0241-某精細化工廠高配所及全廠配電系統(tǒng)設計【全套8張CAD圖】

0241-某精細化工廠高配所及全廠配電系統(tǒng)設計【全套8張CAD圖】,全套8張CAD圖,精細,化工廠,所及,全廠,配電,系統(tǒng),設計,全套,cad 第1章 概述 “電力負荷”在不同的場合可以有不同的含義，它可以指用電設備或用電單位，也可以指用電設備或用電單位的功率或電流的大小。掌握工廠電力負荷的基本概念，準確地確定工廠的計算負荷是設計供配電系統(tǒng)的基礎。 1.1 電力負荷的分級 按GB50052-1995《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定，電力負荷根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響分為三級： 一級負荷(first order load) 一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者，如重大設備損壞、重大產(chǎn)品報廢、使用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需長時間才能恢復等。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。為保證對特別重要負荷的供電，嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。 二級負荷(second order load) 二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者，如主要設備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。二級負荷要求由兩回路供電，供電變壓器也應有兩臺（這兩臺變壓器不一定在同一變電所），在其中一條回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負荷應不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復供電。 三級負荷(third order load) 三級負荷為一般負荷，指所有不屬于上述一、二級負荷者。 1. 2 負荷計算的目的和意義 供配電系統(tǒng)要在正常條件下可靠地運行，則其中各個元件（包括電力變壓器、開關設備及導線、電纜等）都必須選擇得當，除了應滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此，有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。負荷計算主要是確定計算負荷，如前所述，若根據(jù)計算負荷選擇導體及電器，則在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過允許值。 計算負荷是進行供電系統(tǒng)設計，選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護的重要數(shù)據(jù)。計算負荷的計算是否準確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟、合理。 供配電系統(tǒng)進行電力設計的基本原始資料是用戶提供的用電設備安裝容量，這種原始資料首先要變成設計所需的計算負荷（計算負荷是根據(jù)已知用電設備安裝容量確定的、預期不變的最大理想負荷），然后根據(jù)計算負荷選擇校驗供配電系統(tǒng)的電氣設備、導線型號，確定變壓器的容量，制定改善功率因素的措施，選擇及整定保護設備等。因此，計算負荷是供配電設計計算的基本依據(jù)。計算負荷的確定是否合理，將直接影響到電氣設備和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。計算負荷估算過高，將增加供配電設備的容量，造成投資和有色金屬的浪費；計算負荷過低，設計出的供配電系統(tǒng)的線路和電氣設備承受不了實際的負荷電流，使電能損耗增大，使用壽命降低，甚至影響到系統(tǒng)正?？煽窟\行。 第二章 負荷計算及無功補償 2.1 負荷計算 需要系數(shù)法。用設備功率乘以需要系數(shù)和功率因數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法比較簡單，應用廣泛，尤其適用于配、變電所的負荷計算。使用范圍：當用電設備臺數(shù)較多、各臺設備容量相差不太懸殊時，特別在確定車間和工廠的計算負荷，宜于采用。 本設計屬于初步設計階段，原始資料中已經(jīng)給出需要系數(shù)。綜上所述，本設計負荷計算采用需要系數(shù)法。 需用系數(shù)法求解計算負荷的步驟一般應從設備安裝處到電源側(cè)逐級向上計算，也可以在已知一些部門或企業(yè)的設備容量及需要系數(shù)時直接計算。 需要系數(shù)法的基本公式： (1-1) (1-2) (1-3) (1-4) 確定擁有多組用電設備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因數(shù)。因此在確定多組用電設備的計算負荷時，應結(jié)合具體情況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）和： 對于車間干線取 =0.85～0.95 =0.90～0.97 對低壓母線 （1）由用電設備組計算負荷直接相加來計算時取 =0.80～0.90 =0.85～0.95 （2）由車間干線計算負荷直接相加來計算時取 =0.90～0.95 =0.93～0.97 總的有功計算負荷為 (1-5） 總的無功計算負荷為 (1-6） 總的視在計算負荷為 (1-7) 我國目前普遍采用的確定用電設備組計算負荷的方法，有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各國均普遍采用的確定計算負荷的基本方法，簡單方便。 