工厂供电课程设计示例汇总

1、工厂供电课程设计示例一、设计任务书（示例）（一）设计题目XX 机械厂降压变电所的电气设计（二）设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。（三）设计依据1、工厂总平面图，如图 11-3 所示湘西虹砒技档1M电-艇专业工厂加电:魅iU甜柢K更京机K落平百川聘A4将三烯121QI121QI款三盹00114金。2、工厂负荷情

2、况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4600h,日最大负荷持续时间为 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为 380 伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为 220 伏。本厂的负荷统计资料如表 11-3 所示。表 11-3 工厂负荷统计资料(示例)厂房编 P厂房名称负荷类别设备容量(KW)需要系数Kd功率因数cos4P30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA)I30(A)1铸造车间动力3000.30.7照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.07金工车间动力4000.20.65照明

3、100.81.06工具车间动力3600.30.6Aft照明70.91.04电镀车间动力2500.50.8照明50.81.03热处理车间动力1500.60.8照明50.81.09装配车间动力1800.30.70照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.08锅炉房动力500.70.8照明10.81.05仓库动力200.40.8照明10.81.011生活区照明3500.70.9合计3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，本厂可由附近一条 10KV 的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为 LGJ-150,导线为等边三

4、角形排列，线距为 2m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约 8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500MVAo 此断路器配备有定时限过电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 1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80km,电缆线路总长度为 25km。4、 气象资料本厂所在地区的年最高气温为 380C,年平均气温为 23C,年最低气温为-8C,年最热月平均最高气温为 33C,年最热月平均气温为26C,年最热月地下 0.8m 处平均温度为 25C,当地主导风向为东北风，年雷暴日

5、数为 20。5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔 500m,地层土质以砂粘土为主，地下水位为 2m。6、电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所的高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为 18元/KVA,动力电费为 0.2 元/KWh.,照明（含家电）电费为 0.5 元/KW-h.o工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9。止匕外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：610KV 为 800 元/KVA。（四）设计任务1、设计说明书需包括：1）前言2）目录3）负荷计算和无功补偿4）变电所位置和型式的选择5）变电所主变压

6、器台数、容量与类型的选择6）变电所主接线方案的设计7）短路电流的计算8）变电所一次设备的选择与校验9）变电所进出线的选择与校验10）变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定11）防雷保护和接地装置的设计12）附录参考文献2、设计图纸需包括1）变电所主接线图 1 张（A2 图纸）。2）变电所平、剖面图 1 张（A2 图纸）*。3）其他，如某些二次回路接线图等工注：标*号者为课程设计时间为两周增加的设计图纸。（五）设计时间自年月日至年月日（2 周）二、设计说明书（示例）前言（略）目录（略）（一）负荷计算和无功补偿1、负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表 11-4 所示表 11-4XX 机械厂负荷计

7、算表编号名称类别设备容量Pe/（KW）Kdcos。tan（） ）计算负荷P30/(KW)Q30/(Kvar)S30/(KVA)130/(A)1铸 造车间动力3000.30.71.029091.8一一照明60.81.004.80一一小计306一94.891.81322012锻 压车间动力3500.30.651.17105123一一照明80.71.005.60一一小计358一110.61231652513热 处理车间动力1500.60.80.759067.5一一照明50.81.0040一一小计155一9467.51161764电 镀车间动力2500.50.7512593.8一一照明50.8040一

8、一小计255一12993.81602445仓库动力200.40.80.7586一一照明10.81.000.80一一小计21一8.8610.716.26工具车间动力3600.30.61.33108144一一照明70.91.006.30一一小计367一114.31441842807金 工车间动力4000.20.651.178093.6一一照明100.81.0080一一小计410一8893.61281948锅炉房动力500.70.80.753526.3一一照明10.81.000.80一一小计51一35.826.344.4679装 配车间动力1800.30.701.025455.1一一照明60.81.

