工厂供电课程设计某机械制造厂车间变电所及其低压配电系统设计

1、摘要随着国民经济的发展，电能需求量越来越大，其中城市用电量更是急剧增加。目前，我国一般大、中型城市的市中心地区每平方公里的负荷密度平均已达左右，有些城市市中心局部地区的负荷密度甚至高达上万千瓦，乃至几万千瓦，且有继续增长的势头。因此供配电系统的发展趋势是：提高供电电压：如以进城，用配电。以解决大型城市配电距离长，配电功率大的问题，这在我国城市已经有先例。简化配电的层次：如按的电压等级供电。逐步淘汰等级：因为过细的电压分级不利于电气设备制造和运行业的发展。提高设备配套能力：对工业企业和一些大型用电设备，将现行的电压升压为电压，可增加输电距离，提高输电能力；减少变压器数量，简化配电系统，提高供电可

2、靠性；缩小电缆截面，节省有色金属；降低功率损耗；扩大异步电动机的制造容量。只是由于我国在设备上还不能全面配套而尚未推广。广泛使用配电自动化系统：借助计算机技术和网络通信技术，对配电网进行离线和在线的智能化监控管理。做到保护、运行、管理的自动化，提高运行人员工作效率，增强供配电系统可靠性。关键词：电力、供配电系统、高压输电、电流、电压、节能目录第一章 课程设计任务书 1.1 设计目的.3 1.2 设计内容.3 1.3 设计任务书.3第二章 设计说明书 2.1 车间变电所电压等级确定和主接线方案确定.6 2.2 电力负荷计算.7 2.3 车间变电所变压器台数及额定容量的选择.10 2.4 无功补偿

3、及补偿容量确定.11 2.5 短路电流计算.11 2.6 车间高低压电器设备选择.13 2.7 变电所防雷保护及接地装置设计.15第三章总结.18参考文献.19第一章课程设计任务书1.1设计目的工厂供电课程设计是按教学计划安排在供电课程借宿后进行了教学实践环节，设计周。以加强学生所学供电理论应用，培养学生综合运用所学知识，解决为题及分析问题的能力培养学生初步的工程设计能力。公国课程实践使学生初步掌握电气工程设计的步骤及方法，学会编写设计说明书，并按国家标准绘制工程图样。1.2设计内容工厂供电课程设计的任务是将电力系统输送来得电能，经过合理输送变配电方式，输送给没一个用电设备上。以保证电气设备可

4、以获得安全、可靠、高质量的电能。设计方案的完善与否，直接影响到供电系统运行性能和经济性能的优劣。在设计中药遵循国家有关规程和规定。在保证供电可靠性和电能质量的前提下，尽可能做到节省投资，减少有色金属消耗量，降低运行费用，尽量采用供电新技术和新产品。1.3设计任务书1设计题目某机械制造厂车间变电所及其低压配电系统设计2.设计基础资料1机加工车间负荷全部为三级负荷，对供电可靠性要求不高。车间电气设备各细表如表1所示，另外车间低压母线转供负荷如表2所示.设备代号设备名称台数单台容量效率功率因数启动倍数备注1普通车床c630110.1250.880.8162平面磨床m713017.60.880.826

5、3-12普通车床c620107.60.890.81513镗床t6819.80.860.805.514,15普通车床c62023.30.90.81616摇臂钻z3518.50.870.825.517,18滚齿机y5423.80.920.82619吊车5t110.20.820.654.521,22牛头刨床b6050240.870.82623,24立式铣床x53t213.80.880.81425,26液压牛头刨床b6902110.890.805.527立式钻床z51210.60.910.826.528,33立式钻床z53524.6250.900.80629,30箱式加热电阻炉rjx-452450.9

6、71.032,35立式车床c516a2380.860.80334万能铣床x62w19.80.890.81436龙门刨床b2016166.80.860.812.53739,20砂轮机s3sl-30031.50.920.826.540,41通风机24.50.880.826表二.车间变电所低压转供负荷序号转供负载名称计算负荷转供距离（km）pc（kw）q（kvar）sc（kva）1模型车间回路1462250.990.2回路2703879.65回路3482956.082铸造车间回路1603569.460.25回路2904299.323砂库回路1363046.860.15回路2382042.94回路33

