供配電課程設計報告湖北理工學院課程設計報告PAGEPAGE10摘要本次供電設計對象為某金屬制品廠，根據本金屬廠所能取得的電源以及該廠用電負荷情況，進行負荷計算、無功補償計算、變壓器型號選擇、主接線的設計、短路計算、導線與設備選校以及繼電保護與整定，為本廠選擇最優的供電系統方案。針對本廠情況，將本廠十三個供電部分由三個變電所配電，根據無功補償的計算，選擇的補償柜的型號分別為BSMJ0.4-25-3、BSMJ0.4-20-3、BSMJ0.4-30-3。另外，三個變電所選擇的變壓器型號分別為S11-M-800/10、S11-M-800/10、S11-M-630/10。由于題目要求，本次設計，選用的高壓開關柜與低壓開關柜型號分別為XGN，GGD。通過設備選擇與校驗，逐步完善設計圖，最終確定了高壓側與低壓側的接線，并且選校合格。最后在成形的接線設計圖的基礎上，完成了繼電保護與整定的計算目錄1前言 11.1工廠供電的意義和要求 11.2選題的背景和意義 12負荷計算的意義及相關參數的計算 22.1負荷計算的意義 22.2參數的計算 22.3車間負荷計算結果 33無功補償的計算 44變壓器選擇 65變配電所主接線方案的設計 75.1方案論證 75.2變壓器一次側電氣主接線圖 85.3變壓器二次側電氣主接線圖 96短路計算 96.1三相短路計算 97導線選擇及設備校驗 117.1高壓側10kV導線的選擇 117.2高壓側設備校驗 127.3低壓導線的選擇 137.3.1低壓側設備校驗 148繼電保護整定計算 148.1QF處設置定時限過電流保護 148.1.1動作電流整定 148.1.2檢驗靈敏度 158.2QF處電流速斷保護整定計算 158.2.1動作電流整定 158.2.2檢驗靈敏度 158.3，處動作時間的整定 159小結 16參考文獻 16供配電課程設計報告1前言1.1工廠供電的意義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。

眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。

在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小（除電化工業外）。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。

因此，做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義，對于節約能源、支援國家經濟建設，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，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，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選題的背景和意義本課題應用供配電設計的基本原則和方法進行塑料五金廠供配電系統電氣部分設計。通過本課程設計,培養學生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,培養學生獨立獲取新知識、新技術和新信息的能力,使學生初步掌握科學研究的基本方法和思路,學生能夠理解“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。2負荷計算的意義及相關參數的計算2.1負荷計算的意義負荷計算是設計的基礎,它決定設備容量的選用,管網系統的規模以及工程總造價等,這是技術人員熟知的事實。但是近幾年來用估算的方法替代了負荷計算,給制定方案、工程審核造成一定的困難。通過負荷的統計計算求出的、用來按發熱條件選擇供電系統中各元件的負荷值，稱為計算負荷（calculatedload）2.2參數的計算目前，對工礦企業的電力負荷計算主要采用三種方法：單位容量法、需要系數法、用系數法。在本設計中采用的是需要系法來進行負荷計算。（一）一組用電設備的計算負荷主要計算公式有：有功計算負荷：=(2-1)無功計算負荷：=(2-2)視在計算負荷：=/(2-3)計算電流：=/(2-4)式中為用電設備組的需要系數值；為用電設備組的平均功率因數；為功率因數的正切值；為用電設備組的額定電壓。（二）多組用電設備的計算負荷在確定低壓干線上或低壓母線上的計算負荷時，可結合具體情況對其有功和無功計算負荷計入一個同時系數K∑。圖2-1多組用電設備的計算負荷對于干線，可取K∑P=0.85-0.95;K∑Q=0.90-0.97對于低壓母線，由用電設備計算負荷直接相加來計算時，可取K∑P=0.8-0.9,K∑Q=0.85-0.95。由干線負荷直接相加來計算時，可取K∑P=0.95,K∑Q=0.97。其計算公式如下： (2-5)(2-6)由此確定五金廠各車間變電所總的電力負荷。