工厂供电课程设计

厂供电课程设计姓名：学号：专业：班级：某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计摘要：工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，乂易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，乂便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。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，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2） 可靠：应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3） 优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部的当前的利益，乂要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1、工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行设计目录:.35KV变电所电气一次部分初步设计参考资TOC\o"1-5"\h\z料 3本所设计电压等级 3工厂的总平面布置图 3供 用 电 协议 3本 所 地 理 概况 3工 厂 负 荷 性质 4、确定全厂计算负荷，编制负荷总表 4全厂负荷的计算方法 4 4 4 4 5TOC\o"1-5"\h\z无 功 功 率 补偿 7、变电所位置和形式的选择 94、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 95 、短路电流的计101010计算短路电路中各元件1035KV116KV111235kVTOC\o"1-5"\h\z6KV 侧一次 设 备 的 选 择 校验 13380V 侧一次 设 备 的 选 择 校验 13、变电所高、低压线路的选择 14导线型号的选择原则 14导线截面选择原则 15计 算 母 线 型号 16 166kV母线的选择 176kV 出 线 的 选择 18继电保护的整定 19、 继电保护装置的任务 19对继电保护的1935kV主变压器保TOC\o"1-5"\h\z护 20、 6kV 变 压 器 保护 20、侧低压断路器保护 21变压所的防雷保护 22防 雷 装 置 意义 22直 击 雷 的 防治 22雷 电 侵 入 波 保护 22变电所公共接地装置的设计 22、 心 得 和 体会 23参 考 文献 2535KV变电所电气一次部分初步设计参考资料本所设计电压等级：220/35KV工厂的总平面布置图供用电协议：、工厂电源从电力系统的某220/11KV变电站以35KV双回路架空线引进工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行，系统变电站距工厂东侧8km。、系统运行方式：系统短路容量最大运行方式=200MVA，系统短路容量最小运行方式=175MVA。、供电部门对电厂提出的技术要求：系统变电站11KV馈线路定时过电流保护的整定时间为top=2s，工厂总压降变电所保护的动作时间不得大于；工厂在总压降变电所35KV电源侧进行电能计算；工厂最大功率因素不得低于(取)本所地理概况：、气象资料：年最高气温40°C，年平均气温。C,年最低气温。C,年最热月平均最高气温。C,年最热月平均气温。C。无霜期230天左右，年平均降水量1200毫米、海宁，海盐，平湖海拔最高，4-5米，嘉善，秀洲区海拔最低，米，平均海拔米。地下水位米。工厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000h,属二级负荷2、确定全厂计算负荷，编制负荷总表全厂负荷的计算方法：有功计算负荷：P30=KdPe 无功计算负荷：Q30二P30tan(P试在计算负荷：S30二P30/cos甲计算电流：130=S30/(瑚UN)各车间380V低压负荷计算：铸钢车间：设备容量Pe=2000KW,Kd二，C0S(P=tan(P=P30=*2000=800KwQ30=800*=936KvarP30=*2000=800KwQ30=800*=936KvarS30=800/=KVA130S30=800/=KVA130二瑚*6)二铸铁车间：设备容量Pe=1000KW,铸铁车间：设备容量Pe=1000KW,Kd二，cos甲二，tancp=P30=*1000=400Kw Q30二400*二408Kvartancp-S30=400/=KVA 130二(瑚*6)二tancp-沙库：设备容量Pe=110KW,Kd=,cos甲二,P30二P30二*110二77KwS30=77/=KVAQ30二77*二130=(^3*二钏焊车间：设备容量Pe=1200KW,Kd二，cos*,tancp=P30二*1200=336Kw Q30=336^=S30=336/= 130=(^'3*二水泵房：设备容量Pe=28KW,Kd=,coscp=，tancp=P30=*28= Q30=*二S30==KVA130=(^'3*二空压站：设备容量Pe=390KW,Kd=,cos*,tancp=

