某機械廠供配電系統(tǒng)的設計

1、存檔資料 成績： 課 程 設 計 報 告 書所屬課程名稱 供變電技術 題 目 某機械廠供配電系統(tǒng)的設計 分 院 電 信 分 院 專業(yè)班級 電氣工程及自動化（電力方向） 學 號 學生姓名 指導教師 課 程 設 計（ 論 文 ）任 務 書專 業(yè)電氣工程及自動化（電力方向）班級 班 姓名 一、課程設計（論文）題目某機械廠供配電系統(tǒng)的設計二、課程設計（論文）工作： 三、課程設計（論文）的內(nèi)容要求：設計某一機械廠供配電系統(tǒng)，通過負荷計算和無功功率計算及補償，選擇相應的電氣設備，確定變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定。某機械廠變電所負荷統(tǒng)計資料廠房編號用電單位名稱負荷性質(zhì)設備容量/kw需要系數(shù)功率因數(shù)

2、一車間機修車間負荷金屬切削機床組90.50.21.730.5通風機30.80.750.82車間計算負荷650.30.63車間計算負荷560.40.64車間計算負荷400.40.75車間計算負荷720.30.76生活區(qū)計算負荷3000.50.8高壓負荷計算負荷2000.60.6計算負荷1800.50.6設計方法與步驟：負荷計算和無功功率計算及補償；變電所位置和形式的選擇；變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇；短路電流的計算；變電所一次設備的選擇與校驗；變電所高、低壓線路的選擇；變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定；學生簽名： 評閱人 職稱 講師 目 錄前 言3一低壓部分4二高壓部分5三.

3、短路計算7四電源進線,架空線路選擇方案：8五.負荷饋線10六.變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定12七變電所高、低壓電氣圖17八實訓心得19九附錄參考文獻19前 言 課程設計是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，通過課程設計可以鞏固本課程理論知識，掌握供配電設計的基本方法，通過解決各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關政策、方針、技術規(guī)程有一定的了解，在計算、繪圖、設計說明書等方面得到訓練，為今后的工作奠定基礎。本設計可分為九部分：負荷計算和無功功率計算及補償；變電所位置和形式的選擇；變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇；短路電流的計算；變電所一次設備的選

4、擇與校驗；變電所高、低壓線路的選擇；變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定；心得和體會；附參考文獻。另外有設計圖紙4張（以附圖的形式給出），分別是：附圖一廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖；附圖二變電所平面布置圖；附圖三變電所高壓電氣主接線圖；附圖四變電所低壓電氣主接線圖。由于設計者知識掌握的深度和廣度有限，本設計尚有不完善的地方，敬請老師、同學批評指正！統(tǒng)計負荷量某機械廠變電所負荷統(tǒng)計資料廠房編號用電單位名稱負荷性質(zhì)設備容量/kw需要系數(shù)功率因數(shù)一車間機修車間負荷金屬切削機床組90.50.21.730.5通風機30.80.750.82車間計算負荷650.30.63車間計算負荷560.40.64車間計算負荷4

5、00.40.75車間計算負荷720.30.76生活區(qū)計算負荷3000.50.8高壓負荷計算負荷2000.60.6計算負荷1800.50.6(一) 負荷計算和無功功率計算在負荷計算時，采用需要系數(shù)法對各個車間進行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。具體步驟如下。一低壓部分1. 一車間機修車間負荷（1）. 金屬切削機床組p30(11)=90.5×0.2=18.1kw ;q30(11)=18.1×1.73=31.313 kvar （2）.通風機組查附錄表，去kd=0.8,cosa=0.8,tana=0.75p30(12)=0.8×2

6、15;3=4.8kw;q30(12)=4.8×0.75=3.6kvar;因此第一車間線路總計算負荷為p30=18.1+4.8=18.7kw;q30=31.313+3.6=32.4kvar;s30=(22.9²+34.913²)½=37.4kv.a ;i30=41.75kv.a/(3½×0.38kv)=56.8a;2.二車間計算負荷p30(2)=0.3×65kw=19.5kw; q30（2）=19.5×tan(arccos0.6)=19.5×1.33=25.9kvar; s30(2)=19.5/0.6=32

