低壓配電系統(tǒng)的工廠供電課程設(shè)計

1、2009 級 xX. . , 一. X又工廠供電課程設(shè)計又.木低壓配電系統(tǒng)的工廠供電課程設(shè)計姓名學(xué)號院、系、部電氣工程系班號完成時間2012年6月18日設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計內(nèi)容：(1) 由總降壓變電所的配出電壓和用電設(shè)備的電壓要求，參考國際規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級確定車間變電所的電壓級別。(2) 計算負(fù)荷采用需用的系數(shù)法，計算出單臺設(shè)備支線、用電設(shè)備組干線和車間變電所低壓母線和進(jìn)線的計算負(fù)荷。(3) 由計算負(fù)荷結(jié)果，確定補(bǔ)償方式，計算出補(bǔ)償容量，選擇電容器個數(shù)和電容柜個數(shù)。(4) 按對負(fù)荷可靠性要求，確定車間變電所電氣主接線。(5) 按車間變電所低壓母線的計算負(fù)荷，確定變電器的容量和臺數(shù)。(6) 導(dǎo)線

2、截面積的選擇，支線和干線按發(fā)熱條件選擇，進(jìn)線電纜按經(jīng)濟(jì)電纜密度選擇，按允許發(fā)熱，電壓損耗進(jìn)行校驗。(7) 短路電流計算，繪制計算電路和等值電路圖，確定短路點，計算出各短路點短路電流值及短路容量。(8) 車間變電所低壓母線按發(fā)熱條件選擇，按短路的熱合力校驗。(9)按國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)符號和圖符，用CAD畫出車間變電所的電氣主接線圖、 車間配電系統(tǒng)和配電平面圖。二、設(shè)計條件：(1) 機(jī)加車間符合全部為三級負(fù)荷，對供電可靠性要求不高。(2)車間平面布置圖如下圖所示4 口= I;四30 口311+33| 卜34丁 32低壓配電室變壓器室 高壓室車間變電所10- 11 丁2- 1413中 16需t21%出

3、24 k32023(3)車間電氣設(shè)備各細(xì)表如下表所示臺數(shù)kW)效率功率因數(shù)13C630-137.60.880.8164內(nèi)圓磨床M212017.250.880.8365, 16砂輪機(jī)S3SL-30021.50.920.826.56平面磨床M713017.60.880.82679牛頭刨床B6050340.870.82611, 12普通車床 C614026.1250.890.8161315普通車床C61634.60.900.81617, 18單臂龍門刨床B1012267.80.860.812.519龍門刨床B2016166.80.860.812.520, 21普通車床C630210.1250.880

4、.81622立式鉆床Z53514.6250.900.80623立式車床C534J11800.860.80324搖臂鉆床Z3518.50.870.825.52629鏈床T6849.80.860.655.53034插床B5032540.870.86(4)機(jī)加車間轉(zhuǎn)供負(fù)荷名細(xì)表如下表所示轉(zhuǎn)供負(fù)荷 名稱轉(zhuǎn)供距離P30(kW)Q30(kv ar)(kV.A)I 30(A)Cos()回路130203654.90.83回路2303445.368.90.66金工車間250回路3404459.590.30.67合計10098402130.71回路1302539.159.30.77汽車修理回路2222533.35

5、0.60.67100車間回路3303646.971.20.65合計82861191810.69回路128304162.30.68備品車間回路2192531.447.70.60150回路3354053.280.80.66合計82951251890.61回路1233037.857.40.65鍋爐房回路2172026.239.90.45200回路3153033.550.960.57合計558097.1147.51.0回路11701725.81.0照明回路回路21201218.21.0200(3相)回路31601624.31.0合計4504568.41.0三、基本要求：(1)說明書要簡明扼要，計算要有

6、公式依據(jù)，結(jié)果要列表記入，必要的數(shù)據(jù)及資料要注明出處。提倡用計算機(jī)繪圖和打印設(shè)計說明書。(2)設(shè)計圖樣要符合國家標(biāo)準(zhǔn),采用新標(biāo)準(zhǔn)電氣圖形符號和文字符號,圖樣上的字必須用仿宋體。(3)按教學(xué)大綱要求，必要設(shè)計應(yīng)包括和設(shè)計內(nèi)容相關(guān)的英文資料翻譯一份(4)要列出參考書目(文獻(xiàn))。(5)要有設(shè)計結(jié)論(或總結(jié)或體會)摘要低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計的目的， 就是通過采用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段， 滿足各種用電設(shè)備在正常使用狀況下的不同用電需求， 并采取必要的措施， 防止電氣部分與建筑的其他部分在檢修情況下相互影響，確保電氣設(shè)計的合理性及系統(tǒng)的安全運行，從而達(dá)到供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的指標(biāo)。本文通過對目前供配電問題進(jìn)行