具體的計算以一號變電所為例 HFP車間： =13850.7=969.5 =969.51.30=1260.35(KVAR) =969.5/0.6=1615.8(KVA) 聚合車間： =5500.7=385(KW) =3850.7=392.7(KVAR) =385/1.02=550(KVA) 成品庫 ： =500.3=15 =9151.73=25.95(KVAR) =15/0.5=30(KVA) N0.1變電所總計： =0.95(969.5+385+15)=1301.025(KW) =0.97(1260.35+392.7+35.95)=1638.33(KVAR) =2084.49(KVA) · ==1301.025/2084.49=0.624 補償前其他車間的負荷計算同上， 計算結(jié)果詳見附表1 附表1 參數(shù) 序號 車間用 電單位 名稱 設備容量 需要系數(shù) 計算負荷 KW KVAR KVA 1號 變電所1 HFP車間 1385 0.7 0.6 1.30 969.5 1260.35 1615.8 聚合車間 550 0.7 0.7 1.02 565 424 550 成品庫 50 0.3 0.5 1.73 15 25.95 30 小計 1301 1628 2084.49 2號 變電所2 冷凍站 800 0.7 0.75 0.88 560 49 492.8 746.67 循環(huán)水站 150 0.7 0.75 0.88 105 92.4 140 小計 631.75 567.64 849.31 3號 變電所4 FEP 車間 1400 0.7 0.6 1.30 980 1274 1633.33 單體包裝車間 120 0.3 0.5 1.73 36 62.28 72 檢測站 156 0.75 0.8 0.75 117 87.75 146.25 原料庫 30 0.25 0.5 1.73 7.5 12.975 15 小計 1083.4 1393.9 1765.46 4號 變電所3 辦公樓 86 0.8 0.8 0.75 68.8 51.6 86 水泵房 230 0.75 0.8 0.75 172.5 129.375 215.625 鍋爐房 150 0.75 0.8 0.75 113 85 141 中央控制樓 250 0.6 0.8 0.75 150 112.5 187.5 電修車間 250 0.3 0.65 1.17 75 87.75 115.38 冰庫 280 0.75 0.8 0.75 127.5 129.37 215.625 高配所配電箱 50 1 0.8 0.75 50 37.5 62.5 小計 796.86 640.78 1022.54 各車間6千伏高壓負荷 -30℃螺桿冰機 2×400 0.7 0.8 0.75 560 420 700 -15℃螺桿冰機 2×500 0.7 0.8 0.75 700 525 875 車間干線上的有功和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)為取0.95和取0.97 2.2 低壓側(cè)無功補償 2.2.1概述 隨著人們對配電網(wǎng)建設的重視和無功補償技術的發(fā)展，低壓側(cè)無功補償技術在配電系統(tǒng)中也開始普及。從靜態(tài)補償?shù)絼討B(tài)補償，從有觸點補償?shù)綗o觸點補償，都取得了豐富的經(jīng)驗。但是在實踐中也暴露出一些問題，必須引起重視?！? (1)優(yōu)化的問題。目前無功補償?shù)某霭l(fā)點往往放在用戶側(cè)，只注意補償用戶的功率因數(shù)。然而要實現(xiàn)有效的降損，必須從電力系統(tǒng)角度出發(fā)，通過計算全網(wǎng)的無功潮流，確定配電網(wǎng)的補償方式、最優(yōu)補償容量和補償?shù)攸c，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。無功優(yōu)化配置的目標是在保證配電網(wǎng)電壓水平的同時盡可能降低網(wǎng)損。由于它要對補償后的運行費用以及相應的安裝成本同時達到最小化，計算過程相當復雜。 　 (2)量測的問題。目前10kV配電網(wǎng)的線路上的負荷點一般無表計，且人員的技術水平和管理水平參差不齊，表計記錄的準確性和同時性無法保證。這對配電網(wǎng)的潮流計算和無功優(yōu)化計算帶來很大困難。要爭取帶專變房的用戶的支持，使他們能按一定要求進行記錄。380V終端用戶處通常只裝有有功電度表，要實現(xiàn)功率因數(shù)的測量是不可能的。這也是低壓無功補償難于廣泛開展的原因所在。

　(3)諧波的問題。電容器本身具備一定的抗諧波能力，但同時也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞；并且由于電容器對諧波的放大作用，將使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴重。因而做無功補償時必須考慮諧波治理，在有較大諧波干擾，又需要補償無功的地點，應考慮增加濾波裝置。 (4)無功倒送的問題。無功倒送會增加配電網(wǎng)的損耗，加重配電線路的負擔，是電力系統(tǒng)所不允許的。尤其是采用固定電容器補償方式的用戶，則可能在負荷低谷時造成無功倒送，這引起充分考慮?！? 　綜上所述，10kV配電網(wǎng)的無功補償工作應更多地考慮系統(tǒng)的特點，不應因電壓等級低、補償容量小而忽視補償設備對系統(tǒng)側(cè)的影響（包括網(wǎng)損）。如果需降損的線路能基于一個完善的補償方案進行改造，則電力系統(tǒng)的收益將比分散的純用戶行為的補償方式要大得多。 2.2.2 控制無功功率的方法 由于電力系統(tǒng)中無功功率的有害性,人們很早就對各種補償技術有所認識。在電力系統(tǒng)中,控制無功功率的方法很多,包括采用同步發(fā)電機、同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器和靜止無功補償裝置等。采用電容器進行無功補償屬于靜態(tài)補償。 靜止無功補償裝置或稱SVC-靜止無功系統(tǒng)是相對于調(diào)相機而言的一種利用電容器和各種類型的電抗器進行無功補償(可提供可變動的容性或感性無功) 的裝置,簡稱靜補裝置(靜補) 或靜止補償器。 在上述靜態(tài)無功補償裝置中,由于容抗是固定的,因而無功補償容量也是固定不變的,它不能跟隨供電系統(tǒng)中感性負荷的變化而變化,所以不能實現(xiàn)無功功率的動態(tài)補償。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,對無功功率動態(tài)補償?shù)男枨笤絹碓狡惹小? 