某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计

1、西华大学课程设计说明书 目录一 绪论21本课题设计的意义和目的22工厂供电课程设计的要求23工厂供电的发展趋势3二 分组3三 负荷计算和无功功率补偿41各组设备的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、电流42负荷计算53无功功率补偿7四 设备选择81根据分组选择各动力箱82低压配电屏8五 变电所主变压器和主结线方案的选择91变电所主变压器的选择92变电所主结线方案的选择9六 短路电流的计算及变电所一次设备的选择校验101短路电流的计算102变电所一次设备的选择校验13七 心得体会15八 参考文献16 第 17 页 共 17 页一 绪论1本课题设计的意义和目的电能是工业生产的主要动力能源。工

2、厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换，分配到工厂车间中每一个用电设备上。随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量的迅速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高。供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂供电的可靠性和工厂的安全生产上。它与企业的经济效益、设备和人生安全等是密切相关的。工厂厂区供电设计是整个工厂建设设计中的重要组成部分。供电设计质量,会直接影响到日后工厂的生产与发展。尤其对那些工业生产自动化程度很高的大型现代化工厂,如果能有一个高质量的供电系统,那么,就有利于企业的快速发展。稳定可靠的供电系

3、统,有助于工厂增加产品产量,提高产品质量,降低生产成本,增加企业经济效益。如果供电系统设计质量不高,将会给企业,给国家造成不可估量的损失。本次课程设计针对某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计，涉及到工厂电力负荷及其计算，短路电流及其计算，工厂配电所及其一次设备，工厂电力线路，工厂供电系统的过电流保护和二次回路还有电气照明等方面入手按照国家的一些技术标准设计。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。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

4、的意义。2工厂供电课程设计的要求按照安全、可靠、优质、经济的供配电基本原则,提出工厂车间供电的设计方案 。 本次电力工程课程设计主要是关于某机修厂机械加工一车间低压配电系统及车间变电所设计。其中包括对某机修厂机械加工一车间进行了负荷和短路电流计算，并对变压器和车间变电所的高压进线和出线的选择，以及低压母线，高压一次设备、二次设备的选择和校验，并对整个车间供电系统进行了继电保护的选择。变电所应建在靠近负荷中心位置，这样可以节省线材，降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。最后画好车间主接线图和车间配电系统图。工厂供电是电力系统的一个组成部分， 必然受到电力系统工作情况的影响

5、和制约，也就是说，它应该遵守电力部门制定的法规，可以应用电力系统中采用的分析、计算方法。但工厂供电系统与电力系统不同，它要反映工厂用户的特点和要求。因此，在确定工厂供电系统主接线、选择设备、进行电力负荷计算、进行短路电流计算和继电保护选择等方面有其自身的特点。3工厂供电的发展趋势由于电能易于由其他的能量转换而来，又易于转换成其他形式的能量。因此，他是工厂的主要能源与动力。在工厂里，使用电能可以大大增加能量，提高劳动率，降低生产成本，减轻工人劳动强度。根据统计资料，国家电力资源的50%-70%以上都为工厂耗用。可见，工厂是电能的主要用户。因此，搞好工厂供电工作，不仅对电力工业是一种促进，而且，对

6、发展工业生产，实现工业现代化也具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，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。二 分组由车间平面布置图，按照容量接近和设备接近的原则，可把一车间的设备分成5组，分组如下：NO.1：29、30、31 配电箱的位置：D-靠墙放置NO.2：1428 配电箱的位置：C-靠墙放置NO.3：1、32、33、34、35 配电箱的位置：B-靠柱放置NO.4：6、7、11、12、13 配电箱的位置：B-靠柱放置NO.5：2、3、4、5、8、9、10 配电箱的位置：B-靠柱放置三 负荷计

7、算和无功功率补偿1各组设备的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、电流NO.1：29、30、31 配电箱的位置：D-靠墙放置NO.2：1428 配电箱的位置：C-靠墙放置NO.3：1、32、33、34、35 配电箱的位置：B-靠柱放置NO.4：6、7、11、12、13 配电箱的位置：B-靠柱放置NO.5：2、3、4、5、8、9、10 配电箱的位置：B-靠柱放置 (): NO.1：17.8kw NO.2：16.595kw NO.3：31.545kw NO.4：4.525kw NO.5：7.765kw:NO.1：30.794kw NO.2：28.709kw NO.3：54.573kw NO.4

8、：7.828 kw NO.5：13.433kwNO.1： 178kw NO.2：165.95kw NO.3：315.45kw NO.4：45.25kw NO.5：77.65kwNO.1： 270.45A NO.2：252.14A NO.3：479.29A NO.4：68.75A NO.5：117.98A2负荷计算(1)单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）(2)多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为

9、KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A）=经过计算，得到各车间的负荷计算表，如表4-1、4-2所示（额定电压取380V）。表4-1 机加工一车间用电设备名称、型号及台数明细表设备代号设备名称、型号台数单台容量(千瓦）总容量（千瓦）备注1马鞍车床C630M110.12510.1252万能工具磨床M5M12.0752.0753普通车床C620-117.6257.6254普通车床C629-117.6257.

