1、自來水廠供電系統設計報告書學 院： 信息科學與工程學院專業班級 ： 自動化0801班學 號 : 0909080109姓 名 ： 李華玉指導老師 ： 楊明安老師完成日期 ： 2011/8/10目 錄1、 課程設計的目的與任務- -32、 原始資料-33、 設計要求內容-44、 負荷計算- 45、 主變壓器的選擇和無功功率補償-106、 一次側主接線圖的選擇-137、 短路電流的計算 -158、 導線和電纜截面的選擇-18九、保護器件的選擇和校驗-21十、年耗電量的計算-24十一、設計總結-25參考文獻一、課程設計的目的與任務供電系統與電氣控制是自動化專業的專業課，具有很強的實踐性和工程背景，供電

2、系統與電氣控制課程設計的目的在于培養學生綜合運用供電系統與電氣控制的知識和理論分析和解決供電系統設計問題，使學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規范和方法，提高學生調查研究、查閱文獻及正確使用技術資料、標準、手冊等工具書的能力，理解分析、制定設計方案的能力，設計計算和繪圖能力，實驗研究及系統調試能力，編寫設計說明書的能力。二、原始資料（1） 自來水廠用電設備一覽表（附表2）（2） 該廠年最大有功負荷利用小時數Tmax=8000小時（3） 該廠一、二泵房為二級負荷，機修及辦公室為三級負荷。（4） 電源條件：距該廠8公里處，有一地區變電所，地區變電所可分別從兩段35kV母線上各提供電源

3、，這兩段母線的短路容量皆為：（5） 氣象及其他有關資料a) 要求車間變電所低壓側的功率因數為0.85。高壓側功率因數為0.95。b) 年平均溫度及最高溫度最熱月平均最高溫度年平均溫度最熱月土壤平均溫度351830地區變點所 Up=35KV總降壓變電所 Ue=10KV去自來水廠去自來水廠d(3)d(3)l=5km =0.4/km（同上）B1（同上）Se,b=20,000KVAB1圖二 課題（2）電力系統結構圖三、設計要求內容：（1） 計算自來水廠、機修車間的總計算負荷。并確定為提高功率因數所需的補償容量。（2） 選擇該自來水廠總降壓變電所、機修車間變電所的變壓器臺數及額定容量。（3） 選擇和確定

4、自來水廠高壓供電系統（包括供電電壓，總降壓變電所一次接線圖，場內高壓電力網接線）。（4） 選擇高壓電力網導線型號及截面。（5） 選擇和校驗總降壓變電所的一次電氣設備。（6） 擬定機修車間供電系統一次接線圖（包括車間變電所一次接線及車間低壓電力網接線）。（7） 選擇機修車間的低壓電力網的導線型號及截面。（8） 選擇和校驗機修車間供電系統的一次電氣設備。四、負荷計算 附表2 某自來水廠用電設備一覽表序號用電設備名稱數量（臺）單臺設備額定參數 Kx備注Pe(KW)Ie(A)cosKpKx/ cos一一泵房高壓異步電動機438044A0.872.5Ue=6KV Kd=0.8變壓器SJ2-50/6150

5、KVA0.85U1e/U2e=6KV/0.4KV 二二泵房可將變壓器的額定容量作計算負荷高壓異步電動機344047.6A0.896.8Ue=6KV Kd=0.8高壓同步電動機31000114A0.843Ue=6KV Kd=0.8變壓器SJL-180/62180KVA0.85U1e/U2e=6KV/0.4KV三機修間（全部設備Ve=0.38KV）*車床（C620）27.6*Ie=15.40.75Ijf=107.8A Kd=0.2*車床（C616）23.3*Ie=6.80.74Ijf=44.3A Kd=0.2*銑床22.5Ie=5.950.64Ijf=32.8A Kd=0.2*刨床24Ie=10.

