1、學 號學校名稱 供配電技術課程設計 設計說明書 某水泥廠供電系統設計金機械廠供電系統設計01起止日期： 年 月 日 至 年 月 日學生姓名班級成績指導教師(簽字)控制與機械工程學院年 月 日課程設計任務書2014 2015 學年第 1 學期 自動化 系 電氣工程及其自動化 專業 班級課程設計名稱： 供配電技術課程設計 設計題目： 水泥廠供電系統設計 完成期限：自 年 月 日至 年 月 日共 周設計依據、要求及主要內容：一、設計題目某水泥廠供電系統設計二、主要內容：1閱讀相關科技文獻，查找相關圖紙資料。2. 熟悉工業與民用建筑電氣設計的相關規范和標準。3. 熟悉建筑供配電系統設計的方法、步驟和內

2、容。4熟練掌握整理和總結設計文檔報告。5熟悉掌握如何查找設備手冊及相關參數并進行系統設計。三、設計要求1、制定設計方案，確定電源電壓、負荷等級及供配電方式。2、確定方案后，繪制各用電設備等布置平面圖，繪制高、低壓系統圖。3、 進行設計計算，選擇設備容量、整定值、型號、臺數等。4、編寫設計計算書。5、編制設計說明書。四、已知參數1.工廠總平面圖，詳見圖1。 圖1 某水泥廠廠區平面圖2.工廠負荷情況：本廠工作制為三班制，年最大負荷利用小時60007500小時，日最大負荷持續時間為24小時，本廠低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。照明用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠負荷統計資料如下：全

3、廠共有低壓動力設備125臺，每臺設備為10KW，其中高壓10KV電動機為兩臺1250KW，動力設備總容量為2500KW。全廠照明的容量為200KW，考慮到工廠生產的發展需要，留有250KW容量。其中動力的需要系數為0.7，功率因數為0.60.7.照明用電器的需要系數為0.70.9，功率因數為1.03.供電電源情況：按照工廠與當地供電部門簽訂的供電協議規定，本廠可由附近兩條10KV高壓線的公共用電源干線去的工作電源。該干線走向參看工廠總平面圖。4.系統短路數據：干線首端所裝設高壓斷路器斷流容量為400MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護正定的動作時間為3S。為滿

4、足工廠二級負荷要求，可采用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。5.電業部門對功率因數要求值：工廠最大負荷時的功率因數不低于0.90.6.當地氣象地質條件：本廠所在地區的年最高氣溫為40oC,年平均氣溫為20oC,年最低氣溫為-8 oC,年最熱月平均最高氣溫為30 oC,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 oC。年雷暴日數為32天，土壤性質以砂質粘土為主。5.本廠與供電部門達成協議，在工廠變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電費只繳納電費。五、主要參考資料1. 供配電工程設計指導，機械工業出版社，翁雙安，20042.現代建筑電氣供配電設計技術，中國電力出版社，李英姿等，20083.供配電

5、系統設計規范，GB50054-20094.民用建筑電氣設計規范，GBJGJ_T16-20085.工業與民用配電設計手冊 中國電力出版社 中國航空工業給畫設計院主編 2005 6. 工廠供電劉介才 7.供配電技術唐治平 指導教師（簽字）： 系 主 任（簽字）： 批準日期： 年 月 日目錄第一章 緒論11.1 工廠供配電系統設計的意義11.2 工廠供電設計的一般原則11.3 該設計的具體內容11.3.1 該設計的主要目的11.3.2 該設計的主要內容1第二章 水泥廠供配電的具體參數及概況22.1 該水泥廠的供電具體參數2第三章 負荷計算及無功補償33.1 水泥廠各個負荷計算33.2低壓側總負荷及變

6、壓器選型43.3 變壓器臺數、容量選擇及無功功率補償4第四章 短路電流計算54.1短路電流計算的目的54.2 短路電流的計算5第五章 供配電系統圖的擬定和繪制85.1 主接線圖的線路選擇8第六章 電氣設備、線纜型號、截面和長度選擇96.1電氣主接線的意義和重要性96.2供電線路的導線選擇96.2.1工廠常用架空線路裸導線型號及選擇96.2.2供電10kW線路的導線選擇9第七章 課程設計總結11第八章 參考文獻12第一章 緒論1.1 工廠供配電系統設計的意義 眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和核心動。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產

7、實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間內的停電，也會引起重大設備的損壞，或者引起大量的產品報廢，甚至可能發生重大的人身事故，給國家和人民帶來極大地經濟損失?？梢姡龊霉S供電工作對于發展工業自動化生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援

