10KV工厂配电系统设计资料

1、工厂供电技术课程设计说明书题目 ： 10KV高压变配电系统设计学院：信息与控制工程学院专业：自动化班级：四班学生姓名:张泽妮学号 :导教师 :王公仆2016年11 月30 日目录目录.11绪论.11.1工厂供电的意义和要求 .11.2设计依据 .11.3电力系统资料 .22全厂负荷计算和无功补偿计算.32.1变电所1 的负荷计算和无功补偿计算. 32.2变电所2 的负荷计算和无功补偿计算. 72.3变电所3 的负荷计算和无功补偿计算. 93系统主接线方案 .133.1主接线的基本要求 .133.2方案 1：双回路高压单母线主接线.133.3方案 2：双回路高压单母线低

2、压单母线分段主接线.133.4方案的比较与选择 .144.变电所位置及变压器选择.154.1变压器选择 .154.2变压器重新选择 .154.3变电所位置 .155短路电流计算 .175.1确定计算电路及计算电抗.175.2短路电流计算 .186变电所一次设备的选择高压断路器的选择.196.1高压断路器的选择 .196.2高压隔离开关的选择 .197结论.21参考文献.11 绪论1.1工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。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

3、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

4、。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服务，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：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。可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求经济 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

5、，能顾全大局，适应发展。1.2设计依据1. 生产规模和产品规格：本厂规模5 万锭毛纺织厂，年生产能力230 万米。2. 车间组成和布置：工厂有一个主厂房，包括制条车间，纺纱车间，织造车间、染整车间等四个车间，还有辅助车间和及其它设施。3、全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表。变电所 1用电设备Pe/kWKdcos tan 计算机负荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A制条车间3400.80.80.75纺纱车间3400.80.80.75软水站86.10.650.80.75锻工车间36.90.30.651.17机修车间296.20.30.51.73托 幼 所12.80.60.61.33

6、仓库37.960.30.51.17表 1变电所 2用电设备Pe/KWKdcos tan计算机负荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A织造车间5250.80.8染整车间4900.80.8理发浴室1.880.81食堂20.630.750.80.75独身宿舍200.81表 2变电所 3用电设备Pe/KWKdcos tan计算机负荷Pj/kWQj/kvarIj/A锅炉房1510.750.80.75水泵房1180.750.80.75化验室500.750.80.75卸油泵房280.750.80.75表 31.3电力系统资料1、从本厂南部0.5 公里的某35/10 千伏变电所，用10 千伏双回架空线

7、路向本厂供电 ;2、该变电所10 千伏出线定时限过流保护的整定时间为1.5 秒，要求配电所不大于1.0 秒；3、在总配变电所10 千伏侧计量；4、功率因数值应在0.9 以上；5、配电系统技术数据。（ 1）变电所 10 千伏母线短路数据为：变电所 10 千伏母线短路数据运行方式电源 10 千伏母线路短容量说明系统最大运行方式时S（ 3） d max =187 兆伏安系统为无限系统最小运行方式时S（ 3） d min =187 兆伏安大容量表 4（ 2）配电系统10KV 母10KV 母架 空本厂总配变图 16、工厂负荷性质多数车间为三班制，少数为一班或两班制。全年为306 个工作日，年最大负荷利用

8、小时数为6000 小时。属于二级负荷。2 全厂负荷计算和无功补偿计算2.1变电所 1 的负荷计算和无功补偿计算1、用电设备的负荷计算根据设计任务书的要求，按照需要系数法计算各组负荷有功功率PjK dPe无功功率Q jPetan视在功率SjPj2Q 2j总的计算电流I j Sj / 3U e上述四个公式中： Pe：每组设备容量之和，单位为kW ； Kd ：需要用系数； cos:功率因数。制条车间的计算电荷；K d = 0.8cos= 0.75tan= 0.75有功功率Pj0. 8 3402 7 2无功功率Q j272 0. 752043、纺纱车间的计算电荷；K d = 0.8cos= 0.75t