6、10.6Ijf=55.6A Kd=0.2*刨床23Ie=7.80.584Ijf=43.1A Kd=0.2*鉆床21.5Ie=3.40.67Ijf=24A Kd=0.2*砂輪機21.5Ie=3.20.71Ijf=23A Kd=0.2吊車（5噸）211.4Ijs=19.70.8其中最大一臺：Pe=7.5KW JCe%=25 Kd=0.15電焊機22KVA560.5Ue=380V JCe%=100 Kd=0.35電阻爐2121Kd=0.7辦公室，化驗室及車間照明160.85/1長度L=60M Kd=1四所用電變壓器，SJ2-20/6220KVA0.8總降內所用電說明：各機床的Ie及尖峰電流Ijf僅作

7、參考，可將變壓器額定容量作計算負荷總負荷的計算：(一) 一泵房負荷計算在負荷計算時，采用需要系數法對各個車間進行計算。具體步驟如下。1.高壓異步電動機4臺：1、； 2、變壓器SJ2-50/6 （一臺）：取同時系數為0.9。可以計算出一泵房的總的計算負荷：(二) 二泵房負荷計算1、高壓異步電動機組1（三臺）：； 2、高壓異步電動機組2（三臺）；2、 變壓器SJL-180/6組（兩臺） 取同時系數為0.9。可以計算出二泵房的總的計算負荷：(三) 機修車間負荷計算1、車床（C620）組（兩臺）：2、車床（C616）組（兩臺）：； 3、銑床組（兩臺） ：； 4、刨床組1（兩臺）：5、刨床組2（兩臺）：

8、6、鉆床組（兩臺）：7、砂輪機組（兩臺）：8、 吊車組（兩臺）：JCe%=259、 電焊機組（兩臺）：JCe%=10010、電阻爐組（兩臺）：； 11、工廠照明，。取同時系數為0.9。可以計算出機修車間的總的計算負荷：（四）. 所用電變壓器SJ2-20/6五、主變壓器的選擇和無功功率補償1.選用的變壓器的臺數 由上面的計算可以看出，一泵房和二泵房的用電設備均為6KV的一級和二級負荷設備，機修車間為0.38KV的三級負荷。所以可以選擇兩臺35KV/6KV的變壓器和一臺6KV/3KV的變壓器。2.無功功率補償對于6KV/0.4KV的變壓器：低壓側的功率因數42.8/45.07=0.95滿足了設計的

9、要求，不需要進行無功補償。 高壓側的功率因數：變壓器的損耗：所以45.07/46.6=0.97滿足高壓側0.95以上的功率因數的要求。對于35KV/6KV變壓器：取同時系數為0.9。可以計算出全廠的總的計算負荷：低壓側的功率因數4561.3/5306.5=0.86不滿足要求。假定功率補償后的功率因數為0.9。計算出需要補償的無功功率為：補償后的計算負荷為：P30=4561.3kW Q30=2210.1kvarS30=5068.5KVA 變壓器的損耗：高壓側的功率因數4649.3/5308.5=0.876，不滿足設計的功率因數大于0.95的要求。假設功率補償后的功率因數為0.96.可計算出需要補

10、償的無功功率為：補償后的計算負荷為：3.主變壓器容量的選擇每臺變壓器的容量應同時滿足下列兩個條件：1. 一臺變壓器單獨運行時，宜滿足計算負荷的百分之六十到百分之七十的需要，即2. 任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一二級負荷的需要，即3. 車間變電所主變壓器的單臺容量上限 車間變電所主變壓器的單臺容量，一般宜大于1000KV.A(或1250KV.A)。這一方面是受以往低壓開關電器斷流能力和短路穩定度要求的限制;另一方面也是考慮到可以是變壓器更接近于車間負荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗，電影損耗和有色金屬消耗量。4） 適當考慮負荷的發展 應適當考慮進貨510年電力負荷的增長，留有一定得余地

11、。 這里必須指出：電力變壓器的額定容量是在一定溫度條件下的持續最大輸出容量。如果安裝地點的年平均氣溫時，則年平均氣溫每高出1攝氏度，變壓器的容量相應的減小百分之一。因此戶外變壓器的實際容量為：對于戶內變壓器，由于散熱條件較差，一般變壓器室的出風口與進風口間約15攝氏度溫差，從而使處在室中間的變壓器環境溫度要比室外變壓器的環境溫度高出大約8°C，因此戶內變壓器的實際容量較之上式所計算的容量還要減小百分之八。最后還必須指出：變電所主變壓器臺數和容量的最后確定，應結合主接線方案，經技術經經濟比較擇優而定。年平均溫度及最高溫度最熱月平均最高溫度年平均溫度最熱月土壤平均溫度351830因為變壓

