某機械廠變電所及配電系統(tǒng)設計

1、目錄摘 要11.設計任務21.1設計要求21.2設計依據21.3 設計內容及要求41.4 設計成果42.工廠負荷42.1 車間各負荷42.2 全廠負荷52.3無功功率補償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.短路電流的計算84.1繪制計算電路84.2確定短路計算基準值84.3計算短路電路中個元件的電抗標幺值84.4 k-1點（10.5kV側）的相關計算94.5 k-2點（0.4kv側）相關計算95 輸電導線截面的選擇105.1 10KV高壓進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10總結11參考文獻12某機械廠變電所及配電系統(tǒng)設計作 者 一個學長指導老師 網上找的摘 要：眾所周知，電能是現代工業(yè)生產的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉換而來，又易于轉換為其他形式的能量，它的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節(jié)和測量，又利于實現生產過程自動化，因此，電能在現代工業(yè)生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。從而搞好工業(yè)企業(yè)供電工作對于整個工業(yè)生產發(fā)展，實現工業(yè)現代化具有十分重要的意義。本課程設計設計了廠區(qū)供電和配電網絡，進行了車間變電所以及車間配電系統(tǒng)和車間電氣照明設計，按照經濟電流密度法，線形式，選擇了主變壓器的臺數和容量。選擇了合適的導線和電纜，通過合

3、理設置短路點，進行正確的短路電流計算，進行了主要電氣設備的選型和校驗。關鍵詞：負荷；短路電流；變壓器；電路主接線1. 設計任務1.1設計要求要求根據本廠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(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖紙。1.2設計依據 1.2.1工廠總平面圖生活區(qū)的負荷中心(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械廠總平面圖比例：1：2000圖1某機械廠總平面圖1.2.2工廠負荷情況 本廠多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4600h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表1所示。 表1 工廠負荷統(tǒng)計資料編號名稱設備容量/kW需要系數cos1鑄造車間動力3500.250.75照明100.812鍛壓車間動力3200.30.6照明100.817金工車間動力4000.20.65照明100.816工具車間動力3750.350.6照明100.814電鍍車間動力2500.50.75照明70.813熱處理車間動力1750.

5、60.8照明80.819裝配車間動力1850.30.7照明50.8110機修車間動力1600.250.65照明40.818鍋爐房動力600.70.8照明10.815倉庫動力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地供電部門簽訂的供用電協議規(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。該干線的導線牌號為LGJ-150，導線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量為400MVA。此斷路器配備有定時限過流保護和電流速斷保護，定時限過流保護整定的動作時間為3s。為滿足工廠二

6、級負荷要求，可采用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側有電氣聯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。當地主導風向為東北風，年雷暴日數為20。1.2.5 地質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，按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量為18元/kVA，動

7、力電費為0.9元/Kw.h，照明電費為0.5元/Kw.h。工廠最大負荷時的功率因數不得低于0.9，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性向供電部門交納供電貼費：610VA為800/kVA。1.3 設計內容及要求1. 確定車間變電所變壓器的臺數和容量；2.電氣主接線圖設計；3. 輸電導線截面選擇（選擇一條線路計算）；4.確定短路計算點，計算三相短路電流；5. 計算整個工廠計算負荷。1.4 設計成果1. 設計說明書一份（約8000字）：包括設計任務所要求的各項設計計算過程、結果和表格，要求內容完整，條理清晰，書面清潔，字跡工整。2. 設計圖紙：電氣主接線圖一張。2.工廠負荷2.1 車間各負荷

8、各車間負荷統(tǒng)計資料如表2所示表2各車間負荷統(tǒng)計編號名稱設備容量/kW需要系數costan計算負荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1鑄造車間動力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機修車間動力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835.05 811.50 1187.53 1806.41 2.2 全廠負荷取 KP=0.9 Kq=0.95根據上表可得出：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）由于本設計中cos=0.703<0.9,因此需要進行功率補償。2.3無功功率補償Q=p30（tan1-tan2） （2.3.1）式中tan1補償前的自然平均功率因數對應的正切值tan2補償后的功率因數對應的正切值采用低壓側集中補償的方法，為使高壓側功率因數達到0.9，則補償后的

12、低壓功率因數應達到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無功補償后無功負荷為Q=770.93-463.71=307.22kvar因此補償后的功率因數為：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工廠的負荷性質和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：一臺變壓器型號為S11型，而容量根據式SNTS30，SNT為主變壓器容量，為總的計算負荷。選S

13、NT=1250kvA>S30=1076.64臺S11-1250/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯的高壓聯絡線來承擔。3.2變壓器主接線方式選擇一般大中型企業(yè)采用35110KV電源進線時都設置總降壓變電所，將電壓降至610KV后分配給各車間變電所。總降壓變電所主接線一般有線路變壓器組、單母線、內橋式、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計下列主接線方案：裝設一臺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，過電流保護裝置動作，斷路器會自動跳閘，如果短路故障已經消除，

14、則可立即合閘恢復供電。如果配備自動重合閘裝置，則供電可靠性更高。但是如果變電所只此一路電源進線時，一般也只用于三級負荷；但如果變電所低壓側有聯絡線與其他變電所相連時，或另有備用電源時，則可用二級負荷。如果變電所有兩路電源進線，如圖4-1所示，則供電可靠性相應提高，可供二級負荷或少量一級負荷。圖1 裝設一臺主變壓器的主接線方案4.短路電流的計算4.1繪制計算電路圖2 短路計算電路圖4.2確定短路計算基準值取基準容量Sd=100MVA，基準電壓Ud=Uc=1.06UN，Uc為短路計算電壓，即高壓側Uc1=10.5kV，低壓側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計算短路電路中個元件的電抗標幺值4.3.1電力系統(tǒng)的電抗標幺值已知電力系統(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)因此繪制短路計算等效電路如圖2所示,圖上標出各元件的序號和電抗標幺值,并標明短路計算點。圖2 短路計算等效電路圖4.4 k-1點（10.5kV側）的相關計算4.4.1總電抗標幺值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（0.4kv側）相關計算4.5.1總電抗標幺值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 輸電導線截面的選擇5.1 10KV高壓進線和引入電纜的選擇 采用LJ型鋁絞線敷設，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時的Ial=93.5>I30,滿足發(fā)熱條件。2）校驗機械強度。查表，最小截面Amin=35mm2，因此LJ16不滿足機械強度要求，故改選LJ3

19、5。由于此線路很短，不需要校驗電壓損耗。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。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）校驗電壓損耗。因未知變電所到機加工一車間的距離，因此未能校驗電壓損耗。3）短路熱穩(wěn)定度的校驗。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。（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。（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。（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 采用YJL2210000型交聯聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。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的交聯電纜，其Ial=90A>I30，滿足發(fā)熱條件。2)校驗短路穩(wěn)定。計算滿足短路熱穩(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，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時的 =149A> ,滿足發(fā)熱條件。b) 校驗機械強度查表得，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，故不需要校驗電壓損耗?？偨Y 課程設計是檢驗本學期學習的情況的一項綜合測試，它要求我把所學的知識全部適用，融會貫通的一項訓練，是對能力的一項綜合評定，它要求充分發(fā)掘自身的潛力，開拓思路設計出合理適用的工廠供電系統(tǒng)。 通過這次課程設計，使我得到了很多的經驗，并且鞏固和加深以及擴大了專業(yè)知識面，鍛煉綜合及靈活運用所學知識的能力，正確使用技術資料的能力。知識