2.2.3 并聯(lián)電容器接線方式及選擇 根據(jù)移相電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設位置，有高壓集中補償、低壓成組補償和低壓分散補償三種方式。 　　高壓集中補償是將高壓移相電容器集中裝設在變配電所的10KV母線上，這種補償方式只能補償10KV母線前（電源方向）所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內(nèi)線路沒有得到無功補償，所以這種補償方式的經(jīng)濟效果較后兩種補償方式差。同時因我廠存在整流裝置，雖然我們對其進行了調(diào)整，但仍然不能完全避免諧波分量的產(chǎn)生。如采用高壓集中補償，會對高壓電容器的安全運行造成嚴重影響。 　　低壓分散補償，又稱個別補償，是將移相電容器分散地裝設在各個車間或用電設備的附近。這種補償方式能夠補償安裝部位前的所有高低壓線路和變電所主變壓器的無功功率，因此它的補償范圍最大，效果也較好。但是這種補償方式總的設備投資較大，且電容器在用電設備停止工作時，它也一并被切除，所以利用率不高。 　　低壓成組補償是將移相電容器裝設在車間變電所的低壓母線上，這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前的車間變電所主變壓器和廠內(nèi)高壓配電線及前面電力系統(tǒng)的無功功率，其補償范圍較大。由于這種補償能使變壓器的視在功率減小從而使變壓器容量選得小一些，比較經(jīng)濟，而且它安裝在變電所低壓配電室內(nèi)，運行維護方便。同時由于我廠存在諧波源，車間變壓器的存在，也起到了隔離和衰減諧波的作用。有利于低壓移相電容器的安全穩(wěn)定運行。 分散就地補償GB50052—1995《供電系統(tǒng)設計規(guī)范》指出，容量較大、負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設備，無功負荷宜單獨就地補償 三種無功補償?shù)姆桨妇C合比較 補償方式 補償對象 降低損耗范圍 改善電壓效果 單位投資大小 設備利用率 維護方便程度 高壓集中補償 工廠無功需求 工廠主變壓器和輸電網(wǎng) 較好 較大 較高 方便 低壓集中補償 配電變壓器無功需求 車間配電變壓器及輸電王 較好 較大 較高 方便 分散就地補償 終端用戶無功需求 整個電網(wǎng) 最好 較大 較低 方便 2.2.4 低壓無功補償裝置的選擇 目前國內(nèi)低壓開關柜生產(chǎn)的類型很多，考慮運輸和維護方便，本設計采用浙江開關廠有限公司生產(chǎn)的MNS（Z）低壓抽出式開關柜。 產(chǎn)品概述 MNS(Z)低壓抽出式開關柜適用于交流50—60Hz,額定工作電壓660V及以下的供電系統(tǒng)，用于發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和電能消耗設備的控制。 結(jié)構(gòu)特點 該產(chǎn)品采用標準模塊設計，設計緊湊，通用性強，安裝靈活；阻燃工程塑料的大量采用，有效提高產(chǎn)品的安全性能。 MNS（Z）低壓抽出式開關柜的主電路一次方案如下表所示。 MNS（Z）低壓抽出式開關柜主接線方案（節(jié)選） 方案編號 124 125 126 127 128 129 130 131 一次方案 最大補償容量（kvar） (8×16) 128 (12×16) 192 (8×16) 128 (12×16) 192 (8×16) 128 (16×16) 256 (8×16) 128 (16×16) 256 主要電器元件 QSA-400 NT或RT20 B30C BH-40 BCMJ3（10-16KVAR） QSA-400 NT或RT20 B30C BH-40 BCMJ3（10-16KVAR） DCHR1-2 NT或RT20 B30C BH-40 BCMJ （10-16KVAR） DCHR1-3 NT或RT20 B30C BH-40 BCMJ （10-16KVAR） DCHR1-2 NT或RT20 B30C BH-40 BCMJ3 （10-16） DCHR1-3 NT或RT20 B30C BH-40 BCMJ3 （10-16） 柜寬（mm） 600 800 600 800 600+200 600+400 600+200 600+400 設備室高 72E 72E 72E 72E MNS(Z)低壓抽出式開關柜技術參數(shù) 額定絕緣電壓 660V 額定工作電壓 380V,660V 主母線最大工作電流 5500A(IP00),4700A(IP30) 主母線短時(1s)耐受電流 100kA(有效值) 主母線短時（0.1s）峰值電流 250kV（最大值） 配電母線（垂直母線）最大工作電流 1000A 配電母線（垂直母線）短時峰值電流 標準型90kA(最大值) 加強型130kA（最大值） 2.2.5 低壓側(cè)各需無功補償車間補償容量計算 本廠的功率因素值應在0.9以上，考慮到變壓器的無功功率損耗遠大于有功功率損耗，一般=（4~5），因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因素數(shù)應略高于高壓側(cè)補償后的功率因素數(shù)0.9，這里取 。 無功補償車間補償容量計算公式 QC=P30（tanΦ1－tanΦ2） （kvar） 或 QC=P30qC （kvar） 式中 P30——全廠的有功計算負荷 （kw） qC——補償率 （kvar/kw） tanΦ1、tanΦ2——補償前后功率因數(shù)的正切值。 具體的計算以一號變電所為例 =13010.872=1134.472(KVAR) （注；將無功補償后低壓側(cè)功率因素提高到0.92。） NO.1變電所的無功補償柜的主副容量選擇為：1616=256(KVAR) 其他變電所的無功補償柜的選擇如下表 變電所號 MNS(Z)低壓抽出式開關柜 方案編號 最大補償 容量（） 主柜 臺數(shù) 副柜 臺數(shù) 主柜 副柜 NO.1 129 131 (16 16 ′ )256 2 2 NO.2 124 126 (16 8 ′ )128 1 1 NO.3 125 127 ()192 2 2 NO.4 124 126 (16 8 ′ )128 1 1 補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為（以NO.1變電所為例）： = 2 2 ) 1024 1628 ( 1301 - + =1434.4(KW) 變壓器的功率損耗為 21 4 . 