機(jī)械四廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)第1章設(shè)計(jì)任務(wù)1.1課程設(shè)計(jì)名稱機(jī)械四廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)要求根據(jù)已知的設(shè)計(jì)依據(jù)，合理設(shè)計(jì)機(jī)械二廠供配電系統(tǒng)，確定該廠變電所變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案、高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定防雷接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪制該廠的主接線圖，要求該廠功率因數(shù)不低于0.9。1.3設(shè)計(jì)依據(jù)1.3.1工廠負(fù)荷情況本廠車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4800小時(shí)，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6小時(shí)，該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余均屬三級負(fù)荷。本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)情況如下表所示： 表1-1各車間負(fù)荷情況表序號廠房名稱負(fù)荷類別Pe/kWKd

2、cos1鑄造車間動力3150.40.752鐵鉚車間動力2700.30.73金工1車間動力2750.40.755金工2車間動力2100.40.76工具車間動力2200.30.77氧氣車間動力2000.30.88熱處理車間動力3150.40.89裝配車間動力2850.30.710機(jī)修車間動力2320.30.7511鍋爐房動力750.30.712倉庫動力340.40.713生活用電照明1500.71.01.3.2供電電源情況 本廠供電電源來自本廠北面3km的一條10KV公用電源干線，該干線出口斷路器斷流容量為500MVA，此斷路器配備有定時(shí)限過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動作時(shí)間為1

3、.7S，為滿足工廠二級負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由2km處鄰近單位取得備用電源。1.3.3 氣象及地質(zhì)資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為39，年平均氣溫為23，年最低氣溫為8，年最熱月平均最高氣溫為30，年最熱月平均氣溫為26，年雷暴日為35，本廠所在地區(qū)平均海拔500米，底層以砂粘土為主。第2章負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計(jì)算2.1.1單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 鑄造車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） 3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kV

4、A）4)計(jì)算電流（單位為A） 鐵鉚車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 金工1車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） 3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 金工2車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） 3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 工具車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） 3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 氧氣車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為

5、kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 熱處理車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 裝配車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 機(jī)修車間1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 鍋爐房1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） 3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kV

6、A）4)計(jì)算電流（單位為A） 倉庫1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） 3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 生活區(qū)1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW） 2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar） 3)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 2.1.2多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式1)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）2)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）3）視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）4)計(jì)算電流（單位為A） 經(jīng)計(jì)算，得到各車間的負(fù)荷計(jì)算如表2-1所示表2-1 各車間計(jì)算負(fù)荷編號名稱類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)costan計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/

7、A1鑄造車間動力315040.75088126110.9168255.22鐵鉚車間動力27003071028182.6115.7175.83金工1車間動力2750407508811096.8146.7222.95金工2車間動力21004071028485.7120182.36工具車間動力22003071026667.394.3143.37氧氣車間動力20003080756045.075114.08熱處理車間動力315040807512694.5157.5239.39裝配車間動力285030710285.587.2122.1185.610機(jī)修車間動力2320307508869.661.392.8

8、14111鍋爐房動力75030710222.523.032.148.812倉庫動力34040710213.613.919.429.513生活區(qū)照明150071001050105.0159.5計(jì)入=0.90, =0.95854.3730.31123.91707.62.2 無功功率補(bǔ)償為了提高電能利用率常常在供電系統(tǒng)中并聯(lián)合適的電容器以提高功率因數(shù)。表2-2 無功功率補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算表項(xiàng)目cos計(jì)算負(fù)荷/kW/kvar/kVA/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.75854.3730.31123.91707.6380V側(cè)無功補(bǔ)償容量-504380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.93854.333

