某包装厂供配电系统设计

1、皖 西 学 院课程设计报告书系别：机电学院专业：电气工程及其自动化学 生 姓 名：张希轩学 号：2012011145课程设计题目 ：某包装厂供配电系统设计起 迄 日 期 :2015 年 6 月 15 日 2015年 6 月 21 日程 设 计 地 点 :机电楼指 导 教 师 :吴学娟下达任务书日期 : 2015年 6 月 15 日工厂供电1课程设计目录第一章 设计任务 .21.1设计要求 . .11.2设计依据 . .21.2.1工厂总平面图 .21.2.2工厂负荷情况 .21.2.3供配电协议 .21.2.4工厂负荷性质 .31.2.5本厂自然条件 .3第二章 负荷计算和无功功率补偿 .52

2、.1负荷计算 .52.2无功功率补偿计算 .62.2.1无功功率补偿要求 .62.2.2车间变电所低压侧补偿 .62.2.3高压侧无功补偿计算 .72.3变压器选择 .82.3.1变压器选择原则 .82.3.2变压器选择 .82.3.3变压器汇总及技术数据 .92.4总变电所位置和型式的选择 .9第三章 变配电所主接线方案的设计 .103.1变配电所主接线方案的设计原则与要求 .103.1.1主接线方案的技术指标 .103.1.2主接线方案的经济指标 .103.2高压配电所主接线方案 .103.2.1主接线方案的拟定 .10第四章 短路电流计算及一次侧设备选择 .104.1短路电流的计算 .1

3、04.1.1短路计算电路 .114.1.2短路电流计算（欧姆法计算） .114.2高压一次侧设备选择与校验 .124.2.1按正常工作选择原则 .124.2.210KV 侧设备选择与校验表 .124.2.3各车间变电所 10KV侧进线回路设备选择与校验表 .13第五章 供配电线路的选择计算 .145.1总配电所架空线进线选择 .145.1.1选线计算 .145.1.2电压损耗的校验 .155.1.3发热条件的校验 .155.1.4机械强度的校验 .165.210KV母线的选择 . .165.3车间变电所高压进线选择 .18工厂供电2课程设计5.3.1选择原则与说明 .185.3.2各车间变电所

4、引进线的选线及计算 .185.3.3选线结果列表 .20第六章 供电系统过电流保护及二次回路方案 .216.1供电系统过电流保护 .216.1.1电源进线的继电保护 .216.1.2车间变电所高压进线的继电保护 .226.1.3并联电容器的保护装置 .23第七章 防雷接地.257.1 变电所的防雷保护 . .257.1.1直接防雷保护 .257.1.2雷电侵入波的防护 .257.2变电所接地装置的计算 .267.2.1自然接地电阻 .267.2.2利用系数计算接地电阻 .26总结 .28参考文献 .29工厂供电1课程设计第一章设计任务1.1 设计要求某包装厂车间变电所和配电系统设计是对工厂供电

5、具有针对性的设计。 设计对工厂供电方式、主要设备的选择、保护装置的配置及防雷接地系统进行了相应的叙述，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验，主要设备继电保护设计，配电装置设计，防雷和接地设计等。本设计考虑了所有用电设备并对这些负荷进行了计算。通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对电压的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所需电容器的大小。根据与供电部门的协议，决定总配变电所及配电系统的主接线图。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都由

6、很大的影响。本设计在主要设备的继电保护设计和整定计算中，对电力变压器、真空断路器等主要设备的保护配置提出了要求，明确了保护定值计算方法。根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况， 并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计书，并绘出相关设计图纸。1工厂供电2课程设计1.2 设计依据1.2.1工厂总平面图注：车间变电所成品库（一）单丝车间No.2成品库（二）原料库生活间包装材料库薄膜车间No.1危险品库试验室辅助

7、材料库N油泵房油锅炉房No.5罐工人休息室汽车库水泵房加油站收发室（西）比例： 1：5000通往市区道路图 1-1包装厂平面布置图1.2.2工厂负荷情况水塔水泵房注塑车间No.3管材车间No.4生活间备料复制车间锻工 原料库车间 生活间热处理车机修间模具铆焊车间车间食堂办公楼门卫浴室仓库仓库仓库招待所托儿所本厂的负荷性质，生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用小时数为 5000h ，属于三级负荷。本厂设有薄膜、单丝、管材、注射等四个车间，设备造型全部采用我国最新定型设备，此外还有辅助车间及其设施，全厂各车间设备容量见表 1-3 。1.2.3供配电协议本厂与电业部门所签订的供

8、用电协议主要内容如下：（ 1）从电业部门某66/10KV变电站 10KV 架空线向本厂供电，该站距离厂南测1KM.2工厂供电3课程设计（ 2）系统变电站馈电线路定时限过电流保护装置的整定时间为2S,工厂总配变电所保护整定时间应不大于1.5S（ 3）在工厂总配电所的 10kV 进线侧计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0 9.（ 4）供电贴用和每月电费制，数据由指导老师给定。（ 5）系统变电站 10KV 母线出口断路器的断路电流容量为 200MVA 。供电系统图见图1-2 。10KV母线Sk(3)200MVA工厂总配架空线路变电所2sL=1km0.4 /km区域变电站图 1-2配电系统图1.2.