7、探討， 做好供配電是保證建筑設(shè)施正常運行的關(guān)鍵。首先，對工廠用電設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷計算，并對工廠進(jìn)行無功補(bǔ)償，使功率因數(shù)達(dá)到 0.9 。對整個工廠進(jìn)行電氣概預(yù)算，得到整個工廠設(shè)計所需的費用，繼而得到主接線圖。 其次， 對每個短路點進(jìn)行短路計算， 通過計算出的電流值對設(shè)備進(jìn)行選擇，并對所選出的設(shè)備進(jìn)行校驗。然后，對工廠線路、變壓器等設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)設(shè)計。關(guān)鍵詞： 負(fù)荷計算無功補(bǔ)償短路計算主接線圖設(shè)計任務(wù)書 I摘要 IV第1章緒 論 1第2 章負(fù)荷計算 22.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式 22.2 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式 22.3 3 章無功功率補(bǔ)償 63.1 低壓母線計算負(fù)荷 63.2

8、無功功率補(bǔ)償 73.3 計算變電所變壓器一次側(cè)計算負(fù)荷 7第4 章確定車間變電所變壓器形式、容量和數(shù)量及主結(jié)線方案 74.1 根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和電源情況選擇變壓器臺數(shù)和容量 74.2 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 94.3 車間進(jìn)線架空線的選擇 94.4 低壓配電系統(tǒng)主接線圖 9第5 章短路計算 105.1 繪制計算電路 105.2 短路電流計算 105.2.1 計算電路圖5-1 所示 105.2.2 等值電路圖5-2 所示 105.2.3 計算各元器件基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值 105.2.4 計算K1點和K2點短路電流 11第6 章選擇車間變電所高低壓進(jìn)出線 126.1 選擇母線截面積 126.2 進(jìn)線電纜熱

9、穩(wěn)定校驗 136.3 車間變電所高壓電氣設(shè)備的選擇 136.4 車間低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇 146.5 低壓配電屏的選擇 15第8 章設(shè)計總結(jié) 16參考文獻(xiàn) 17附錄：車間供電平面圖 18第1章緒論當(dāng)今社會，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。 電能既易于由其它形式 的能量轉(zhuǎn)化而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用，電能的輸送和分配簡 單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于生產(chǎn)自動化小型化變電所的建設(shè)方案， 是在總結(jié)國內(nèi)外變電所設(shè)計運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出的， 與過去建設(shè)的常規(guī)變電所 和簡陋變電所有明顯區(qū)別。無論是主接線方式、設(shè)備配置及選型、總體布置還是 保護(hù)方式，都形成了一種新的格局，從而使小型

10、化變電所無法按已有規(guī)程進(jìn)行設(shè) 計。機(jī)修廠的電力系統(tǒng)由變電，輸電，配電三個環(huán)節(jié)組成，由此也決定了此電力 系統(tǒng)的特殊性，在確保供電正常的前提下，這三個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。其次，還電力 系統(tǒng)一次設(shè)備較為簡單，二次系統(tǒng)相對復(fù)雜。本設(shè)計對整個系統(tǒng)作了詳細(xì)的分析， 各參數(shù)計算，以及電網(wǎng)方案的可靠性作了初步的確定。 全廠總降壓變電所（或總 配電所）及配電系統(tǒng)的設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量，性質(zhì)及生產(chǎn)工藝對對 用電負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合電網(wǎng)的供電情況，解決對全廠可靠，經(jīng)濟(jì) 的分配電能。車間供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計的重要組成部分， 車間供電設(shè)計的質(zhì) 量直接影響到的產(chǎn)品生產(chǎn)及公司的發(fā)展。第2章負(fù)荷計算2.1 單

