1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業湖北理工學院電氣與電子信息工程學院供配電工程課程設計報告 設計題目：某重型設備制造公司供配電系統電氣部分初步設計完成時間：2013 年 6 月 15 日供配電工程課程設計任務書（17）一、設計題目某重型設備制造公司供配電系統電氣部分初步設計二、設計目的及要求通過本課程設計，熟悉現行國家標準和設計規范，樹立起技術與工程經濟相統一的辨證觀點；培養綜合應用所學理論知識分析解決工程實際問題的能力；掌握電氣工程設計計算的方法，為今后從事電力工程設計、建設、運行及管理工作，打下必要

2、的基礎。要求根據用戶所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產的發展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設備和進出線，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。三、設計依據1、工廠負荷情況該公司以生產冶金、建材、電站、化工制粉、破碎設備及備件為主業，產品有MPS、LM型中速磨、水泥磨、圓錐破碎機、顎式破碎機、鋼球磨、單齒輥破碎機及備件，同時公司還生產高鉻鑄造合金系列、鎳硬鑄造合金系列、各種高合金鋼鑄件。公司下設鑄鋼車間、鑄鐵車間、精整車間、機加車間以及科研辦公樓。多數車間為三班制，年

3、最大負荷利用小時數為5500小時，日最大負荷持續時間6小時。該公司屬于二級負荷。本廠的負荷統計資料如表1所示。表1負荷統計資料編號廠房名稱設備容量/kW需要系數功率因數1鑄鋼車間11800.550702鑄鐵車間9700.550653精整車間6400.500754機加車間4680.400655科研辦公樓2800.700902、供電電源情況按照工廠與當地電業部門簽訂的供用電協議規定，本廠可由附近110/10kV地區變電站取得工作電源。該變電站距廠約為5km。10kV母線短路數據：、，其出口斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為1.5s。要求工廠最大負荷時的功率

4、因數不得低于0.92。3氣象資料本廠所在地區的年最高氣溫為40，年平均氣溫為25，年最低氣溫為2，年最熱月平均最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為26，年最熱月地下0.8m處平均溫度為25。當地主導風向為東南風，年雷暴日數為52.2天。4地質水文資料本廠所在地區平均海拔200m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。5電費制度本廠與當地供電部門達成協議，在工廠變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電價制交納電費。基本電價20元/千伏安/月，電度電價0.5元/度。四、設計任務設計內容包括：變配電所的負荷計算及無功功率的補償計算，變配電所所址的選擇，變壓器臺數和容量、型式的確定，變配電所主接線方案的

5、選擇，高低壓配電線路及導線截面選擇，短路計算和開關設備的選擇，保護配置及整定計算*，防雷保護與接地裝置設計*等。 1摘要 本論文主要是對小型工廠配電系統的電氣部分進行設計，工廠由戶外引入10kv的高壓電源，經過工廠變電所降為220/380的低壓電，直接共給工廠車間的動力系統和照明。在選擇電氣設備之前，先對工廠負荷進行計算，確定工廠總的負荷容量，同時在低壓母線進行無功功率補償，以提高功率因素。根據補償后的負荷容量，選擇工廠變電所變壓器的容量和臺數。然后確定工廠采用的供電系統，選擇合適的車間配電方案，畫出供配電系統的接線圖。 高壓側一次設備、低壓一次設備和導線截面積選擇時，都必須滿足電路正常條件下

6、和短路故障下工作的要求。電器設備不僅要滿足在短路故障下的工廠要求。還必須按最大的故障時的動穩定性和熱穩定性進行校驗，以判斷設備是否滿足工作要求。電路發生三相短路時的短路電流最大，計算三相短路電流，以進行設備的校驗。最后進行繼電保護和防雷接地，來提高系統的安全性和可靠性。關鍵詞：負荷計算，三相短路，主接線，繼電保護，設備選擇。 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. 目錄 TOC o 1-2 h z u

12、一、前言工程學科技術在推動人類文明進步中一直起著發動機的作用。隨著知識經濟時代的到來,科學技術突飛猛進,國際競爭日趨激烈。特別是隨著經濟全球化發展和我國的科技越來越發達,世界制造業將逐步向我國轉移。因此對于大學生的我們掌握這些知識是必要的。通過本課程設計，可以使我們熟悉現行國家標準和設計規范，樹立起技術與工程經濟相統一的辨證觀點；培養綜合應用所學理論知識分析解決工程實際問題的能力；掌握電氣工程設計計算的方法，為今后從事電力工程設計、建設、運行及管理工作，打下必要的基礎。要求根據用戶所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產的發展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變

