计算

NO.8: 31、32、33、34 ；为八号动力箱

其中：SC=12.95（KVA） IC=19.6

2.总负荷计算

机修、内燃、铸造、热处理、锅炉房等车间负荷计算表

车间名称

回路及编号

容量（KW）

计算负荷

P

计算负荷

Q30（kvar

计算负荷S

（

备注：

除机修车间外其他车间

按K

0.3

tg=1.17

机

修

车

间

NO1

供电

200.515

56.93

66.20

87.31

总计：

S30=224.0

(KVA)

I30=340.48

(A)

NO2

供电

35.7

33.92

58.70

67.80

NO3

供电

36.32

34.50

59.73

68.98

内燃车间

NO1

供电

433.63

161.4

104.1

192.05

S30

(KVA)

I30

(A)

NO2

照明

10

8

0

8

S30

(KVA)

I30

(A)

铸造车间

NO1

供电

311.89

124.75

95.46

157.08

S30=

(KVA)

I30=238.80

(A)

NO2

照明

12

9.6

0

9.6

S30

(KVA)

I30

(A)

外

燃

车间

NO1

供电

139.62

69.81

52.11

87.11

S30

(KVA)

I30

(A)

NO2

照明

7

5.6

0

5.6

S30

(KVA)

I30

(A)

锅炉房

NO1

供电

50

40

31.35

50.82

S30

(KVA)

I30

(A)

热处理车间

NO1

供电

135

67.5

50.8

84.48

S30

(KVA)

I30

(A)

NO2

照明

10

8

0

8

S30

(KVA)

I30

(A)

3. 无功功率补偿

由于此工厂车间为三班制，所以取α=0.7，β=0.75

由380侧补偿前的QC1=518.45(Kvar) PC1=

由功率因素计算公式可得：cosΦ1 =1

若将功率因素重0.74提高到0.90以上

当ΔQC`= 252(

由公式Δqc=tanΦ1

QC2=QC1-ΔQC`=2

cosΦ2 =11+（

选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BGMJ0.4-120-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）2台相组合，总容量84Kvar+84×2Kvar =252Kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表：

表二

项目

cosΦ

计算负荷

P30/KW

Q30/Kvar

S30/KVA

I30/A

380V侧补偿前负荷

0.74

620.01

518.45

808

1227.6

380V侧无功补偿容量

-252

380V侧补偿后负荷

0.92

620.01

266.45

675.01

1025.6

主变压器功率损耗

0.015S30=10.13

0.06S30=40

10KV侧负荷总计

0.89

630.14

306.45

700.71

40.45

二、变电所主变压器和主结线方案的选择

1．变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有下列两种方案：

（1）装设一台主变压器 型式采用S9，而容量根据SN。T=800KVA>S30=700.71KVA选择，即选一台S9-800/10-10/0.4型低损耗配电变压器。

年最大有功负荷利用小时数为5500h,最大功率损耗为τ=3000h

短路电压UK%=4.5

有功损耗Δp0=1.34(kw) 短路有功损耗

单价K1=6.8万元 工厂用电费用K2=0.6元/kwh 无功经济当量

SCA=700.71(KVA) SNT

负荷率 β1=

变压器年电能损耗 ΔWT=ΔWT1+

ΔWT-800=（ΔPO+KrI

=30197.81(KWh)

（2）装设两台主变压器 型式也采用S9，每台容量按式SN·T≈（0.6～0.7）S30选择，即

SN·T≈（0.6～0.7）×504.8kVA=(302.9～353.36)kVA

因此选两台S9-400/10-10/0.4型低损耗配电变压器。

主变压器的联结组别均采用Yyn0。

年最大有功负荷利用小时数为5500h,最大功率损耗为τ=3000h

短路电压UK%=4

有功损耗Δp0=0.775(kw) 短路有功损耗Δpk=

单价K2=4.0万元 工厂用电费用K2=0.6元/kwh 无功经济当量

SCA=700.71(KVA) SNT=2×

负荷率β1=S

变压器年电能损耗ΔWT=ΔWT1+

ΔWT-400×2=（ΔPO2

β12

电能损耗：（ΔWT-400×2- ΔW

设备差价： K1-K2

按经济指标来算前者大于后者

所以选一台容量为800KVA的主变变压器。

三、短路电流的计算

2．确定基准值 设Sd=100MVA，Ud1=10.5kV，低压侧Ud2=0.4kV，则

3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值

（1）电力系统

X1*=

（2）架空线路 由LGJ-120的，设线路长0.3km,故

X2*=（0.4×0.3）×100MVA

（3）电力变压器 有，故

X3*=4.5100

因此绘等效电路，如图2所示。

4．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

X*

（2）三相短路电流周期分量有效值

I*(k-1)=Id1

（3）其他短路电流

I``(3)=I(3)∞

i(3)sh=2.55

I(3)sh=1.51

（4）三相短路容量

SK-1(3)=Sd

5．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

X*

（2）三相短路电流周期分量有效值

I*(k-2)=Id2

（3）其他短路电流

I``(3)=I(3)∞

i(3)sh=1.84

I(3)sh=1.09

（4）三相短路容量

SK-2(3)=S

表三 短路计算结果

短路计算点

三相短路电流/kA

三相短路容量/MVA

I’’(3)

