工厂供电课程设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除供用电工程课程设计说明书 阳光机械厂配电室 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 职称 讲师 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 完成时间： 精品文档摘 要本工程分为以下几部分：第一部分为车间负荷计算，通过对负荷的计算来确定所需变压器型号和一次接线方案。第二部分为短路电流计算，计算短路电流对车间变电所一次设备和进出线选择至关重要。第三部分为二次回路设计，二次回路对一次回路的运行进行控制、监测、指示和保护。本工程中所涉及二次回路主要包括控制和信号回路，电气测量回路与绝缘监视回路。第四部分为车间配电线路设计。优良的车间配电线路是车间用电设备稳定运行的前提。通过各设备的额定容量得到计算电流，再选择合适的断路器型号和导线截面型号。第五部分为车间照明系统设计，充足的照明时保障车间正常安全生产的前提。关键词：负荷计算 一次系统 二次回路 变压器AbstractThe project is divided into the following sections: the first part is the load calculation for the workshop, through the calculation to determine the load required for the transformer model and first wiring program. The second part is short-circuit current calculation, the calculation of short-circuit current is very important to the choice of workshop equipment and substation in-out line. Part III is secondary circuit design, the second loop is used to control the operation, monitoring, instruction and protection of the first circuit.The secondary circuit which involved in the project include control and signal circuits, electrical circuits and insulation measuring circuit surveillance. Part IV is the design of distribution lines workshop. Excellent power lines is a prerequisite for stable operation of equipment. Through the device current rated capacity has been calculated, and then select the appropriate circuit breaker type and wire cross-section models. The fifth part is the design of lighting systems for the workshop, adequate safeguards for the protection of the lighting workshop a prerequisite for the normal production safety.Key words：load calculation first system secondary system transformer 目 录1.概述12.负荷计算和无功功率计算及补偿22.2无功功率的补偿及变压器得选择63变电所位置和型式的选择83.1 变配电所位置原则83.2 变电所的型式83.3 高低压选择84变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择94.1变电所主变压器台数和容量的选择94.1.1变压器的选择95短路电流的计算126变电所一次设备的选择与校验147变电所高低压线路的选择167.1 10KV高压进线和引入电缆的选择167.2 380V低压出线选择168变电所二次回路方案选择及继电保护的整定189 降压变电所防雷与接地装置的设计209.1变电所的防雷保护20体会心得211.概述 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求： （1） 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 （3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 （4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。2.负荷计算和无功功率计算及补偿2.1负荷计算 负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种，本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率： 无功功率: 视在功率: 计算电流:注:由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取 ， 总的有功计算负荷为 ： 总的无功计算负荷为： 总的视在计算负荷为： 总的计算电流为 ： 根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的,，然后列出表格。1金工车间(1)动力: 查表1得， (2)照明：查表1得， 2.工具车间（1）动力：查表1得， (2)照明：查表1得， 3.电镀车间: （1）动力：查表得， (2)照明：查表1得， 4.热处理车间：（1）动力：查表1得， （2）照明：查表1得， 5.