某機(jī)械廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄摘 要11.設(shè)計(jì)任務(wù)21.1設(shè)計(jì)要求21.2設(shè)計(jì)依據(jù)21.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求41.4 設(shè)計(jì)成果42.工廠負(fù)荷42.1 車間各負(fù)荷42.2 全廠負(fù)荷52.3無功功率補(bǔ)償63. 變電所變壓器和主接線方案的選擇63.1主變壓器的選擇63.2變壓器主接線方式選擇74.短路電流的計(jì)算84.1繪制計(jì)算電路84.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值84.3計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值84.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算94.5 k-2點(diǎn)（0.4kv側(cè)）相關(guān)計(jì)算95 輸電導(dǎo)線截面的選擇105.1 10KV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇105.2 380V低壓出線的選擇105.3 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的

2、選擇校驗(yàn)10總結(jié)11參考文獻(xiàn)12某機(jī)械廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)作 者 一個(gè)學(xué)長指導(dǎo)老師 網(wǎng)上找的摘 要：眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，它的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，又利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。從而搞好工業(yè)企業(yè)供電工作對(duì)于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。本課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了廠區(qū)供電和配電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了車間變電所以及車間配電系統(tǒng)和車間電氣照明設(shè)計(jì)，按照經(jīng)濟(jì)電流密度法，線形式，選擇了主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。選擇了合適的導(dǎo)線和電纜，通過合

3、理設(shè)置短路點(diǎn)，進(jìn)行正確的短路電流計(jì)算，進(jìn)行了主要電氣設(shè)備的選型和校驗(yàn)。關(guān)鍵詞：負(fù)荷；短路電流；變壓器；電路主接線1. 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1.2.1工廠總平面圖生活區(qū)的負(fù)荷中心(8)(9)(10)(4)(7)(6)(5)(3)(2)(1)大街公共電源干線廠區(qū)大街

4、廠門后廠門鄰廠某機(jī)械廠總平面圖比例：1：2000圖1某機(jī)械廠總平面圖1.2.2工廠負(fù)荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1所示。 表1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料編號(hào)名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)cos1鑄造車間動(dòng)力3500.250.75照明100.812鍛壓車間動(dòng)力3200.30.6照明100.817金工車間動(dòng)力4000.20.65照明100.816工具車間動(dòng)力3750.350.6照明100.814電鍍車間動(dòng)力2500.50.75照明70.813熱處理車間動(dòng)力1750.

5、60.8照明80.819裝配車間動(dòng)力1850.30.7照明50.8110機(jī)修車間動(dòng)力1600.250.65照明40.818鍋爐房動(dòng)力600.70.8照明10.815倉庫動(dòng)力500.40.8照明10.811.2.3 供電電源情況供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為LGJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為400MVA。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)限過流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為3s。為滿足工廠二

6、級(jí)負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。1.2.4 氣象資料 本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為23，年最低氣溫為-9，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0.8米處平均氣溫為25。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。1.2.5 地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔500m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。1.2.6 電費(fèi)制度本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/kVA，動(dòng)

7、力電費(fèi)為0.9元/Kw.h，照明電費(fèi)為0.5元/Kw.h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性向供電部門交納供電貼費(fèi)：610VA為800/kVA。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1. 確定車間變電所變壓器的臺(tái)數(shù)和容量；2.電氣主接線圖設(shè)計(jì)；3. 輸電導(dǎo)線截面選擇（選擇一條線路計(jì)算）；4.確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流；5. 計(jì)算整個(gè)工廠計(jì)算負(fù)荷。1.4 設(shè)計(jì)成果1. 設(shè)計(jì)說明書一份（約8000字）：包括設(shè)計(jì)任務(wù)所要求的各項(xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算過程、結(jié)果和表格，要求內(nèi)容完整，條理清晰，書面清潔，字跡工整。2. 設(shè)計(jì)圖紙：電氣主接線圖一張。2.工廠負(fù)荷2.1 車間各負(fù)荷

8、各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表2所示表2各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)編號(hào)名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)costan計(jì)算負(fù)荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1鑄造車間動(dòng)力3500.250.750.8887.50 77.00 116.67 177.47 照明100.818.00 0.00 8.00 12.17 2鍛壓車間動(dòng)力3200.30.61.3396.00 127.68 160.00 243.38 照明100.818.00 0.00 8.00 12.17 7金工車間動(dòng)力4000.20.651.1780.00 93.60 123.08 187.22 照明100.818.00 0.00 8.00 12.17 6