13、電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設備和進出線，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。該公司以生產冶金、建材、電站、化工制粉、破碎設備及備件為主業，產品有MPS、LM型中速磨、水泥磨、圓錐破碎機、顎式破碎機、鋼球磨、單齒輥破碎機及備件，同時公司還生產高鉻鑄造合金系列、鎳硬鑄造合金系列、各種高合金鋼鑄件。公司下設鑄鋼車間、鑄鐵車間、精整車間、機加車間以及科研辦公樓。2、負荷計算、無功補償計算、變壓器選擇及初步方案的確定2.1、全廠負荷統計負荷計算是指導體通過一個等效負荷時，導體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時其產生的最高溫升相等，該等效負荷

14、就稱為計算負荷。工業企業電力負荷計算的主要目的是：(1).全廠在工程設計的可行性研究階段要對全廠用電量作出估算以便確定整個工程的方案。(2).在設計工廠供電系統時，為了正確選擇變壓器的容量，正確選擇各種電氣設備和配電網絡，以及正確選擇無功補償設備等，需要對電力負荷進行計算。確定負荷計算的方法有多種，包括估算法、需要系數法、二項式法和單相復合的計算，在這里我們采用需要系數法。對于單組用電設備的計算負荷公式如下：有功功率： 無功功率： 視在功率： 計算電流： 式中：該用電設備組的需要系數 功率因數角的正切值該用電設備組的額定電壓，單位是kV所以本廠的負荷統計如下（以鑄鋼車間為例）：有功計算負荷：

15、無功計算負荷： 視在計算負荷： 計算電流： 其他車間的負荷計算和以上的一樣，見表2.1：表2.1 車間負荷計算表序號車間名稱設備容量/kW計算容量計算電流/A有功計算負荷/kW無功計算負荷/kvar視在計算負荷/ 1鑄鋼車間1180649661.9892714082鑄鐵車間970533.5624.2821.212483精整車間640320281.6426.677504機加車間468187.2219.022884405科研辦公樓28019694.1217.83302.2、車間變電所的數量、類型和所址的確定由于工廠屬于二級負荷，并且取10kV母線作為電源，綜合考慮工廠負荷分布情況及廠區情況，選用5

16、個10kV/0.38kV直降變電所，具體分配如下：鑄鋼車間、鑄鐵車間、精整車間、機加車間、科研辦公樓分別裝配車間變電所1、車間變電所2、車間變電所3，車間變電所4，車間變電所5。2.3、無功功率補償計算（以鑄鋼車間為例）（1）求補償前的視在計算負荷及功率因數 視在計算負荷 功率因數 （2）確定無功補償容量鋸條車間、鈑金車間和噴漆車間共用一個車間變電所4，辦公樓用一個變電所5。 （3）低壓電容器柜的選擇 選擇（GGD，GGL）型低壓無功功率補償柜，BCMJ0.4-16-3電容器，所需安裝的組數，所需柜數3臺。其余車間的計算與金工車間類似，無功補償容量與電容器柜選型見表2-2：表2-2 無功補償容

17、量與電容器柜選型表車間名稱所需無功補償容量/kvar低壓電容器柜型號電容器柜臺數實際無功補償容量/kvar鑄鋼車間447.81BCMJ0.4-16-33480鑄鐵車間448.14BCMJ0.4-16-33480精整車間176BCMJ0.4-16-32192機加車間157.245BCMJ0.4-16-31160科研辦公樓29.4BCMJ0.4-16-3002.4、補償后用戶的計算負荷 主變壓器的功率損耗： 因此，補償后工廠380V側和10kV側的負荷計算如表2-3所示：表2-3 變電所的補償方案序號功率因數變電所1380V側補償前負荷0.7649661.98927380V側無功補償容量48038

18、0V側補償后負荷0.95649181.9674變電所2380V側補償前負荷0.65533.5624.2821.2380V側無功補償容量480380V側補償后負荷0.95533.5144.2550.6變電所3380V側補償前負荷0.75320284.10373.85380V側無功補償容量200380V側補償后負荷0.95132089.6332.3變電所4380V側補償前負荷0.65187.2219.024288380V側無功補償容量300380V側補償后負荷0.9198187.259.8196.3變電所5380V側補償前負荷0.719694.08217.78380V側無功補償容量30380V側補