10、6255普通车床C620-117.6257.6256普通车床C620-315.6255.6257普通车床C62014.6254.6258普通车床C62014.6254.6259普通车床C62014.6254.62510普通车床C62014.6254.62511普通车床C61814.6254.62512普通车床C61814.6254.62513螺丝套丝机S-813913.1253.12514普通车床C630110.12510.12515管螺纹车床Q19917.6257.62516摇臂钻床Z3518.58.517圆柱立式钻床Z504013.1253.12518圆柱立式钻床Z504013.1253.

11、125195T单梁吊车110.210.220立式沙轮S38L35011.751.7521牛头刨床B66513322牛头刨床B66513323万能升降台铣床X63WT1131324立式升降台铣床X-52K19.1259.12525滚齿机 Y-3614.14.126插床B503214427弓锯机G7211.71.728立式钻床Z51210.60.629电极式盐浴电阻炉120（单相380伏）20RYD-20-1330井式回火电阻炉12424RJJ-24-6A31箱式加热电阻炉14545RJX-45-932普通车床CW6-1，100131.931.933单柱立式车床C512-1A135.735.734

12、卧式镗床J681101035单臂刨床B101017070小计35371.15391.15表4-2 机加工二、车间、铸造、铆焊、电修等车间计算负荷表（按需要系数法计算）车间名称回路及编号设备容量()计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kV·AI30/A一车间No1供电150.4530.0952.055300.9457.18No2供电157.72531.54554.573315.45479.29No3照明82.97516.59528.709165.95252.14二车间No1供电15546.554.471.6108.7No2供电1203642.155.484.2No3照明1080

13、812.2铸造车间No1供电1606465.391.4138.9No2供电1405657.180121.5No3供电1807273.4102.8156.2No4照明86.406.49.7铆焊车间No1供电1504589.199.8151.7No2供1171.9No3照明75.605.68.5电修车间No1供电150457890136.8No2供电146446578.5119.3No3照明1080812.2总计1627.6571.5693.8898.91365.7变压器低压侧总计算负荷542.9673864.71313.8380v侧无功补偿容量542.9480576.2

14、875.4变压器的功率损耗8.634.6补偿后变压器高压侧计算负荷551.5227.6596.634.43无功功率补偿由表1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有0.64。而供电部门要求该厂10KV进线最大负荷时的功率因素不应地于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因素应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:Qc=P30(tan1- tan2)=468.9tan(arccos0.64)- tan(arccos0.92)Kvar=361.1 Kvar选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用主

15、屏1台与辅屏4台相组合，总容量84Kvar×5=420Kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表：表4-3 无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.64468.9558.3729.51108.3380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.96468.9138.3488.9742.8主变压器功率损耗0.015S30=7.30.06S30=29.310KV侧负荷总计0.94476.2167.6504.829.1四 设备选择1根据分组选择各动力箱查阅手册，根据分组设备电流、容量、

16、支路数确定动力箱（表4-1）表4-1 机械加工一车间动力箱选择情况表组号动力箱型号方案编号主要设备NO.1GML113CNH-630(1) LMG-40/0.66(2) CM1-100(3)NO.2GBL222aQP-30(1) C45N(16) Vigic45（16）NO.3GML109ANH-630(1) LMG-40/0.66(2) CM1-100(5)NO.4GML109ANH-630(1) LMG-40/0.66(2) CM1-100(5)NO.5GML122ANH-630(1) LMG-40/0.66(2) CM1-100(8)2低压配电屏根据计算所得的车间一的电流和额定电压，结合

17、环境条件，低压配电屏选择JDK-1-1型，该配电屏适用于电力、交通等行业，在低压总变电所、车间变电所和干燥环境的厂房、车间配电室内，作为交流额定频率50HZ、额定电压380V变压器变压器中性点直接接地的低压配电系统中的进馈照明、电容器无功补偿的户内配电设备使用，同时也可与JDT型电动机控制配电屏配套使用。其结构特点为：采用国产标准型刚组装而成，整个配电屏无需焊接，配电屏前面操作，前、后面检修，主电路电源隔离开关的操作把手装在前门面板外面，与开关间采用插接连接，门可以自由打开，同时，开关操作机构采用贮能结构，使开关速度与开关断开速度无关。在配电屏的前门装有电器仪表和操作按钮，便于观察主电路的运行

