供配电技术课程设计--工厂配电系统设计

1、建筑供配电课程设计任务书设计题目 工厂配电系统设计 学 院 电气工程学院 班 级 姓 名 学 号 指导老师 时 间 2013-6-242013-6-30 1、 设计内容.12、 设计任务.13、 背景资料.14、 负荷计算.35、 计算负荷和功率补偿.126、 导线选择（铜芯）.167、 母线选择及主接线方案.188、 短路电流计算目的及方法.199、 变电所位置及形式的选择.2810、 变电所继电保护的设计. .280一、设计内容1、确定该厂的各级计算负荷及各负荷的等级 电源进线为YIV-10KV，经高压配电室，引致各车间变电所，上级断路器开断容量400MVA。厂区中10KV的龙门吊、水泵为

2、高压直供、其余为各车间变电所220/380V供电。车间1旁设车间变电所一个，距总高压配电室800m，供车间1使用，车间2旁设车间变电所一个，距总高压配电1100m，供车间2使用。2、确定该厂配电系统的接线方式 根据供电要求，划分供电回路，确定整个工厂的电气主接线，画出主接线图。3、电气设备的选择及导线电缆的选择与校验 根据计算结果，选择开关设备、电缆等。4、短路电流的计算和电气设备的校验 根据计算结果，校验开关设备、电缆等。5、保护装置的整定和计算（10KV干线，变压器）二、设计任务1、变配电所设计 变配电所包括以下基本设计内容： 1）负荷计算及无功功率补偿计算。 2）变配电所所址和型式的选则

3、。 3）变电所主变压器台数、容量及类型的选择。 4）变电所主接线方案的设计。 5）短路电流的计算 6）变配电所一次设备的选择2、高压配电线路设计高压配电线路设计包括以下基本内容：1）高压配电系统方案的确定。2）高压配电线路的负荷计算。3）高压配电线路的导线和电缆的选择。3、低压配电线路设计低压配电线路设计包括以下基本内容：1）低压配电系统方案的确定。2）低压配电线路的负荷计算。3）低压配电线路的导线和电缆的选择。4）低压配电设备和保护设备的选择。三、背景资料1、负荷状况：参照相关规范，确定车间用电负荷2、供电电源： 电源引进线为10KV电缆线路，经高压配电室，引至各车间变电所，上级断路器开断容

4、量400MVA。厂区中10KV的龙门吊、水泵为高压直供，其余为车间变电所220/380V供电。配电室配备备用电源。3、气象、土壤等资料： 1）海拔高度12.5m 2）年最热月温度，平均28.2，平均最高32。 3）极端最高温度40.7，极端最低-14。 4）年雷暴目数T=36.4 5）最热月地面下0.8m处土壤平均温度27.7。 6）土壤电阻率p=100Qm 4、负荷等级 电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级,符合下列情况之一时，应为二级负荷：1、中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长

5、时间才能恢复、重点企业大量减产等。2、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。造船厂属于二级负荷设备名称供电电压单机功率kW数量功率因数 备注到电房距离（m）KdP/kwQ/kvar龙门吊450T10K1OOO20.550%12000.22828.44893.13龙门吊600T10K120030.550%9000.25091.38807.949龙门吊750T10K150020.550%6000.24242.67339.7龙门吊900T10K200020.550%150

6、00.25656.89786.264水泵10K14030.810000.8420315车间1大批金属冷加工机床3805070.5线电压700.2160276.8大批金属冷加工机床38045100.5线电压700.2大批金属冷加工机床22015150.5相电压700.24577.85电焊机22010100.6100%相电压700.383845.650.5460.65电焊机2208150.6100%相电压70皮带传送机220550.75相电压700.6516.2514.33照明2200.41000.5相电压1000.93662.28通风机2202.5250.8相电压800.7546.87535.1

7、56大型液压机38012020.6线电压1100.8240319.2车间内吊车38019340.525%线电压900.15115.8200.334车间2小批金属冷加工机床38030100.5线电压800.260103.8车间内吊车38019340.525%线电压900.1522.522.5200.33438.925车间内吊车3802560.525%线电压80电焊机2201060.6100%相电压800.3822.860.830.32480.864电焊机2208200.6100%相电压80皮带传送机220540.75相电压800.651311.44照明2200.4700.5相电压1200.925

