工厂供电毕业设计

乌海职业技术学院《工厂供电课程设计》课程设计报告课题：机械厂供配电系统设计系别：专业：班级：姓名：学号：指导教师：目录前言设计题目设计要求设计依据设计任务（一）设计说明书负荷计算和无功功率补偿变电所位置和型式的选择变电所主变压器台数、容量、类型与变电所接线方案的选择短路电路的计算变电所一次设备的选择校验变电所进出线和与邻近单位联络线的选择变电所继电保护的整定（二）设计图样结束语参考文献一、前言众所周知，电能是现代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，又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，又便于控制、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与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。因此，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，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。二、设计题目 机械厂供配电系统设计三、设计要求 按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10KV与以下变电所设计规范》与GB50054-95《低压配电设计规范》等规范，进行工厂供电设计。做到“安全、可靠、优质、经济”的基本要求。并处理好局部与全局、当前与长远利益的关系，以便适应今后发展的需要，同时还要注意电能和有色金属的节约等问题。四、设计依据1．电源：工厂东北方向2公里有一降压变电所110/35/10KV,1×2150KVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35KV或10KV中的一种电压，以单回架空线向工厂供电。此外，由正北方向其他工厂引入10KV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该厂的主电源发生故障或检修时提供照明与部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。2．负荷类型：本厂除三车间和五车间有部分二级负荷外，其余均为三级负荷。3．工厂为两班制，全年工作时数为4500h,最大负荷利用时数为4000h.（参考值）4．工厂总平面图5．气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为21.5℃，年最低气温为-8℃，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6.地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m.。7.电费制度本厂于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，按两部电费制交纳电费，每月基本电费按主变压器计为18元/kvA，动力电费为0.20元/KWh，照明电费为0.50元/KWh，工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90，此外，电力用户需要按新变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6~10KV为800元/KVA。8.工厂负荷情况厂房编号厂房名称负荷类别设备容量需要系数功率因数1铸造车间动力3000.3-0.40.65-0.70照明60.7-0.912锻压车间动力2200.2-0.30.60-0.65照明60.7-0.913金工车间动力2000.2-0.30.60-0.65照明50.7-0.914电镀车间动力1800.4-0.60.70-0.80照明80.7-0.915热处理车间动力1500.4-0.60.70-0.80照明50.7-0.916装配车间动力1200.3-0.40.65-0.75照明70.7-0.917机修车间动力1300.2-0.30.60-0.70照明30.7-0.918锅炉房动力700.6-0.80.70-0.80照明20.7-0.919仓库动力110.3-0.40.80-0.90照明10.7-0.9110工具车间动力2700.25-0.350.60-0.65照明70.7-0.91生活区照明2000.7-0.80.9-1备注：铸造车间、电镀车间和锅炉房是二级负荷，其余均为三级负荷低压动力设备均为三相，额定电压是380V电气照明与家用电器均为单相，额定电压为220V五、设计任务（一）设计说明书1）负荷计算和无功功率补偿1.计算负荷：各厂房和生活区的计算负荷如下表所示。负荷类别设备容量Pe需要系数Kd计算负荷P(30)/KWQ(30)/KvarS(30)/KV.AI(30)/A动力2000.40.71.028081.62----照明60.8104.80----合计206------84.881.62117.70178.82动力4000.30.651.17120140.30----照明100.81080----合计410------128140.30189.91288.54动力2600.30.651.177891.19----照明50.81040----合计265------8291.19122.64186.33动力2100.50.80.7510578.75----照明50.81040----合计215------10978.75134.47204.31动力1500.50.80.757556.25----照明50.81040----合计155------7956.2596.98147.35动力2000.40.750.888070.55----照明70.8105.60----合计207------85.670.55110.93168.54动力1300.30.651.173945.60----照明50.81040----合计135------4345.6062.6795.22动力700.70.750.884943.21----照明20.8101.60----合计72------50.643.2166.54101.10动力150.40.850.6263.72----照明10.8100.80----合计16------6.83.727.7511.78动力3000.30.651.1790105.22----照明80.8106.40----合计308------96.4105.22142.70216.82照明3500.80.950.3328092.03294.74447.81动力1935------1045.2808.44----照明404计入0.72--836.16687.171082.301644.382.无功功率补偿:由上表可知，该厂380V侧的最大负荷时的功率因数为0.85，而《供电营业规则》规定：与以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧的最大负荷时的功率因数应稍大于0.90，取0.92来计算380V侧所需的无功功率补偿容量：选补偿电容型号为BCMJ0.4-40-3，所需个数：工厂装设了无功补偿装置后，则在确定补偿装置设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷为：补偿后总的视在计算负荷为：无功补偿后工厂的计算负荷表项目计算负荷380V侧补偿前负荷0.72836.16687.171082.301644.38380V侧无功补偿容量-170380V侧补偿后负荷0.90836.16508.17873.491527主变压器功率损耗10kV侧负荷总计0.92822.16564.07853.6545.293.年耗电量的估算