2.3車間負荷計算結果由該工廠車間負荷表可確定五金廠各車間變電所電力負荷計算表，分別如下表：表2-2工廠的負荷情況編號廠房名稱設備容量/kW需要系數功率因數車間變電所代號1焊接車間5400.450.65STC12鈑金車間6500.500.703組裝車間4800.400.754沖壓車間6700.550.755噴塑車間2900.600.75STC26拋光車間2200.350.707倉庫500.350.808食堂1200.750.809鍋爐房1100.750.80STC310水泵房600.750.8011綜合辦公樓1850.700.9012生活區2600.700.9013廠區照明200.700.90表2-3：各車間變電所負荷計算情況STS1車間變電所電力負荷計算表編號廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)1焊接車間5400.450.651.17243284.10373.855682鈑金車間6500.500.701.02325331.57464.29705.413組裝車間4800.400.750.88192169.33256388.95總計K∑P=0.95;K∑Q=0.970.691.05722761.441049.31594.3STS2車間變電所電力負荷計算表廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)4沖壓車間6700.550.750.88368.5324.99491.33746.505噴塑車間2900.600.750.88174153.454232352.496拋光車間2200.350.701.027778.56110167.137倉庫500.350.800.7517.513.1321.8833.24總計K∑P=0.95;K∑Q=0.970.740.91605.15553.02819.81245.5STS3車間變電所電力負荷計算表廠房名稱Pe(kW)KdcosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)8食堂1200.750.800.759067.5112.5170.939鍋爐房1100.750.800.7582.561.88103.13156.6810水泵房600.750.800.754533.7556.2585.4611綜合辦公樓1850.700.900.48129.562.72143.89218.6212生活區2600.700.900.4818288.15202.22307.2513廠區照明200.700.900.48146.7815.5623.64總計K∑P=0.95;K∑Q=0.970.860.60515.853915.33無功補償的計算在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無功功率。無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉變為其他形式的能量。由于它不對外做功,才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。從發電機和高壓輸電線供給的無功功率,遠遠滿足不了負荷的需要,所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網需要裝設無功補償裝置的道理。根據電容器在工廠供電系統中的裝設位置，有高壓集中補償，低壓成組補償和低壓補償三種方式。由于本設計中上級要求工廠最大負荷時的功率因數不得低于0.92,而由上面計算可知=0.6<0.9，因此需要進行無功補償。綜合考慮在這里采用并聯電容器進行低壓集中補償。以STS1車間變電所為例,計算它的功率補償QN.C=761.44×（tanarccos0.69－tanarccos0.92）kvar=499.39kvar根據補償柜的規格要求,初選BSMJ0.4-25-3,每組容量qN.C=25kvar,則需要安裝的電容組數為n=QN.C/qN.C=499.39kvar/25kvar20無功補償后，變電所低壓側的視在計算負荷為： Pc=722Qc=(761.44-500)kvar=261.44kvarSc=767.88kV.Acosa=0.94又考慮到變壓器的功率損耗為：(3-1)(3-2)簡化公式有：ΔPT=0.01Sc，ΔQT=0.05Sc(3-3)即：ΔPT=0.01Sc=7.68kWΔQT=0.05Sc=3.84kvar變電所高壓側計算負荷為：=+Δ=729.68kW=+Δ=299.84kvar=788.89補償后的功率因數為：Cosφ==0.93各個車間的補償結果如下表3-1表3－1補償后低壓側計算負荷變電所序號(kvar)(kvar)補償后低壓側計算負荷cosa/kw/kvar/kV.A1499.395000.94722261.44767.882333.383600.95605.15193.02635.193123.921280.94515.85183.15547.40各個變電所補償容量和補償柜型號及校驗如下表3－2：表3－2各個變電所補償容量和補償柜型號及高壓側校驗變電所序號(kw)(kvar)(kw)(kvar)補償后高壓側功率因素補償柜型號補償柜臺數17.683.84729.68299.840.93BSMJ0.4-25-32026.353.18611.50224.780.94BSMJ0.4-20-31535.472.74521.32210.520.93BSMJ0.4-30-33由表3－2可得高壓側計算負荷：

