供电工程课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业湖北理工学院电气与电子信息工程学院供配电工程课程设计报告 设计题目：某重型设备制造公司供配电系统电气部分初步设计完成时间：2013 年 6 月 15 日供配电工程课程设计任务书（17）一、设计题目某重型设备制造公司供配电系统电气部分初步设计二、设计目的及要求通过本课程设计，熟悉现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证观点；培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；掌握电气工程设计计算的方法，为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作，打下必要

2、的基础。要求根据用户所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据1、工厂负荷情况该公司以生产冶金、建材、电站、化工制粉、破碎设备及备件为主业，产品有MPS、LM型中速磨、水泥磨、圆锥破碎机、颚式破碎机、钢球磨、单齿辊破碎机及备件，同时公司还生产高铬铸造合金系列、镍硬铸造合金系列、各种高合金钢铸件。公司下设铸钢车间、铸铁车间、精整车间、机加车间以及科研办公楼。多数车间为三班制，年

3、最大负荷利用小时数为5500小时，日最大负荷持续时间6小时。该公司属于二级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。表1负荷统计资料编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数1铸钢车间11800.550702铸铁车间9700.550653精整车间6400.500754机加车间4680.400655科研办公楼2800.700902、供电电源情况按照工厂与当地电业部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近110/10kV地区变电站取得工作电源。该变电站距厂约为5km。10kV母线短路数据：、，其出口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1.5s。要求工厂最大负荷时的功率

4、因数不得低于0.92。3气象资料本厂所在地区的年最高气温为40，年平均气温为25，年最低气温为2，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26，年最热月地下0.8m处平均温度为25。当地主导风向为东南风，年雷暴日数为52.2天。4地质水文资料本厂所在地区平均海拔200m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。5电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电价制交纳电费。基本电价20元/千伏安/月，电度电价0.5元/度。四、设计任务设计内容包括：变配电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，变配电所所址的选择，变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主接线方案的

5、选择，高低压配电线路及导线截面选择，短路计算和开关设备的选择，保护配置及整定计算*，防雷保护与接地装置设计*等。 1摘要 本论文主要是对小型工厂配电系统的电气部分进行设计，工厂由户外引入10kv的高压电源，经过工厂变电所降为220/380的低压电，直接共给工厂车间的动力系统和照明。在选择电气设备之前，先对工厂负荷进行计算，确定工厂总的负荷容量，同时在低压母线进行无功功率补偿，以提高功率因素。根据补偿后的负荷容量，选择工厂变电所变压器的容量和台数。然后确定工厂采用的供电系统，选择合适的车间配电方案，画出供配电系统的接线图。 高压侧一次设备、低压一次设备和导线截面积选择时，都必须满足电路正常条件下

6、和短路故障下工作的要求。电器设备不仅要满足在短路故障下的工厂要求。还必须按最大的故障时的动稳定性和热稳定性进行校验，以判断设备是否满足工作要求。电路发生三相短路时的短路电流最大，计算三相短路电流，以进行设备的校验。最后进行继电保护和防雷接地，来提高系统的安全性和可靠性。关键词：负荷计算，三相短路，主接线，继电保护，设备选择。 AbstractThis paper mainly for small factory electric part of power distribution system design, the factory introduced by outdoor 10 kv h

7、igh voltage power supply, after reduced to 220/380 of the low-voltage electrical substation, the total direct to factory workshop of power systems and lighting. Before selection of electrical equipment to the factory to load calculation, determine the total load capacity of the factory, reactive pow

8、er compensation in low voltage bus bar at the same time, in order to improve power factor. According to the compensation of load capacity, choose the factory substation transformer capacity and the Numbers. And then determine the factory power supply system, select the appropriate workshop power dis

9、tribution scheme, draw the wiring diagram of power supply and distribution system. High side one equipment, low voltage devices and wire cross-sectional area when the choice, must meet the normal circuit conditions and work under short circuit fault. Electrical equipment should not only meet the req

10、uirements under the short circuit fault of factory. Also must be the biggest failure of dynamic stability and thermal stability check, to determine equipment whether meet the job requirements. Circuit of three phase short circuit occurs the maximum short-circuit current, three-phase short-circuit cu

11、rrent calculation, to check of the equipment. Finally carries on the relay protection and lightning protection grounding to improve safety and reliability of the system. Keywords: load calculation, the main three phase short circuit, wiring, relay protection, equipment selection. 目录 TOC o 1-2 h z u

12、一、前言工程学科技术在推动人类文明进步中一直起着发动机的作用。随着知识经济时代的到来,科学技术突飞猛进,国际竞争日趋激烈。特别是随着经济全球化发展和我国的科技越来越发达,世界制造业将逐步向我国转移。因此对于大学生的我们掌握这些知识是必要的。通过本课程设计，可以使我们熟悉现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证观点；培养综合应用所学理论知识分析解决工程实际问题的能力；掌握电气工程设计计算的方法，为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作，打下必要的基础。要求根据用户所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变