1434 015 . 0 " 015 . 0 ) 2 ( 30 = ′ = ? D S P T (KW) . 86 4 . 1434 06 . 0 " 06 . 0 ) 2 ( 30 = ′ = ? D S Q T (KVAR) 變電所高壓側(cè)的計算負荷為 P30(1)”=1301+21=1322(KW) (1)”=1628-1024+86=690(KVAR) 2 . 1491 . 1322 690 " " " 2 2 2 ) 1 ( 30 2 ) 1 ( 30 ) 2 ( 30 = + = + = q p S (KVA) 無功補償后，車間的功率因素（最大負荷時）為： ==1322/1491.2=0.886 其他的計算詳見下表 變電所號 計算負荷 （KW） （KVAR） （KVA） NO.1 1322 690 1491.2 0.886 NO.2 642.3 354 733.4 0.876 NO.3 1102.1 700.43 1305.8 0.844 NO.4 810.1 437.9 920.9 0.879 2.3 全廠負荷計算及高壓無功補償 確定全廠計算負荷的方法很多，需要系數(shù)法是最常用的一種。用這種方法計算時，先從用電端起逐漸往電源方向計算，即首先按需要系數(shù)法求得各車間低壓側(cè)有功及無功計算負荷，加上本車間變電所的變壓器有功及無功功率損耗，即得車間變電所高壓側(cè)計算負荷；其次是將全廠各車間高壓側(cè)負荷相加（如有高壓用電設備，也要加上高壓用電設備的計算負荷）同時加上廠區(qū)配電線路的功率損耗，再乘以同時系數(shù)（對總降壓變電所的有功功率和無功功率的同時系數(shù)分別取0.8-0.9和0.93-0.97）。便得出工廠總降壓變電所（或總配電所）低壓側(cè)計算負荷；然后再考慮無功功率的影響和總降壓變電所主變壓器的功率損耗，其總和就是全廠計算負荷。由于本廠不設總降壓變電所，所以沒有總降壓變電所的主變壓器。所以不需要考慮主變壓器的功率損耗，只要進行高壓側(cè)無功補償即可。 2.3.1 變壓器功率損耗的計算 1）高壓側(cè)有功計算負荷 （K∑p取0.90） =0.90×（1322+642.3+1102.1+810.1+560+700）=4622.85KW 2）高壓側(cè)無功計算負荷 （取0.92） = 0.92×（690+254+700.43+437.9+420+525） = 2785.14 kvar 3）高壓側(cè)視在功率 =5297.01 KVA 4）功率因數(shù) ==4622.85/5297.01=0.873 因此，必須對全廠高壓側(cè)功率因數(shù)進行補償。設計任務書要求全廠功率因數(shù)要在0.9以上。在此取0.92計算。 則所需補償容量為 =4622.850.133 =616.7 kvar 2.3.2 高壓側(cè)無功補償 無功補償一般采用并聯(lián)電容器，用于提高工頻電力系統(tǒng)功率因數(shù)，補償電力系統(tǒng)感性負載的無功功率，改善電壓質(zhì)量，降低線路損耗。 分段母線分別無功補償 由于本設計主接線方案采用單母線分段方式，因而，各段母線所帶負荷及所需補償無功容量也有差異，根據(jù)一次系統(tǒng)圖各段母線所帶負荷的分布情況分別計算進行無功的補償（假設有兩臺變壓器工作的變電所內(nèi)各臺變壓器實際所帶負荷為總該變電所全部負荷的二分之一），具體計算方法同上。 我將工廠的全部負荷分成兩段： 1段：NO.1，NO.2，NO.3，NO.4，-30℃螺桿冰機，-15℃螺桿冰機。 2段：NO.1，NO.2，NO.3，NO.4，-30℃螺桿冰機，-15℃螺桿冰機 各段母線具體補償情況見表 分段母線無功補償情況 比較 一段母線 二段母線 有功功率（kw） 補償前 2311 2311 補償后 2311 2311 無功功率（kvar） 補償前 1393 1393 補償后 1009 1009 視在功率（KVA） 補償前 2648 2648 補償后 2522 2522 功率因數(shù) 補償前 0.873 0.873 補償后 0.916 0.916 考慮以后發(fā)展需要，本設計選用無功補償裝置型號為：TBB10.5—1500/25，數(shù)量為兩套，分別組裝于高壓側(cè)兩段母線上進行高壓集中無功補償。 2.3.3 TBB型高壓并聯(lián)電容器裝置簡介 TBB型高壓并聯(lián)電容器裝置是主要由電容器、接地開關、放電線圈、氧化鋅避雷器、串聯(lián)電抗器、支柱瓷瓶、鐵柜、聯(lián)接母線等組成。用來改善工頻交流電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少線路損耗，提高供電電壓質(zhì)量，發(fā)揮供發(fā)電設備的潛力。 每臺電容器柜由上、中、下三個小柜疊裝而成，每個小柜內(nèi)裝15臺電容器，5臺為一排，三小柜共裝45臺電容器，組成三相共組。按電容器容量不同，構(gòu)成每柜電容器的容量有750、1000、1500三種。多臺電容器柜還可以并裝，構(gòu)成容量不等的各種成套裝置。 進線柜將三相電源分為兩組，柜中兩組電容器通過平衡保護電流互感器連接成雙星型接線。進線柜內(nèi)還設有接地隔離開關、防止電容器過電壓的避雷器、放電線圈，其放電監(jiān)視燈安裝在柜門板上。電源進線可從柜上用母線連接，也可從柜底由電纜連接。進線柜有左進線和右進線之分。 TBB10.5 型并聯(lián)補償成套設備一次線路方案及主要電器設備 名 稱 開關柜 電抗器 進線柜 電容器柜 電容器柜 一 次 線 路 圖 電 氣 名 稱 型 號 隔離開關GN6—10 串聯(lián)電抗器 CKS—10 避雷器FS—10 FS—0.5 并聯(lián)電容器 RWF11/√3 25 —1W 33．4 BFM11/√3 并聯(lián)電容器BWF 25 11/√3 —1W 33．4 BFM11/√3—50—1W 電流互感器 LQJ—10 (成套裝置總電容 容抗的6%) 放電線圈 JSJB—10 真空斷路器ZN—10 放電指示燈 XD7—110V 隔離開關GN8—10 隔離開關GN6—10 跌落式熔斷器 RW—10 跌落式熔斷器 RW—10 電流互感器 LQJ—10 外型尺寸 高 參見GG—1A， GFC等開關柜尺寸 參見串聯(lián)電抗 器主要技術數(shù)據(jù) 3．