19、償后負荷0.719694.08217.78主變壓器功率損耗18.53492.6810kV側負荷總計0.92651791.4460.41853.5注：因為對前四個補償電容得比較大，所以對科研辦公樓不需要進行補償，通過計算發現補償后高壓側的功率因數大于0.92.所以補償成功。滿足條件。2.5、變電所變壓器選擇因為10kV側五個變電所的視在負荷分別為674kVA、550.6kVA、332.3 kVA、196.3kVA、217.78 kVA，又考慮到工廠以后的發展，所以選用5臺10(15%)0.4kV S11型變壓器，具體參數見表2-4：表2-4 變壓器選型及參數變壓器序號型號額定容量/ kVA空載損

20、耗(kW)負載損耗(kW)空載電流（%）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、主接線方案的選擇因為工廠是二級負荷且考慮到經濟因素，選擇單母線接線方式。單母線接線方式的優點：簡單、清晰、設備少、運行操作方便且有利于擴建。3.1、高壓側主接線方案根據設計分組要求，本組高壓側選取HXGN系列高壓開關柜，結合所給柜型資料，考慮到高壓側接

21、線盡量簡單，設計高壓側主接線如圖3-1：圖3-1 高壓側主接線3.2低壓側主接線方案 根據設計分組要求，低壓側選取GGD系列高壓開關柜，設計低壓側主接線如下圖3-2 低壓側主接線4、短路電流計算短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。對于工廠供電系統來說，常將電力系統當作無限大容量電源。常用的計算方法有歐姆法（有稱有名單位值法）和標幺值法（又稱相對單位值法）。在本設計中取三個短路點，分別是：主變壓器高壓側，變壓器低壓側以及10kV線路末端。計算方法采用標幺值法。4.1、短路電流的計算

22、方法基準電流：基準電抗：三相短路電流周期分量有效值：三相短路容量的計算公式：繪制短路計算圖如圖4-1所示：圖4-1 短路計算圖確定基準值：取，即高壓側，低壓側，架空線，則，.4.2、計算短路電路中各元件的電抗標幺值電力系統最大電抗標幺值 最小電抗標幺值 架空線路電力變壓器電力變壓器的電抗標幺值 表4-1 變壓器電抗標幺值表變壓器型號額定容量/ kVA電抗標幺值STS1S11-M-800/10800STS2S11-M-630/10630STS3S11-M-400/10400STS 4S11-M-250/10250STS 5S11-M-250/10250繪制等效電路如圖4-2所示：圖4-2 等效電

23、路4.3、計算k-1點（10kV側）的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值最大總電抗標幺值 最小總電抗標幺值 三相短路電流周期分量有效值最大值 最小值 其他三相短路電流三相短路容量4.4、計算k-2點（0.4kV側）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量五個變壓器分列運行，取其中一個作為例子計算，其他四個相似總電抗標幺值最大總電抗標幺值 最小總電抗標幺值 三相短路電流周期分量有效值最大值 最小值 其他三相短路電流 三相短路容量作出短路計算表如下：表4-2 最大運行方式下的短路計算表變壓器短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/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 最小運行方式下的短路計算表變壓器短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/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、電氣設備選擇與校驗5.1、高壓側導線選擇1)先按電壓損失條件選擇導線截面初選YJV型銅電纜，對10kV 架空線取，則有：于是可得 選取導線，查附表12

27、知 代入參數計算可得： 可見滿足電壓損失要求。2)按發熱條件選擇電纜截面查附表，知截面的 YJV型電纜在的載流量為210A，大于。 綜上 高壓側導線選用型電纜。5.2、高壓側設備校驗根據此次設計分組要求，本小組選用HXGN系列高壓開關柜，內部主要有以下高壓電器設備：GN30-10/400-12.5型隔離開關、ZN63-12型真空斷路器、LZZJ-10型電流互感器、JDZX10-10E型電壓互感器、XRNP-12型高壓熔斷器、HY5W-17/45型避雷器等。表5-1 10kV電源進線側一次設備選擇與校驗由上表可得，高壓側設備校驗結果全部合格。5.3、低壓導線的選擇 因工廠內部具體車間位置不明確，無法分配低壓線路。只能根據表1-4，補償后低壓側計算電流大致選擇低壓配電室配電導線。 5.4、低壓側設備校驗根據此次設計分組要求，本小組選用GGD2系列低壓開關柜，對GGD2整套設備校驗如表5-2所示（以計算負荷最大的變電所4為例）：6、繼電保護 對于該工廠采用帶時限過電流保護。進出線示意圖如圖6-1：圖6-1 工廠進出線示意圖 QF1處的動作時間為1.5S，QF2處的動作時間為1.0S，QF3處的動作時間為0.5S。以1號變電所即鑄鋼車間為例，進行繼電保護的計算 整定k-1處的定時限