9、4 工厂负荷性质生产车间大部分为三班制，少数车间为一班或两班制，年最大负荷利用小时数为5000h 。本厂属三级负荷。1.2.5本厂自然条件本厂自然条件为：（ 1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38 o C，年平均气温为 23 oC，年最低气温为 8 oC，年最热月平均最高气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下 0.8m 处平均温度为 25 o C。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20 。（ 2）地质水文资料：本厂地区海拔 60m ，底层以砂粘土为主，地下水位为 2m 。表： 各车间 380V 负荷计算表 :3工厂供电4课程设计计算负荷车P30Q30S30I 30间

10、变压序车间（单设备costan/kW/kvar/kVA/A变器台位）容量d电数及号K名称/kW所容量代/kVA号1薄膜车间13000.60.601.337801037.13001.98No.1 41 车1000原料库350.250.501.738.715.117.50.03变5生活间120.81.09.69.60.01成 品 库230.30.51.736.911.9413.80.02（一）成 品 库240.30.51.737.212.4614.40.02（二）包装材料300.30.51.73915.57180.03库小计（ K=0.95 ）2单丝车间14850.60.61.308911158.

11、13702.08No.1 32 车1000水泵房200.650.800.75139.7516.20.02变5小计（ K=0.95 ）3注塑车间1820.40.601.3372.96.8121.0.18No.2 833 车630管材车间8800.350.601.33308709.6513.0.78变3小计（ K=0.95 ）4备料车间1280.60.501.7376.132.9153.0.23No.1 864 车500生活间120.81.09.69.60.01变浴室50.81.0440.006锻工车间320.30.651.179.611.2314.80.02原料间150.81.012120.02

12、仓库150.30.501.734.57.78590.01机修模具1000.250.651.172529.2538.50.06车间热处理车1500.60.701.029091.8128.0.20间64工厂供电5课程设计铆焊车间1800.30.501.735493.421080.16小计（ K=0.87 ）5锅炉房2000.70.750.88140123.2186.0.29No.2 75 车315试验室1250.250.501.7331.54.162.50.09变25辅助材料1100.20.501.732238.1440.07库油泵房150.650.600.759.77.316.20.0255加油

13、站120.650.500.757.85.8515.60.02办公楼、500.60.601.333039.9500.08食堂招待所小计（ K=0.9 ）第二章负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算各车间、变电所负荷计算（均采用需要系数法）附注：各车间、各变电所负荷合计时，同时系数分别取值：K p =0.9 ； K q =0.95有功功率： 30=KdP30=PP30Pe无功功率： Q30 tan视在功率： S 30 =cos5工厂供电6课程设计2.2 无功功率补偿计算2.2.1无功功率补偿要求按水利电力电力部制定的全国供用电规则：高压供电电用户功率因数不得低于0.9 ；其他情况，功率因数不得低于

14、0.85 ，若达不到要求，需增设无功功率的人工补偿装置。无功功率的人工补偿装置： 主要有同步补偿机和并联电容器两种。 由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。2.2.2车间变电所低压侧补偿由于 NO.1 和 NO.2 车间容量很大，可以考虑在 NO.1 和 NO.2 低压侧进行无功功率补偿。1） NO.1 车间无功补偿计算根据设计要求，功率因数cos一般在 0.9 以上，故取 cos =0.9A.功率因数： cosP30788.6=0.580.92（满足要求）5）高压补偿柜型号： TTB26-600 ，单个柜子补

15、偿容量大小为：600Kvar故需要选择两个TTB26-600柜，电容器柜具体画法见主接线图。2.3 变压器选择2.3.1变压器选择原则选择的原则为：(1) 只装一台变压器的变电所变压器的容量 ST应满足用电设备全部的计算负荷S30 的需要，即 ST S30 ，但一般应留有 15 的容量，以备将来增容需要，本设计中的NO 1 、NO 2 、 NO 4 变电所采用此原则。(2) 装有两台变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下两个条件:任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷S30 的大约 70 的需要，即为ST O 7 S30任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷S30 的需要，即 ST S30