3，3．0 3．3，3．0 寬 1．2 1．2×N+0.035 深 1．47 1．47 安裝尺寸(mm) 15×25× 1000×1340 15×25/900×1340 2.3.4 全廠負荷計算表 全廠負荷計算總表 變電所號 NO1變 NO2變 NO3變 NO4變 6kv高壓電機 有功功率P30（KW） 1301 632 1083 797 1260 無功功率Q30（Kvar） 1628 568 1394 641 945 計算負荷S30（KVA） 2084 849 1765 1023 1575 變壓器有功功率損耗（kW） 21 10.56 18.63 13.27 - 變壓器無功功率損耗（kvar） 86 42.26 74.54 53.09 - 高壓側(cè)有功功率P30（KW） 1322 642.3 1102.1 810.1 1260 高壓側(cè)無功功率Q30（Kvar） 690 354 700.43 437.9 945 高壓側(cè)視在功率（KVA） 1491.2 733.4 1305.8 920.9 1575 全廠高壓側(cè)計算負荷（高壓補償前） 有功功率（kW） 無功功率（kvar） 視在功率（KVA） 功率因數(shù) 4622.85 2785.14 5297.01 0.873 全廠高壓側(cè)計算負荷（高壓補償后） 有功功率（kW） 無功功率（kvar） 視在功率（KVA） 功率因數(shù) 4622.85 2017.14 5044 0.916 2.4 車間變電所變壓器的選擇 2.4.1概述 電力變壓器(power transformer, 文字符號T 或TM), 是變電所中最關鍵的一次設備,其功能是將電力系統(tǒng)中的電能電壓升高或降低,以利于電能合理的輸送、分配和使用。 電力變壓器全型號的表示和含義如下： 2.4.2 電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別 電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別,是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對應線電壓之間的不同相位關系。 1.配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別 6～10KV配電變壓器（二次側(cè)電壓為220/380V）有Yyn0和Dyn11兩種常用的聯(lián)結(jié)組別?，F(xiàn)在Dyn11配電變壓器已得到廣泛的應用。 2．配電變壓器采用Dyn11聯(lián)結(jié)較之采用Yyn0聯(lián)結(jié)有下列的優(yōu)點： （1）Dyn11聯(lián)結(jié)比Yyn0聯(lián)結(jié)更有利于抑制高次諧波電流。 （2）Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的小得多，從而更有利于低壓單相接地短路故障的保護和切除。 （3）當接用單相不平衡負荷時,由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求中性線電流不超過二 次繞組額定電流的25%,因而嚴重限制了接用單相負荷的容量,影響了變壓器設備能力的充分發(fā)揮。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的中性線電流允許達到相電流的75%以上，其承受單相不平衡負荷的能力遠比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。這在現(xiàn)代的供電系統(tǒng)中單相負荷急劇增長的情況下，推廣Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器就顯得更重要。 2.4.3 變壓器容量的計算 變壓器的實際容量應記入一個溫度系數(shù)K 。 對室外的變壓器，其實際容量是（0·av以℃為單位） ST= KSN·T =(1-) SN·T 式中，SN·T 為變壓器的額定容量。 室內(nèi)變壓器的實際容量（0·av以℃為單位） ST′= K′SN·T =(0.92-) SN·T 2.4.4 變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇 （一） 選擇主變壓器臺數(shù)時因考慮下列原則： 1.應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便一臺變壓器故障或檢修時，另一臺變壓器能夠?qū)σ?、二級負荷進行繼續(xù)的供電。對只有二級負荷而無一級負荷的變電所也可只采用一臺變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設與其他變電所相連的聯(lián)絡線作為備用的電源，或另有自備電源。 2.對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可以考慮采用兩臺變壓器。 3.除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。而負荷集中而容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可采用兩臺或更多的變壓器。 4.在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。 （二）變電所主變壓器容量的選擇 1．只裝一臺變壓器的變電所 主變壓器容量ST（設計中一般概略的當作其額定容量SN·T）應滿足全部用電設備總計算負荷S30的需要，即 ST≈SN·T》S30 2. 裝有兩臺變壓器的變電所 每臺變壓器容量ST（一般概略的當作SN·T）應同時滿足以下兩個條件： （1）只裝一臺主變壓器的變電所 主變壓器容量ST（設計中，一般可概略地當作其額定容量SN·T）應滿足全部用 電設備總計算負荷S30的需要，即 ST≥S30 （2）裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺變壓器的容量ST（一般可概略的當作SN?T）應同時滿足以下兩個條件： 1）.