7、11835.854办公楼回路1281632.250.15回路2371439.56回路3221727.805照明回路(三相)回路1170.2回路220回路38车间平面布置图3.设计内容及其要求1设计内容:有总降压变电所的配出电压和用电设备的电压要求，参考国家规定的标准电压等级确定车间变电所的电压级别；计算负荷采用需用的系数法，计算出单台设备直线、用电设备组干线和车间变电所低压母线和进线的计算负荷；由计算负荷结果，确定补偿方式，计算出补偿容量，选择电容器个数和电容器个数；按对负荷可靠性要求，确定车间变电所电气主接线按车间变电所低压母线的计算负荷，确定变电器的容量和台数；导线截面积的选择，支线和干线

8、按发热条件选择，进线电缆按经济电流密度选择，按允许发热，电压损失和短路的热进行校验；短路电流计算，绘制计算电路和等值电路图，定短路点，计算出各短路点的最大和最小短路电流值及短路容量；车间变电所低压母线按发热条件选择，按段路的热和力校验；按国家规定的标准符号和图幅，用泉币画出车间变电所的电气主接线图、车间配电系统图和配电平面图。2设计要求:按章节编制出设计说明书，说明书要用钢笔在规定的用纸上，说明书要用仿宋体字，字迹要工整，清晰，图纸上的字必须用仿宋字，说明书要见面扼要，计算要有公式依据。设计图样要符合国家标准，采用新标准电气图形符号和文字符号，图样上的字必须用仿宋字。要求列出参考资料书目。要有

9、设计结论4.列出设计设计时间 2011 年 12 月 19 日至 2011 年 12 月 23 日（一周）指导教师（签名）年月第二章设计说明书2.1 车间变电所电压等级确定和主接线方案确定1、根据已知机械加工车间负荷均为三级负荷，对供电可靠性要求不高，因此可采用线路-变压器组连接方式。它优点是接线简单、使用设备少和建设投资省；其缺点是供电可靠性较差。当供电线路、变压器及其低压母线上发生短路或任何高压设备检修时，全部负荷都要停止供电。这种接线适用于三级负荷的变电所。为保证对少量二级负荷供电，可在变压器低压侧引入其他变电所联络线作为备用电源。选择主接线方案如图所示。车间变电所线路变压器组主接线2、

10、车间变电所高压侧根据电源条件选定为10kv，低压侧额定电压为380v，因此选降压变压器额定电压为10kv/0.4kv。3、机加工车间低压配电网络连接方式的选择：低压配电网络接线设计应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单，操作安全方便，具有一定灵活性，适应性广和使用上变化及设备检修的需要，配电系统层次一般不超过三级。根据gb 500521995供配电系统设计规范的规定，由于机加车间的电动机容量不大又集中，对供电可靠性要求不高，因此低压配电网接线可采用树干式或链式接线。车间低压配电网络接线图如图所示。车间低压配电网络接线图各配电箱所接电气设备如下表所示：配电箱编号配电箱内所

11、接电气设备序号配电箱编号配电箱内所接电气设备序号al11,2,41al613,27,28,36,38,39,40al214,15,16,17,18,42al720,32,37al33,4,5,6,7,8,9,10,11,12,al819，25,26al429,30,31al9接al5和al6配电箱al521,22,23,24,33,34,35车间低压配电系统图2.2 电力负荷计算采用需要系数法对车间用电设备进行负荷计算1各支线负荷计算及熔断器和导线截面积选择设备序号设备名称单台容量（kw）计算电流（a）启动电流（ka）熔断器选择导线截面积（）允许载流量（a）穿钢管管径（mm）1普通车床c630

12、10.12521.580.4*129.49100/601699302平面磨床m71307.616.000.4*96.0150/40642253普通车床c6207.616.020.4*57.5250/302.518154镗床t689.821.640.4*19.6450/102.518155普通车床c6205.6256.880.4*41.2750/202.518156摇臂钻z358.518.100.4*99.5650/40642257滚齿机3.87.650.4*38.5650/202.518158吊车5t10.229.080.3*130.8450/50642259牛头刨床b605048.510.3

13、*51.1150/202.5181510立式铣床x53t13.829.410.4*117.6650/5010573011液压牛头刨床b6901123.470.3*129.10100/6016993012立式钻床z5120.61.220.4*7.4950/52.5181513立式钻床z5354.6259.760.4*58.5650/302.5181514立式车床c516a3883.920.4*199.60100/8016993015万能铣床x63w9.820.650.4*82.6250/406422516龙门刨床b201666.8145.700.4*364.24200/120251283217砂