装配车间：（1）动力：查表1得， （2）照明：查表1得， 6.机修车间：（1）动力：查表1得， （2）照明：查表1得， 7.锅炉房：（1）动力：查表1得， （2）照明：查表1得， 8.仓库:（1）动力：查表1得， （2）照明：查表1得， 9铸造车间：（1）动力：查表1得， （2）照明：查表1得， 10.锻压车间：（1）动力：查表1得， （2）照明：查表1得， 宿舍住宅区：照明：查表1得， 所有厂房总的计算负荷：取 通过以上计算得到表2负荷汇总表2：序号车间名称容量KW计算负荷P30KWQ30S30KVAI30KA1金工车间动力360108126.36108.580.16照明1090 90.04 2工具车间动力 360108126.36108.580.16照明 109 0 90.043电镀车间动力 310 186139.5232.500.35照明 10 9 0 90.044热处理车间动力 260 156 117195.000.30照明 10 9 0 90.04 5装配车间动力 260 104 91.52138.530.21照明10 9 0 90.04 6机修车间动力 180 54 55.0877.130.12照明 5 4.5 04.50.02 7锅炉房动力 180 108110.16154.270.23照明 2 1.8 01.800.01 8仓库动力 130 3939.7855.710.08照明 2 1.801.800.01 9铸造车间动力360144146.88205.690.31照明1090 90.04 10锻压车间动力360108126.36166.230.25照明1090 90.0411宿舍住宅区照明46036803680.5612总结取1476.401046.631809.752.75表3：车间总体负荷的计算车间名称P30 Q30 S30I30金工车间117 126.36 172.21 0.26工具车间 117 126.36 172.21 0.26电镀车间 195 139.5 239.76 0.36热处理车间 165 117 202.27 0.31装配车间 113 91.52 145.41 0.22机修车间 58.5 55.08 80.35 0.12锅炉房 109.80 110.16 155.54 0.24仓库 40.8 39.78 56.98 0.09铸造车间 153 146.88 212.09 0.32锻压车间 117 126.36 172.21 0.26宿舍住宅区 368 0 368 0.562.2无功功率的补偿及变压器得选择电力变压器得功率损耗：有功损耗： 无功损耗：注意： 以上二式中S30为变压器二次侧的视在计算负荷。并联电容器得容量： 并联电容器的个数：1. 变压器的选择 因工厂得总计算视在功率KVA，查工厂供电附录表5，选用型号为S9-2000/10得变压器，其参数为：额定容量为200KVA,高压10KV，空载损耗为3000KW,负载损耗为18000KW，空载电流（%）为3000KW，阻抗电压（%）为6.2. 无功补偿计算按规定，变压器高压侧的，考虑到变压器本身得无功功率损耗远大于其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高与0.90，取。又要使低压侧功率因数又0.74提高到0.92，需装设的并联电容器得容量 查工厂供电附录表4，选用BKMJ0.4-25-3的电容器，其参数为额定容量为25Kvar，额定电容为500uF.电容个数故取3. 补偿后的变压器容量及功率因数补偿后的低压侧的视在计算负荷为考虑无功补偿后最终确定变压器：查工厂供电附录表5，选用型号为S9-1600/10的变压器，其额定容量为1600KVA。4. 变压器的校验变压器的功率损耗为：变压器高压侧得计算负荷为：补偿后的功率因数为： 这一功率因数满足要求。3变电所位置和型式的选择3.1 变配电所位置原则1 尽量靠近负荷中心；2 进出线方便；3 靠近电源侧；4 设备运输方便；5 不应设在有剧烈震动或高温的场所；6 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；7 不宜设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；8 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；9不应设在地势较洼和可能积水的场所。综合考虑，变电所应设在变电所为阳光小区内附式，建在小区内一侧，有高、低压配电室、值班室及变压器室。值班室有分别通往高、低压配电室的门，且朝值班室开；变压器室的门朝外开，室内设通风窗，进风窗设在变压器室前门的下方，出风窗设在变压器室的上方;高压配电室设不能开启的自然采光窗，窗台距室外地坪1.8，低压配电室设能开启地自然采光窗。3.2 变电所的型式 采用独立变电所。3.3 高低压选择有原始材料知，该厂除铸造车间，电镀车间，锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷，综合考虑变配电所位置的选择原则，该厂采用一个高压配电所，变电所方案如下 方案一：全厂只用一个变电所， 方案二：如表4 表4变电所编号车间号一号变电所3，6，7，8，9，10二号变电所1，2，4，5及宿舍区4变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择4.1变电所主变压器台数和容量的选择4.1.1变压器的选择 1. 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时， 宜装设两台及以上变压器： （1）、有大量一级或二级负荷； （2）、季节性负荷变化较大； （3）、集中负荷较大。2. 装有两台及以上变压器的变电所，当其中任一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电。3. 变电所中单台变压器（低压为0.4kV）的容量不宜大于1250kVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。4. 在一般情况下，动力和照明宜共用变压器。