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30大約60%～70%的需要即 ST =（0.6～0.7）S30 2）.任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷S30（I+II）的需要，即 ST ≥S30（I+II） ST——單臺主變壓器的容量； S30——變電所總的計算負荷； S30(Ⅰ+Ⅱ)——變電所的一、二級負荷的計算負荷。 3. 車間變電所主變壓器的單臺容量上限 車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于1600KV·A。這一方面是受以往低壓開關電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和金屬損耗量。 2.4.5 電力變壓器的經(jīng)濟運行 經(jīng)濟運行是指能使系統(tǒng)的有功損耗最小、經(jīng)濟效益最佳的一種運行方式。 兩臺或多臺主變壓器經(jīng)濟運行的條件如下 （1）當變壓器的臺數(shù)為兩臺時，經(jīng)濟運行的臨界負荷為 SCR= SN√2[（△P0+Kq△Q0）/（△PK+ Kq△QN）] 經(jīng)濟運行條件為：如S〈 SCR，宜一臺運行 如S 〉SCR，宜兩臺運行 （2）當變壓器的臺數(shù)為N臺時，經(jīng)濟運行的臨界負荷為 SCR= SN√N(N-1)（△P0+Kq△Q0）/（△PK + Kq△QN）] 經(jīng)濟運行條件為：如S〈 SCR，宜N-1臺運行 如S 〉SCR，宜N臺運行 其中符號含義為： SN——變壓器的額定容量（kVA） S——變電所實際負荷（kVA） △P0——變壓器的空載損耗（kW） △Q0——變壓器空載時的無功損耗（kvar），按下式計算 △Q0≈SN(I0%)/100 其中，I0%為變壓器空載電流占額定電流的百分值 △PK——變壓器的短路損耗（亦稱負荷損耗kW） △Q0——變壓器額定負荷時的無功損耗增量（kvar），按下式計算 △QN≈SN (UZ%)/100 其中，UZ%為變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分值。 Kq——無功功率經(jīng)濟當量（kW/kvar）如下表 序號 計算條件 無功經(jīng)濟當量Kq(Kw/kvar) 1 由發(fā)電機電壓直配的工廠變電所 0.02～0.04 2 經(jīng)兩級變壓的工廠變電所 0.05～0.08 3 經(jīng)三級及以上變壓的工廠變電所 0.1～0.15 備注 在不計及上述條件時，一般工廠取Kq=0.1 Kw/kvar 2.4.6 變壓器功率損耗的計算 變壓器功率損耗也包括有功和無功兩部分。 1、 變壓器的有功功率損耗 變壓器有功功率損耗又由兩部分組成： 1） 鐵心中的有功功率損耗，即鐵損。鐵損在變壓器一次繞組外施電壓和頻率 恒定的條件下是固定不變，與負荷大小無關。 2） 變壓器有負荷時其一、二次繞組中的有功功率損耗，即銅損。銅損與負荷 電流（或功率）的平方成正比。 因此，變壓器的有功功率損耗為： 或 式中，為變壓器額定容量；為變壓器計算負荷；，稱為變壓器的負荷率。 2、 變壓器的無功功率損耗 變壓器的無功功率損耗也由兩部分組成： 用來產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵磁電流的一部分無功功率，用表示 式中，為變壓器空載電流占額定電流的百分值。 1） 消耗在變壓器一、二次繞組電抗上的無功功率。額定負荷下的這部分無功功 率損耗用表示。 式中，為變壓器短路電壓占額定電壓的百分值。因此，變壓器的無功功率 損耗為 或 以上各式中的、、和（或）等均可從有關手冊和產(chǎn)品樣本中查得。 2.4.7 本次設計電力變壓器的選擇 一般油浸式變壓器應用較為廣泛，且本設計中對于主變壓器運行環(huán)境要求較高，屬酸、堿腐蝕的環(huán)境，所以選用電力變壓器也要有相應的性能的S11-M-30電力變壓器。 如果車間負荷較小，且為三級負荷，可以選擇一臺車間變壓器。但考慮工廠規(guī)模的擴大和車間日后負荷容量的增大，對單臺變壓器的容量適當取大一級容量，雖然初投資稍大，但更利于發(fā)展。 2.4.8本次設計電力變壓器的選擇舉例 NO.1變電所： ST0.75 S30 =1118.25 kVA 因此選取變壓器S11-M-30-1000 兩臺。 其余幾個變電所計算方法相同，這里不一一計算，其中污水處理廠變電所和華興包裝材料廠變電所分別為轉(zhuǎn)供二級和三級的，變壓器容量已在任務書中給定。由于之前對NO.1、NO.2等車間變電所進行了無功補償，各變電所選擇變壓器型號、臺數(shù)如下表。 變電所號 變 壓 器 型 號 臺 數(shù) NO.1 S11-M-30-1250 2 NO.2 S11-M-30-800 2 NO.3 S11-M-30-1250 2 NO.4 S11-M-30-800 2 6kv高壓電機 2.4.9 S11-M系列電力變壓器簡介 產(chǎn)品（技術）簡要說明及主要技術指標 　?。ㄒ唬┊a(chǎn)品簡要說明 依據(jù)GB1094.1-2-1996、GB1094.3.5-1985 《電力變壓器》和GB6451-1999《三相油浸式電力變壓器技術參數(shù)和要求》國家標準，從2000年10月對S11-M-30-1600/10三相油浸式電力變壓器進行小批試生產(chǎn)，經(jīng)用戶使用反映良好，產(chǎn)品通過國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對S11-M-1000/10檢測，產(chǎn)品性能達到JB/T3837-92中11型的標準，達到高效率低消耗目標，產(chǎn)品技術性能達到了國內(nèi)同類產(chǎn)品先進水平 （二）S11-M-30參數(shù)表如下 型 號 Type(%) 額定容量Rated Capacity (kVA) 電壓組合 Voltage ?Combination 聯(lián)結(jié)組標號 --------- Connecting Symbol 空載損耗 No load (kW) 負載損耗 No load (kW) 空載 電流 No ?load Current 阻抗 電壓 Imped ?Ance voltage (%) 重量(kg) Weight 外形尺寸(mm) Dimmensions 安裝底座 中心距 Basement Central Distance (mm) 高壓 H.V (kV) 高壓分 接范圍 Tapping Range Of?H.V.