12、器都用在室內，故取高于室外8攝氏度 (取其系數為0.7)工廠總降壓變電所變壓器的選擇：選擇兩個變壓器供電：基于其為二級負荷，以便當一臺發生故障時，另外一臺變壓器能對一二級負荷供電。即可滿足要求。 所以可以選擇SL7-5000/35型的主變壓器。六、一次側主接線圖的選擇一次側采用內橋式接線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所主接線圖： 這種主接線，其一次側的高壓斷路器QF10跨接在兩路電源進線之間，猶如一架橋梁，而且處在線路斷路器QF11和QF12的內側，靠近變壓器，因此成稱為內橋式接線。這種主接線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用一二級負荷的工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發生故

13、障時，則斷開QF11，投入QF12（其兩側QS先合），即可由WL2回復對變壓器T1的供電。這種內橋式接線多用于電源線路較長因而發生故障和停電檢修的機會較多，并且變壓器不需經常切換的總降壓變電所。如下圖：35KV電源進線WL2WL1QS111 QS121QF12QS122QS112QF10QF102QS101QF11QS123QS113 T2T1QS221QS211 QF22QF21610KVQF20 采用內橋式接線的總降壓變電所主接線圖主接線方案的選擇：方案一：單母線接線特點就是整個配電裝置只有一組母線，每個電源和引出線都經過開關電器接到同一組母線上 ，如下圖：其優點為接線簡單、清晰、采用的電

14、氣設備少，比較經濟，操作簡單方便，便于擴建，缺點是母線和隔離開關檢修或發生故障時，必須斷開全部電源，是整個配電裝置停電。方案二：單母線分段為了克服一段單母線接線存在的缺點提高供電可靠性、靈活性、可把單母線分成幾段，在單母線每段之間裝設一個分段斷路器Dlf和兩個隔離開關，其最大優點是當母線故障或檢修時，停電局限于一段母線上，非故障母線保持正常供電，缺點是：1.任何一段母線故障或檢修時，必須斷開連接在該段上的電源，故減少了發電量或供電量，并使單獨由該段母線供電的用戶停電。2.檢修任意出線斷路器時，該出線必須停電方案三：單母線帶旁路母線即出線側帶有旁路母線，裝置正常運行時，旁母不帶電，當檢修母線時，

15、而利用旁母，使各出線不斷電，其可用在電壓等級較高的如110kV，出線較多的變電所，接線如下：根據上訴三種方案的比較，則考慮其為110kV常規變電所，出線較多，又考慮其經濟性，且電壓等級高，和可靠性，選擇方案二，即單母線帶旁路母線。七、短路電流的計算下面采用標么制法進行短路電流計算。低壓側：(一) 確定基準值：取，所以：(二) 計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）1) 電力系統的電抗標么值： 2) 架空線路的電抗標么值：查手冊得，因此： 3）電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術參數得，因此：可繪得短路等效電路圖如下圖（二）圖（二）(三) 計算k-1點的短

16、路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標么值：2) 三相短路電流周期分量有效值： 3) 其他三相短路電流：4) 三相短路容量：(四) 計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標么值：三相短路電流周期分量有效值：2) 其他三相短路電流：三相短路容量：高壓側：(五) 確定基準值：取，所以：(六) 計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）3) 電力系統的電抗標么值： 4) 架空線路的電抗標么值：查手冊得，因此： 3）電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術參數得，因此：可繪得短路等效電路圖如下圖（二）0.286圖（二）(七

