10kv工厂供配电系统设计

1、电气工程 CAD大作业 报告系 别：机电与自动化学院专业班级：电气自动化技术 0901学生姓名：鲁学指导教师：陈强课程设计时间： 2011年 6 月 20 日 2011年 6 月 25日）华中科技大学武昌分校目录1设计的目的 1 2设计任务13设计任务要求2负荷计算及无功补偿 2 3.1.1 各部分的负荷计算23.1.2 无功功率补偿5变压器的选择 5 导线与电缆的选择 6 电气设备的选择 10 4 设计心得体会13参考文献 141. 设计目的·帮助我们熟悉小型工厂的配电系统的构架及建模方案。·训练同学们对配电系统最基本的参数计算，并根据计算参数选择正 确的的器件来完成配电

2、的需要系统。·利用 CAD绘图软件画出 10kv工厂供配电系统设计， 使我们更加熟悉 CAD 的绘图，实现现10kV及以下低压供配电的 CAD系统一体化设计， 使其 功能更趋完善，真正满足设计人员的需要，这项工作是很有实际意 义的。2. 设计任务机械厂的地理位置及负荷分布图机械厂的负荷统计表厂房编号厂房名称负荷类型设备容量（kw） 需要系数 kx 功率因数 cos1铸造车间23002锻压车间33503热处理车间31504电镀车间32505仓库3206工具车间33607金工车间34008锅炉房2509装配车间318010机修车间316011生活区33503. 设计任务要求 负荷计算及无

3、功补偿 3.1.1 各部分的负荷计算 要进行低压供配电系统的设计，负荷的统计计算是其中的一项重要 内容，负荷计算结果对选择供配电设备及安全经济运行均起决定性的作 用。负荷计算的目的是：1 算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。2 计算流过各主要电气设备 （断路器、隔离开关、母线、熔断器等 ）的负 荷电流，作为选择这些设备的依据。3 计算流过各条线路 (电源进线、高低压配电线路等 )的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。4 计算尖峰负荷，用于保护电器的整定计算和校验电动机的启动条件。 计算负荷是工程设计中按照发热条件选择导线和电气设备的依据。 计 算负荷确

4、定得是否合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理，如 果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有 色金属的浪费，变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运行。如果计算负荷确 定的过小，又将使电器和导线处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过 热，导致绝缘过早老 10kv及以下供配电 CAD系统的设计研究 化甚至产生火灾，造成更大的经济损失。因此，正确确定计算负荷具有 很大的意义。(1) 铸造车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=300*=90KW无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =90*= KVar视在功率： S30= P30/

5、con =·A计算电流： I30= S30/3UN=3*=201A(2) 锻压车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=350*=105 KW无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =105*= KVar视在功率： S30= P30/ con =105/= KV·A计算电流： I 30= S30/ 3UN=3*=251 A(3) 热处理车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=150*=90 KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =90*= KVar视在功率： S30= P30/ con =90/= KV

6、83;A 计算电流： I 30= S30/ 3UN=3*=176 A 4）电镀车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=250*=125 KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =125*= KVar 视在功率 : S 30= P30/ con = 125/= KV ·A 计算电流： I 30= S30/ 3UN=3*=244 A（5）仓库的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=20*=8KW无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =8*=6 KVar视在功率： S30= P30/ con =8/=10 KV·A

7、计算电流： I30= S 30/ 3UN=10/ 3*=（6）工具车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=360*=108 KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =108*=144 KVar视在功率： S30= P30/ con =108/=180 KV·A 计算电流： I 30= S30/3UN=180/3*=280 A（7）金工车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=400*=80KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =80*= KVar视在功率： S30= P30/ con =80/= KV·

8、A 计算电流： I 30= S30/ 3UN=3*=194A8）锅炉房的负荷计算 有功功率： P30=Kx*Pe=50*=35KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =35*= KVar视在功率： S30= P30/ con =35/= KV·A 计算电流： I 30= S30/3UN=3*=67A（9）装配车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=180*=54KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =54*=视在功率： S30= P30/ con =54/= KV·A计算电流： I 30= S30/3UN=

9、3*=122 A（10）机修车间的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=160*=32KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =32*= KVar视在功率： S30=P30/ con =32/= KV·A计算电流： I 30= S30/3UN=3*=78 A（11）生活区的负荷计算有功功率： P30=Kx*Pe=350*=245 KW 无功功率： tg =sin /con =Q30= P30*tg =245*= KVar视在功率： S30= P30/ con =245/= KV·A 计算电流： I30= S30/ 3UN=3*=413A3.1

10、.2 无功功率补偿 低压配电系统为用电端，有感应电动机、电焊机、气体放电灯等感 性负荷， 需要的无功功率大，使功率因数降低，较低的功率因数会使系统的电能损 耗和电 压损耗增大，为了减小损耗，节约电能，提高电压质量，必须提高功率因 数。供电营业部门规定： l OOkV·A及以上高压供电的用户功率因数为 O9以上， 未达到规定的应进行补偿。无功补偿有同步补偿机和并联电容器补偿，一般采用并联电容器进行补 偿。无功补偿容量可按下式计算：Qc=P 30（tg 1tg 2）=972*式中，tg 1、tg 2分别为补偿前功率因数 tg 1和补偿后功率因数 tg 2 的正切 值。则补偿后的功率因数为