7、.5kv.a; i30(2)=32.5/(3½×0.38)=49.38a;3.三車間計算負荷p30（3）=0.4×56kw=22.4kw;q30(3)=22.4×tan(arccos0.6)=22.4×1.33=29.87kvar ;s30(3)=22.4/0.6=37.33kv.a ;i30（3）=37.33/(3½×0.38)=56.72a ;4.四車間計算負荷p30(4)=0.4×40kw=16kw; q30（4）=16×tan(arccos0.7)=16×1.02=16.32kvar;

8、s30(4)=16/0.7=22.86kv.a; i30(4)=22.86/(3½×0.38)=34.73a;5. 五車間計算負荷p30(5)=0.3×72kw=21.6kw; q30（5）=21.6×tan(arccos0.7)=21.6×1.02=22.03kvar; s30(5)=21.6/0.7=30.86kv.a; i30(5)=30.86/(3½×0.38)=46.89a;6.生活區(qū)計算負荷p30(6)=0.5×300kw=150kw; q30（6）=150×tan(arccos0.8)=15

9、0×0.75=112.5kvar; s30(6)=150/0.8=187.5kv.a; i30(6)=187.5/(3½×0.38)=284.9a;因此380v線路上的總計算負荷為（取kp=0.95,kq=0.97）;p30=0.95×（22.9+19.5+22.4+16+21.6+150）=239.78kw;q30=0.97×（34.913+26+29.87+16.32+22.03+112.5）=234.38kvar;s30=(239.78²+234.38²)½=335.3kv.a;i30=335.3/(0.38

10、×3½)=509.44a;二高壓部分1.高壓負荷計算1p30（7）=0.6×200=120kw;q30（7）=120×tan(arccos0.6)=120×1.33=159.6kvar;s30(7)=120/0.6=200kv.a;i30(7)=200/(10×3½)=11.55a;2. 高壓負荷計算2p30（8）=0.5×180=90kw;q30（8）=90×tan(arccos0.6)=90×1.33=119.7kvar;s30(8)=90/0.6=150kv.a;i30(8)=150/(1

11、0×3½)=8.7a;因此低壓側總計算負荷為（取kp=0.95,kq=0.97）;p30=0.95×（18.7+19.5+22.4+16+21.6+150）=235.8kw;q30=0.97×（32.4+25.9+29.8+16.3+22+112.5）=231.7kvar;s30=(235.8²+231.7²)½=330.6kv.a;i30=330.6/(0.4×3½)=502.3a;變壓器損耗：pt=0.015×330.6=5.01kw;qt=0.06×330.6=19.8kvar;

12、高壓側總計算負荷為：p30=235.8+5=240.8kw;q30=231.7+19.8=251.5kvar;即可得總的計算負荷為（取kp=0.95,kq=0.97）;p30=0.95×（120+90+240.8）=428.3kw;q30=0.97×（159.6119.7251.5）=514.9kvar;s30=(428.3²+514.9²)½=669.7kv.a;cosa428.3/669.7=0.64;進行無功補償:(1).高壓集中補償要使cosa>=0.9p30=428.3kw;qc=428.3×tan(arccos0.6

13、4)- tan(arccos0.9)=306.8kvar;取qc=306.8kvar;s30=428.3²+208.1²½=476.2kv.a;i30=476.2/(10×3½)=27.5a;3.變電所主變壓器容量的選擇每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：（1）任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：（2）任一臺變壓器單獨運行時，應滿足：，即滿足全部一、二級負荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）×476.2=（285.7333.3）。而333.3*0.8=267，故每臺變壓器的容量選為315 ,?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器