8、國家經濟建設，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證要，并確實做好節能環保工作，就必須達到以下基本要求：（1） 安全：在電能的供應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。（2） 可靠：應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3） 優質：應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求（4） 經濟：供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。1.2 工廠供電設計的一般原則 按照國家標準GB50052-95 供配電系統設計規范、GB50053-94 10kv及以下設計規范、GB50054-95 低壓配電設計規范等的規定，進行工廠供電設計必須遵循以下原

9、則：（1）遵守規程、執行政策；必須遵守國家的有關規定及標準，執行國家的有關方針政策，包括節約能源，節約有色金屬等技術經濟政策。（2）安全可靠、先進合理；應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。（3）近期為主、考慮發展；應根據工作特點、規模和發展規劃，正確處理近期建設與遠期發展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。（4）全局出發、統籌兼顧。按負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發展。 1.3 該設計的具體內容

10、1.3.1 該設計的主要目的 本課題應用供配電設計的基本原則和方法進行水泥廠供配電系統的設計。通過本課題的設計,能培養我們綜合運用所學的理論知識、基本技能和專業知識分析和解決實際問題的能力,培養我們獨立獲取新知識、新技術和新信息的能力,使我們初步掌握科學研究的基本方法和思路,能夠理解“安全、可靠、優質、經濟”的設計要求,掌握工廠供電系統設計計算和運行維護所必須的基本理論和基本技能。 1.3.2 該設計的主要內容 （1）負荷計算，短路電流計算。（2）供配電系統的設計方案技術和經濟的比較。 （3）供配電系統圖的擬定和繪制。（4）變壓器的臺數，容量，型號的選擇；主要電氣設備。 （5）線纜的型號，截面

11、，長度選擇。第2章 水泥廠供配電的具體參數及概況2.1 該水泥廠的供電具體參數1.當地氣象地質條件本廠所在地區的年最高氣溫為40oC,年平均氣溫為20oC,年最低氣溫為-8 oC,年最熱月平均最高氣溫為30 oC,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 oC。年雷暴日數為32天，土壤性質以砂質粘土為主。2.水泥廠供電電源情況 按照工廠與當地供電部門簽訂的供電協議規定，本廠可由附近兩條10KV高壓線的公共用電源干線去的工作電源。該干線走向參看工廠總平面圖。3.水泥廠負荷情況本廠工作制為三班制，年最大負荷利用小時60007500小時，日最大負荷持續時間為24小時，本廠低壓動力設備均為三相，額定電壓為

12、380V。照明用電器均為單相，額定電壓為220V。全廠共有低壓動力設備125臺，每臺設備為10KW，其中高壓10KV電動機為兩臺1250KW，動力設備總容量為2500KW。全廠照明的容量為200KW，考慮到工廠生產的發展需要，留有250KW容量。其中動力的需要系數為0.7，功率因數為0.60.7.照明用電器的需要系數為0.70.9，功率因數為1.04 .供電局要求的功率因數電業部門對功率因數要求值：工廠最大負荷時的功率因數不低于0.90.第3章 負荷計算3.1 水泥廠各個負荷計算1 動力設備； 2預留容量250 KW3照明設備4低壓側5高壓側3.2低壓側總負荷及變壓器選型 總計算負荷：考慮一二

13、級負荷及預留容量，故變壓器為：3.3 變壓器臺數、容量選擇及無功功率補償1.各車間變壓器臺數、容量選擇及無功功率補償1) 無功功率補償（高壓側提高到0.9以上，計算時取0.95）低壓側的視在負荷主變壓器容量的選擇條件為:,因此未進行無功補償時，主變壓器容量應選為為1600KVA.這時低壓側的功率因數：2) 無功補償裝置的容量：按規定，變電所高壓側的。考慮到變壓器的無功功率損耗遠大于其有功功率損耗，一般,因此在變壓器低壓側補償時，低壓側進行功率補償時功率因數應略大于0.9，故取。低壓側需裝設的并聯電容容量為故取。3） 補償后的變壓器容量和功率因數補償后低壓側的視在負荷：因此前主變壓器可選為100

14、0KVA比補償前容量減少600KVA.變壓器的功率損耗為：4） 變壓器高壓側的計算負荷：故補償后工廠的功率因數：第4章 短路電流計算4.1短路電流計算的目的 計算短路電流的目的是正確的選擇和校驗電氣設備，避免在短路電流的作用下損壞電氣設備，如果短路電流過大必須采取限流措施，以及進行繼電保護裝置的整定。為了達到上述計算目的，需要計算下列短路參數：次暫態短路電流，為來作為繼電保護整定計算和校驗斷路器的額定容量。應用繼電保護安裝處發生短路時的次暫態短路電流來計算保護裝置的整定值。三相短路沖擊電流，用來檢驗電器和母線的動穩定。三相短路電流的穩態有效值，用來校驗電器和載流導體的熱穩定。次暫態三相短路容量