17、) 計算k-1點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量5) 總電抗標么值：6) 三相短路電流周期分量有效值： 7) 其他三相短路電流：三相短路容量：(八) 計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量3) 總電抗標么值：4) 三相短路電流周期分量有效值：5) 其他三相短路電流：三相短路容量：八、導線和電纜截面的選擇導線和電纜選擇原則： 導線和電纜選擇是工業企業供電網絡設計中的一個重要組成部分，因為它們是構成供電網絡的主要元件，電能必須依靠它們來輸送分配。在選擇導線和電纜的型號及 截面時，既要保證工業企業供電的安全可靠，又要充分利用導線和電纜的負載能力。由于導線或電纜所用的有

18、色金屬(鋼、銅、鋁等)都是國家經濟建設需用量很大 的物資，因此，正確地選擇導線和電纜的型號及截面，節約有色金屬，是有重要意義。1、35kV進線導線的選擇因為架空線與電纜線路相比有較多優點，如成本低、投資少、安裝容易，維護和檢修方便，易于發現和排除故障等，所以這里選擇鋼芯鋁絞線架空敷設。導線截面按照經濟電流密度來選擇，然后按照發熱條件來校驗。1)選擇經濟截面此工廠的年最大有功負荷利用小時數，查表得經濟電流密度為。因為計算所得計算電流。所以其經濟截面為選擇標準截面，即選擇LGJ-120型鋼芯鋁絞線。2)校驗發熱條件查表得，LGJ-120型鋼芯鋁絞線的70時的允許載流量為，導線額定負荷時的最高允許溫

19、度為90，當地最熱月平均溫度為35。所以其溫度校正系數為所以在當地環境溫度下，導線的允許載流量為所以此導線滿足發熱條件。3)校驗機械強度查表得35kV架空鋼芯鋁絞線的最小截面，因此所選LGJ-120型鋼芯鋁絞線也滿足機械強度的要求。所以LGJ-120型鋼芯鋁絞線符合要求。2.對于一泵房：補償后的視在功率為：500Kvar，根據經濟電流密度選擇導線和電纜截面，有：，由設計原始資料可知：年最大負荷利用小時數小時，進線選架空線路 ，故選擇的經濟電流密度為：，因此，選擇標準截面，即選擇LJ-150型鋁絞線對其進行發熱條件的校驗：LJ-150型鋁絞線(室外時) ，因此滿足發熱條件。對其進行機械強度的校驗

20、：LJ-150型鋁絞線的最小截面因此LJ-150型鋁絞線滿足機械強度的要求。3.對于二泵房補償后的視在功率為：，根據經濟電流密度選擇導線和電纜截面，有：，由設計原始資料可知：年最大負荷利用小時數小時，進線選架空線路 ，故選擇的經濟電流密度為：，因此，選擇標準截面，即，選擇LJ-450型鋁絞線對其進行發熱條件的校驗：LJ-450型鋁絞線(室外時) ，因此滿足發熱條件。對其進行機械強度的校驗：LJ-450型鋁絞線的最小截面因此LJ-300型鋁絞線滿足機械強度的要求。3、對于機修車間此車間的用電設備均為低壓用電設備，其中導線和電纜的截面選擇滿足條件：1) 相線截面的選擇以滿足發熱條件即，；2) 中性

21、線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足；3) 保護線（PE線）的截面選擇2 時，；2 時，2 時，4) 保護中性線（PEN）的選擇，取（N線）與（PE）的最大截面。按照發熱條件選擇導線，采用BLX-500型鋁芯橡皮導線明敷。可以用三條導線作為相線，再選中性線(N線)和保護線(PE線)。所選線路的導線型號規格：導線截面選擇結果如下序號用電設備名稱數量N計算負荷BLX-500型導線截面/kW/kvar/kVA/A相線PE線N線1車床C62021.521.342.023.082.52.522車床C61620.660.60.891.352.52.523銑床20.50.60.781.182.