11、組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a）有功計算負(fù)荷（單位為KWP30 = Kd Pe , Kd 為系數(shù)b）無功計算負(fù)荷（單位為kvar）Q30= P30 tanc）視在計算負(fù)荷（單位為kvA）o - P3oS30cosd）計算電流（單位為A）I30 =，3, Un為用電設(shè)備的額定電壓（單位為 KM 3U n2.2 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式a）有功計算負(fù)荷（單位為KWP30=K p 所式中 R0i是所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷P30之和，K p是有功負(fù)荷同時系數(shù),可取0.900.95b）無功計算負(fù)荷（單位為kvar）Q30 = K q Q30i ,Q30i是所有設(shè)備無功Q30之和；K q是無功負(fù)荷同時

12、系數(shù)，可取0.90.97c）視在計算負(fù)荷（單位為kvas30 = vp30QTd）計算電流（單位為AI30 = *J. 3Un1 .采用需要系數(shù)法對車間用電設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷計算（1）各支線負(fù)荷計算及導(dǎo)線截面積選擇以設(shè)備序號1為例說明計算過程：序號1設(shè)備單位容量7.6kw,效率7 =0.88 ,啟動倍數(shù)(=6由于是低壓工廠供電，所以變壓器一次側(cè)電壓10KM二次側(cè)電壓為0.4KV。計算電流：I30Pe7.63U N cos ?,3 0.38 0.81 0.8816.4(A)啟動電流：Ist Kst I30 6 16.4 97.2(A)選支線截面積。按允許載流量選擇，根據(jù)IalI30,查工廠供電附錄表1

13、9-3, 根據(jù)實際環(huán)境溫度，選 3根單芯塑料導(dǎo)線穿鋼管 Sc=15mn地敷設(shè)。當(dāng)截面積 A=2.5mrm, ?=25o 時,A=18AI30=16.4A,選擇結(jié)果為 BLV-3 2.5-18A-SC15mm(岡 管管徑)。以設(shè)備序號18為例說明計算過程：序號18設(shè)備單位容量67.8kw,效率T =0.86,啟動倍數(shù)(=2.5由于是低壓工廠供電，所以變壓器一次側(cè)電壓10KM二次側(cè)電壓為0.4KV。計算電流：I30Pe67.8148.02(A).3U N cos ?3 0.38 0.86 0.88啟動電流：Ist Kst I30 2.5 148.02 369.69(A)按允許載流量，選擇直線截面積

14、，根據(jù)Ial I30,查附錄表19-3,根據(jù)實際 環(huán)境溫度，選3根單芯塑料導(dǎo)線穿鋼管Sc=50mml地敷設(shè)。當(dāng)截面積A=95mrn, ?二25o 時，Iai=170A.I30= 147.88A,選擇結(jié)果為 BLV-3 95-170A-SC50mm管管 徑)。以設(shè)備序號21為例說明計算過程：序號21設(shè)備單位容量10.125kw,效率7 =0.88 ,啟動倍數(shù)Kt=6由于是低壓工廠供電，所以變壓器一次側(cè)電壓10KM二次側(cè)電壓為0.4KV。計算電流：陵 Pe10.12521.58(A). 3U N cos ?3 0.38 0.81 0.88啟動電流：Ist Kst I30 6 21.58 97.2(

15、A)按允許載流量，選擇直線截面積，根據(jù)Ial I30,查附錄表19-3,根據(jù)實際 環(huán)境溫度，選3根單芯塑料導(dǎo)線穿鋼管Sc=15mmfi地敷設(shè)。當(dāng)截面積A=4mrri, ?二25o 時，I ai=24A.I 30= 21.58A,選擇結(jié)果為 BLV-3 4-24A-SC15mmp管管徑)。以設(shè)備序號23為例說明計算過程：序號23設(shè)備單位容量80kw,效率“=0.86,啟動倍數(shù)(=3由于是低壓工廠供電，所以變壓器一次側(cè)電壓10KM二次側(cè)電壓為0.4KV。計算電流：I30Pe,3U N cos ?80,3 0.38 0.80 0.86176.67(A)啟動電流：Ist Kst I30 3 176.6