结合本厂的情况，全年工作时数为4500h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得：本厂的年有功耗电量：

本厂的年无功耗电量：2)变电所位置和型式的选择由上图可得：P1(3.4,3),P2(5,5.6),P3(7.8,8.6),P4(5.6,2.4),P5(8.6,2.4),P6(8.6,3.7),P7(8.6,5.8),P8(12,1.5),P9(12,3.8),P10(12,5.9).求负荷中心：即负荷中心点的坐标为（5.4,4.1）考虑进出线方便与其他环境情况，决定在2号厂房东北角修建变电所，其型式为独立式。3）变电所主变压器和接线方案的选择1.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有下列两种方案：（1）装设1台主变压器主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即因此选择型号为S9-1250/10（6）的变压器。（2）装设2台主变压器每台主变压器容量应同时满足以下两个条件：因此选择型号为S9-800/10（6）的变压器。主变压器的联结组别均采用。2.变电所主接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，如左下图所示（2）装设两台主变压器的主结线方案，如右下图所示（3）两种主结线方案的技术经济比较：比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器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，电压损耗小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性很差更好一些经济指标电力变压器的综合投资额S9—1250单价为12.4万元，变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为万元=24.8万元S9—800单价为9.11万元，因此两台综合投资为万元=36.44万元，比一台主变的方案多投资10.5万元，比一台主变的方案多投资15万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.893万元主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为7.067万元，比一台主变的方案多耗2.174万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA计，贴费为万元=80万元贴费为=128万元，比一台主变的方案多交48万元从上表可以看出，在技术指标上，装设两台主变的主结线方案明显优于装设一台主变的主结线方案，在经济指标上，装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案，，决定采用装设一台主变的方案。4）短路电路的计算1.绘制计算电路如上图所示，系统为无限大容量系统，断流器的断流容量Soc=500KV.A，架空线长l=2km，查表可得架空线路的单位长大衣电抗平均值。（1）对k-1点系统电抗架空线路电抗作短路等效电路图:计算总电抗三相短路电流周期分量有效值：三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：三相短路冲击电流与其有效值：三相短路容量：（2）对k-2点电力系统电抗：架空线路电抗：电力变压器电抗：查表得，因此，作短路等效电路图：计算总电抗三相短路电流周期分量有效值：三相短路次暂态电流和稳态电流有效值：三相短路冲击电流与其有效值：三相短路容量：作短路计算表：短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MV.Ak-16.66.66.616.839.97119.89k-232.432.432.459.635.322.45）变电所一次设备的选择校验1.10kV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安装地点条件参数-数据10kV54.216.6kA16.83kA-一次设备型号规格额定参数-高压少油断路器SN10—10I/63010kV630A16kA40kA-高压隔离开关GN—10/20010kV200A-25.5kA-高压熔断器RN2—1010kV0.5kA50kA---高压互感器JDJ—1010/0.1kV---电压互感器JDZJ—10,,kV-----电流互感器LQJ—1010kV100/5A-二次负荷避雷器FS4—1010kV-----户外式高压隔离开关GW4—15G/20015kV200A----该表所选设备均满足要求2.380V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其他装置地点条件参数数据380V152732.4kV59.6kV一次设备型号规格额定参数低压断路器DW15—1500/3380V1500A40kV低压断路器DZ20—630380V630A(大于)一般30kA低压断路器DZ20—200380V200A（大于）一般25kA低压刀开关HD13—1500/30380V1500A电流互感器LMZJ1—0.5500V1500/5A电流互感器LMZ1—0.5500V160/5A100/5A该表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LMY—3（），即母线尺寸为；380V母线选LMY—2+，即相母线尺寸为，中性母线尺寸为.6)变电所进出线和与邻近单位联络线的选择1、10kv高压进线和引入电缆的选择（1）10kV高压进线的选择校验：采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。a）按发热条件选择：由与室外环境温度，查表，初选LJ—16，其时的，满足发热条件。b）校验机械强度：查表，最小允许截面，LJ—16不能满足机械强度要求，所以，改选LJ—35.由于此线路很短，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—10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a）按发热条件选择：由与土壤温度，查表，初选缆芯为的交联电缆，其，满足发热条件。b）校验短路热稳定：计算满足短路热稳定的最小截面：，（查表可得：）因此，YJL22—10000—3×95电缆满足要求。2、380V低压出线的选择（1）馈电给1号厂房（铸造车间）的线路采用VV22—1000型交联聚乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。a）按发热条件选择：由与地上0.8m土壤温度为，查表，初选，其，满足发热条件。b）校验电压损耗：由厂房平面图量得变电所至1号厂房距离约为50m，查表得的铜芯电缆的（按缆芯工作温度），，1号厂房的，，因此，满足允许电压损耗5%的要求。3）短路热稳定度校验：满足短路热稳定度的最小截面式中—变电所高压测过电流保护动作时间按0.5s整定（终端变电所），再加上断路器断路时间0.2s，再加0.05s（）所选的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，故改选缆芯的交联聚乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆（中性线芯按不小于相线芯一半选择）。