11、： COS=927/ （927*927+= 变压器的选择进行负荷统计及无功补偿后， 就可根据补偿后的容量进行变压器的选 择。变压器的选择包括容量、台数、类型的选择。（1）在供配电系统中，变压器台数的选择与供电范围内用电负荷大小、 性质、要程度有关。选择原则： 如果有下列情况考虑选择 2台。1 有大量的一、二级负荷；2 季节性负荷或昼夜负荷变动大宜采用经济运行方式；3 负荷集中且容量大 （1250KVA以上）的三级负荷；4 考虑负荷发展可能。其它情况选择 l 台，三级负荷一般选择 1台，本次大作业的主变压器用 的是一台，因为在本次设计中的机械厂的负荷统计表中负荷类型主要是 3 级负荷，少量的 2

12、级负荷。2）变压器容量的选择SNTS30总=1090KV·A导线与电缆的选择导线和电缆用于连接各种设备和用户，以传输电能。 在10kV及以下变配电所中， 有高压进出线、 低压出线。 高压进出线一般选 择 高压架空线和电缆， 高压架空线有铝绞线、 钢芯铝绞线和铜绞线： 电缆线 有铝芯 电缆、铜芯电缆， 有不同的护层构成各种用途。 低压出线有绝缘导线和电 缆线， 有不同的种类用于各种场合。（1）导线材质的选择 本次设计中对导线的材料没有严格的限制，可以采用铝芯导线或者铜 芯导线。（2）电缆外护层的选择 电缆外护层包括忖垫层、铠装层和外皮层起机械加强和防腐 作用及种电缆护层及铠装的选用可查

13、有关资料（3）导线和电缆的选择110 KV母线选 LMY-3（40*4）, 即母线尺寸为 40mm*4m；m380N母线选 LMY-（120*10） +80*6, 即相母线尺寸为 120mm*10m，m而中线母线尺 寸为80mm*6m。m2 10KV高压进线的采用 LJ型铝线架空敷设， 接住 10KV公用干线。 按 发热条件，查找资料可得 I30=, 当在 33度左右的环境中时可以选用 LJ-16 ，该导线在 35度环境中时 I=>, 故满足发热条件， 但LJ-16的机 械强度不够，最后选定 LJ-35.3 由高压配电室至主变的一段引入电缆采用 YJL-10000型交联聚 乙烯绝缘的铝芯

14、电缆直接埋地敷设。 按照发热的条件及土壤的温度 （选 25度）可知当缆芯截面为 25平方毫米的交联电缆可满足需求， 故选用YJL22-10000-3*25 的电缆。4 通过比较各个车间的计算的电流和铝芯电缆的允许载流量以及 聚乙烯绝缘导线和橡皮绝缘导线眀敷的允许载流量可以确定各个 部分的电缆类型，具体如下：铸造车间 采用 VLV22-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。A 按发热条件选择由 I 30=201A及在地中温度为 25度，查看铝芯电缆的允许载流量表，可选导线线芯面积为 300平方毫米的导线，其 Ia=212>201A，满足发热要求。B 校验电压损耗 根据实践经验估算变电所

15、到车间的距离大约为 100m，查看电力电缆的电阻和电抗值表知 120平方毫米的铜芯电揽 的R=（按揽芯工作温度 75度计算） ，X=，又P30=90KW，Q30= KVar，得： U=U%=380*100%=%<5% 故满足允许电压损耗的要求，因而可以选用 BLV22-1000-3*240+1*120 的四芯聚氯乙烯的铝芯导线， 中性线芯按 不小于相线芯一半选择。锻压车间采用 VLV22-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 .A. 按发热条件选择 由I 30=251A及空气中温度为 33度，查看聚氯 乙烯绝缘导线和橡皮绝缘导线眀敷的允许载流量表， 可选导线线芯 面积为 240平方

16、毫米的铜芯导线，此时 Ia=321A>251A,满足发热要 求。B . 校验电压损耗 按照上述原理知电缆的电阻 R=， X=，而 P30=105 KW，Q30= KVar ，则：U=（105*+*/=U%=380*100%=%<5% 故满足允许电压损耗的要求，因而可以选用 BLV22-1000-3*240+1*120的四芯聚氯乙烯的铝芯导线。·热处理车间采用 VLV-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。A. 按发热条件选择 由I 30=176A及空气中温度为 33度，查看铝芯 电缆的允许载流量表，可选导线线芯面积为 240平方毫米的导 线，其 Ia=321A>