14、為sc9系列樹脂澆注干式銅線電力變壓器。型號：sc9-315/10 ，其主要技術指標如下表所示：變壓器型號額定容量/額定電壓/kv聯(lián) 結 組型 號損耗/w空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負載sc9-315/10315100.4dyn1165032001.24這個單位變電所雖然是三級負荷但是考慮到現(xiàn)實生活中的實際情況，結合實際用電情況仍然采用兩臺變壓器三.短路計算采用標幺值計算: sn10-10i1630選定其準容量sd=100mva其準電壓ud1=uc1=10.5kv其準電壓ud2=uc2=0.4kvid1=sd/(3½ud1)=5.5kaid2=100/(3½×

15、0.4)=144.3ka查表soc=300mva電力系統(tǒng)電標標幺值：x*1=sd/soc=100/300=0.3架空線路電纜xo1=0.35km xo2=0.08kmx*2= xo1×sd/soc=(0.35×6+0.08×1) ×100/10.5²=2.0變壓器電標標幺值：x*3 =x*4=uk%×sd/100sn=12.7等效電路圖k-1點三相短路和短路容量x*(k-1)=x*1+x*2=0.3+2.0=2.3i(3)k-1=id1/ x*(k-1)=5.5/2.3=2.4kai” (3)=i (3)=i (3)k-1=2.4ka

16、i(3)sh=2.55 i” (3)=2.55×2.4=6.1kai(3)sh=1.51 i” (3)=1.51×2.4=3.6kai(3)k-1= sd/ x*(k-1)=100/2.3=43.5mvak-2點三相短路和短路容量x(3)(k-2)=x*1+x*2+x*3+x*4/x5=0.3+2.0+12.7/2=8.7(2)計算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值ik-2(2)=uc2/(3½x(k-2)=40/(1.44.3×3½)=16.6ka2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值i” (3)= i(3)=i(3)k-2

17、=16.6ka 3)三相短路沖擊電流及其有效值i(3)sh=1.84 i” (3)=1.84×15.5a=30.5kai(3)sh=1.09×15.5ka=18.1ka4)三相短路容量s(3)k-2=3½uc2 i(2)k-2=3½×0.4×15.5=11.5mv.a四電源進線,架空線路選擇方案1選擇線路截面ggd2型低壓開關柜，所選擇的主要低壓一次設備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖。部分初選設備：低壓斷路器：dw16-200能萬能斷路器、dw16-400智能斷路器 低壓熔斷器：nt系列 電壓互感器：jdz1系列電流互感器：lmzj

18、1 、lmz1 系列 母線型號： tmy-3（8010）+1（606）絕緣子型號：za-6y抗彎強度：3.75kn（戶內(nèi)支柱絕緣子）另外，無功補償柜選用2個gcj1-01型柜子，采用自動補償，滿足補償要求。由表5-8查得jec=1.15a/mm²,因此aec=19.5/1.15=17mm²選截面為25mm²,因此即選lj-25型鋁絞線2校驗發(fā)熱條件查附錄表20-1得lj-25的允許截流量ial=135a>i30=19.5a,因此滿足發(fā)熱條件3校驗機械強度查附錄表18得10kv架空線路鋁絞線的最小允許截面amin=25mm²,因此所選lj-25也是滿

19、足機械強度的要求的。高壓電纜：由表5-8查得jec=1.73a/mm²,因此aec=19.5a/1.73a/mm²=11.27mm²選截面為16mm² blv-10000-1×164.校驗發(fā)熱條件查附錄表20-1得16mm²的高壓電纜的允許截流量ial=42a>i30=19.5a,因此滿足發(fā)熱條件blv-10000-1×255.校驗機械強度查附錄表18，得10kv的高壓電纜線的最小允許截面amin=25mm².因此所選的截面不能滿足機械強度的要求。改選截面為25mm²的高壓電纜高壓母線ic=529a

20、（1） 按經(jīng)濟截面選擇sec=ic/jec=529/1.15=460mm²查表選擇lym-80×6（2） 母線動穩(wěn)定校驗。三相短路電動力fc(3)=3½kfish(2)²l/(a×107)=23.2n彎曲力矩按大于2檔計算，即m=fc(3)/10=2.1nmw=b²h/6=0.05²×0.004/6=1.7×10-6m³計算應力為ðe=m/v=1251000/6.4=1.2mpaðav=140mpa>ðe故母線滿足穩(wěn)定的要求母線熱穩(wěn)定校驗;設短路假想時間為1.