13、电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。该公司以生产冶金、建材、电站、化工制粉、破碎设备及备件为主业，产品有MPS、LM型中速磨、水泥磨、圆锥破碎机、颚式破碎机、钢球磨、单齿辊破碎机及备件，同时公司还生产高铬铸造合金系列、镍硬铸造合金系列、各种高合金钢铸件。公司下设铸钢车间、铸铁车间、精整车间、机加车间以及科研办公楼。2、负荷计算、无功补偿计算、变压器选择及初步方案的确定2.1、全厂负荷统计负荷计算是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷

14、就称为计算负荷。工业企业电力负荷计算的主要目的是：(1).全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。(2).在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合的计算，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：有功功率： 无功功率： 视在功率： 计算电流： 式中：该用电设备组的需要系数 功率因数角的正切值该用电设备组的额定电压，单位是kV所以本厂的负荷统计如下（以铸钢车间为例）：有功计算负荷：

15、无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 其他车间的负荷计算和以上的一样，见表2.1：表2.1 车间负荷计算表序号车间名称设备容量/kW计算容量计算电流/A有功计算负荷/kW无功计算负荷/kvar视在计算负荷/ 1铸钢车间1180649661.9892714082铸铁车间970533.5624.2821.212483精整车间640320281.6426.677504机加车间468187.2219.022884405科研办公楼28019694.1217.83302.2、车间变电所的数量、类型和所址的确定由于工厂属于二级负荷，并且取10kV母线作为电源，综合考虑工厂负荷分布情况及厂区情况，选用5

16、个10kV/0.38kV直降变电所，具体分配如下：铸钢车间、铸铁车间、精整车间、机加车间、科研办公楼分别装配车间变电所1、车间变电所2、车间变电所3，车间变电所4，车间变电所5。2.3、无功功率补偿计算（以铸钢车间为例）（1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数 视在计算负荷 功率因数 （2）确定无功补偿容量锯条车间、钣金车间和喷漆车间共用一个车间变电所4，办公楼用一个变电所5。 （3）低压电容器柜的选择 选择（GGD，GGL）型低压无功功率补偿柜，BCMJ0.4-16-3电容器，所需安装的组数，所需柜数3台。其余车间的计算与金工车间类似，无功补偿容量与电容器柜选型见表2-2：表2-2 无功补偿容

17、量与电容器柜选型表车间名称所需无功补偿容量/kvar低压电容器柜型号电容器柜台数实际无功补偿容量/kvar铸钢车间447.81BCMJ0.4-16-33480铸铁车间448.14BCMJ0.4-16-33480精整车间176BCMJ0.4-16-32192机加车间157.245BCMJ0.4-16-31160科研办公楼29.4BCMJ0.4-16-3002.4、补偿后用户的计算负荷 主变压器的功率损耗： 因此，补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2-3所示：表2-3 变电所的补偿方案序号功率因数变电所1380V侧补偿前负荷0.7649661.98927380V侧无功补偿容量48038

18、0V侧补偿后负荷0.95649181.9674变电所2380V侧补偿前负荷0.65533.5624.2821.2380V侧无功补偿容量480380V侧补偿后负荷0.95533.5144.2550.6变电所3380V侧补偿前负荷0.75320284.10373.85380V侧无功补偿容量200380V侧补偿后负荷0.95132089.6332.3变电所4380V侧补偿前负荷0.65187.2219.024288380V侧无功补偿容量300380V侧补偿后负荷0.9198187.259.8196.3变电所5380V侧补偿前负荷0.719694.08217.78380V侧无功补偿容量30380V侧补

19、偿后负荷0.719694.08217.78主变压器功率损耗18.53492.6810kV侧负荷总计0.92651791.4460.41853.5注：因为对前四个补偿电容得比较大，所以对科研办公楼不需要进行补偿，通过计算发现补偿后高压侧的功率因数大于0.92.所以补偿成功。满足条件。2.5、变电所变压器选择因为10kV侧五个变电所的视在负荷分别为674kVA、550.6kVA、332.3 kVA、196.3kVA、217.78 kVA，又考虑到工厂以后的发展，所以选用5台10(15%)0.4kV S11型变压器，具体参数见表2-4：表2-4 变压器选型及参数变压器序号型号额定容量/ kVA空载损

