机械四厂的供配电系统设计

1、石家庄铁道大学四方学院供电技术课程设计第1章设计任务1.1课程设计名称机械四厂的供配电系统设计1.2设计要求根据已知的设计依据，合理设计机械二厂供配电系统，确定该厂变电所变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案、高低压设备和进出线，确定防雷接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制该厂的主接线图，要求该厂功率因数不低于0.9。1.3设计依据1.3.1工厂负荷情况本厂车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800小时，日最大负荷持续时间为6小时，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂负荷统计情况如下表所示： 表1-1各车间负荷情况表序号厂房名称负荷类别Pe/kWKd

2、cos1铸造车间动力3150.40.752铁铆车间动力2700.30.73金工1车间动力2750.40.755金工2车间动力2100.40.76工具车间动力2200.30.77氧气车间动力2000.30.88热处理车间动力3150.40.89装配车间动力2850.30.710机修车间动力2320.30.7511锅炉房动力750.30.712仓库动力340.40.713生活用电照明1500.71.01.3.2供电电源情况 本厂供电电源来自本厂北面3km的一条10KV公用电源干线，该干线出口断路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1

3、.7S，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由2km处邻近单位取得备用电源。1.3.3 气象及地质资料本厂所在地区的年最高气温为39，年平均气温为23，年最低气温为8，年最热月平均最高气温为30，年最热月平均气温为26，年雷暴日为35，本厂所在地区平均海拔500米，底层以砂粘土为主。第2章负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式1)有功计算负荷（单位为kW）2)无功计算负荷（单位为kvar）3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 铸造车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar） 3)视在计算负荷（单位为kV

4、A）4)计算电流（单位为A） 铁铆车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar）3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 金工1车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar） 3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 金工2车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar） 3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 工具车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar） 3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 氧气车间1)有功计算负荷（单位为

5、kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar）3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 热处理车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar）3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 装配车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar）3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 机修车间1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar）3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 锅炉房1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar） 3)视在计算负荷（单位为kV

6、A）4)计算电流（单位为A） 仓库1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar） 3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 生活区1)有功计算负荷（单位为kW） 2)无功计算负荷（单位为kvar） 3)视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式1)有功计算负荷（单位为kW）2)无功计算负荷（单位为kvar）3）视在计算负荷（单位为kVA）4)计算电流（单位为A） 经计算，得到各车间的负荷计算如表2-1所示表2-1 各车间计算负荷编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/

7、A1铸造车间动力315040.75088126110.9168255.22铁铆车间动力27003071028182.6115.7175.83金工1车间动力2750407508811096.8146.7222.95金工2车间动力21004071028485.7120182.36工具车间动力22003071026667.394.3143.37氧气车间动力20003080756045.075114.08热处理车间动力315040807512694.5157.5239.39装配车间动力285030710285.587.2122.1185.610机修车间动力2320307508869.661.392.8

8、14111锅炉房动力75030710222.523.032.148.812仓库动力34040710213.613.919.429.513生活区照明150071001050105.0159.5计入=0.90, =0.95854.3730.31123.91707.62.2 无功功率补偿为了提高电能利用率常常在供电系统中并联合适的电容器以提高功率因数。表2-2 无功功率补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算表项目cos计算负荷/kW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.75854.3730.31123.91707.6380V侧无功补偿容量-504380V侧补偿后负荷0.93854.333

9、0.3915.91391.6主变压器功率损耗0.01=11.80.05=59.210kV侧负荷计算0.92863.5376.1941.851.8第3章主变压器及主接线方案的选择3.1主变压器的选择跟据该工厂内二级负荷情况，因此可以选择两台变压器，每台容量因此选两台S9-630/10（6）型油浸式低损耗电力电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，由邻近单位相联的高压联络线来承担。所选主变压器的联结组均为Yyn0 。3.2主接线方案的选择图3-1机械四厂供配电所主接线图第4章短路电流的计算4.1计算电流图4-1短路计算电路4.2确定短路计算基准值设基准容量，基准电压，为短路计算电压，即高压侧，低压侧

10、，则 4.3计算短路电路中各个元件的电抗标幺值 1)电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故 2)架空线路架空线路电抗，而线路长3km，故 3)电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故 因此绘制短路计算等效电路如图4-2所示。图4-2短路计算等效电路4.4k-1点（10.5kv侧）的相关计算1)总电抗标幺值 2)三相短路电流周期分量有效值 3)其他短路电流 4)三相短路容量 4.5k-2点（0.4V侧）的相关计算1)总电抗标幺值 2)三相短路电流周期分量有效值 3)其他短路电流 4)三相短路容量 以上短路计算结果综合图表4-1所示。表4-1短路计算结果短路计算点三相

11、短路电流三相短路容量/MVAk-14.784.784.7812.197.2286.96k-230.530.530.556.1233.2521.19第5章降压变电所一次设备的选择校验5.110kv侧一次设备的选择校验5.1.1按工作电压选择设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即，高压开关设备、互感器及支柱绝缘子额定电压，熔断器额定电压。5.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即5.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大三相短路电流有效值或三相短路容

12、量，即或 对于分断设备负荷电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。5.1.4隔离开关、断路器的短路稳定度校验1)动稳定度校验条件或注：、分别为开关的动稳定电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值。2)热稳定度校验条件 注：为短路稳定电流，为热效时间，为电器的热稳定电流，为电器的热稳定试验时间。对于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表5-110 kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据10kV51.8A4.8kA12.2kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630

13、A16kA40 kA高压隔离开关10kV200A-25.5 kA高压熔断器RN2-1010kV0.5A-电压互感器JDZ2-1010/0.1kV-电压互感器JDZJ-10-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-避雷器FS4-1010kV-户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA5.2380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-2所示，所选数据均满足要求。表5-2380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据380V1430.9A30.5kA56.1kA一次设备型号规格额定参数低压断路器DW15

14、-2500380V2000A60kA-电流互感器LMZJ1-0.5380V2000/5A-5.3高低压母线的选择高低压母线水平平放，档距为900mm，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为160mm，查附录表17得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12510）+10010，即相母线尺寸为125mm10mm，而中性线母线尺寸为100mm10mm。第6章变压所进线的选择6.110kv高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。第7章降压变电所防雷与接地装置的设计7.1直接防雷保护在变电所屋顶装设避雷针和避雷带

15、，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻R<10W（表9-6）。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm×4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢

16、筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长11.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。7.2雷电侵入波的防护1)在10KV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。2）在10KV高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。3)在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。第8章心得体会通过这次课程设计，我学到了很多，对于office使用的理解更加深刻。我负责的是计算负荷和短路计算，机械四厂负荷计算我用的是需要系数法，短路计算用的是标幺制法。需要系数法是普遍采用的确定计算负荷的的基本方法，最为简单。二项式法的应用局限性较大，但在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，采用二项式法比需要系数法合理，且计算简单。短路的后果非常严重，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行