21、2sc=171as½/mm2 tima=0.75s a=50×4=200mm2a>amin=i(3)tima½/c=2.4×0.75½/171=12.0mm²母線實際截面為a=200mm²>amin=12.0mm²故母線也滿足熱穩(wěn)定的要求。(3)高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗校驗條件： a=允許的最小截面： a>amin=i(3)tima½/c=2.4×0.75½/171=12.0mm²所選電纜yjv-350的截面 a=18從而，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求 。(4)低壓

22、母線按經(jīng)濟截面選擇tmy母線 a=8010=800sec=ic/jec=509.44/1.15=443mm²查表選擇fc(3)=580.0n彎曲力矩按大于2檔來計算，即m=52.2n.m w=1.110-5m³計算應力為ð=5.0mpa ðal=140mpa> ðn故母線滿足動穩(wěn)定的要求 母線熱穩(wěn)定校驗，設短路假想時間為1.2sc=171as½/mm2 tima=0.75s a=50×4=200mm2a>amin=i(3)tima½/c=16.6×0.75½/171=84.1mm&#

23、178;故母線也滿足熱穩(wěn)定的要求五.負荷饋線1. 第一車間導線和電纜的計算考慮到工作環(huán)境等各方面因素，現(xiàn)擬用blv-500型鋁芯塑料線明敷（1） 相線截面選擇查附錄表23-1得環(huán)境溫度為30時明敷的blv-500型鋁芯塑料線為16mm²的ial=74a>i30=63.43a,滿足發(fā)熱條件，因此相線截面選 16mm²（2） n線截面選擇按a00.5aa，選a0=10mm²（3） pe線截面選擇由于aa=16mm²，按規(guī)定ape16mm²，綜合考慮選a=16mm²（4） 校驗機械強度查附錄表19知，按明敷在絕緣支持件上，且支持的間距

24、按最大來考慮，其最小允許截面積為10mm²，因此滿足機械強度要求（5） 校驗電壓損耗按a=16mm²查附錄表3，得明敷的鋁芯絕緣線r0=2.21/km，y0=0.265/km,因此線路的電壓損耗為u=（p30r0l+q30x0l）/un=15.75vu%=u/n×100%=4.1%<ual%=5%因此也滿足電壓損耗要求故所選電纜為blv-500-（3×16+1×10+pe16）2. 第2車間導線和電纜計算按照第1車間的方法可算得的數(shù)據(jù)選擇電纜為blv-510-（3×10+1×10+pe16）第3車間導線和電纜計算按照第

25、1車間的方法可算得的數(shù)據(jù)選擇電纜為blv-510-（3×10+1×10+pe16）4.第4車間導線和電纜計算按照第1車間的方法可算得的數(shù)據(jù)選擇電纜為blv-510-（3×16+1×10+pe16）5.第5車間導線和電纜計算按照第一車間的方法可算得的數(shù)據(jù)選擇電纜為blv-500-(3×25+1×16+pe16)6.生活區(qū)導線和電纜選擇按照第一車間的方法可算得的數(shù)據(jù)選擇電纜為blv-500-(3×150+1×95+pe16)高壓負荷1電纜計算（1） 由表5-8，查得jec=1.73a/mm²,因此aoc=11

26、.55/1.73=6.8mm²選最接近標準的截面25mm²，即選blv-10000-1×25 (2)校驗發(fā)熱條件 查附錄表22得blv-10000-1×25的允許截流量 ial=100a>i30=11.55a,因此滿足發(fā)熱條件。(3)校驗機械強度（1） 查附錄表19得最小允許截面積10mm²,因而滿足機械強度要求（2） 校驗電壓損耗按a=25mm²，當附錄表3得r0=1.36，x0=0.277，因此線路電壓損耗為u=20.74vu%=0.207%<ual%=5%故滿足要求高壓負荷2電纜計算根據(jù)高壓負荷1電纜的校驗方法算出的