9、an= 0.75有功功率Pj0. 8 3402 7 2无功功率Q j272 0. 752044、软水站的计算电荷；K d = 0.65cos= 0.8tan= 0.75有功功率Pj0. 6586.155. 97无功功率Q j55. 970. 7541. 975、锻工车间的计算电荷；K d = 0.3cos= 0.65tan= 1.17有功功率Pj0. 336. 911.0 7无功功率Q j1 1.0 71.1712. 95机修车间的计算电荷；K d = 0.3cos= 0.5tan= 1.73有功功率Pj0.3296.288.86无功功率Q j8 8.8 61.73153. 73托幼所的计算电

10、荷；K d = 0.6cos= 0.6tan= 1.33有功功率Pj0.612. 87.68无功功率Q j7.681.3310.21仓库的计算电荷；K d = 0.3cos= 0.5tan= 1.17有功功率Pj0. 3 37. 9611. 39无功功率Q j1 1.3 91.1713. 32总负荷的计算：有功功率PjKpPj.i无功功率Q jKqQj.i视在功率SjPj2Q 2j总的计算电流I jSj /3U e式中：对于干线，可取K p =0.85-0.95 ， Kq=0.90-0.97 。对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K p =0.8-0.9 ，K q=0.85-

11、0.95 。考虑各用电设备的最大负荷不同时出现的因素,取 K p=0.95,K p=0.97计算负荷表计算机负荷用电设备Pe/kwKdcostanSj/kVPe/kwQj/kvar制条车间3400.80.80.75272204纺纱车间3400.80.80.75272204软 水 站86.10.650.80.7555.9741.97锻工车间36.90.30.651.1711.0712.95机修车间296.20.30.51.7388.86153.73托 幼 所12.80.60.61.337.6810.21仓库37.960.30.51.1711.3913.321149.960.2718.96640.

12、19合计考虑各用电设备的最大负683621A923Ij/A1402荷不同时出现的因素, 取(718.96*(640.19K p=0.95,K p=0.970.95)*0.97)表 52、变压器损耗估算(1402/1.7683262123*0.38)Pb=0.01Sj=0.01 923=9.2kwQb=0.05Sj=0.05 923=46.4kvar3、无功功率补偿计算从设计任务书的要求可知，工厂10KV高压侧进线在最大负荷时，其功率因素不应小于0.9 ，考虑到变压器的无功功率损耗Qb ，远远大于有功功率损耗Qb，因此，在变压器的低压侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于 0.9 ，现

13、设 cos =0.96 ，则有功功率负荷系数 =Tmax/Tn=6000/（ 24 306） =0.82无功功率负荷系数=(1+10%) =1.1 0.82=0.9低压侧在补偿前的功率因素为:cos 1 Pp /SpPj /( Pj )2(Qj ) 20.82683/(0.82683) 2(0.9621) 20.708因此，所需要的补偿容量为：QcaPj (tg1tg2)0.82683(tg arccos0.708tg arccos0.96)395k var选取 Qc420k var高压侧在补偿后的负荷及功率因素计算：PjgPjPb68318.5701.5kWQ jgQ jQbQc62192.

14、3420293.3k varSjgPjg2Q jg2701.52293.32760.3Kvacos2 Ppg / SpgaPjg /( aPjg) 2(Qjg ) 20.82701.5/(0.82701.5)2(0.9293.3) 20.909cos0.909 满足了设计任务书的要求，其计算数据如下：项目cos计算机负荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A低压侧补偿前07086836219231402需要补偿容量-420变压器损耗18 5923高压侧补偿后0909701 5293 3760 341 8表 6根据设计任务书的要求以及以上计算结果，选取：并联补偿电容为BW04-14-3型电