8、.243.596空气压缩机3805030.6线电压900.8150200电动喷漆2201540.75相电压900.754539.6通风机2202.5250.8相电压800.7546.8835.16 四、负荷计算 （一） 所用公式： 设备容量的确定： 1、长期工作制和短时工作制的用电设备 2、反复短时工作制的用电设备（1）电焊机和电焊机组（2）起重机（吊车电动机） 需要系数法：1、 单组用电设备组的计算负荷（当台数小于等于3台时，不需要乘以需要系数。）2、 多组用电设备组的计算负荷，分别为有功功率、无功功率同时系数。 （二） 计算1. 龙门吊450T: 1000kW 0.5, 1.73， n=2

9、, 反复短时负荷 50% 2828.4kW2828.4kW4893.13kvar 2. 龙门吊600T: 1200kW 0.5, 1.73， n=3, 反复短时负荷 50% 5091.3kW5091.3kW8807.949kvar 3. 龙门吊750T: 1500kW 0.5, 1.73， n=2, 反复短时负荷 50% 4242.6kW4242.6kW7339.7kvar4. 龙门吊900T: 2000kW 0.5, 1.73， n=2, 反复短时负荷 50% 5656.8kW5656.8kW9786.264kvar 5. 水泵: 140kW 0.8, 0.75， n=3, 长期工作负荷 4

10、20kW420kW315kvar 6、判断车间1、2的单相总容量占三项总容量的比例1） 车间1： 三相总容量： =507+4510+1515+1010+815+55+0.4100+2.525+1202+1934 =2384.5kW 单相总容量： =1515+1010+815+55+0.4100+2.525=572.5kW 0.240.152） 车间2： 三相总容量：1762.5kW 单相总容量：390.5kW 0.2220.157、 车间1计算负荷（1） 单个负荷计算负荷380V线路：大批金属冷加工机床1： 取 0.2，50kW 0.5, 0.75， n=7, 长期工作负荷 50kW70kW1

11、21.1kvar大批金属冷加工机床2: 取 0.2，45kW 0.5, 0.75， n=10, 长期工作负荷 45kW90kW155.7kvar大型液压机： 取 0.8，120kW 0.6, 1.33， n=2, 短时工作负荷 120kW240kW319.2kvar车间内吊车： 取 0.15，193kW 0.5, 0.75， n=4, 反复短时负荷，25% 193kW115.8kW200.334kvar380V总计算负荷：（取同时系数为0.9）464.22kW716.7kvar220V线路：大批金属冷加工机床3： 取 0.2，15kW 0.5, 0.75， n=15, 长期工作负荷 15kW4

12、5kW77.85kvar电焊机1： 取 0.38，10kW 0.6, 1.33， n=10, 反复短时负荷，100% 100kW38kW50.54kvar电焊机2： 取 0.38，8kW 0.6, 1.33， n=15, 反复短时负荷，100% 120kW45.6kW60.65kvar皮带传送机： 取 0.65，5kW 0.75, 0.88， n=5, 长期工作负荷 5kW16.25kW14.33kvar照明： 取 0.9，0.4kW 0.5, 1.73， n=100, 长期工作负荷 0.4kW36kW62.28kvar通风机： 取 0.75，2.5kW 0.8, 0.75， n=25, 长期

13、工作负荷 2.5kW46.875kW35.156kvar（2） 各相的计算负荷(取同时系数为0.95）A相：电焊机 83.6kW111.19kvarB相：大批金属冷加工机床、皮带传送机 58.19kW87.57kvarC相：照明、通风机 78.73kW92.56kvar故车间1的等效三相计算负荷 250.8kW333.57kvar综上（1）、（2）:车间1总的计算负荷（取同时系数为0.9） 0.9(+)643.52kW0.9(+)945.24kvar 1143.5kVA 0.56 8、 车间2计算负荷（1）、单个负荷计算负荷380V线路：小批金属冷加工机床： 取 0.2，30kW 0.5, 0

14、.75， n=10, 长期工作负荷 30kW60kW103.8kvar车间内吊车1： 取 0.15，193kW 0.5, 0.75， n=4, 反复短时负荷，25% 193kW115.8kW200.334kvar车间内吊车2： 取 0.15，25kW 0.5, 0.75， n=6, 反复短时负荷，25% 25kW22.5kW38.925kvar空气压缩机： 取 0.8，50kW 0.6, 1.33， n=3, 长期工作负荷 500kW150kW200kvar380V总计算负荷：（取同时系数为0.9）313.47kW488.75kvar220V线路：电焊机1： 取 0.310kW 0.6, 1.