P30=*390=312Kw Q30=312*二S30=312/=416KVA I30=416/G.；3*=632A机修车间：设备容量Pe=150KW,Kd=，cos甲=，tan^=P30=*150=Q30=*二S30==KVAI30=Gj'3*二锻造车间：设备容量Pe=220KW，Kd=,cos甲二，tan中=P30=*220=66Kw Q30=66*二S30=66/=120KVA I30=120/(-...,E*二木型车间：设备容量Pe=186KW，Kd=,cos甲=，tan^=P30=*186二 Q30=*二TOC\o"1-5"\h\zS30==KVA I30=G.；'3 *二制材场：设备容量Pe=20KW，Kd=,cos甲=，taW=P30=*20= Q30=*二S30==KVA I30=(\再 *二综合楼：设备容量Pe=20KW，Kd=,cos甲=1，tan中=0P30=*20=17Kw Q30=0S30=17/1=17KVA I30=17/(、，用*二锅炉房：设备容量Pe=300KW，Kd=,cos甲二，tan中=P30=*300=210Kw Q30=210*二S30=210/=KVAI30=G.;'3*二水泵房：设备容量Pe=28KW，Kd=,cos甲二，tan中=P30=*28二Q30=*二S30==KVA I30=G.；'3*二仓库(1、2)：设备容量Pe=88KW,Kd=,cos甲=，tan^=P30=*88二 Q30=*二S30== I30=Q3*二污水提升站：设备容量Pe=14KW，Kd=，cos甲=，taW=P30=*14二 Q30=*二S30==14KVA I30=14/G.,''3*二表2-1序号车间名称设备容量/KWKd计算负荷车间变电所代号变压器台数及其容量/KVAP30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A1铸钢车间2000800936车变2*800KVA(S9-800/10(6))2铸铁车间100040040855车变2*1250KVA(S9-400/10(6))砂库11077小计（K=）3铆焊车间1200336车变1*800KVA(S9-800/10(6))水泵房28小计（K=）6114空压站39031241640车变1*630KVA(S9-630/10(6))机修车间150锻造车间22066120木型车间186制材厂20综合楼201017017小计（K=）6275锅炉房300210车变1*400KVA(S9-400/10(6))水泵房28仓库1、288污水提升站1414小计（K=）317总计（380V总计算负荷求和计入K=zpKvarA

侧）K湿二cos中==6KV高压车间负荷计算:表2-2序号车间名称高压设备名称设备容量Kd计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVA【30/A1铸钢车间电弧炉2*1250225025862铸铁车间工频炉2*2003203空压站空压机2*250400300500小计（K=）2673总计（6KV侧）总计算负荷求和2970KW计入K=ZpK=插q2673KWKvarAcos中=2673/=无功功率补偿该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于，暂取来计算380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30（tan^1-taw2）=（tan-tan）=1561Kvar故选JK系列无功功率补偿控制器低压配电系统电容器补偿装置的自动调节，并联电容器为HD194-195型，补偿容量为1600Kvar。高压6KV侧的无功功率补偿为：Qc=P30(tan中1-tan中2)=2673(tan-tan)=故选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为型，总共容量120Kvar*5=600Kvar.因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表所示。表2-3无功补偿后工厂的计算的负荷项目计算负荷380V侧补偿前负荷380V侧无功补偿容量-1561380V侧补偿后负荷32976kV侧负荷总计26736KV变压器的有功损耗为：APT=*S30=*二无功损耗为：AQT=*S30=*二所以6KV变压器总的有功损耗为：P30=++2673二总的无功损耗为：Q30=++二总得视在损耗为：S30=5382KVA35KV侧的变压器有功损耗为：APT=*S30=*5382二KW无功损耗为：AQT=*S30=*5382=323Kvar35KV总的有功功率为：P30=+二总的无功功率为：Q30==+323二总得视在功率为：S30=5613KVA计算电流：I30=S30/(•声*UN)=3、变电所位置和形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.即在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+…=EPi.x=P1X1+P2X2+P3X3…_如%)P1+P2+P3… £Piy=PM+P2)2+P3y3…—£(P齐P1+P2+P3… £Pi表各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴2345X(cm)67Y(cm)3由计算结果可知，x=，y二工厂的负荷中心在铸钢车间和铸铁车间的中间。其型式为附设式。变电所平面布置图如附录1.4、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，决定先用两台主变压器y每台变压器容量按式'走厂和式'MT-'30(1+2)选择，所以每台变压器的额定容量为：=*S30=*5613=3929KVA，所以每台变压器选择为S9-4000KVA/35KV，主变压器的联结组均采用Yd11高压侧主接线图如附录:3；低压侧主接线图如附录4；5、短路电流的计算绘制计算电路确定短路计算基准值设Sd=100MVA，Ud=Uc=37KV，即高压侧Ud1=37KV,Ud2二，Id1二Sd/G."*Ud1)二Id2二Sd/(\**Ud2)二计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统已知Soc=200MVA，故X]*=100MVA/200MVA=架空线路查表3-1，X0=Q/km，而线路长8km。X2*=*8*(100/372)=电力变压器查资料得，得Uk%=7，故X3=(7/100)*(100*1000/4000)二35KV侧三相短路电流和短路容量总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他短路电流三相短路容量6KV侧三相短路电流和短路容量总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他短路电流三相短路容量短路的计算结果：表5-1短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVASNk-1KAKAKAKA137k-2KAKAKAKAKA6、变电所一次设备的选择校验