9、004.80一一小计186一58.855.180.612210机修车间动力1600.20.651.173237.4一一照明40.81.003.20一一小计164一35.237.451.47811生活区照明3500.70.90.48245117.6272413总计（380V侧）动力22201015.3856.1一一照明403K万p=0.8计入K万q=0.850.75812.2727.6109016562、无功功率补偿由表 11-4 可知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有0.75.而供电部门要求该厂 10KV 侧最大负荷时的功率因数不应低于 0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗

10、，因此 380V 侧最大负荷时的功率因数应稍大于 0.9,暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量：QC=P30（tan*tan（2）=812.2tan（arccos0.75）-tan（arccos0.92）kvar=370kvar参照图 2-6,选 PGJ1 型低压自动补偿屏*,并联的日期为 BW0.4-14-3 型，采用其方案 1（主屏）1 台与方案 3（辅屏）4 台相组合，总容量 84kvarx5=420kvar。因此，无功补偿后工厂 380V侧和 10KV 侧的负荷计算如表 11-5 所示。注：补偿屏*型式甚多，有资料的话，可以选择其他型式表 11-5 无功补偿后工厂的

11、计算负荷项目cos。计算负荷P30/(KW)Q30/(Kvar)S30/(KVA)I30/(A)380V侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主变压器功率损耗0.015s30=130.06s30=5210KV侧负荷总计0.92825.2359.690052（二）变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定，计算公式为式（3-2）和式（3-3）。限于本书篇幅，计算过程从略。（说明，学生设计，不能“从略”，下同。）Px1P2x2Px3

12、(PiXi)xPlP2P3PPyiP2y2P3y3(Px)ynP2P3P-由计算结果可知，工厂的负荷中心在 5 号厂房（仓库）的东南角（参看图11-3）。考虑到周围环境及进出线方便，决定在 5 号厂房（仓库）的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。（三）变电所主变压器及主接线方案的选择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考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台主变压器型号采用 S9 型，而容量根据式（3-4）,选 SNT=1000kVAS30=900kVA,即选一台 S9-1000/10 型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由

13、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号亦采用 S9 型，而每台变压器容量按式（3-5）和式（3-6）选择，即SNT（0.60.7）900KVA（540630）KVA且 SNTS30（）（13216044.4）KVA336.4KVA因此选两台 S9-630/10 型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源,(3-2)(3-3)GG-lA-03GG-lA(F)-54GG-1(F)-O7GGTGG-lA-03GG-lA(F)-54GG-1(F)-O7GGT配F)F)-8-8亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担主变压器的联结组均采用 Yyn0o2、变电所主接线方案的选择按上面

14、考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案:（1）装设一台主变压器的主接线方案如图 11-5 所示（低压侧主接线从略）（2）装设两台主变压器的主接线方案如图 11-6 所示（低压侧主接线从略）10KVFS-10S9-100t)/0,V V膜浜I I图 11-5 装设一台主变压器的主接线方案（附高压柜列图）寸卷GDW片图 11-5 装设两台主变压器的主接线方案（附高压柜列图）3、两种主接线方案的技术经济比较如表 11-6 所示表 11-6 两种主接线方案比较比较项目装设占生变方案（见图11-5）装设两台主变方案（见图11-6）技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术供电质

15、量由十台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗略小指灵活方便性只一一台主变，灵活性稍差由于四自主变，灵活性较好标扩建适应性稍差一些更些经电力变压器由表3-1查得S9-1000/10的单由表3-1查得S9-630/10的单价约印TMFAU3TMFAU3卬5TMFZ1GGTMJ)-Q1GGTMJ)-Q1GGTMFA96GGTMFA96%-%-LOKVLOKV 20/380V20/380VGVTD-LTOI？tnloEl0MS9-630/0.4KVS9-630/0.4KV济指标的综合投资额价约为15.1力兀，而由表4-1查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资约为2X15.1万兀=3