15、33， n=6, 反复短时负荷，100% 60kW22.8kW30.324kvar电焊机2： 取 0.38，8kW 0.6, 1.33， n=20, 反复短时负荷，100% 160kW60.8kW80.864kvar皮带传送机： 取 0.65，5kW 0.75, 0.88， n=4, 长期工作负荷 5kW13kW11.44kvar照明： 取 0.9，0.4kW 0.5, 1.73， n=70, 长期工作负荷 0.4kW25.2kW43.596kvar电动喷漆机： 取 0.75，15kW 0.75, 0.88， n=4, 长期工作负荷 15kW45kW39.6kvar通风机： 取 0.75，2.

16、5kW 0.8, 0.75， n=25, 长期工作负荷 2.5kW46.875kW35.156kvar（3） 各相的计算负荷(取同时系数为0.95）A相：电焊机 83.6kW 111.19kvarB相：皮带传送机、电动喷漆机 55.1kW 48.488kvarC相：照明、通风机68.47kW 74.814kvar故车间1的等效三相计算负荷 250.8kW 333.57kvar综上（1）、（2）:车间1总的计算负荷（取同时系数为0.9）0.9(+)507.843kW 0.9(+)740.09kvar 897.57kVA 0.57 五、计算负荷和功率补偿1、450T龙门吊固定补偿：选BWF 10.

17、5-50-1W型电容器 0.752651.625kvar53.03 取n=54应装设54个并联电容，每相18个，实际补偿容量2700kvar补偿后功率因素=0.910.9 ,满足要求。2193.13kvar2、600T龙门吊固定补偿：选BWF10.5-50-1w型电容器4773.09kvar95.46 取n=96应装设96个并联电容，每相32个，实际补偿容量4800kvar补偿后功率因素=0.910.9 ,满足要求。4007.949kvar3、750T龙门吊固定补偿：选BWF10.5-50-1W型电容器 3977.44kvar79.549 取n=81应装设81个并联电容，每相27个，实际补偿容

18、量4050kvar补偿后功率因素=0.910.9 ,满足要求。3289.7kvar4、900T龙门吊固定补偿：选BWF10.5-50-1w型电容器 5303.25kvar106.065 取n=108应装设108个并联电容，每相36个，实际补偿容量5400kvar补偿后功率因素=0.910.9 ,满足要求。4386.264kvar5、 水泵固定补偿：选BWF10.5-30-1W型电容器 85.05kvar2.835 取n=3应装设3个并联电容，每相1个，实际补偿容量90kvar补偿后功率因素=0.910.9 ,满足要求。225kvar6、车间1进行补偿(1) 补偿前低压侧：643.52kW 11

19、43.5kVA 945.24kvar 0.56变压器功率损耗： kW kvar 高压侧： 660.673kW 1013.85kvar 1210.116kVA 0.546（2） 补偿容量：要求高压侧不低于0.9，补偿在低压侧进行，考虑到变压器损耗，设低压侧补偿后功率因数为0.92。 677.627kvar选BCMJ-0.4-25-3型电容器 n=27.105 取n=27实际补偿容量为：675kvar(3) 补偿后：低压侧：697.96kVA变压器功率损耗： 10.469kW 41.878kvar高压侧总计算负荷：653.989kW 312.118kvar 724.65kVA 485.466kVA

20、 0.9020.9 满足要求。变压器1T选择： 装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即 （1.151.4）所以，=(1.151.4)705.187=810.965987.26kVA故1T型号为 S9-1000/107、车间2进行补偿(1) 补偿前低压侧：507.843kW 897.57kVA 740.09kvar 0.57变压器功率损耗： kW kvar 高压侧： 527.307kW 793.94kvar 949.79kVA 0.55（3） 补偿容量：要求高压侧不低于0.9，补偿在低压侧进行，考虑到变压器损