9、工具車間動(dòng)力3750.350.61.33131.25 174.56 218.75 332.75 照明100.818.00 0.00 8.00 12.17 4電鍍車間動(dòng)力2500.50.750.88125.00 110.00 166.67 253.52 照明70.815.60 0.00 5.60 8.52 3熱處理車間動(dòng)力1750.60.80.75105.00 78.75 131.25 199.65 照明80.816.40 0.00 6.40 9.74 9裝配車間動(dòng)力1850.30.71.0255.50 56.61 79.29 120.60 照明50.814.00 0.00 4.00 6.08

10、10機(jī)修車間動(dòng)力1600.250.651.1740.00 46.80 61.54 93.61 照明40.813.20 0.00 3.20 4.87 8鍋爐房動(dòng)力600.70.80.7542.00 31.50 52.50 79.86 照明10.8010.80 0.00 0.80 1.22 5倉庫動(dòng)力500.40.80.7520.00 15.00 25.00 38.03 照明10.810.80 0.00 0.80 1.22 總計(jì)835.05 811.50 1187.53 1806.41 2.2 全廠負(fù)荷取 KP=0.9 Kq=0.95根據(jù)上表可得出：P30i=835.05kw Q30i=811.5

11、0kvar S30i=1187.53kVA則P30=KPP30i=751.55kw（2.2.1）Q30=KqQ30i=770.93kvar（2.2.2）S30=P302+Q302=1076.64Kva（2.2.3）I30=S303UN=1635.79A（2.2.4）cos=P30iS30i=0.703（2.2.5）由于本設(shè)計(jì)中cos=0.703<0.9,因此需要進(jìn)行功率補(bǔ)償。2.3無功功率補(bǔ)償Q=p30（tan1-tan2） （2.3.1）式中tan1補(bǔ)償前的自然平均功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值tan2補(bǔ)償后的功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值采用低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑸槭垢邏簜?cè)功率因數(shù)達(dá)到0.9，則補(bǔ)償后的

12、低壓功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.93。校正前：cos1=0.703 tan1=1.012校正后：cos2=0.93 tan1=0.395Q=751.55（1.012-0.395）=463.71kvar無功補(bǔ)償后無功負(fù)荷為Q=770.93-463.71=307.22kvar因此補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：cos2=770.93/（770.932-307.222）=1.09>0.933. 變電所變壓器和主接線方案的選擇3.1主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：一臺(tái)變壓器型號(hào)為S11型，而容量根據(jù)式SNTS30，SNT為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選S

13、NT=1250kvA>S30=1076.64臺(tái)S11-1250/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。3.2變壓器主接線方式選擇一般大中型企業(yè)采用35110KV電源進(jìn)線時(shí)都設(shè)置總降壓變電所，將電壓降至610KV后分配給各車間變電所?？偨祲鹤冸娝鹘泳€一般有線路變壓器組、單母線、內(nèi)橋式、外橋式等幾種接線方式。按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)下列主接線方案：裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案這種主接線方式由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分方便，而且在發(fā)生短路故障時(shí)，過電流保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘，如果短路故障已經(jīng)消除，

14、則可立即合閘恢復(fù)供電。如果配備自動(dòng)重合閘裝置，則供電可靠性更高。但是如果變電所只此一路電源進(jìn)線時(shí)，一般也只用于三級(jí)負(fù)荷；但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連時(shí)，或另有備用電源時(shí)，則可用二級(jí)負(fù)荷。如果變電所有兩路電源進(jìn)線，如圖4-1所示，則供電可靠性相應(yīng)提高，可供二級(jí)負(fù)荷或少量一級(jí)負(fù)荷。圖1 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案4.短路電流的計(jì)算4.1繪制計(jì)算電路圖2 短路計(jì)算電路圖4.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ud=Uc=1.06UN，Uc為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)Uc1=10.5kV，低壓側(cè)Uc2=0.4kV，則 Id1=Sd3Uc1=100MVA3×1

15、0.5KV=5.50kA(4.2.1)Id2=Sd3Uc2=100MVA3×0.4KV=144kA(4.2.2)4.3計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值4.3.1電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量Soc=400MVA，所以 X1*=SdSoc=100MVA/400MVA=0.25(4.3.1)4.3.2架空線路的電抗標(biāo)幺值 查表得LGJ-150的線路電抗X0=0.35/km，而線路長8km，所以X2*=0.35/km×8×100MVA（10.5kv）2=2.54(4.3.2)4.3.3變壓器電抗標(biāo)幺值查表得變壓器的短路電壓百分值Uk%=4.5，所以