有功計算負荷：無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：4變壓器選擇只裝設一臺主變的變電所。變壓器容量應滿足全部用電設備總計算負荷的需要，即選用新型電力變壓器，如S11型。對于第一車間變電所，選擇S11-M-800/10型變壓器,第二車間變電所選擇S11-M-800/10型變壓器，第三車間變電所選擇S11-M-630/10型變壓器。圖4－1系統概略接線圖5變配電所主接線方案的設計5.1方案論證方案一：采用單母線接線方式，兩路外供電源可供容量相同且可供全部負荷，采用一用一備運行方——胡變壓器一次側采用單母線接線，而二次側采用單母線分段接線方式，情況如下圖所示：圖5－1方案一圖方案二：10kv雙電源進線單母線分段接線，0.4kv側單母線分段接線，。該方案可以采用兩路電源同時運行的運行方式，也可以采用一路運行，另一路備用的運行方式，運行方式交靈活，供電可靠性和運行靈活性高于方案一。如下圖3所示：圖5－2方案二圖由于本廠屬于三級負荷，對于三級負荷不需要太高的可靠性，宜選更經濟實用型的。綜上比較，最后選定方案一為主接線圖。5.2變壓器一次側電氣主接線圖設備編號TAA1AA2AA3AA4AA5設備型號S11-800/10GGD2-23GGD2-6BSMJ-0.4-25/3GGD2-57GGD2-51用途 變電聯絡低壓進線無功補償接負載接負載負荷容量768KVA500Kvar圖5－3變壓器一次側電氣主接線圖5.3變壓器二次側電氣主接線圖柜列編號NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5···柜名進線柜計量柜互感器柜出線柜出線柜計量柜···柜型及方案編號KYN28-12(Z)-018KYN28-12(Z)-066KYN28-12(Z)-041KYN28-12(Z)-064KYN28-12(Z)-050···圖5－4變壓器二次側電氣主接線圖6短路計算6.1三相短路計算圖6－1供電系統短路計算電路圖下面以1號車間變電所為例進行計算：（在最大工作模式下，=300MVA）確定基準值取而計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值電力系統架空線路電力變壓器（查S11-800/10變壓器數據，）繪制等效電路圖如圖6－2所示，圖6－2供電系統等效電路圖求k-1點的短路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量求k-2點的短路電路總電抗標幺值三相短路電流的短路容量總電抗標幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流在10/0.4kV變壓器二次側低壓母線發生三相短路時，一般取，則三相短路容量最大模式及最小模式下短路計算如下表6-1及表6-2所示：表6-1最大模式下的三相短路電流計算短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/kA三相短路容量/MV.Ak-11.210.976.4978.13k-26.9120.8920.8920.8947.2127.3714.47表6-2最小模式下短路電流計算短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/kA三相短路容量/MV.Ak-11.543.573.573.579.105.3964.94k-27.1721.1321.1321.1347.7527.6813.957導線選擇及設備校驗7.1高壓側10kV導線的選擇10kV10kV3km1862.50kw+j735.13kvar圖7-1高壓側線路長度和負荷情況（1）先按電壓損失條件選擇導線截面初步選取LJ型鋁導線，對10kV架空線取，則有：于是可得選取LJ-70導線，查表知代入參數可得：可見LJ-70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LJ-70型電纜在的載流量233A，大于。綜上，高壓側導線選用LJ-70型電纜。7.2高壓側設備校驗根據此次設計分組要求，本小組選用XGN系列高壓開關柜，內部主要有以下高壓電器設備：旋轉式隔離開關GN30-10、真空斷路器ZN28A-10、電流互感器LZZJ-10、電壓互感器LMZ1-10、高壓熔斷器RN2-10、避雷器等。（1）對真空斷路器的校驗（取高壓側據點保護時間為1.5S）表7-1真空斷路器的校驗序號高壓側的電氣條件（以最大工作模式下為例）ZN28A-12型斷路器項目數據項目數據110kV110kV282A282A32.86kA32.86kA47.3kA47.3kA55（2）高壓隔離開關的校驗表7－2旋轉式隔離開關校驗序號高壓側的電氣條件（以最大工作模式下為例）旋轉式隔離開關GN30-10項目數據項目數據結論110kV12kV合格282A400A合格32.86kA12.5kA合格47.3kA31.5kA合格5合格（3）對電流互感器校驗表7－3LMZ1-10電流互感器的校驗項目對比電壓電流斷流能力動穩定熱穩定電壓互感器12kV300A——20A高壓側電氣條件10kV8.2A——7.3kA結論合格合格——合格合格（4）高壓熔斷器校驗RN2-10型高壓熔斷器=10KV，,（5）斷流能力校驗斷開的短路電流,則故滿足要求。7.3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3－1，補償后低壓側計算電流大致選擇低壓配電室配電導線。7.3.1低壓側設備校驗根據此次設計分組要求，本小組選用GGD系列低壓開關柜，由表2－3及表3-1可對GGD2整套設備校驗如下表：表5-4.1GGD2低壓開關柜校驗(取高壓側據點保護時間為1.0S)序號低壓側側的電氣條件（以計算負荷最大變電所為例）GGD2低壓開關柜項目數據項目數據結論1380V380V合格2532.96A1000A合格312.109kA15kA合格432.21kA63kA合格5合格8繼電保護整定計算以第一車間變電所為例計算：圖8－1第一車間變電所圖8.1QF處設置定時限過電流保護8.1.1動作電流整定變壓器的最大負荷電流取Krel=1.2，Kre=0.85，Ki=150／5=30，故動作電流動作電流整定為5A。8.1.2檢驗靈敏度變壓器低壓母線的最小兩相短路電流用于校驗保護靈敏度線路，變壓器低壓母最小兩相短路電流反映到高壓側的電流值為（變壓器連接組別為Dyn11）：靈敏度：