14、轮机s3sl-3001.53.020.4*19.6450/102.5181518通风机4.59.470.4*56.8550/40642251 干线负荷计算及截面积选择机加车间用电设备从低压配电屏引出三个回路wl1、wl2、wl3。各回路所接配电箱及用电设备如表所示。车间回路号配电箱序号设备序号额定容量（kw）常用系数计算负荷wl1al11,2,41125.5750.30.651.1737.6744.0757.9588.05al214,15,16,17,18,42al33,4,5,6,7,8,9,10,11,12,wl2al521,22,23,24,33,34,35216.350.30.651.

15、1764.90575.93899.854151.712al613,27,28,36,38,39,40al720,32,37wl3al819,25,26122.20.30.651.1736.6642.89256.485.69al9接al5al和6配电箱al429,30,31车间转供负荷计算结果如表转供负荷名称车间回路号计算负荷模型车间wl416489186.59283.490.88铸造车间wl515077168.6197.250.89砂库wl610568125.1256.180.84办公楼wl7874798.88150.230.88照明回路wl84545按允许发热条件选择车间干线截面积计算如下表

16、所示，各干线选择yjlv型交联聚乙烯绝缘电缆，埋地敷设。回路编号干线计算电流（a）导线允许载流量（a）导线截面积a()wl188.05993*25+1*25wl2151.711833*50+1*25wl385.69993*25+1*25wl4283.493053*120+1*95wl597.25993*25+1*25wl6256.182663*95+1*50wl7150.231833*50+1*252.3车间变电所变压器台数及额定容量的选择根据负荷性质和电源情况选择变压器台数和容量，有下列两种方案：1.装设一台主变压器型号为s9型，而容量根据式稳定合格，为主变压器容量，选=1000kva=73

17、6.07kva，查表2-5即选一台s9-1000/10/0.4-yyn0型低损耗配电变压器。2.装设两台变压器型号为s9型，暗备用，低压侧采用单母线分段主接线，有kva=368.04441.64 kva两种主接线方案的比较如下表比较项目方案1：装设一台主变的方案方案2：装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求基本满足要求供电质量一台主变，电压损耗较大两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性一台主变，灵活性小有两台主变，灵活性较好扩建适应性留有扩建余地小扩建适应性好经济指标电力变压器的综合投资额查得s9-1000/10的单价为10.76万元，而变压器综合投资约为其单

18、价的2倍，因此综合投资约为2*10.76=21.34万元查得s9-500/10的单价为6.33万元，因此两台变压器的综合投资约为4*6.33=25.32万元，比一台主变方案多投资3.98万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得5-15得jyn2-10型柜可按每台4.5万元计，其综合投资可按设备的1.3倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.3*4.5=23.4万元本方案采用6台jyn2-10柜，其综合投资可按设备的1.3倍计，综合投资约为6*1.3*4.5=35.1万元，比一台主变方案多投资11.7万元电力变压器和高压开关柜的年运行费查表3-2，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年:21

19、.34*0.11=2.3474万元23.4*0.12=2.808万元总计：5.1554万元查表3-2，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年:25.32*0.11=2.7852万元35.1*0.12=4.212万元总计：6.9972万元.比一台主变方案多投资1.8818万元供电贴费主变容量每kva为800元，供电贴费=1000kva*0.8万元/kva=800万元供电贴费=2*500kva*0.8万元=800万元，两种方案供电贴费相等从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决

20、定采用装设一台主变的主接线方案。2.4无功补偿及补偿容量确定1低压母线计算负荷低压母线的计算负荷为各回路干线负荷之和，应计及同时系数（或称为参差系数或称为综合系数）。根据上述表格得，a，由于车间负荷功率因数小于0.9，因此应在变压器低压母线上进行集中无功补偿。集中补偿便于维护和管理，采用电力电容器进行补偿。补偿容量的确定kvar=144.13 kvar选择补偿装置选择pgj1型低压自动补偿屏，并联电容器为bkmj0.4-25-3型，采用其方案1（主屏）两台,总共容量150kvar.补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：kva=712.65 kva变压器的功率损耗为：kw =7.86kwkvar=