15、容器30 只。补偿总容量为14kvar30=420kvar 。2.2变电所 2 的负荷计算和无功补偿计算1、用电设备的负荷计算根据设计任务书的要求，按照需要系数法计算各组负荷有功功率PjK dPe无功功率Q jPetan视在功率SjPj2Q 2j总的计算电流I jSj /3U e上述四个公式中：Pe：每组设备容量之和，单位为kW ； Kd ：需要用系数； cos:功率因数。2、织造车间的计算电荷；K d= 0.8cos= 0.8 tan= 0.75有功功率Pj0.8525420无功功率Q j4200.753153、 染整车间 的计算电荷；K d= 0.8cos= 0.8 tan= 0.75有功

16、功率Pj0.8490392无功功率Q j3920.752944、 理发浴室 的计算电荷；K d= 0.8cos= 1tan= 0有功功率Pj1.880.81.5无功功率Q j05、 食堂 的计算电荷；K d= 0.75cos= 0.8 tan 0.75有功功率Pj0.3 36.9 11.07无功功率Q j11.07 1.17 12.956独身宿舍的计算电荷；、K d= 0.8cos= 1tan= 0有功功率Pj0.820 16无功功率Q j07、 总负荷的计算：有功功率PjKpPj.i无功功率Q jKqQj .i视在功率SjPj2Q j2总的计算电流I jSj /3U e式中：对于干线，可取K

17、 p =0.85-0.95 ， Kq=0.90-0.97 。对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K p =0.8-0.9 ，Kq=0.85-0.95 。考虑各用电设备的最大负荷不同时出现的因素,取 K p=0.95,K p=0.97计算负荷表用电设Pe/kwKxcostg 计算机负荷备Pe/kwQj/kvarSj/kVAIj/A织造车5250.80.80.75420315间4900.80.80.75392294染整车间1.880.811.50理发浴室20.630.750.80.7515.4711.6食堂200.81160独身宿舍1057.51844.98638.11合 计考虑

18、各用电设备的最大负荷不同时出现的因素, 取68362110141541K p=0.95,K p=0.97表 72、变压器损耗估算Pb0.01Sj0.01 101410.1kWQb10% Sj0.05101450.7 k var3、无功功率补偿计算从设计任务书的要求可知，工厂10KV 高压侧百线在最大负荷时，其功率因素不应小于0.9 ，考虑到变压器的无功功率损耗Qb 远远大二有功功率损耗Pb，因此，在变压器的低压侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于0.9 ，现设 cos =0。 96，则有功功率负荷系数T max/ Tn6000 /( 24306)0.82无功功率负荷系数(110%)

19、1.10.820.9低压侧在补偿容量为：cos1Pp / SpPj /( Pj ) 2( Qj ) 20.82803/ ( 0.82 803)2(0.9 619)20.763因此，所需要的补偿容量为：QcPj ( tg1tg2)0.82803(tgarccos0.763tg arccos0.96)365k var选取 Qc370k var高压侧在补偿后的负荷及功率因素计算：PjgPjPb80320.3823.3kWQigQ jQbQc619101.4 370 350.4k varSjgPjg2Q jg2823.32350.42894.8k varcos2Ppg/ SpgPjg /( Pjg )

20、 2(Qjg ) 20.82823.3/(0.82823.3)2(0.9350.4)20.906cos0.906满足了设计任务书的要求，其计算数据如下：项目cos 计算机负荷Pj/kWQj/kvarSj/kVAIj/A低压侧补偿前0.76380361910141541需要补偿容量-370变压器损耗20.3101.4高压侧补偿后0.906823.3350.0894.849.2表 8根据设计任务书的要求以及计算结果，选取并联补偿电容为： BW04-14-3 型电容器27 只。补偿总容量为14kvar 27=378kvar 。2.3变电所 3 的负荷计算和无功补偿计算1、根据设计任务书的要求，按照需

21、要系数法计算各组负荷有功功率PjK dPe无功功率Q jPetan视在功率SjPj2Q 2j总的计算电流I jSj/3U e上述四个公式中：Pe：每组设备容量之和，单位为kW ； Kd ：需要用系数； cos:功率因数。2、 锅炉房 的计算电荷；K d = 0.75cos= 0.8tan 0.75有功功率Pj0.75151113.25无功功率Q j11.250.7584.943、 水泵房的计算电荷；K d = 0.75cos= 0.8tan 0.75有功功率Pj0.7511888.5无功功率Q j88.50.7566.384、 化验室的计算电荷；K d = 0.75cos= 0.8tan 0.