当属下列情况之一时，可设专用变压器： （1）、当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器； （2）、单台单相负荷较大时，宜设单相变压器； （3）、冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。 （40、在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统（IT系统）的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。5. 多层或高层主体建筑内变电所，宜选用不燃或难燃型变压器。6. 在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或防腐型变压器。4.1.2变电所的容量 方案一：因变电所中有二级负荷，所以变电所中选用2台变压器，未补偿前每台变压器的容量为：并且故初步确定每台变压器的容量为1250KVA。补偿后每台变压器的容量为：并且故确定每台变压器的容量为1000KVA, 查查工厂供电附录表5，选用型号为S9-1000/10的变压器，具体参数见表4. 方案二：一号车间变电所1. 变压器的选择 2 进行功率补偿：按规定，变压器高压侧的，考虑到变压器本身得无功功率损耗远大于其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率又要使低压侧功率因数又0.73提高到0.92，需装设的并联电容器得容量 查工厂供电附录表4，选用BKMJ0.4-25-3的电容器，其参数为额定容量为25Kvar，额定电容为500uF.电容个数故取3.补偿后的低压侧的视在计算负荷为4.变压器的校验变压器的功率损耗为：变压器高压侧得计算负荷为：补偿后的功率因数为： 这一功率因数满足要求。因数应略高与0.90，取应该车间3，7，9为二级负荷，故该变电所应装2台变压器，未补偿前每台变压器的容量为：并且故初步确定每台变压器的容量为630KVA.功率补偿后，每台变压器的容量为：并且因此最终确定每台主变压器的容量为630KVA，查查工厂供电附录表5，选用型号为S9-630/10的变压器，具体参数见表4. 二号车间变电所 计算同上得：变压器高压侧得计算负荷为：补偿后的功率因数为： 这一功率因数满足要求。因数应略高与0.90，取因该车间都为三级负荷，故该变电所应装1台变压器，为补偿前每台变压器的容量为：故初步确定变压器的容量为1000KVA.功率补偿后，每台变压器的容量为： 因此最终确定每台主变压器的容量为1000KVA，查查工厂供电附录表5，选用型号为S9-1000/10的变压器，具体参数见表4.表4：变压器型号额定容量/KVA联结组标号空载电流 （%）阻抗电压（%）S9-630/10630Dyn11 3.05S9-1000/10 1000Dyn111.75综合比较方案一与方案二，最后选用方案一，即全厂选用一个高压配电所一个变电所。5短路电流的计算由原始材料知除铸造车间，电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余的均属二级负荷，故选用2台变压器，其型号为S9-800.导线型号为LGJ-185,取线距为1.5Km，每相阻抗为0.33欧/千米。1. 因断路器的断流容量为500MVA，查工厂供电附录表8，选用型号为SN10-10。2.确定基准值：100, 10.5=0.4，而5.5 1443.短路电路中各主要元件的电抗标幺值1) 电力系统电抗标么值：因断路器得断流容量500 ，故2)架空线路电抗的标幺值：查表得0.33/,则3)电力变压器的电抗标要幺值，有工厂供电附表5查得=5 4.求K-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1) 总电路标幺值: 2) 三相短路电流周期分量有效值:3) 其他三相短路电流: 4) 三相短路容量： 5.短路计算结果如表5 表5：短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK-12.752.752.757.014.1550K-232323258.8834.8822.226变电所一次设备的选择与校验 6.1 10KV侧一次设备的选择校验 如表6 表6 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数数据10KV89.61A2.75KA7.01KA9.83一次设备型号规格额定参数UN高压少油断路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA512高压隔离开关GN8-10/20010KV200A-25.5KA500高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA-电压互感器JDJ-1010/0.1KV-电压互感器JDZJ-10/KV-电流互感器LQJ-1010KV100/5A-2550.1KA=31.8kA81二次负荷0.6 6.2 380侧一次设备的选择校验如（表7）表7 选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数UNI30数据380KV2.75KA32KA58.88KA76.54一次设备型号规格额定参数UN低压断路器DW15-1500/3电动380V1500A40KA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A -电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V160/5A 100/5A-表6，表7所选设备均满足要求.6.3 高低压母线的选择 10KV母线选LMY3（404），即母线尺寸为40mm 4mm:；380V母线选LMY3（12010）806，即相母线尺寸为120mm10mm，中性母线尺寸为80mm6mm。7变电所高低压线路的选择7.1 10KV高压进线和引入电缆的选择（1）10KV高压进线的选择校验，采用LJ型铜绞线架空敷设，接往10KV公用干线。1)按发热条件选择。由及室外环境温度38，查表8-36， 初选LGJ-185，其38时的，满足发热条件。2)校验机械强度。