(%) 低壓 L.V (kV) 總重 Total 油 Oil 器身 Body 長 （L） 寬 （W） 高 （H） S11-M-10 10 6 6.3 10 10.5 ±5% 0.4 Yyn0； Dyn11 0.07 0.30 3.5 4.0 250 55 155 860 550 1010 400 S11-M-20 20 0.10 0.45 2.9 280 60 180 860 550 1030 S11-M-30 30 0.10 0.60 2.1 330 70 215 890 570 1070 S11-M-50 50 0.13 0.87 2.0 385 80 250 900 580 1090 S11-M-63 63 0.15 1.04 1.9 455 95 295 910 610 1110 S11-M-80 80 0.18 1.25 1.8 510 100 360 930 660 1130 S11-M-100 100 0.20 1.50 1.6 600 115 425 980 690 1170 S11-M-125 125 0.24 1.80 1.5 710 135 505 1010 720 1190 550 S11-M-160 160 0.27 2.20 1.4 850 170 545 1040 760 1240 S11-M-200 200 0.33 2.60 1.3 1005 200 645 1060 790 1360 S11-M-250 250 0.40 3.05 1.2 1185 235 760 1070 820 1440 660 S11-M-315 315 0.48 3.65 1.1 1350 265 885 1430 820 1455 S11-M-400 400 0.57 4.30 1.0 1670 310 1200 1540 880 1545 S11-M-500 500 0.68 5.10 1.0 2030 385 1400 1640 910 1585 S11-M-630 630 0.81 6.20 0.9 4.5 2115 380 1580 1670 970 1500 820 S11-M-800 800 0.98 7.50 0.8 2850 575 1710 1750 1000 1720 S11-M-1000 1000 1.15 10.30 0.7 3000 590 1890 1850 1090 1810 S11-M-1250 1250 1.36 12.00 0.6 3545 695 2230 1910 1130 1845 S11-M-1600 1600 1.6 14.50 0.6 4265 840 2680 1950 1150 1980 第3章 主接線及配電所設計 3.1工廠配電所主接線設計 3.1.1 概述 主接線圖也就是主電路圖，是表示系統(tǒng)中電路能輸送和分配路線的電路圖。而用來控制、測量、和保護主電路（既一次電路）及其中設備運行的電路圖，稱為二次接線圖，或稱二次電路圖，通稱二次回路圖。 對工廠變配電所的主接線方案有下列基本要求： （1）安全 應符合國家標準和有關技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全。例如在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的負荷側(cè)，必須裝設低壓刀開關。 （2）可靠 應滿足各級電力負荷對供電可靠性的要求。例如對一、二級重要負荷，其主接線方案應考慮兩臺主變壓器，且一般應為雙電源供電。 （3）靈活 應能適應供電系統(tǒng)所需的各種運行方式，便于操作維護，并能適應負荷的發(fā)展，有擴充改建的可能性。 （4）經(jīng)濟 在滿足上述要求的前提下，應盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量，應盡可能選用技術先進又經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品。 3.1.2 高壓配電電壓等級的選擇 工廠供電電源電壓主要是根據(jù)工廠負荷大小、供電距離，以及地區(qū)電網(wǎng)可能供電的電源電壓，與其他部門協(xié)商決定。 根據(jù)設計說明書的要求，以及實際化纖廠內(nèi)部有很多高壓電機等設備，所以從臨近電廠引入6.3KV電源兩路進線，設置高配室和各低壓變電所，省去了總降壓變電所。而車間及其他建筑物的低壓配電電壓應采用220/380V。 3.1.3變電所電氣主接線 變電所電氣主接線是根據(jù)電能輸送和分配的要求表示主要電氣設備相互之間的連接關系,以及本變電所與電力系統(tǒng)的電氣連接關系。 主接線的確定對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行，對系統(tǒng)的穩(wěn)定和調(diào)度的靈活性，以及對電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護及控制方式的擬定均有密切的關系。在確定變電所的接線方式時、要結(jié)合系統(tǒng)和用戶的具體要求，同時還應考慮施工和檢修是否方便。 （一）、基本要求 在選擇發(fā)電廠或變電所的電氣主接線時，應注意其在系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件，并考慮下列基本要求： 1) 供電的可靠性 當個別設備發(fā)生事故或需停電檢修時不宜影響對系統(tǒng)供電；斷路器等母線故障，母線檢修時盡量減少停運回路數(shù)和停運時間，并保證對一級負荷或大部分二級負荷的供電。 2) 運行上的安全性和靈活性 電氣主接線要盡可能適應各種運行方式。不但在正常運行時能很方便地投入或切換某些設備，而且在其中一部分電路檢修時，應能盡量保證未檢修的設備繼續(xù)供電，同時又要保證檢修工作的安全進行。 3) 接線簡單操作方便 電氣主接線要在各種倒閘操作步驟最少。過于復雜的接線，會使運行人員操作困難，容易造成誤操作而發(fā)生事故。電氣設備增多，也增加了事故點，同時復雜的接線也給繼電保護的選擇帶來很大困難。 