（2）馈电给2号厂房（锻压车间）的线路，亦采用VV22—1000型交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）选的缆芯，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（3）馈电给3号厂房（金工车间）的线路，亦采用VV22—1000型交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（4）馈电给4号厂房（电镀车间）的线路，亦采用VV22—1000型交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（5）馈电给5号厂房（热处理车间）的线路，亦采用VV22—1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（6）馈电给6号厂房（装配车间）的线路，亦采用VV22—1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（7）馈电给7号厂房（机修车间）的线路，亦采用VV22—1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（8）馈电给8号厂房（锅炉房）的线路，亦采用VV22—1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（9）馈电给9号厂房（仓库）的线路，亦采用VV22—1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）故选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（10）馈电给10号厂房（工具车间）的线路，亦采用VV22—1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。（方法同前）故选缆芯的交联聚氯乙烯电缆，即VV22—1000—3×300+1×150的四芯电缆。（11）馈电给生活区的线路，采用LJ型铝绞线架空敷设。a)按发热条件选择由与室外环境温度为，查表，初选LJ-185，其时满足发热条件。b）校验机械强度：查表可知，允许最小截面，因此LJ-185满足机械强度要求。c）校验电压损耗：变电所至生活区负荷中心距离约110m，查表可得LJ-185的，（按线间几何均距0.8m计），又生活区的，，因此，满足要求。中性线采用LJ-70铝绞线。3.作为备用电源的高压联络线的选择校验采用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得10kV母线相联。a）按发热条件选择：工厂二级负荷容量共493KVA.，最热月土壤平均温度为，查表，初选缆芯截面为的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其，满足发热条件。b）校验电压损耗：查表可知，缆芯为的铝芯电缆的（缆芯温度按计），，而二级负荷的，，线路长按1km计，因此，因此满足电压损耗5%的要求。c)短路热稳定校验：按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯的交联电缆是满足热稳定要求的。而邻近单位10kV的短路数据不知，因此该联络线的短路热稳定校验计算无法进行，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下表所示线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线LJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YLJ22-10000-3×25交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至2号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至3号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至4号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至5号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至6号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至7号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至8号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至9号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至10号厂房VV22—1000—3×300+1×240的四芯电缆至生活区四回路3×LJ-120+1×LJ-70（三相四线架空）与邻近单位10kV联络线至1号厂房YLJ22-10000-3×25交联电缆（直埋）7)变电所继电保护的整定（1）主变压器的继电保护装置a)装设瓦斯保护：当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。b)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：，整定为10A。其中，，，，。过电流保护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。过电流保护林敏系数的检验：保护灵敏系数为：，满足灵敏系数大于1.5的要求。其中，c)装设电流速断保护，采用GL15的速断装置。速断电流的整定：速断电流：其中，，，，，速断电流倍数整定：，满足(2~8)的要求。电流速断保护灵敏系数的检验：保护灵敏系数：其中，按GB50062-92规定，电流保护（含电流速断保护）的最小灵敏系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏系数是达到要求的，而按JBJ6-96和JGJ/T16-92的规定，其最小灵敏系数为2，也满足其要求。（2）作为备用电源的高压联络线的几点保护装置a)装置反时限过电流保护。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。动作电流：，整定为10A。其中，，，，过电流保护动作时间的整定：按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。过电流保护灵敏系数：因无邻近单位变电所10kV母线经联络线至本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏系数，只有从略。b)装设电流速断保护。亦利用GL15速断装置。但是因为无邻近单位变电所10kV母线经联络线至本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏系数，也只有从略。（3）变电所低压侧的保护装置a)低压总开关采用DW15-1500/3型低压断路器，三相均装过流脱扣器，既可保护低压侧的相同短路和过负荷（利用其长延时