20、耗(kW)负载损耗(kW)空载电流（%）短路阻抗(%)1S11-M-800/108000.987.50.74.52S11-M-630/106300.816.20.94.53S11-M-400/104000.574.31.04.04S11-M-250/102500.43.051.24.05S11-M-250/102500.43.051.24.03、主接线方案的选择因为工厂是二级负荷且考虑到经济因素，选择单母线接线方式。单母线接线方式的优点：简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建。3.1、高压侧主接线方案根据设计分组要求，本组高压侧选取HXGN系列高压开关柜，结合所给柜型资料，考虑到高压侧接

21、线尽量简单，设计高压侧主接线如图3-1：图3-1 高压侧主接线3.2低压侧主接线方案 根据设计分组要求，低压侧选取GGD系列高压开关柜，设计低压侧主接线如下图3-2 低压侧主接线4、短路电流计算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。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。对于工厂供电系统来说，常将电力系统当作无限大容量电源。常用的计算方法有欧姆法（有称有名单位值法）和标幺值法（又称相对单位值法）。在本设计中取三个短路点，分别是：主变压器高压侧，变压器低压侧以及10kV线路末端。计算方法采用标幺值法。4.1、短路电流的计算

22、方法基准电流：基准电抗：三相短路电流周期分量有效值：三相短路容量的计算公式：绘制短路计算图如图4-1所示：图4-1 短路计算图确定基准值：取，即高压侧，低压侧，架空线，则，.4.2、计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统最大电抗标幺值 最小电抗标幺值 架空线路电力变压器电力变压器的电抗标幺值 表4-1 变压器电抗标幺值表变压器型号额定容量/ kVA电抗标幺值STS1S11-M-800/10800STS2S11-M-630/10630STS3S11-M-400/10400STS 4S11-M-250/10250STS 5S11-M-250/10250绘制等效电路如图4-2所示：图4-2 等效电

23、路4.3、计算k-1点（10kV侧）的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值最大总电抗标幺值 最小总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值最大值 最小值 其他三相短路电流三相短路容量4.4、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五个变压器分列运行，取其中一个作为例子计算，其他四个相似总电抗标幺值最大总电抗标幺值 最小总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值最大值 最小值 其他三相短路电流 三相短路容量作出短路计算表如下：表4-2 最大运行方式下的短路计算表变压器短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容抗/S11-M-800/10k-11

24、.892.912.912.917.424.5152.91k-27.5219.219.219.243.425.1513.3S11-M-630/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-29.0315.9815.9815.9836.1120.9311.07S11-M-400/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-211.893.733.733.738.434.898.41S11-M-250/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-218.098.18.18.118.2310.615.6S11-M-250

25、/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-218.098.18.18.118.2310.615.6表4-3 最小运行方式下的短路计算表变压器短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容抗/S11-M-800/10k-12.072.662.662.6667840248.31k-27.718.818.818.842.524.6313S11-M-630/10k-12.072.862.862.867.2934.318648.31k-292115.6715.6715.6735.4120.5310.86S11-M-400/10k-12.072.862.862.867.

26、2934.318648.31k-212.0711.9611.9611.9627.0315.678.29S11-M-250/10k-12.072.862.862.867.2934.318648.31k-210.42314.54614.54614.54632.87419.05510.078S11-M-250/10k-12.072.862.862.867.2934.318648.31k-218.097.987.987.9818.0310.455.55、电气设备选择与校验5.1、高压侧导线选择1)先按电压损失条件选择导线截面初选YJV型铜电缆，对10kV 架空线取，则有：于是可得 选取导线，查附表12

27、知 代入参数计算可得： 可见满足电压损失要求。2)按发热条件选择电缆截面查附表，知截面的 YJV型电缆在的载流量为210A，大于。 综上 高压侧导线选用型电缆。5.2、高压侧设备校验根据此次设计分组要求，本小组选用HXGN系列高压开关柜，内部主要有以下高压电器设备：GN30-10/400-12.5型隔离开关、ZN63-12型真空断路器、LZZJ-10型电流互感器、JDZX10-10E型电压互感器、XRNP-12型高压熔断器、HY5W-17/45型避雷器等。表5-1 10kV电源进线侧一次设备选择与校验由上表可得，高压侧设备校验结果全部合格。5.3、低压导线的选择 因工厂内部具体车间位置不明确，无法分配低压线路。只能根据表1-4，补偿后低压侧计算电流大致选择低压配电室配电导线。 5.4、低压侧设备校验根据此次设计分组要求，本小组选用GGD2系列低压开关柜，对GGD2整套设备校验如表5-2所示（以计算负荷最大的变电所4为例）：6、继电保护 对于该工厂采用带时限过电流保护。进出线示意图如图6-1：图6-1 工厂进出线示意图 QF1处的动作时间为1.5S，QF2处的动作时间为1.0S，QF3处的动作时间为0.5S。以1号变电所即铸钢车间为例，进行继电保护的计算 整定k-1处的定时限