16、0.2力兀为10.5万兀，因此两台变压器的综合投资约为4X10.5力兀=42力兀，比一台主变方某多投资11.8力兀高压开关柜（含计量柜）的综合投资额由表4-10查得GG-1A （F）型柜每台4万元计，而由表4-1知，其综合投资可按设备单价的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4X1.5X4万元=24万元本方案采用6台GG-1A（F）型柜，其综合投资约为6X1.5X4万元=36万兀，比,台主变方家多投资2力兀电力变压器和高压开关柜的年运行费用按表4-2规定计算，主变的折旧费=30.2万元X0.05=1.51万元；高压开关柜的折旧费=24万元X0.06=1.44万元；变配电设备的维修管理费用=

17、（30.2+24）万元X0.06=3.25万元；因此，主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用=（1.51+1.44+3.25）万元=6.2力兀（其主变的折旧费=42万元X0.05=2.1力兀；局压开天柜的折旧费=36万元X0.06=2.16万元;变配电设备的维修管理费用=（42+36）万元X0.06=4.68万元；因此，主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用=（2.1+2.16+4.68）力兀=8.94力兀，比一自主变方案多耗资2.74力兀供电贴费按主变容量每KVA900元计，供电贴费=1000KVAX0.09万元/KVA=90万元供电贴费=2X630KVAX0.09万兀/KVA-113.

18、4力兀，比,台主义方案多交23.4力兀X从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案（见图 11-6）略优于装设一台主变的主接线方案（见图 11-5）,但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案（见图 11-5）。（说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的主接线方案。）（四）短路电流的计算2、确定短路计算基准值设 Sd=100MVA,Ud=Uc=1.05UN,即高压侧 Ud1=10.5KV,低压侧 Ud2=0.4KV,则3、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。(1)电力系统已知 Soc500MVA,

19、故*X1100MVA/500MVA0.2(2)架空线路查表 8-37 得 LGJ-150 的 X00.36/KM，而线路长 8km,故2X2(0.368)100MVA/(10.5KV)22.6(3)电力变压器查表 3-1,得UZ%=4.5,故*4.5100MVAX34.51001000KVA因此，短路计算等效电路图如图 11-8 所示。Id1Sd,3Ud1100MVA310.5KV5.5KAd2Sd,3Ud2100MVA30.4KV144KA1、绘制计算电路如图 11-7 所示图 11-7 短路计算电路图 11-8 短路计算等效电路4、计算 k-1 点(10.5KV 侧)的短路电路总电抗及三相

20、短路电流和短路容量:(1)总电抗标幺值*X(k1)X1X20.22.62.8(kII2(2)三相短路电流周期分量有效值(3)其他短路电流II(3)I：；1.96KA(3(3ish2.551.965.0KAIsh1.511.962.96KA(4)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:(1)总电抗标幺值*X(k2)X1X2X30.22.64.57.3k2(2)三相短路电流周期分量有效值(3)其他短路电流III：)219.7KAk2(3)_(3)_ish1.8419.736.2KAIsh1.0919.721.5KA(4)三相短路容量k-11d1*

21、X(K1)5.5KA2.81.96KASdX(k1)100MVA2.835.7MVAk-2Id2*X(K2)144KA7.319.7KA以上短路计算结果综合如表 11-7 所示。(说明：工程设计说明书中可只列出短路QSk2Sd100MVAX(k2)7.313.7MVA计算结果。）表 11-7 短路计算短路计算点三相短路电流（KA）三相短路容量（MVA）I1KI/3)：(3)ish(3)1shSK3)K-11.961.961.965.02.9635.7K-219.719.719.736.221.513.7（五）变电所一次设备的选择与校验1、10KV 侧一次设备的选择校验如表 11-8 所示.表

22、11-810KV 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其它装置地点条件参数UNINI(3)IKi1shI(3)t.1、ma数据10KV57.7A(I1N-T)1.96KA5.0KA1.962X1.9=7.3一次设备型号规格额定参数UNEINEIOCimaxI2tt高压少油断路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA162X2=512局压隔离开关GN6一10/200810KV200A一25.5KA102X5=500高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA一一电压互感器JDJ-1010/0.1KV一一一一电压互感器JDZJ-10100.10.1/