22、75有功功率Pj500.7537.5无功功率Q j37.50.7528.135、 卸油泵房 的计算电荷；K d = 0.75cos= 0.65tan 0.75有功功率Pj0.752821无功功率Q j210.7515.756、 总负荷的计算：有功功率PjKpPj.i无功功率Q jKqQj .i视在功率SjPj2Q j2总的计算电流I jSj/3U e式中：对于干线，可取K p =0.85-0.95 ， Kq=0.90-0.97 。对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K p =0.8-0.9 ，Kq=0.85-0.95 。考虑各用电设备的最大负荷不同时出现的因素,取 K p=0

23、.95, K p=0.97计算负荷表用电设Pe/kwKxcostg 计算机负荷备Pe/kwQj/kvarSj/kVAIj/A锅炉房1510.750.80.75113.2584.94水泵房1180.750.80.7588.566.38化验室500.750.80.7537.528.13卸油泵280.750.650.752115.75房347260.25195.19合 计考虑各用电设备的最大负荷不同时出现的因素,取247189311473K p=0.95,K p=0.97表 92、变压器损耗估算Pb=1%Sj=0.01 311=3.1kwQb=5%Sj=0.05 311=15.6kvar3、无功功率

24、补偿计算从设计任务书的要求可知，工厂 10KV 高压侧进线在最大负荷时，其功率因素不应小于 0.9 ，考虑到变压器的无功功率损耗 Qb，远远大于有功功率损耗 Pb，因此，在变压器的低压侧进 行 无 功 功 率 补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于 0.9 ，现设 cos =0.96 ，则有功功率负荷系数 =Tmax/Tn=6000/ （ 24 306） =0.82无功功率负荷系数 =(1+10%)低压侧在补偿前的功率因素为: =1.1 0.82=0.9cos1Pp/SpPj /( Pj )2(Qj )20.82247 /(0.82247) 2(0.9 189)20.766因此，所需要的补偿容量为

25、：QcaPj (tg1tg2)0.82247(tg arccos0.766tg arccos0.96)111k var选取 Qc112k var高压侧在补偿后的负荷及功率因素计算：PjgPjPb2476.2253.2kWQ jgQ jQbQc18931.1 112108.1k varSjgPjg2Q jg2253.22108.12275.3Kvacos2Ppg/ SpgaPjg /( aPjg) 2(Qjg ) 20.82 253.2 /(0.82 253.2)2(0.9 108.1)20.906cos0.906 满足了设计任务书的要求，其计算数据如下：项 目cos计算机负荷Pj/kWQj/k

26、varSj/kVAIj/A低压侧补偿前0.766247189311472.5需要补偿容量-112变压器损耗18.531.1高压侧补偿后0.906253.2108.1275.315.9表 10根据设计任务书的要求以及以上计算结果，选取：并联补偿电容为BW04-14-3型电容器9 只。补偿总容量14kvar 9=126kvar 。3 系统主接线方案3.1主接线的基本要求主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对一次

27、接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。1、安全性安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。2、可靠性不仅和一次接线的形式有关， 还和电气设备的技术性能、 运行管理的自动化程度因素有关。3、灵活性用最少的切换来适应各种不同的运行方式，适应负荷发展。4、经济性在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。总之，变电所通过合理的接线、紧凑的布置、简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，

