某标准件厂冷镦车间低压配电系统与车间变电所设计(超详细)

某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计

1 10kv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.

1.1 10kv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30℃；地中最热月平均气温为25℃；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

（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钉配件生产。标准螺钉元件规格范围为M3-M18，车间明细表1-2如图所示

表1-2 冷镦车间设备明细表

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 =16×31=496kw

查表有Kd=0.17~0.2，取Kd=0.2，

φcos =0.5

φtan =1.73

有P30=Kd ×Ps=0.2×496=99.2kw Q30=P30φtan =99.2×1.73=171kvar

30S =A KV Q P •=+=+1981712.99222

30230

A U S I n 30238.0319833030=×÷=÷=

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。

表2-1 冷镦车间设备组I计算负荷表

计算负荷表

表2-2 冷镦车间设备组II

表2-4 冷镦车间设备组IV计算负荷表

表2-5 冷镦车间设备组V计算负荷表

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

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 。

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1：30P =44.6kw ， 30Q =77.2kvar 设备组2：30P =44.6kw ， 30Q =77.2kvar 设备组3：30P =41.5kw ， 30Q =71.8kvar 设备组4：30P =33.86kw ， 30Q =58.6kvar 设备组5：30P =41.4kw ， 30Q =63.86kvar 工具车间：30P =54kw,30Q =63.2kvar 机修车间：30P =37.5kw,30Q =43.9kvar

取P K ∑=0.9，q K ∑=0.95 可得总的计算负荷：

30P =P K ∑×∑=4

130

i P =0.9×(44.6+44.6+41.5+33.86+41.4+54+37.5)=329.976≈330.0kw 30Q =q K ∑×∑4

130

=i Q =0.95×(77.2+77.2+71.8+58.6+63.86+63.2+43.9)=554.04≈554.0kvar 30S =A KV Q P •=+=+8.644554330222

30230

30I =30S n U 3÷=644.838.03×÷A=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

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：

KVA S 8.64455433022)1(30=+=

因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000 kV·A 。这时变电所低压侧的功率因数为：1cos φ =330÷644.8=0.51

2）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的φcos ≥0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗T Q Δ远大于其有功功率损耗T P Δ，一般T Q Δ=(4~5)T P Δ，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φcos =0.92。要使低压侧功

率因数由1cos

φ=0.51提高到2φcos =0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为C Q ：