k－1

8.87

8.87

8.87

22.63

13.39

161.36

k－2

23.21

23.21

23.21

42.70

25.29

16.01

四、变电所一次设备的选择校验

根据10KV一次侧数据选择以下高压开关柜

1.10KV测高压开关柜的选择

由于车间无高压变电室，所以选用室外高压开关柜

GWC-5型户外手车式高压开关柜规格为：

额定电压：10KV，50HZ，额定电流：1000A

单母线接线方式

宽×深×高（mm）：1000×1750×1500

分为内外两层，内置照明灯

要求：（1）海拔不超过1000m

（2）周围介质温度：-40℃—+40℃

（3）内部温度不超过95℃

（4）垂直斜角不超过5°的场所。

采用20,31,34号方案。如下图所示：

表四 10KV 侧一次设备的选择校验

参数

电压（KV）

电流(A)

断流

能力(KA)

动稳定度

(KA)

热稳定度

台数

装置地点条件

参数

UN

I30

2tima

数据

10

46

18.87

22.63

157.35

额定参数

UN

IN

Ioc

imax

t

GN8-10T隔离开关

10

200

-

25.5

500

3

CS6-1T手动操作机构

-

-

-

-

-

2

SN6-11操动机构

-

-

-

-

-

1

RN1-10KV型高压熔断器

10

50

(熔芯值取额定值50A)

12KA

-

-

3

RN2-10KV型高压熔断器

10

0.5

（熔芯值取额定值0.5A)

50KA

-

3

JDZJ-10电压互感器

10/3

-

-

-

-

3

FS-10避雷器

10

-

-

-

-

6

2．380侧一次设备的选择校验

根据变压器低压侧I30

选择以下几种低压配电屏：

（1）主低压配电屏选用PGL1

（2）机修车间 低压配电屏PGL2D

(3)内燃车间，铸造车间，内燃车间，热处理车间

低压配电屏

（4）锅炉房

低压配电屏

使用条件：

1).周围温度不高于+40℃，而在24h周期内平均温度不高于35℃,不低于-5℃.

2).海拔不高于2000m.

3).安装斜度不大于5°

表6 380V侧一次设备的选择校验

选择校验项目

电压

电流

断流能力

动稳定度

热稳定度

台数

装置

地点

条件

参数

UN (V)

I30(A)

(KA)

(KA)

2tima

数

据

380

1025.6

23.205

42.698

376.9

DW10-1500/3电动型自动开关

380

1500

-

80

23.9

1

DW10-1500/3

电动型自动开关

380

1500

-

-

-

1

HD13-600/31型刀开关

380

600

-

-

-

5

HD13-400/31型刀开关

380

400

-

-

-

7

NT-300-40型熔断器

500

300（熔芯值使用额定值300A）

120

-

-

9

LMZJ1-0.5电流互感器

500

1500/5

-

-

-

1

LMZJ1-0.5电流互感器

500

400/5

-

-

-

16

DW10-600/3自动开关

380

600

-

-

-

1

DW15-200/3自动开关

380

200

-

-

-

4

NT13-630/1000型熔断器

500

630

(熔芯使用额定值630A)

120

-

-

12

3．高低压母线的选择

10KV母线选LMY－3（40×4），即母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选LMY－3（80×8）+50×5，即相母线尺寸为80mm×6mm，中性母线尺寸为50mm×5mm。

五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择

1．10KV高压进线和引入电缆的选择

（1）10KV高压进线的选择和校验 采用LJ型铝绞线敷设，接往10KV公用干线。

1）按发热条件选择。由I30=46A及室外环境温度年最热月平均最高气温为30。C，初选LJ－16，其在30。C时的Ial=170×70-3070-25=160.27>I30

2）校验机械强度。最小截面Amin=35mm2，因此LJ－16不满足机械强度要求，故改选LJ－35。

由于此线路很短，不需要校验电压损耗。

（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL22－10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。

1）按发热条件选择。由I30=46A及土壤温度20。C查表8-43，初选缆芯为35mm2的交联电缆，其Ial=183×90-2090-25=176.79>I

2)校验短路稳定。计算满足短路热稳定的最小截面Amin=103mm2>25 mm2，因此25mm2不满足短路稳定要求，故选择YJL22－10000－3×120电缆。