16、 (I+ )(3) 车间变电所变压器的容量上限单台变压器不宜大于 1000KVA ，并行运行的变压器容量比不应超过 3：l。同时，并联运行的两台变压器必须符合以下条件：并联变压器的变化相等，其允许差值不应超过05 ，否则会产生环流引起电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。各台变压器短路电压百分比不应超过10 ，否则，阻抗电压小的变压器可能过载。各台变压器的连接组别应相同，若不同，否则侧绕组会产生很大的电流，甚至烧毁变压器。2.3.2变压器选择以NO.1 变电所选型为例（查看负荷计算大小，可确认选择一台变压器既满足）根据负荷计算是所得变电所补偿后总视在功率：S30 (1) =876.6KVA选择的变压器

17、应该满足：应选变压器的容量 S S30 (1)N .T查询附录表可知选择的变压器容量为 1000KVA8工厂供电9课程设计故选择的变压器型号为：S9100010 ，参照变压器各参数，可以满足要求。2.3.3变压器汇总及技术数据表 2-2变压器型号及参数汇总变电变压器额定额定电压（ V）连接组损耗阻抗空载容量标号电压电流所型号（ KV高压低压空载负载（ % ） （ % ）A）1S9-1000/10100010K0.4KDyn111700920051.72S9-1000/10100010K0.4KDyn111700920051.73S9-630/1063010K0.4KDyn11130058005

18、3.04S9-500/1050010K0.4KDyn111030495043.05S9-315/1031510K0.4KDyn11720345043.02.4 总变电所位置和型式的选择根据总变配电所位置选择的原则：变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，但同时还要满足大负荷变配电的方便，此外，总变配电所应尽量不在生活区范围内，宗此要求，可以大致确认本设计中，主变电所设置位置应在薄膜车间和单丝车间中间附近，以此才能满足要求。参照工厂平面布置图，可以选择总变配电所应挨着薄膜车间(即 NO.1 变电所 )。9工厂供电10课程设计第三章变配电所主接线方案的设计3.1 变配电所主接线方案的设计原则与要求3

19、.1.1主接线方案的技术指标1.供电的安全性，主接线方案在确保运行维护和检修的安全方面的情况。2.供电的可靠性，主接线方案在与用电负荷对可靠性要求的适应性方面的情况。3.供电的电能质量主要是指电压质量，含电压偏差、电压波动及高次谐波等方面的情况。4.运行的灵活性和运行维护的方便性。3.1.2主接线方案的经济指标1.线路和设备的综合投资额2.变配电所的年运行费3.供电贴费（系统增容费）4.线路的有色金属消耗量3.2 高压配电所主接线方案3.2.1主接线方案的拟定由本设计原始资料知：电力系统某 60/10KV 变电站用一条 10KV 的架空线路向本厂供电，一次进线长 1km ，年最大负荷利用小时数

20、为 5000h ，且工厂属于三级负荷，所以只进行总配电在进行车间 10/0.4KV 变电，母线联络线采用单母线不分段接线方式。第四章短路电流计算及一次侧设备选择4.1 短路电流的计算对一般工厂来说，电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量系统。无限大容量系统的基本特点是其母线电压总维持不变，这里只计算无限大容量系统中的短路计算，短路计算的方法一般有两种：欧姆法，标幺值法，这里采用欧姆法。10工厂供电11课程设计4.1.1短路计算电路(1)K-1(3)K-2200MVA(2),1kmX0=0.4系统10.5kVS9-10000.4kV图 4-1短路计算电路4.1.2短路电流计算（欧姆法计算）1.

21、求 K1 点的三相短路电流和短路容量（U C1 =10.5KV ）(1) 计算短路电路中各元件的电抗和总电抗2= (10.5KV ) 21）电力系统的电抗： X 1= U C1=0.55SOC200MVA2）架空线路的电抗： X 2 =X 0 L=0.4(km )1km=0.43）经 K1 点短路的等效电路如图所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），然后计算电路总电抗：XK1 =X 1 + X 2 =0.55+0.4=0.95图 4-2 K-1 点短路等效电路(2) 计算三相短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值I K 1(3) =U C1=10.5KV=6.38KA3X

22、 ( K 1)3 0.952）三相短路次暂态电流和稳态电流I ( 3) =I oc (3 ) = I K 1 (3) =6.38KA3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值1112工厂供电课程设计i sh(3 ) =2.55I( 3 ) =2.556.38=16.269KAI sh(3) =1.51I( 3) =1.556.38=9.634KA4）三相短路容量S K1(3) = 3U C1I K 1( 3)=3 10.5KV 6.38KA =116MVA4.2 高压一次侧设备选择与校验4.2.1按正常工作选择原则1）. 按工作电压选择所选设备的额定电压 U N .e 不应小于所在线路的