9、0.3915.91391.6主變壓器功率損耗0.01=11.80.05=59.210kV側(cè)負(fù)荷計(jì)算0.92863.5376.1941.851.8第3章主變壓器及主接線方案的選擇3.1主變壓器的選擇跟據(jù)該工廠內(nèi)二級負(fù)荷情況，因此可以選擇兩臺變壓器，每臺容量因此選兩臺S9-630/10（6）型油浸式低損耗電力電變壓器。工廠二級負(fù)荷所需的備用電源，由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。所選主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Yyn0 。3.2主接線方案的選擇圖3-1機(jī)械四廠供配電所主接線圖第4章短路電流的計(jì)算4.1計(jì)算電流圖4-1短路計(jì)算電路4.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)，低壓側(cè)

10、，則 4.3計(jì)算短路電路中各個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值 1)電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故 2)架空線路架空線路電抗，而線路長3km，故 3)電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故 因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖4-2所示。圖4-2短路計(jì)算等效電路4.4k-1點(diǎn)（10.5kv側(cè)）的相關(guān)計(jì)算1)總電抗標(biāo)幺值 2)三相短路電流周期分量有效值 3)其他短路電流 4)三相短路容量 4.5k-2點(diǎn)（0.4V側(cè)）的相關(guān)計(jì)算1)總電抗標(biāo)幺值 2)三相短路電流周期分量有效值 3)其他短路電流 4)三相短路容量 以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表4-1所示。表4-1短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相

11、短路電流三相短路容量/MVAk-14.784.784.7812.197.2286.96k-230.530.530.556.1233.2521.19第5章降壓變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.110kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.1.1按工作電壓選擇設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣子額定電壓，熔斷器額定電壓。5.1.2按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即5.1.3按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲笕喽搪冯娏饔行е祷蛉喽搪啡?/p>

12、量，即或 對于分?jǐn)嘣O(shè)備負(fù)荷電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。5.1.4隔離開關(guān)、斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)1)動穩(wěn)定度校驗(yàn)條件或注：、分別為開關(guān)的動穩(wěn)定電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值。2)熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件 注：為短路穩(wěn)定電流，為熱效時(shí)間，為電器的熱穩(wěn)定電流，為電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間。對于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。表5-110 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV51.8A4.8kA12.2kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630

13、A16kA40 kA高壓隔離開關(guān)10kV200A-25.5 kA高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A-電壓互感器JDZ2-1010/0.1kV-電壓互感器JDZJ-10-電流互感器LQJ-1010kV100/5A-避雷器FS4-1010kV-戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A-25kA5.2380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表5-2所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。表5-2380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)380V1430.9A30.5kA56.1kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器DW15

14、-2500380V2000A60kA-電流互感器LMZJ1-0.5380V2000/5A-5.3高低壓母線的選擇高低壓母線水平平放，檔距為900mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm，查附錄表17得到，10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（12510）+10010，即相母線尺寸為125mm10mm，而中性線母線尺寸為100mm10mm。第6章變壓所進(jìn)線的選擇6.110kv高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。第7章降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計(jì)7.1直接防雷保護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶

15、，并引進(jìn)出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有露天配電裝置時(shí)，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包圍整個(gè)變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，則可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置接地電阻R<10W（表9-6）。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼

16、筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長11.5。獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。7.2雷電侵入波的防護(hù)1)在10KV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS410型閥式避雷器。引下線采用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。2）在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG1A（F）54型開關(guān)柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護(hù)，防雷電侵入波的危害。3)在380V低壓架空線出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)沿低壓架空線侵入的雷電波。第8章心得體會通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多，對于office使用的理解更加深刻。我負(fù)責(zé)的是計(jì)算負(fù)荷和短路計(jì)算，機(jī)械四廠負(fù)荷計(jì)算我用的是需要系數(shù)法，短路計(jì)算用的是標(biāo)幺制法。需要系數(shù)法是普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的的基本方法，最為簡單。二項(xiàng)式法的應(yīng)用局限性較大，但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用二項(xiàng)式法比需要系數(shù)法合理，且計(jì)算簡單。短路的后果非常嚴(yán)重，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行