2.380V低压出线的选择

1）馈电给机修一车间的线路采用VV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。

1）按发热条件选择。由I30=324.56A及地下1m土壤温度20。C查表，初选缆芯截面为150mm2，其Ial=364A×65-2065-25=366.98>I

2）校验电压损耗。因未知变电所到机加工一车间的距离，因此未能校验电压损耗。

3）短路热稳定度的校验。满足短路热稳定度的最小截面

Amin=213mm2

所选240mm2的缆芯截面大于Amin，满足短路热稳定度的要求，因此选择VV22－1000－3×240+1×120的四芯电缆

（2）馈电给内燃车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面240mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×240+1×120的四芯电缆。

（3）馈电给铸造车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面300mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×300+1×150的四芯电缆。

（4）馈电给外燃车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面240mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×240+1×120的四芯电缆。

（5）馈电给锅炉车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面240mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×240+1×120的四芯电缆。

（6）馈电给热处理车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面240mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×240+1×120的四芯电缆。

六、机修车间动力箱的选择

（1）NO.1：一号动力箱

设备 1)1、2、3、4:熔断器额定值I

2)13 、14 : 熔断器额定值I

3) 19 : 熔

选择动力箱XL-21 方案12

数量

额定电流

熔芯

HR3400/34型熔断器式刀开关

1

400A

400A

CJ20-40/3 型接触器

7

RL6-60 型熔断器

21

60

60A

JR16-60/3D 型热继电器

7

= 1 \* GB3 ①1、2、3、4、Ica=9.121 (A)

选用导线BLX 横截面就2.5mm2 22.5×

= 2 \* GB2 ⑵13、14- Ica=9.5 (A)

选用导线BLX 横截面就2.5mm2 22.5×

= 3 \* GB3 ③19-Ica=9.501(A)

选用导线BLX 横截面就2.5mm2 22.5×

满足要求。

其他的动力箱按一号动力箱的选择步骤得

(2) NO.2：二号动力箱 XL-21 方案43

设备25：导线BLX-120

(3) NO.3：三号动力箱 XLK 2型 方案10

设备1）5、6、7、15 导线 BLX-6

2) 28 导线 BLX-4

(4) NO.4：四号动力箱 XL-21 方案58

设备 1）8 导线BLX-10

2) 9 导线BLX-16

(5) NO.5：五号动力箱 XL-21 方案46

设备 1）10 、11、12、36 导线BLX-2.5

2) 22 、23 导线BLX-4

(6) NO.6：六号动力箱 XL-21 方案78

设备 16、 17 、18 、20、21

导线BLX-2.5

(7) NO.7：七号动力箱 XL-21 方案23

设备 1）26 导线BLX-16

2) 27 、29 导线BLX-6

3) 30、35 导线BLX-2.5

(8) NO.8：八号动力箱 XL-21 方案43

设备 1）31 导线BLX-4

2) 32、34 导线BLX-2.5

3) 33 导线BLX-2.5

七、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定

1．（1）异步机的直接起动 + 过载保护 （接触器+热继电器控制）

按钮（SB），线圈（KM），热继电器触头（KH）,辅助触头（KM），接触器(QS)

熔断器（FU）

（2）异步电动机 点动+连续运行 （接触器控制）

KA(中间继电器)，按钮（SB），线圈（KM），热继电器触头（KH）,辅助触头（KM）

QS(接触器),熔断器（FU）

2.主变压器的继电保护装置

1）装设反时限过电流保护。

　采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。

①过电流保护动作电流的整定。IL.max=2IiN.T=2×800/(1.732×10)=92.38A

Krel=1.3 Kw=1 Kre=0.8 Ki=100/5=20 Iop=1.3×1×92.8/(0.8×20)=5.0A

因此整流为5A。

②过电流保护动作时间的整定。整定高最小动作时间为0.5s。

③过电流保护灵敏系数的检验。

Ik.min=IK-2(2)/KT=0.866×23.206/(10/0.4)=803A

Iop.1= Iop×Ki/Kw=5×20/1=100A, 因此保护灵敏系数为Sp=803/100=5.4>1.5, 满足灵敏系数1.5的要求。

3）装设电流速断保护。利用GL15的速断装置。

①速断电流的整定。Ik.max= Ik-2(3)=23.206kA , Krel=1.5 , Kw=1 , Ki=150/5=30 KT =10/0.4=25 ,因此速断电流为：Iqb=1.5×1×232059/(30×25)=46.4 A

速断电流倍数整定为Kqb=Iqb/Iop =46.4/5=9.28

②电流速断保护灵敏系数的检验。

　Ik.min=IK-1(2) =0.866×8.87kA=7.68kA,

Iqb.1=Iqb×Ki/KWw=46.4×30/1=1392,因此其保护灵敏系数为：Sp=7680/1392=5.51>2 , 满足电流速断灵敏系数为2的要求。