18、状态和停、送电操作。根据车间负荷表和回路数，计算电流值及其它因素的考虑，选择5个低压配电屏为工厂配电，分别为：PGL2-30四个、PGL2-291个。五 变电所主变压器和主结线方案的选择1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有下列两种方案：（1）装设一台主变压器 型式采用S9，而容量根据SN。T=630KVA>S30=504.8KVA选择，即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器 型式也采用S9，每台容量按式SN·T（0.60.7）S30选择，即SN

19、·T（0.60.7）×504.8kVA=(302.9353.36)kVA因此选两台S9-400/10型低损耗配电变压器。主变压器的联结组别均采用Yyn0。2变电所主结线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：（1）装设一台主变压器的主结线方案。（2）装设两台主变压器的主结线方案。（3）两种主结线方案的技术经济比较（表5-1）。表5-1 两种主结线方案的比较 比较项目装设一台主变的方案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满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，

20、灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额由表2-8差得S9-630的单价为7.47万元，而由表41查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2×7.47万元14.94万元由表2-8差得S9-400的单价为5.31万元，因此两台综合投资为4×5.31万元21.24万元，比一台主变方案多投资6.3万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查表4-10得GG-1A(F)型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4×1.5×3.5万元21万元本方案采用6台GG-1A(F

21、)柜，其综合投资约为6×1.5×3.5万元31.5万元，比一台主变方案多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照表4-2计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为3.706万元（其余略）主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为6.752万元，比一台主变方案多耗3.046万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA计，贴费为630×0.08万元50.4万元贴费为2×400×0.08万元64万元，比一台主变方案多交13.6万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标，则装设

22、一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。（备注：如果工厂负荷近期有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案）。六 短路电流的计算及变电所一次设备的选择校验1短路电流的计算（1）绘制计算电路（图6-1）图6-1 短路计算电路（2）确定基准值 设Sd=100MVA，Ud1=10.5kV，低压侧Ud2=0.4kV，则 （3）.计算短路电路中各元件的电抗标幺值a）电力系统 b）架空线路 由LGJ-150的，而线路长0.3km,故 c）电力变压器 有，故 因此绘等效电路，如图6-2所示。图6-2 等效电路（4）计算k-1点（10.5kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和

23、短路容量 a）总电抗标幺值 b）三相短路电流周期分量有效值 c）其他短路电流 d）三相短路容量 （5）计算k-2点（0.4kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 a）总电抗标幺值 b）三相短路电流周期分量有效值 c）其他短路电流 d）三相短路容量 以上计算结果综合如表6-1所示。表6-1 短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAI(3)k19.29.29.223.513.9167.2k218.718.718.734.420.413.02变电所一次设备的选择校验（1）10kV侧一次设备的选择校验（表6-2）表6-2 10kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断

24、流能力动稳定度热稳定度台数装置地点条件参数UNI302tima数据10kV36.4A (I1N·T)9.2kA235kA9.22×1.9=160.8一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kV40kA162×2=5122高压隔离开关GN-10/20010kV200A25.5kA102×5=5005高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA2电压互感器JDJ-1010/0.1kV1电压互感器JDJZ-10/kV1电流互感器LQJ-1010kV100/5A31.8KA813避雷器FS4-1

25、010kV2户外式高压隔离开关GW4-15G/20015kV200A1表6-2所选设备均满足要求。（2）380侧一次设备的选择校验（表6-3）表6-3 380V侧一次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台数装置地点条件参数UNI302tima数据380V总742.8A18.7kA34.4kA18.72×0.7=244.8一次设备型号规格额定参数UNINIocimaxt低压断路器DW151500/3380V1500A40kV1低压断路器DZ20630380V630A(大于I30)一般30kA12低压断路器DZ20200380V200A(大于I30)一般25kA3低

26、压刀开关HD131500/30380V1500A1电流互感器LMZJ10.5500V1500/5A1电流互感器LMZ10.5500V160/5A100/5A1表6-3所选设备均满足要求。（3）高低压母线的选择 查表得，10KV母线选LMY3（40×4），即母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选LMY3（80×6）+50×5，即相母线尺寸为80mm×6mm，中性母线尺寸为50mm×5mm。（4）设备的选择及整定值（熔芯）的选择 设备的选择详见车间配电系统接线图。 什么是整定电流？整定电流和额定电流什么关系？ 首先说额定电流这个一般是指设备在正常情况下通常是指额定电压下流过设备的电流。也就是说对于一个设备额定电流是他的一个性能参数，设备确定的这个设备的额定电流也就确定了都有标的。而整定电流是指人们为了某种目的设定的电流，就是人来决定的。通常情况这个词用在继电保护领域，你根据额定电流及具体情况设置一个阀值，高于或低于这个阀值继电器就动作，这个阀值就是你设定的整定电流。七 心得体会通过这次设计，让我了解了进行一个设计项目的过程和要注意的事项，设计是一个比较繁琐的过程，许多的细节问题还要联系实