23、一/一君收v3KV一一一一电流互感器LQJ-1010KV100/5A一225XI30,满足发热条件。2)校验机械强度查表 8-34,最小允许截面 Amin=35mm2,因此按发热条件选择的 LJ-16 不满足机械强度要求，故改选 LJ-35由于此线路很短，所以不需要校验电压损耗。(2)由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用 YJL22-10000ffl 交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1)按发热条件选择由 I30=IIN.T=57.7A及土壤温度 25C,查表 8-44,初选缆芯截面为 25mm2的交联电缆，其 Ial=90AIs0,满足发热条件。2)校验短路热稳定度按式(5-4

24、1)计算满足短路热稳定度的最小截面Amin=I(3)tima=1960 x、0.75mm2=22mm2A=25mm2C77式中 C 值由表 5-13 差得；tima按终端变电所保护动作时间 0.5S,加断路器断路时问 0.2s,再加 0.05s 计,故 tima=0.75s。因此 YJL22-10000-3l30,满足发热条件。2）校验电压损耗由图 11-3 所示工厂平面图量得变电所至 1 号厂房的距离约为 100m,而由表 8-42 查得 1200mmi的铝芯电缆的 R0=0.31Q/km（按缆芯工作温度 75c计）,X0=0.07Q/km,又 1 号厂房的 P30=94.8kw,Q30=9

25、1.8kar,因此按式（8-14）行：94.8KW（0.310.1）91.8kvar（0.070.1）U9.4V0.38KVc,9.4V,八,U%100%2.5%I30,满足发热条件。按规定，N 线和 PE 线截面也都选 4mm2,与相线截面相同。即选 BLV-1000-1x4mm2塑料导线 5 根穿内径 25mm 的硬塑料管埋地敷设。2）校验机械强度查表 8-35,最小允许截面 Amin=2.5mm2,因此上面所选 4mm2的导线满足机械强度要求。故满足允许电压损耗的要求。的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。（方法同上,的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。（方法同上,馈电给 8 号厂房（锅炉

26、房）的线路亦采用 VLV22-1000-3X240+1*120 的3）校验电压损耗所选穿管线，估计长50m,而由查表 8-39 查得 R=8.55Q/km,X0=0.119Q/km,又仓库的 P30=8.8kw,Q30=6kar,因止匕:U8.8KW(8.550.05)6kvar(0.1190.38KVU%1100%2.63%I30,满足发热条件。2）校验机械强度查表 8-35,最小允许截面 Amin=10mm2,因此 BLX-1000-1x240 的导线满足机械强度要求。3）校验电压损耗由图 11-3 所示工厂平面图量得变电所至 11 号生活区负荷中心的距离约为 200m,而由表 8-36

27、查得其阻抗值与 BLX-1000-1x240 近似等值的 LJ-240D 的阻抗 Rg=0.14Q/km,X=0.30Q/km（按线间几何平均距 0.8m 计），又生活区的 P30=245kw,Q30=117.6kar,因此245KW(0.140.2)117.6kvar(。30.2)0.38KV366VU%366-100%9.6%380V不满足允许电压损耗的要求。为确保生活用电（照明，家电）的电压质量,决定采用四回 BLX-1000-1X120 的三相架空线路对生活区供电。PEN 线采用BLX-1000-1X70 橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格（此略）。3、作为备用电源的高压联络线的选

28、择校验采用 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设。与相距约 2km 的邻近单位变配电所的 10KV 母线相联。（1）按发热条件选择工厂二级负荷容量共 335.1KVA,130=335.1/l30,满足发热条件。（2）校验电压损耗由表 8-42 查得缆芯截面为 25mM 铝芯电缆的 Ro=1.54Q/km（按缆芯工作温度 80c 计），X（=0.12Q/km,又二级负荷的 P30=259.5kw,Q30=211.9kar,线路长度按 2km 计，因此U259.5KW（1.542）211.9kvar（0.122）85V10KVU%85V100%0.85%Ual%5%10