4) 建設及運行的經(jīng)濟性 設計主接線除考慮技術條件外，還要考慮經(jīng)濟性，即基建投資和年運行費用、年電能損耗的多少，一般要對滿足技術要求的幾個方案，進行技術經(jīng)濟比較，然后從中選定。 5) 電氣主接線應考慮將來遠景發(fā)展擴建的可能性 （二）主接線的基本形式 一）單母線接線 該方案接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可以用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。 一般適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的以下三種情況： 1、6-10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。 2、35-63kV配電裝置的出現(xiàn)回路數(shù)不超過3回。 3、110-220kV配電裝置的出現(xiàn)回路數(shù)不超過兩回。 二）單母線分段接線 該方案用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障后，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；當一路進線發(fā)生故障時，可以配合備用電源自投裝置，保證化纖廠內(nèi)二級負荷的正常供電。但是當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該回路的母線都要在檢修期間內(nèi)停電。當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。容量擴建期間需要向兩個方向均勻擴建。 其適用范圍有： 1、6-10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。 2、35-63kV配電裝置出現(xiàn)回路數(shù)為4-8回時。 3、110-220kV配電裝置出現(xiàn)回路數(shù)為3-4回時。 三）雙母線接線 雙母線的兩組母線同時工作，并通過母線聯(lián)絡斷路器并列運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上。由于母線繼電保護的要求，一般某一回路固定與某一組母線連接，以固定連接的方式運行。 該方案供電可靠性高。通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一 組母線而不致使供電中斷；一組母線供電故障后，能迅速恢復供電；檢修任何一回路的母線隔離開關，只停該回路。同時該方案也具有調(diào)度靈活、擴建方便、便于試驗等優(yōu)點。 但該方案增加一組母線和使每回路就需要增加一組母線隔離開關。當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作，需要在斷路器和隔離開關之間裝設連鎖裝置。 四）雙母線分段接線 當220kV進出線數(shù)甚多時，雙母線需要分段，分段原則是： 1、當進出線回路數(shù)為10-14回時，在一組母線上用斷路器分段。 2、當進出線回路數(shù)為15回以上時，兩組母線均用斷路器分段。 3、在雙母線分段接線中，均裝設兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器。 4、為了限制220kV母線短路電流或系統(tǒng)解列運行的要求，可根據(jù)需要將母線分段。 五）增設旁路母線或旁路隔離開關的接線 為了保證采用單母線分段或雙母線的配電裝置。在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置的檢修和調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線或旁路隔離開關。 綜上各方案比較，本設計采用單母線分段接線方式，可以滿足供電的可靠性以及實際供電的需要。 3.2 變配電所的任務與類型及所址選擇 變電所(transformer substation)擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后分配電能的任務。配電所(distribution substation)擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接分配電能的任務，變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐，在工廠中占有特殊重要的地位。 工廠的高壓配電所，應盡可能與鄰近的車間變電所合建，以節(jié)約建筑費用。 3.2.1變配電所的所址選擇 變配電所所址的選擇，應根據(jù)下列要求并經(jīng)技術、經(jīng)濟分析比較 1）盡量靠近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 2）進出線方便，特別是要考慮便于架空進出線。 3）靠近電源側(cè)，特別是在選擇工廠總變配電所時要考慮這一點。 4）設備運輸方便，以便于輸電力變壓器和高低壓開關柜等大型設備。 5）不應設在劇烈振動或高溫的場所。 6）不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向的下風側(cè)。 7）不應設在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。 8）不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方。當與有爆炸或火災危險環(huán)境的建筑物毗連時，應符合現(xiàn)行國家標準《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》（GB50058—1992）的規(guī)定9）不應設在地勢低洼和可能積水的場所。 3.2.2負荷中心的確定 負荷工廠或車間的負荷中心，可用下面所講的負荷指示圖或負荷矩計算方法近似地確定。 （1）按負荷指示圖確定負荷中心 指示圖是將電力負荷按一定比例（例如以1面積代表0.5KW等）用負荷圓的形式標示在工廠或車間的平面圖上。各車間（建筑）的負荷圓的圓心應與車間（建筑）的負荷中心點大致相符。在負荷分布均勻的車間（建筑）內(nèi)，負荷圓的圓心就