21、耗，设低压侧补偿后功率因数为0.92。 515.71kvar选BCMJ-0.4-25-3型电容器 n=20.628 取n=21实际补偿容量为：525kvar(4) 补偿后：低压侧：551.514kVA变压器功率损耗： 8.273kW 33.091kvar高压侧总计算负荷：516.116kW 248.18kvar 572.686kVA 377.104kVA 0.9010.9，满足要求。变压器2T选择： 装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即 SN（1.151.4）Sc所以，Sn=(1.151.4)572.68

22、6=658.589801.76KVA故2T型号为 S9-1000/10六、导线选择（铜芯）由于造船厂的机械设备比较多，容易损伤。故八种导线都是选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆10kv,3芯（最高允许温度90度），当地最热月平均高气温为，按允许载流量选择导线截面。高配到450T龙门吊：3579kVA 206.6A高配到600T龙门吊：6479.33kVA 374.08A高配到750T龙门吊：5368.67kVA 309.96A高配到900T龙门吊：7158.12kVA 413.27A高配到水泵：476.47kVA 27.51A高配到车变1：41.838A高配到车变2：33.06A查表A-13

23、-2得：取地中直埋，温度校正系数0.879（1） 高配到450T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为50mm2 ，导线的实际允许载流量211.839206.6A（2） 高配到600T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为150mm2 ，导线的实际允许载流量384.123374.08A（3） 高配到750T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为120mm2 ，导线的实际允许载流量339.294309.96A（4） 高配到900T龙门吊，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为185mm2 ，导线的实际允许载流量430.71413.27A（5

24、） 高配到水泵，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为16mm2 ，导线的实际允许载流量115.14927.51A（6） 高配到车变1的电缆，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为16mm2 ，导线的实际允许载流量115.14941.838A（7） 高配到车变2的电缆，可以选择交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套，芯线截面为16mm2 ，导线的实际允许载流量115.14933.06A综上所述：导线截面选取如下高配到450T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯 10kv，芯数*截面=350mm2高配到600T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯 10kv，芯数*截面=3

25、150mm2高配到750T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯 10kv，芯数*截面=3120mm2高配到900T龙门吊的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯 10kv，芯数*截面=3185mm2高配到水泵的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯 10kv，芯数*截面=316mm2高配到车变1的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯 10kv，芯数*截面=316mm2高配到车变2的电缆可选交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯 10kv，芯数*截面=316mm2七、母线选择1. 高配母线1选择：取共同系数为0.9。= K=16415.19kw = K=12691.84kvar=20749.

26、49KVA, =1197.97A查表A-11-2 选择铝母线（TMY）环境温度环境温度为，最高允许温度为。温度校正系数0.919，选尺寸为的铝母线，允许载流量1320A。实际允许载流量1213.081197.97A,故满足允许载流量的要求。2. 高配母线2选择：取共同系数为0.9。= K=1053.095kW = K=504.268kvar=1167.6kVA, =67.41A查表A-11-2 选择铝母线（TMY）环境温度环境温度为，最高允许温度为。温度校正系数0.919，选尺寸为的铝母线，允许载流量165A。实际允许载流量151.63567.41A,故满足允许载流量的要求。主接线方案：单母线

27、分段接线 八、短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算短路计算等效电路图如下图：由电源电压为10kv得电缆导线电抗为Xo=0.08/Km取基准容量Sd=100MVA,基准电压Ud=Uav,2个电压等级的基准电压分别为Ud1=10.5kv,Ud2=0.4kv,相应的基准电流分别为Id1,Id2下图为变压器线路的等效电路图，龙门吊，水泵的等效电路图取下图K1点之前的部分各元件电流电抗标幺值:系统S 0.251200m的450T龙门吊线路1wl =0.116900m的600T龙门吊线路 1w2 =0.076600m的750T龙门吊线路 1