、35kV侧一次设备的选择校验表35kV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他装置地点条件参数【30数据35KV一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SW3-3535kV630A17KA(4S)高压隔离开关35kV630-4000A50-125KA20-50(4S)高压熔断器RW5-35/10035kV100A电压互感器JDJ2-3535/电流互感器LCZ-3535Kv100/5A81二次负荷Q避雷器Y5CZ4—42/11735kV雷击冲击电流下惨压134KV6KV侧一次设备的选择校验表6KV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定稳度热稳其他定度装置地点参数条件数据6KV一额定参数次设高压断路器ZN7-600/6KV6KV630A备型高压熔断器RN1-66KV号规电流互感器LA-1010KV300/5格电压互感器JDZB-66KV隔离开关GN19-10/100010KV1000803969避雷器HY5W4—310KV380V侧一次设备的选择校验表380V设备选择选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度%(kV)I（A）I(kA) i(kA)I(kA)装置地点条件N30k sh0tima380V1124A163kA额定参数Un（对）I(A)NI(kA)i(kA)It2t(kA)变压器低侧断路 器DW15-1500/3D380150040一一低压刀开关HD13-1500/30380150025一一主变低压电流互感器LMZJ1—3801500/5一一一电流互感器500V100/57、变电所高、低压线路的选择导线型号的选择原则工厂户外架空线路一般采用裸导线，其常用型号适用范围如下:绞线（LJ）：户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在10kV及以下线路上，其杆距不超过100〜125m。芯铝绞线（LGJ）:此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。由于交流电的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面面积是指铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场所和35kV及以上的架空线路上多被采用。绞线（TJ）：铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选用要根据实际需要而定。腐钢芯铝绞线（LGJF）：具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。工厂供电系统中常用电力电缆型号及适用范围如下：浸纸绝缘铝包或铅包电力电缆（如铝包铝芯ZLL型，铝包铅芯ZL型）。它具有耐压强度高，耐热能力好，使用年限长等优点，使用最普遍。这种电缆在工作时，其内部浸渍的油会流动，因此不宜用在有较大高度差的场所。如6〜10kV电缆水平高度差不应大于15m，以免低端电缆头胀裂漏油。浸纸滴干绝缘铅包电力电缆。可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。料绝缘电力电缆。这种电缆重量轻、耐腐蚀，可以敷设在有较大高度差，甚至是垂直、倾斜的环境中，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向。目前生产的有两种：一种是聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的全塑电力电缆（VLV和VV型），已生产至10kV电压等级。另一种是交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆（YJLV和YJV型），已生产至110kV电压等级。工厂常用绝缘导线型号及选择工厂车间内采用的配电线路及从电杆上引进户内的线路多为绝缘导线。配电干线也可采用裸导线和电缆。绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种。塑料绝缘导线的绝缘性能好，价格较低，乂可节约大量橡胶和棉纱，在室内敷设可取代橡皮绝缘线。由于塑料在低温时要变硬变脆，高温时易软化，因此塑料绝缘导线不宜在户外使用。车间内常用的塑料绝缘导线型号有：BLV塑料绝缘铝芯线，BV塑料绝缘铜芯线，BLVV（BVV）塑料绝缘塑料护套铝（铜）芯线。BVR塑料绝缘铜芯软线。常用橡皮绝缘导线型号有：BLX（BX）棉纱编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BBLX（BBX）玻璃丝编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BLXG（BXG）棉纱编织、浸渍、橡皮绝缘铝（铜）芯线（有坚固保护层，适用面宽），BXR棉纱编织橡皮绝缘软铜线等。上述导线中，软线宜用于仪表、开关等活动部件，其他导线除注明外，一般均可用于户内干燥、潮湿场所固定敷设。导线截面选择原则导线电缆截面的选择要求必须满足安全、可靠和经济的条件，其选择原则为：1） 、按允许载流量选择导线和电缆的截面通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。2） 、按允许电压损失选择导线和截面在导线和电缆（包括母线）通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，线路上产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。3） 、按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度。按这种原则选择的导线和电缆截面称为经济截面。4）、按机械强度选择导线和电缆截面