16、X3*=4.5×100MVA100×1250KVA=3.6(4.3.3)因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖2所示,圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值,并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。圖2 短路計(jì)算等效電路圖4.4 k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計(jì)算4.4.1總電抗標(biāo)幺值Kk-1*=X1*+X2*=0.25+2.54=2.79(4.4.1)4.4.2三相短路電流周期分量有效值Ik-13=Id1X(k-1)*=5.5kA2.79=1.97kA(4.4.2)4.4.3其他三相短路電流I"(3)=I(3)=Ik-1(3)=1.97kA(4.4.3)ish(3)=2.55I"(3)=

17、5.02kA(4.4.4)Ish(3)=1.51I"(3)=2.97kA(4.4.5)4.4.4三相短路容量Sk-1(3)=SdX(k-1)*=100MVA2.79=35.84(4.4.6)4.5 k-2點(diǎn)（0.4kv側(cè)）相關(guān)計(jì)算4.5.1總電抗標(biāo)幺值Kk-2*=X1*+X2*+X3*=0.25+2.45+3.6=6.29(4.5.1)4.5.2三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2X(k-2)*=144kA6.29=22.89kA(4.5.2)4.5.3 其他短路電流I"(3)=I(3)=Ik-2(3)=22.89kA(4.5.3)ish（3）=1.84I&qu

18、ot;(3)=42.12(4.5.4)ish（3）=1.09I"(3)=24.95(4.5.5)4.5.4三相短路容量Sk-2(3)=SdX(k-2)*=100MVA62.9=15.89MVA(4.5.6)5 輸電導(dǎo)線截面的選擇5.1 10KV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇 采用LJ型鋁絞線敷設(shè)，接往10KV公用干線。1）按發(fā)熱條件選擇。由I30=43.4A及室外環(huán)境溫度年最熱月平均最高氣溫為30。C，查表8-35, 初選LJ16，其在35。C時(shí)的Ial=93.5>I30,滿足發(fā)熱條件。2）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。查表，最小截面Amin=35mm2，因此LJ16不滿足機(jī)械強(qiáng)度要求，故改選LJ3

19、5。由于此線路很短，不需要校驗(yàn)電壓損耗。5.2 380V低壓出線的選擇（1） 饋電給鑄造車間車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇。由I30=188.9A及地下0.8m土壤溫度25。C查表，初選纜芯截面為240mm2，其Ial=319A>I30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗(yàn)電壓損耗。因未知變電所到機(jī)加工一車間的距離，因此未能校驗(yàn)電壓損耗。3）短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。滿足短路熱穩(wěn)定度的最小截面Amin=213mm2所選240mm2的纜芯截面大于Amin，滿足短路熱穩(wěn)定度的要求，因此選擇VLV2210003×240+1×120的四芯電

20、纜（中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同）。（2）饋電給鍛壓車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）纜芯截面240mm2聚氯乙烯電纜，即VLV2210003×240+1×120的四芯電纜。（3）饋電給金工車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）纜芯截面300mm2聚氯乙烯電纜，即VLV2210003×300+1×150的四芯電纜。（4）饋電給金工車間的線路采用VLV221000型聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上）纜芯截面300mm2聚氯乙烯電纜，即VLV22100

21、03×300+1×150的四芯電纜。5.3 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用YJL2210000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇。由I30=43.4A及土壤溫度25。C查表，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=90A>I30，滿足發(fā)熱條件。2)校驗(yàn)短路穩(wěn)定。計(jì)算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面Amin=103mm2>25 mm2，因此25mm2不滿足短路穩(wěn)定要求，故選擇YJL22100003×120電纜。采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。a) 按發(fā)熱條件選擇由 = =43.4A及室外環(huán)境溫度30°，查表得，初選LGJ-35,其35°C時(shí)的 =149A> ,滿足發(fā)熱條件。b) 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，最小允許截面積 =25 ，而LGJ-35滿足要求，故選它。由于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)本學(xué)期學(xué)習(xí)的情況的一項(xiàng)綜合測試，它要求我把所學(xué)的知識(shí)全部適用，融會(huì)貫通的一項(xiàng)訓(xùn)練，是對(duì)能力的一項(xiàng)綜合評(píng)定，它要求充分發(fā)掘自身的潛力，開拓思路設(shè)計(jì)出合理適用的工廠供電系統(tǒng)。 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我得到了很多的經(jīng)驗(yàn)，并且鞏固和加深以及擴(kuò)大了專業(yè)知識(shí)面，鍛煉綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，正確使用技術(shù)資料的能力。知識(shí)