17、，满足发热要求。B. 校验电压损耗 按照上述原理知电缆的电阻 R=，X=，而P30=90 KW，Q30= KVar ，则：U=（90*+* ）/=U%=380*100%=%<5% 故满足允许电压损耗的要求，因而可以选用 BLV22-1000-3*240+1*120 的四芯聚氯乙烯的铝芯导线。电镀车间采用 VLV-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。A. 按发热条件选择由I 30=244A. 按发热条件选择由I 30=查看聚氯乙烯绝缘导线和橡皮绝缘导线眀敷的允许载流量表， 可 选导线线芯面积为 240平方毫米的铜芯导线， 此Ia=321>244A，满 足发热要求。B. 校验电压

18、损耗 按照上述原理知电缆的电阻 R=， X=，而 P30=125 KW，Q30= KVar ，则：U=（125*+* ）/=U%=380*100%=%<5%故满足允许电压损耗的要求，因而可以选VLV-1000-1*240+1*120 的四芯聚氯乙烯的铝芯导线。仓库采用 BLV-1000聚氯乙烯绝缘导线和橡皮绝缘导线眀敷 .A. 按发热条件选择 由 I 30=及在地中温度为 25度，查看铝芯 电缆的允许载流量表， 可选导线线芯面积为 4平方毫米的导线， 其Ia=91A>, 满足发热要求。B. 校验电压损耗 按照上述原理知电缆的电 R=,X=，而 P30=8KW，Q30=6 KVar

19、，则：U=（8*+6* ）/=U%=380*100%=%<5% 故满足允许电压损耗的要求，因而可以选用 BLV22-1000-1*4的四芯聚氯乙烯的铝芯导线工具车间 采用 VLV-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设A. 按发热条件选择由I 30=280A，查看聚氯乙烯绝缘导线和橡皮绝缘导线眀敷的允许载流量表，可选导线线芯面积为 240 平方毫米的铜芯导线，此 Ia=321A>280A，满足发热要求。B. 校验电压损耗 按照上述原理知电缆的电 R=,X=, 而 P30=108KW，Q30=144 KVar ，则：U=（108*+144* ）/=U%=380*100%=%<

20、5% 故满足允许电压损耗的要求，因而可以选用 VLV22-1000-3*240+1*120的聚氯乙烯绝缘导线。金工车间 采用 VLV-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。A. 按发热条件选择 由I 30=194A，查看铝芯电缆的允许载 流量表，可选导线线芯面积为 240平方毫米的导线其 Ia321>194A， 满足发热要求。B. 校验电压损耗 按照上述原理知电缆的电阻 R=，X=，而 P30=80 KW，Q30= KVar ，则：U=（80*+* ）/=U%=380*100%=%<5%故满足允许电压损耗的要求，因而可以选 BLV22-1000-3*300+1*150的四芯聚氯

21、乙烯的铝芯导线。锅炉房采用 BLV-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。A. 按发热条件选择由I 30=，查看铝芯电缆的允许载流量表，可选导线线芯面积为 50平方毫米的导线其 Ia=134A>，满足发 热要求。B. 校验电压损耗 按照上述原理知电缆的电阻R=0.076 ，X=，而P30=35 KW，Q30= KVar ，则：U=（35*+* ）/= U%=380*100%=%<5%故满足允许电压损耗的要求，因而可以 BLV22-1000-3*70+1*35 的四芯聚氯乙烯的铝芯导线。·装配车间采用 VLV-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。A. 按发热条件选

22、择由I 30=122A，查看铝芯电缆的允许载流量表，可选导线线芯面积为 120平方毫米的导线其 Ia=321>122A，满足发热要求。B. 校验电压损耗 按照上述原理知电缆的电阻 R=， X=， 而 P30=54 KW，Q30=，则：U=(54*+* )/=U%=380*100%=%<5%故满足允许电压损耗的要求，因而可以选用VLV22-1000-3*240+1*120的四芯聚氯乙烯的铝芯导线。·机修车间采用 VLV-1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。A. 按发热条件选择 由I 30=平方毫米的导线其 Ia=78A查 看铝芯电缆的允许载流量表， 可选导线线芯面积为

23、 240平方 毫米的导线其 Ia=321>78A，满足发热要求。电气设备的选择 高低压电气设备的选择包括高压隔离开关、高压负荷开关、高压断 路器、高压开关柜、高压熔断器：低压电气设备的选择包括低压刀开关、 负荷开关、低压断路器、低压熔断器、 电流互感器、低压配电屏、 接触器、 低压启动器等，本次设计中主要是对电气开关柜的数量及型号的选定。根据选型统一规定， 对于各支路， 该系统初步采用成套开关柜方案， 采用GG1A(F)高压开关柜和 GG1A(J) 计量柜；采用 GGD型低压开关柜和 PGL 型低压配电屏；采用 GG儿在低压侧补偿电容。本次设计选择 2个 PGL2-29,2个 PGL2-30,1个 PGL2-28,1个型号的开关柜，其中 2个 PGL2-29和1个PGL2-30 负责动力配电， 1个PGL2-30和PGL2-28型号的开关柜负责照明配电，型号 的开关柜负责无功自动补偿。设计心得本设计是在我们学玩电气 CAD之后，对这门课学习的一次总结和实践， 刚开始拿到这个课题的时候， 不知到怎么去开始这个设计， 因为我