这是对架空线路而言的。要求所选的截面不小于其最小允许截面。对电缆不必校验其机械强度。5）、满足短路稳定度的条件架空线路因其散热性较好，可不作稳定性校验，绝缘导线和电缆应进行热稳定校验，母线也要校验其热稳定。选择导线截面时，要求在满足上述五个原则的基础上选择其中截面数最大的那个值。计算母线型号根据计算负荷所得，降压变电所高压侧：S30=5613kVA，P30=，Q30=IgmaxSIgmaxSe查资料并考虑到经济输送功率的要求，选择线径为50mm2的导线，因此选择LGJ-70热稳定校验：根据选择好的导体界面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。S>S.=%可Smin一根据热稳定决定的导体最小允许截面。C—热稳定系数。。一稳态短路电流。七一短路电流等值时间。Smin=37mm2<50mm2满足要求。6kV母线的选择电缆应按下列条件选择：明敷的电缆，一般采用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。在易受腐蚀地区应选用塑料外护层电联。在需要使用钢带铠装电缆时，宜选择用二级外护层式。直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。其他地区可选用黄麻外护层。电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆在35kV及以下、持续工作电流在4000及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线。已知：6kV母线最大负荷电流可达608A，所以选择LMY-50乂5的铝母线，相间距离a=0.35m，Nf=3,65，E=7x1010Pa，h=50mm，b=5mm热稳定校验：母线最小截面积［4］：S.=JQ：s S.="Qfs=175<250mm2满足要求所以选用LMY-50x5（截面积为250mm）的铝母线是符合要求的。6kV出线的选择对车间6kV进线进行电缆选择:S30= P30=800KW Q30=936Kvar工作电流：I30=选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆。母线距离厂房约150m，由130T07A可知，可初步选取缆芯截面50mm2R=Q/km X=Q/km满足要求。热稳定校验:Sminj厂=7.18x、T7=U0热稳定校验:SminC、dz85Smin=110mm2<150mm2满足要求。所以50mm2的截面积不符合，要选择150mm2o所以，选择VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆是满足需求的，根据原始资料所提供的环境信息，可以选择直接埋地敷设。同理得其他车间，综合考虑及查表，线路名称导线或电缆的型号规格35kV进线LGJ-70铝绞线6kV母线LMY-50x5硬型钢母线6kV至1号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆变至2号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆压至3号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆器进线至4号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至5号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kV铸钢车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kV铸铁车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kV空压站VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆8、继电保护的整定、继电保护装置的任务继电保护装置是按照保护的要求，将各种继电器按一定的方式进行连接和组合而成的电气装置，其任务是：故障时动作于挑闸在供配电系统出现故障时，反应故障的继电保护装置动作，使最近的断路器跳闸，切除故障部分，使系统的其他部分恢复正常运行，同时发出信号，提醒运行值班人员及时处理。在电气元件出现异常运行工况时，及时发出报警信号，提醒工作人员注意并加以排除，以避免发展为事故。、对继电保护的基本要求：选择性当供配电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而系统的其他部分仍然正常运行。满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。如果系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作(拒动作)，而离故障点远的前一级保护装置动作(超级动作)，这叫做“失去选择性”。

可靠性保护装置在应该动作时，就应该动作，不应该拒动作。而在不应该动作时，就不应该误动作。保护装置的可靠程度，与保护装置的元件质量、接线方案以及安装、整定和运行维护等多种因素有关。速动性为了防止故障扩大，减小故障的危害程度，并提高电力系统的稳定性，因此在系统发生故障时，继电保护装置应尽快地动作，切除故障。灵敏度这是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。如果保护装置对其保护区内极其轻微的故障都能及时地反应动作，则说明保护装置的灵敏度高。灵敏度用“灵敏系数”(sensitivecoefficient)来衡量。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。、35kV主变压器保护装设电流速断保护：利用GL15型继电器的电流速断装置来实现(1)过电流保护动作电流的整定：K广1.3,KK广1.3,K=0.8,K=1K・=100/5=20故其动作电流：1.3x10.8x20x231.5=18.8A动作电流整定为19A。(2)过电流保护动作时限的整定由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为。血。、6kV变压器保护在本设计中，6kV变压器分别有、S9—630/10（6）、S9—800（6）、S9—1250（6）。我们对S9—630/10（6）、S9—800/10（6）进行保护设计瓦斯保护当变压器邮箱内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，则动作并跳闸。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。根据公式（）可得，电流整定为：取Iqb4A电流速断保护灵敏系数检验，根据公式（）得：满足规定的灵敏系数要求。同理GL15型继电器对S9—1250（6）也满足要求。、侧低压断路器保护整定项目：（a）瞬时过流脱扣器动作电流整定：

满足1op(0)relpkKei:对万能断路器取；对塑壳断路器取2〜。短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定:满足：'op(s)-Krel'pk Krel取°另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长一个时间级差，。长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定:满足：'op(l)-Krel'30 Krel取°满足：'。p满足：'。p(l)-Kol!alKol:绝缘导线和电缆允许短时过负荷倍数(e)热脱扣器动作电流整定:满足: op满足: opgTR rel30Kel取，一般应通过实际运行进行检验。9、变压所的防雷