28、w3 =0.0521500的900T龙门吊线路 1w4 =0.1221000m的水泵线路 1w5 =0.121变压器1T线路 1w6 =0.097变压器2T线路 1w6 =0.133变压器 1T 、2T =4.5450T龙门吊线路K1点三相短路时的短路电流和容量1， 计算短路电路总阻抗标幺值0.3662,K1点所在电压等级的基准电流 5.5KA3,计算K1点短路电流各量 2.73215.026KA38.316KA273.22MVA断路器选择SN10-10II =500MVA=273.22MVA=31.5KA=15.026KA高压隔离开关选择GN-10T/600 196.79A序号GN-10T/

29、600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kvUw.n10kv合格2IN600AIc196.79A合格3imax52KAish(3)38.316KA合格4It2*t202*5=2000KA2SI2*tima13.5 KA2S合格600T龙门吊线路K1点三相短路时的短路电流和容量1，计算短路电路总阻抗标幺值0.3262,K1点所在电压等级的基准电流 5.5KA3,计算K1点短路电流各量 3.06716.869KA43.016KA306.7MVA断路器选择SN10-10II =500MVA=306.7MVA=31.5KA=16.869KA高压隔离开关选择GN-10T/600 35

30、6.27A序号GN-10T/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kvUw.n10kv合格2IN600AIc356.27A合格3imax52KAish(3)43.016KA合格4It2*t202*5=2000KA2SI2*tima13.5 KA2S合格750T龙门吊线路K1点三相短路时的短路电流和容量1，计算短路电路总阻抗标幺值0.3022,K1点所在电压等级的基准电流 5.5KA3,计算K1点短路电流各量 3.31118.212KA46.441KA331.1MVA断路器选择SN10-10II =500MVA=331.1MVA=31.5KA=18.212KA高压隔离开关选

31、择GN-10T/600 295.2A序号GN-10T/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kvUw.n10kv合格2IN600AIc295.2A合格3imax52KAish(3)46.441KA合格4It2*t202*5=2000KA2SI2*tima13.5 KA2S合格900T龙门吊线路K1点三相短路时的短路电流和容量1，计算短路电路总阻抗标幺值0.3722,K1点所在电压等级的基准电流 5.5KA3,计算K1点短路电流各量 2.68814.784KA37.699KA268.8MVA断路器选择SN10-10II =500MVA=268.8MVA=31.5KA=14.

32、784KA高压隔离开关选择GN-10T/600 393.59A序号GN-10T/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kvUw.n10kv合格2IN600AIc393.59A合格3imax52KAish(3)37.699KA合格4It2*t202*5=2000KA2SI2*tima13.5 KA2S合格水泵线路K1点三相短路时的短路电流和容量1，计算短路电路总阻抗标幺值0.3712,K1点所在电压等级的基准电流 5.5KA3,计算K1点短路电流各量 2.69514.823KA37.799KA269.5MVA断路器选择SN10-10II =500MVA=269.5MVA=3

33、1.5KA=14.823KA高压隔离开关选择GN-10T/600 26.199A序号GN-10T/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kvUw.n10kv合格2IN600AIc26.199A合格3imax52KAish(3)37.799KA合格4It2*t202*5=2000KA2SI2*tima13.5 KA2S合格变压器1T线路K1点三相短路时的短路电流和容量1，计算短路电路总阻抗标幺值0.3472,K1点所在电压等级的基准电流 5.5KA3,计算K1点短路电流各量 2.8815.84KA40.392KA288MVA断路器选择SN10-10II =500MVA=28

34、8MVA=31.5KA=15.84KA高压隔离开关选择GN-10T/600 39.85A序号GN-10T/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kvUw.n10kv合格2IN600AIc39.85A合格3imax52KAish(3)40.392KA合格4It2*t202*5=2000KA2SI2*tima13.5 KA2S合格变压器1T在K2点三相短路时的短路电流和容量1，计算短路电路总阻抗标幺值4.8472,K1点所在电压等级的基准电流 144.338KA3,计算K1点短路电流各量 0.20629.734KA54.711KA20.6MVA断路器选择SN10-10II =500MVA=20.6MVA=31.5KA=29.734KA高压隔离开关选择GN-10T/600 998.94A序号GN-10T/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kvUw.n10kv合格2IN1000AIc998.94A合格3imax75KAish(3)54.711KA合格4It2*t302*5