22、52.524刨床20.81.051.3222.52.525刨床20.60.841.021.562.52.526鉆床20.30.340.450.682.52.527砂輪機20.60.590.851.32.52.528吊車21.711.282.143.252.52.529電焊機20.71.211.42.122.52.5210電阻爐28.408.412.782.52.5211照明線路1601624442九、一次側保護設備的選擇與校驗1.斷路器的選擇和校驗35kV斷路器的選擇及校驗高壓斷路器的指標主要有額定電壓、額定電流、斷流容量。在進行設備選擇時我們主要考慮的也是這三者。 高壓斷路器的額定電壓須大于

23、等于工作電網電壓。 高壓斷路器的額定遮斷容量必須大于或等于其安裝處的短路容量。 其額定斷流能力必須大于或等于其安裝處的最大短路電流。 如果斷路器裝在較其額定電壓低的電路中，其遮斷容量也相應的減少。注：電網電壓；：斷路器的額定電壓。高壓斷路器的校驗。 動穩定度的校驗。按三相短路沖擊電流校驗。 熱穩定度的校驗。按三相短路穩態電流和短路發熱假想時間校驗。序號裝設地點的電氣條件DW8-35項目數據項目數據結論135KV35KV合格292.3A1000A合格33.756KA16.5KA合格49.5KA41KA合格555KA合格35kV出線上斷路器的選擇與35kV側斷路器的選擇相同。 6V側斷路器的選擇及

24、校驗選擇方法和35KV的一致。選擇QW1-10即可滿足要求。2.離開關的選擇與校驗 6kV側出線隔離開關的選擇與校驗選擇屋外GN610T/600型隔離開關 型號額定電壓額定電流極限通過電流10s熱穩定電流合閘時間分閘時間峰值有效值GN610T/60010KV600A52KA36KA0.06s0.1s同理：經校驗符合動熱穩定要求。 35kV側進線隔離開關的選擇與校驗(1) 根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇屋外GW5-35GD/1000型隔離開關。 型號額定電壓額定電流極限通過電流5s熱穩定電流合閘時間分閘時間峰值有效值GW5-35GD/100035KV1000A29KA14kA0.

25、06s0.1s同理：經校驗符合動熱穩定要求。35kV側出線隔離開關的選擇與校驗根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇屋外GW5-35GD/600型隔離開關。型號額定電壓額定電流極限通過電流5s熱穩定電流合閘時間分閘時間峰值有效值GW5-35GD/60035KV600A29KA14KA0.06s0.1s同理：經校驗符合動熱穩定要求。3.熔斷器的選擇(1) 保護35kV側所用變的熔斷器的選擇=1.05=1.05×=0.82A=×=1.5×=1.17A由于交流高壓跌落式熔斷器的切斷短路電流的能力是用額定容量來表示的，所以應計算短路容量，短路電流采用沖擊電流有效值

26、。=×37×1.52×3.239=316MVA RW535/100400型戶外跌落式熔斷器參數 型 號額定電壓（kV）額定電流（A）切斷電流（kA）切斷容量（MVA）RW535/10040035100100熔件電流規格化可選用 =50A額定電流為 =100A>=50A>=0.82A所以滿足額定電流選擇的條件。額定切斷容量 =500MVA>=316MVA所以滿足額定斷流容量的選擇條件。保護6kV側所用變熔斷器的選擇型 號額定電壓（kV）額定電流（A）切斷電流（kA）切斷容量（MVA）RN110104012200額定電流為 =40A=20A>=

27、2.89A同理：滿足額定電流選擇的條件。額定切斷容量=200MVA>=51.17MVA所以滿足額定斷流容量的選擇條件。 保護35kV側電壓互感器的熔斷器的選擇三相短路容量 =×37×1.52×3.239=316MVA 所以選擇RW10-35/0.5型戶外高壓熔斷器，型 號額定電壓（kV）額定電流（A）切斷電流（kA）切斷容量RW1035/0.5350.58400同理：滿足額定電流選擇的條件。額定切斷容量=400MVA>=316MVA保護610kV側電壓互感器的熔斷器的選擇三相短路容量 =，=×10.5×1.52×1.851=51.17MVA型 號額定電壓（kV）額定電流（A）切斷電流（kA）切斷容量（MVA）RN21010720200額定切斷容量 =200MVA>=51.17MVA設備的額定開斷電流大于次暫態短路電流的有效值同理：所以滿足選擇的要求。保護電力電容的熔斷器的選擇：電力電容器在合閘時產生沖擊電流，此時熔斷器的熔件不應熔斷，保證正常工作。