查工厂供电附录表6，最小允许截面，因此LGJ-185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铜芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择。由及土壤温度25，查工厂供电附录表6，初选缆芯为25 mm2的交联电缆，其，满足发热条件。 2)校验短路热稳定。计算满足短路热稳定的最小截面式中的C值由表查得。因此YJL22-10000-335电缆满足要求。7.2 380V低压出线选择(1)馈电给4号厂房(热处理车间)的线路采用VV22-1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。1)按发热条件选择。由I30=310A及地下0.8m土壤温度为25，查表，初选240mm2，其=319AI30，满足发热条件。（注意：如当地土壤温度不为25，则其应乘以表的修正系数。）2)校验电压损耗。由平面图量得变电所至4号厂房距离约50m，而由表8-41查得240mm2的铜芯电缆的R0=0.1/km(按缆芯工作温度75计)，X0=0.07/km,又4号厂房的P30=165kw,Q30=117kvar,因此按式(8-13)得；满足允许电压损耗5%的要求。3)短路热稳定度校验。求满足短路热稳定度的最小截面式中变电所高压侧过电流保护动作时间按0.5秒整定(终端变电所)，再加上断路器断路时间0.1秒，再加0.05秒。由于前面所选120mm2的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯300mm2 的聚氯乙烯电缆，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆(中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同)。(2)馈电给17, 9 10号厂房的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。(方法同上，从略)缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。(3)馈电给8号厂房(仓库)的线路 由于就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线BLV-1000型5根(3根相线、一根中性线、一根保护线)穿硬塑料管埋地敷设。(4)馈电给宿舍住宅区的线路 采用LJ型铜绞线架空敷设，中性线采用LJ-240铜绞线。3. 作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km 邻近单位变配电所的10kv母线相联。综合以上所选变电所进去线和联络线的导线和电缆型号规格如表8表8 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LJ-35铜绞线(三相三线架空)主变引入电缆YJL22-10000-325交联电缆(只埋)380v低压出线至1号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至2号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至3号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至4号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至5号厂房BV-1000-14铜芯线5根穿内径25mm硬塑管至6号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至7号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至8号厂房BLV-1000-1120mm2 至9号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至10号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至生活区四回路3LJ-120+1LJ-70(三相四线架空)与邻近单位10kv联络线YJL22-10000-325交联电缆(直埋)8变电所二次回路方案选择及继电保护的整定8.1变电所二次回路的选择 a)高压断路器的操作机构控制与信号回路 断路器采用手动操动机构。 b)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表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。c)变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器避雷器柜。其中电压互感器为3个JDZJ10型，组成Y0/Y0/的接线，用以实现电压侧量和绝缘监察。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。8.2变电所几点保护装置 1主变压器的继电保护装置 a）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。 b）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。2保护动作电流整定 因此过电流保护动作电流整定为10A。3过电流保护动作时间的整定 因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s 。4过电流保护灵敏度系数的检验 满足灵敏度系数的1.5的要求。5.装设电流速断保护 利用GL15的速断装置。（1）速断电流倍数整定为。（2）电流速断保护灵敏度系数的检验利用式，因此其保护灵敏度系数为1.5按GB5006292规定，电流保护的最小灵敏度系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按JBJ696和JGJ/T1692的规定，其最小灵敏度为2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底。6. 作为备用电源的高