23、额定电压U N ,即： U N .e U N，需注意：使用限流式高压熔断器时，熔断器的额定电压与线路的额定电压相同，即：U N .e =U N ，而不能 U N .e U N 。2）.按工作电流选择所选设备的额定电流 I N.e 不应小于所在电路的计算电流I 30 ，即： I N .e I 303）.按断流能力选择所选设备的额定开断电流 I OC 或断流容量 S OC 不应小于设备分段瞬间的的短路电流有效值 I K 或短路容量 D K ,即： I OC I K 或 S OC D K4.2.2 10KV侧设备选择与校验表表 4-5 10KV 侧设备列表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度

24、装置地U NI 30I K(3)i sh( 3)I OC ( 3) 2 tima参数点条件量程10KV139.6A6.38KA16.27KA6.3822.289.55参数I NI OCi maxI t(2) tU N隔离开关31.5KA12.5 24 62510KV400AGN19-10/12400电流互感器LQJ-10-200/5高压断路器ZN2-10/630高压熔断器RN2-10/0.5电压互感器设备 JDZ-10-型号 10000/100规 电压互感器格JDZJ-10-10000/100避雷器FS4-10工厂供电13课程设计10KV200/5A160 2 (750.2) 212250.2

25、=45.2510KV630A11.6KA30KA11.6 2453810KV500A200MVA10/0.1KV10 0.1/ /330.1KV310KV附：高压开关柜型号选用：GG-1A(F) 型， GG-1A-(F)-11，GG-1A-(F)-54高压进线侧计量柜型号选用：GG-1A-J4.2.3各车间变电所 10KV侧进线回路设备选择与校验表各车间变电所回路电流计算值如下：NO.1 变电所：回路电流I 30 =52.7A ，电压 U N =10KV ；NO.2 车间变换所：回路电流I 30 =56A ，电压 U N =10KV ；NO.3 变电所：回路电流I 30 =36.3A ，电压

26、U N =10KV ；NO.4 变电所：回路电流I 30 =27.5A ，电压 U N =10KV ；13工厂供电14课程设计NO.5 变电所：回路电流I 30 =18.3A ，电压 U N =10KV 。此处设备器材均以K1 点的短路电流来进行动稳定和热稳定校验，因此各车间变电所10KV 进线回路设备相同。此处只列出第一车间的设备型号，其他车间选用设备型号均相同。选择校验项目参数装置地点条件量程设参数备高压隔离开关型GN9-10/400号规格高压断路器ZN2-10/630电流互感器LQJ-10-150/5表 4-3 NO.1 车间 10KV 侧进线设备选择电压电流断流能动稳定度力U NI 3

27、0I K ( 3)i sh(3)10KV52.7A6.38KA16.27KAU NI NI OCi max10KV400A31.5KA10KV630A11.6KA30KA10KV150/516020.15=3A3.9热稳定度I OC (3) 2t ima6.38 22.289.54I t ( 2) t12.5 2462511.624538(750.15)21126.56第五章供配电线路的选择计算5.1 总配电所架空线进线选择5.1.1选线计算（导线经济电流密度计算线的截面，来确定线的型号）14工厂供电15课程设计由教材书工厂供电续表可得，年最大负荷在5000h以上的架空线路且材料为铝的经济电流

28、密度是0.9 ，按经济电流密度计算导线经济截面ec 的公式： ec = I 30j ec带入数值计算：ec = I 30= 139 .7 =155mm2j ec0 .9其中：I 30 =S 302420=139.7A（高压侧补偿后的计算电流）3 U N=3 10查询相关附录表：选择最近导线截面150mm2，则选择 LGJ150 型钢芯铝绞线。5.1.2电压损耗的校验按照规定，高压配电线路的损耗，一般不得超过线路额定电压的5% ，由于总降压架空进线属于较短线路，且为地区性供应，所以允许电压损耗U al %=5%, 因此计算的电压损耗满足U U al 。因为 10KV 级的电压等级的几何均距为0.

29、6m ，查工厂供电可得 R0 =0.14/km ，X0 =0.28/km ，且进线线路长为1km 。计算电压损耗值为：U N =(P 30 R 0 +Q 30 X 0 )U N=(2432.12 1 0.14+3236.0210.28)/10=46.87V计算电压损耗百分值为： U %=U 100%=46.87 100%=4.687%U N10计算电压损耗值小于允许电压损耗值，因此所选LGJ185 满足允许电压损耗要求。5.1.3发热条件的校验本设计中最热月平均最高温度为 35 ，查工厂供电附录表可知导线截面为 150mm 2 和温度为 35 时的允许载流量为 391A 139.65A ，因此满足发热条件。15工厂供电16课程设计5.1.4