27、數(shù)據(jù)就可以得知高壓負荷2滿足要求高壓設備的選擇1. 高壓斷路器的選擇由i30=529a,un=10kv，ish（3）=4.72ka,試選sw2-35/1000型少油戶外高壓斷路器,又按計算所得的ish(3),i30,ik(3) ish(3)進行校驗其選擇校驗表如下，斷路器數(shù)據(jù)由附錄表12查得2.高壓熔斷器i=19.5a u=10kv soc=100mv.a故選rw4-10/1003.高壓隔離開關由i30=529a,un=10kv，ish（3）=4.72ka,i=1.85ka選gn19-10/6304.電壓互感器由u=10kv soc=100mv.a故選jd2-10低壓設備選擇第一車間選dw15

28、-200(qf)rm10-100(fu)第二車間選dw15-200（qf）rm10-60（fu）第三車間選dw15-200（qf）rm10-60第四車間選dw15-200（qf）rm10-60（fu）第五車間選dw15-200（qf）rm10-60（fu）生活區(qū)選dw15-400（qf）rm10-350（fu）六.變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定（1） 二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟性差。 考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護方

29、便。這里采用交流操作電源。（2） 高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機構的形式和操作電源的類別。結合上面設備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路。（3） 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置這里根據(jù)gbj63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應絕緣監(jiān)視裝置。a) 10kv電源進線上：電能計量柜裝設有功電能表和無功電能表；為了解負荷電流，裝設電流表一只。b) 變電所每段母線上：裝設電壓表測量電壓并裝設絕緣檢測裝置。c) 電力變壓器高壓側：裝設電流表和有功電能表各一只。d) 380v的電源進線和變壓器低壓側：各裝一只電流表。e) 低壓動力線路：裝設電流表

30、一只。（4） 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ard）（機械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（apd）。（二）繼電保護的整定 繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護裝置比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。型號都采

31、用gl-25/10 。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟，投資大大降低。此次設計對變壓器裝設過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側采用相關斷路器實現(xiàn)三段保護。1)變壓器繼電保護變電所內(nèi)裝有兩臺10/0.4315的變壓器。低壓母線側三相短路電流為i(3)k=16.6ka，高壓側繼電保護用電流互感器的變比為200/5a，繼電器采用gl-25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。a)過電流保護動作電流的整定： ，故其動作電流： 動作電流整定為3a。b)過電流保護動作時限的整定由于此變電所為終端變電所，因此其

32、過電流保護的10倍動作電流的動作時限整定為。c)電流速斷保護速斷電流倍數(shù)整定取，故其速斷電流為： 因此速斷電流倍數(shù)整定為：。2）10kv側繼電保護在此選用gl-25/10型繼電器。由以上條件得計算數(shù)據(jù)：變壓器一次側過電流保護的10倍動作時限整定為0.5s；過電流保護采用兩相兩繼電器式接線；高壓側線路首端的三相短路電流為2.4ka；變比為200/5a保護用電流互感器動作電流為9a。下面對高壓母線處的過電流保護裝置進行整定。（高壓母線處繼電保護用電流互感器變比為200/5a）整定的動作電流取，故， 根據(jù)gl-25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為3a 。整定的動作時限：母線三相短路電流反映到中的電流： 對的動作電流的倍數(shù)，即： 由反時限過電流保護的動作時限的整定曲線確定的實際動作時間：=0.6s。的實際動作時間：母線三相短路電流反映到中的電流： 對的動作電流的倍數(shù)，即： 所以由10倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限：。3）0.38kv側低壓斷路器保護整定項目：(a)瞬時過流脫扣器動作電流整定：滿足 ：對萬能斷路器取1.35；對塑殼斷路器取22.