29、000V满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯 25mm2交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位 10KV 的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有暂缺。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表 11-10 所示。表 11-10 变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线和电缆的型号规格10KV电源进线LJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22-10000-3X25交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至

30、2号厂房VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房一BLV-1000-1X4铝芯塑料线5根穿内径25mm的硬塑料管至6号厂房VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房一VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至10号

31、厂房1VLV22-1000-3X240+1X120四芯塑料电缆（直埋）至11号生活区四回路每回路3XBLX-1000-1X120+1XBLX-1000-1X70橡皮线（三相四线架空）与邻近单位10KV联络线YJL22-10000-3X25交联电缆（直埋）（七）变电所二次回路方案的现在与继电保护的整定1、高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用弹簧储能操作机构，其控制和信号回路如图 6-13 所示。可实现一次重合闸。2、变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用电能计量柜， 具上装有三相有功电能表和无功电能表， 分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能。 并据以计算每月工厂的平均功率因数。 计量柜

32、由有关供电部门加封和管理。3、变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器-避雷器柜，其中电压互感器为 3 个 JDZJ-10 型，组成丫。/丫。/（开口三角形）的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。其接线如图 6-8 所示。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电能表、三相无功电能表和电流表，其接线如图 6-9 所示。高压进线上，也装有电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电能表。低压照明线路上，三相四线有功电能表。低压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。4、变电所的保护装置（1）主变压器的继电保护装

33、置1）装设瓦斯保护当变压器油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作于跳闸。2）装设反时限过电流保护采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。过电流保护动作电流的整定利用式（6-2）,式中，IL.max=2IIN.T=2X1000KVA/（310KV）=2X57.7A=115A,Krei=1.3,Kre=0.8,Ki=100A/5A=20,因此，动作电流为1.3 110P115A9.3A0.820因此，过电流保护动作电流 lop整定为 10A。（注意：GL15 型感应式过电流继电器动作电流只能 210A,且为整

34、数）过电流保护动作时间的整定由于本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护动作时间（10 倍动作电流动作时间）可整定为最短的 0.5S过电流保护灵敏系数的检验利用式（6-4）,式中，IKmin=lK-2/KT=0.866lK/KT=0.866X19.7KA/（10KV/0.4KV）=0.682KA,lOP.1=lOPKi/KW=10AX20/1=200A因此，其保护灵敏系数为利用式(6-5),式中，kmax=lK2=19.7KA,Krel=1.4,KW=1,Ki=100A/5A=20,KT=10KV/0.4KV=25,因止匕，速断电流为1.4 1lqp-19700A55Aq2025速断电流

35、倍数整定为SP682A/200A3.411.5满足规定的灵敏系数1.5 的要求。2）装设电流速断保护利用 GL15 型继电器的电流速断装置来实现。速断电流的整定(注意：Kqb可不为整数，但必须在 28 之间。)电流速断保护灵敏系数的检验利用式(6-6),式中，IKmin=I(2)K-1=0.866IK-1=0.866X1.96KA=1.7KA,Iqb.i=IqbKi/KW=55AX20/1=1100A 因此，具保护灵敏系数为SP1700A/1100A1.551.5从表 6-1 可知，按 GB50062-1992a 定，电流保护(含电流速断保护)的最小灵敏系数为 1.5,因此，满足规定的灵敏系数的要求。(2)作为备用电源的高压联络线的继电保护装置1)装设反时限过电流保护亦采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。过电流保护动作电流的整定利用式(6-2),式中，IL.max=2130I30=130()(S30.1S30.4S30.8)/(J3UIN)(13216044.4)KVA/(V310KV)=19.4A,Krel=1.3,KW=1,Kre=0.8,因此，动作电流为