15、，用來校驗斷路器的遮斷容量和判斷母線短路的容量是否超過規定值，作為選擇電流電抗器的依據。4.2 短路電流的計算1.取基準值 2. 計算短路電路中的各主要標幺值：1） 電力系統(已知Soc=400MVA)2) 電力變壓器：（由手冊得Uk%=6）3.求K-1點短路時的各項短路參數1） 總電抗標幺值：2） 三相短路電流周期分量有效值：3) 其他三相短路電流：4.求K-2點短路時的各項短路參數1）總電抗標幺值：2)三相短路電流周期分量有效值：3） 其他三相短路電流：表1 短路電路各點參數短路點三相短路電流（KA）三相短路容量K-122222256.133.22400K-2104.7104.7104.7

16、192.65114.1272.7按無窮大系統計算短路電流。短路計算電路圖見下圖，標幺值符號*全去掉。 系統等效圖如下圖所示，圖1 短路計算電路圖第五章 供配電系統圖的擬定和繪制5.1主接線圖的線路選擇 （1）35KV側接線的選擇為保證一二級負荷可靠性供電，在企業供電中采用兩回路供電和裝設兩臺變壓器的橋式供電，橋式接線分為內橋，外橋和全橋，其接線形式如下圖所示的高壓側，向變電所送電，QF10猶如橋一樣將兩回進線連在一起。由于橋可能位于路器QF1和QF2的內側或外側，故成為內橋和外橋。全橋接線適應性強，對線路、變壓器的操作均方便。運行靈活且易擴展成單母線分段式變電所(高壓有穿越負荷時)。缺點是設備

17、多，投資大，變電所占地面積大。外橋對變壓器的切換方便比內橋少兩組隔離開關，繼電保護簡單，易于過渡到全橋或單母線分段式的接線，且投資少，占地面積少。缺點是倒換線路時不方便，變電所一側不線路保護。所以這種線路適合于距離短而倒閘次數少的變電所，或變壓器采取經濟運行需要經常切換終端的變電所以及發展成為有穿越負荷的變電所。內橋接線一次側可設保護線路，倒換線路時操作方便，設備投資和占地面積都較全橋少。缺點是操作變壓器或者擴建成全橋或單母線分段沒有外橋方便，所以適用于進線距離較長，變壓器切換少的中斷變電所。（2）10KV側接線選擇單母線接線與雙母線接線相比較，單母線所用的設備少，系統簡單、經濟、操作安全，但

18、其可靠性沒有雙母線的好。（3）總降壓變電所的選擇根據該水泥廠的參數，決定總降壓變電所的高壓側用外橋接法，低壓的用單母線分段接法。這種接法的主要特點是運行靈活性好，供電的可靠性較高，此種接法適合一、二級負荷工廠。第六章 電氣設備、線纜型號、截面和長度選擇6.1電氣主接線的意義和重要性電氣主接線主要是指在發電廠、變電所、電力系統中,為滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設備包括發電機、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經濟合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運行方式時,為了

19、清晰和方便,通常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全圖時,將互感器、避雷器、電容器、中性點設備以及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來。對一個電廠而言,電氣主接線在電廠設計時就根據機組容量、電廠規模及電廠在電力系統中的地位等,從供電的可靠性、運行的靈活性和方便性、經濟性、發展和擴建的可能性等方面,經綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。6.2供電線路的導線選擇6.2.1工廠常用架空線路裸導線型號及選擇鋁絞線（LJ）。戶外架空線路采用的鋁絞線導電性能好，重量輕，對風雨作用的抵抗力強，但對化學腐蝕作用的抵抗力較差，多用在

20、10KV及以下線路上，其桿距不超過100125m。鋼芯鋁絞線（LGJ）。此種導線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機械強度差的缺點。由于交流點的趨膚效應，電流實際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面積面積是指鋁線部分的面積。在機械強度要求較高的場所和35KV及以上的架空線路上多被選用。銅絞線（TJ）。銅絞線導電性能好，對風雨及化學腐蝕作用的抵抗力強，但造價高，且密度過大，選用要根據實際需要而定。6.2.2供電10KV線路的導線選擇1. 供電給變電所I的10KV線路1. 供電給變電所I的10KV線路為保證供電可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路的計算負荷：變壓器的功率損耗為：先按經濟電流