21、39.32 kvar变电所高压侧的计算负荷为 kva=736.07 kva补偿后工厂的功率因数为满足条件2.5 短路电流计算1、采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取:s=100 mva,u=10.5 kv, u=0.4 kv确定基准值由s=100 mva,u=10.5 kv, u=0.4 kv 基准电流电源内阻线路变压器2、计算k1点和k2点短路电流为短路电流计算结果如表所示高压冲击系数ksh=1.8，低压冲击系数ksh=1.6，短路容量为：短路点运行方式k1k2最大运行方式短路电流（ka）2.727.9最小运行方式短路电流（ka）2.625.9冲击电流（ka）6.957.7最大短路容量（m

22、va）49.719.42.6车间高低压电器设备选择1.选择母线截面积车间低压母线，可以选择lmy型矩形铝母线，按经济电流密度选择。一直母线计算电流，根据年最大负荷小时数，差的经济电流密度，因此经济截面积（mm2）。选lmy型硬铝母线1008。在环境温度为时竖放 a，平放减少5%， a。可见，母线允许载流量大于母线计算电流。1对母线作热稳定校验，假想时间为（s）则热效应允许最小截面积为（mm2）因为实选母线截面积 mm2 ,所以热稳定合格。2对母线作动稳定校验。母线采用平行放置，根据低压配电屏结构尺寸确定a=0.25m，l=0.9m。计算应力为a=0.25, b=0.1, h=0.008 (硬铝

23、母线)合格.2.进线电缆热稳定校验10kv交联聚乙烯绝缘电缆热稳定系数为77。按热稳定要求重选交联聚乙烯电缆yjl22-1000-,允许载流量382a（电缆不作动稳定校验）。3.车间变电所高压电气设备的选择车间变电所变压器进线侧计算数据如表计算数据真空断路器zn-12-40.5高压熔断器unw（kv）10un（kv）10un（kv）10i30(a)36.04in(a)400in(a)0.5ik(ka)2.7i(ka)17.3i(ka)100sk(mva)49.7s(mva)150s(mva)500ish(ka)6.9imax(ka)22imax(ka)160i2teq10.5it2tt3024

24、.车间低压侧电气设备的选择，低压侧计算数据如表unw(v)380(a)1118.34(ka)27.9(mva)19.4(ka)57.7(ka2s)1093.52.7变电所防雷保护及接地装置设计1、雷电侵入波的保护在10kv高压侧配电室装有hysws2-7/50型避雷器，引下线采用25mm4mm镀锌扁钢。下与公共接地网焊接，上与避雷器接地端螺栓连接。2、直击雷保护在变电所屋顶装置避雷针或避雷带，并引出两根底线与变电所公共接地装置连接，由于变电所高低压电气设备均在室内，因此不必设置独立的避雷针。防雷引下线，应优先利用自然引下线，还可以利用建筑物的钢柱、消防梯、金属烟囱作自然引下线。人工防雷引下线采

25、用圆柱或扁钢，优先采用圆钢，其截面积应满足规范要求，引下线沿建筑物外墙明敷设，并经最短路径接地。要求接地电阻为。gck3一次线路方案编号03131313131313135151电缆进线wl1馈电wl2馈电wl3馈电wl4馈电wl5馈电wl6馈电wl7馈电功率因数自动补偿功率因数自动补偿125049.4198.02103.5226.2897.25314.87142.73192192lmzj1-0.5电流互感器3ae1000-1600-s断路器111me630断路器me1000断路器s1-125断路器11s2-160断路器s3-250断路器11s5-400断路器111dchr1-00-1熔断刀开关qsa400-630熔断刀开关11nt00-160/a熔断器2424jkc1-/3接触器88bcmj-0.4.30-3电容器88lmzk2-0.66电流互感器3333333333、变电所公共接地装置的设计1接地电阻要求：变电所公共接地电阻应满足：即去公共接地装置电阻2接地装置的设计，采用长2.5m、50mm镀锌钢管30根，沿变电所三面均匀分布布置，变电所前两面布置二排，管距5m垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm4mm镀锌扁钢焊接相连。变电所的变压器室有一条接地干线与室外公共接地装置连接。接地干线均采用25mm4mm镀锌扁钢。4、公共接地装置计算1