28、减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投的目的。根据设计任务的要求，主接线的设计必须满足工厂电气设备作为二级负荷的要求，因此：3.2方案 1：双回路高压单母线主接线该方案虽然采用双回路高压单母线供电，实行一主一备的供电方式，通过双回路供电解决了对二级负荷供电的要求，但由于采用了有一个变压器固定对 一组用电设备供电的单点供电方式，当某一台变压器发生故障或检修时，原来由该变压器负责供电的用电设备必须被停止供电，因此仍不能满足对二级负荷供电的要求，故该方案不能采纳。3.3方案 2：双回路高压单母线低压单母线分段主接线该方案也采用双回路高压单母线供电，实行一主一备的供电

29、方式，也是通过双回路供电解决了对二级负荷供电的要求，与方案1 不同的是，该方案采用了低压单母线分段的接线方式，在某一台变压器发生故障或检修时，通过母联断路器连接相邻母线，改变运行方式，以保证工厂的所有用电设备不会出现长时间断电，即在任何时候都能满足对二级负荷的供电要求，而在设备投资上，只增加了两套断路器设备的投资，却大大提高了供电的可靠率。3.4方案的比较与选择选择结果：由于方案2 与方案1，在技术和经济的综合指标的比较中最优，因此，在本设计中，选用方案2 作为本设计的主接线方案。方案详细的图纸如下配电系统电气主接线图:图 24. 变电所位置及变压器选择4.1变压器选择1、变电所1 变压器选择

30、根据补偿后的总计算负荷（760.3kVAS9-800-10Kv/0.4kVA的变压器 .），选择型号为：2、变电所2 变压器选择根据补偿后的总计算负荷（894.8kVAS9-1000-10kV/0.4kVA的变压器 .），选择型号为：3、变电所3 变压器选择根据补偿后的总计算负荷（275.3kVA），选择型号为：S9-315-10Kv/0.4kVA的变压器.4.2变压器重新选择因为在本设计中，选择了方案2 为主接线方案，变压器数量和容量的选择必须满足二级负荷供电的要求，也即同一供电负荷必须由两个以上的变压器供电，当某一台变压器发生故障或检修时，另外的变压器必须负担起退出运行变压器的原来所负担的

31、负荷，因此，对于两台负荷最大的变压器，其单台变压器容量的选择必须可以承担两者用电设备负荷总和的0.7倍，以解决单台变压器运行时的单点故障的问题。在本设计中，变压器1 和变压器2 所带的用电负荷是最大的，变压器1 的供电负荷 =760.3kVA 、变压器2 的供电负荷=894.8kVA ，因此，变压器1、变压器2 的单台容量必须大于：（ 894.8+760.3 ） 0.7=1158.6kVA同时 , 适当考虑一定的发展裕度, 所以 , 在方案中 , 必须重新选择三个变压器的容量,即 :变压器1 重新选择型号为S9-1250-10/0.4的变压器。变压器2 重新选择型号为S9-1250-10/0.

32、4的变压器。变压器3 重新选择型号为S9-315-10/0.4的变压器。4.3变电所位置选择原则：1、变电所尽量选择在负荷中心，可减少低压损耗。2、便于维修。3、便于进出线4、节约费用。5、便于运行安全。变电所配置方案图 35 短路电流计算5.1确定计算电路及计算电抗1 、计算电路图图 4Sd max187MVAL 0.5kmSTN11.25MVASd min107MVAXO0.4/ kmSTN 21.25MVAVs%10.5STN 30.315MVA设基准容量 SB100MVA基准电压VB1Vav110.5kVVB 2Vav2 0.4kV基准电流IB1SB /3 B1100 /(3 10.5)5.5VkAI B 2SB /3VB 2100 /(30.4)144.3kA2、等值电路图X 3-2d3支路 2X1X2X 3-1d2支路 1X 3-3支路3图 53、计算电抗系统电抗 X1=Xsmax*=SB/Sdmax=100/187=0.535（最大运行方式下）X1 =Xsmin*=S B/Sdmin=100/107=0.935（最大运行方式下）架空线路电抗2 100/10.52=0.181X 2 =XL* =XOL（ SB/V B1