16、7 530.01(A)按允許載流量，選擇直線截面積，,根據(jù)Ial I30,查附錄表19-3,根據(jù)實際 環(huán)境溫度，選3根單芯塑料導(dǎo)線穿鋼管 Sc=50mnH地敷設(shè)。當(dāng)截面積A=120mm ?二25o 時，I al=195.I 30=176.67A,選擇結(jié)果為 BLV-3 50-195A-SC50mm管管徑)。表2-1各支線負(fù)荷、導(dǎo)線截面積選擇結(jié)果設(shè)備代號設(shè)備名稱計算電流單臺容量(kW)啟動電流導(dǎo)線截面積允許載流量穿鋼官官 徑備注溫度13普通車床C630-116.47.60.4*97.22.51815254內(nèi)圓磨床M212014.97.250.4*90.62.5181525o5, 16砂輪機(jī)S3S

17、L-3003.31.50.4*19.52.51815256平面磨床M713016.57.60.48*962.518152579牛頭刨床B60508.540.4*512.51815251012普通車床C614012.96.1250.4*77.42.51815251315普通車床C6169.584.60.4*57.482.518152517, 18單臂龍門刨床B1012148.0267.80.4*369.795170502519龍門刨床B2016146.366.80.4*364.2595170502520, 21普通車床C63021.5810.1250.4*129.48424152522立式鉆床Z

18、5359.764.6250.4*58.562.51815252324立式車床C534J1搖臂鉆床Z35176.6717.96808.50.4*5300.4*99.55120419524501525o25o2629鏈床T6827.039.80.4*146.4656321525o3034插床B50328.7340.4*52.382.5181525o(2)干線負(fù)荷計算及截面積選擇機(jī)加車間用電設(shè)備從低壓配電屏引出三個回路 WL1WL2WL3負(fù)荷計算結(jié)果和各回路所接配電箱及用電設(shè)備如下表:表2-2電源屏三回路計算負(fù)荷電源屏引出回路號計算負(fù)荷P30Q30WL116.3221.37DYX(R)WL260.9

19、480.2DYX(R理多用途配電箱WL324.1432.1DYX(R理多用途配電箱車間的轉(zhuǎn)供負(fù)荷計算結(jié)果如卜表：表2-3車間的轉(zhuǎn)供負(fù)荷計算結(jié)果轉(zhuǎn)供負(fù)荷名稱車間回路號計算負(fù)荷P30Q30S30I30cos。金工車間WL410098140212.70.90汽車修理車間WL58286118.8180.50.88備品車間WL68295125.5190.70.87鍋爐房WL7558097.1147.50.85WL84504568.41照明回路(三相)按允許發(fā)熱條件選擇車間干線截面積計算如下表所示。各干線選擇YJLV型交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，埋地輻射。表2-4車間干線計算電流及導(dǎo)線截面積選擇結(jié)果（YJLV鋁芯

20、電纜）I30(A)導(dǎo)線允許載流量Ia l(A)導(dǎo)線截回積 A（mm2）WLI40.24943*16+1*16WL2150.91803*50+1*25WL361.02943*16+1*16WL4212.72183*70+1*35WL5180.52183*70+1*35WL6190.72183*70+1*35WL7147.51803*50+1*25WL868.4943*16+1*16第3章無功功率補(bǔ)償無功功率的人工補(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和用聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián) 電抗器具有安裝簡單、運行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu) 點，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。3.1 低壓母線

21、計算負(fù)荷低壓母線的計算負(fù)荷為各回路干線負(fù)荷之和， 應(yīng)計及同時系數(shù)（或稱為參差 系數(shù)或稱為綜合系數(shù)）。8P30后8pP30i=0.9* (16.32+60.94+24.14+100+82+82+55+45) = 417.6(KW)i8Q0后8p Q30i=0.95* (21.37+80.2+32.1+98+86+95+80+0) =467.28(Kvar)1S30M,417.62 467.282626.69(KV ?A), 130M626.69.3* 0.38952.16(A)cos 1P30M417.6S30M626.690.67由于車間負(fù)荷功率因數(shù)小于0.92 ,因此應(yīng)在變壓器低壓母線上進(jìn)行

22、集中無功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償便于維護(hù)和管理，采用電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償。3.2 無功功率補(bǔ)償1)補(bǔ)償容量的確定Q c=P2o (tan 小 1 - tan 小 2) =417.6*(1.1-0.426)=284(Kvar)補(bǔ)償后變電所變壓器一次側(cè)計算負(fù)荷_ _ _ , _ _ Pl30MP30M417.6KW Q30M= CU-Qc=467.28-300=167.28Kvar30 IvlS 30M =449.56KVA COS = 417.6 =0.930.92故滿足要求449.563.3計算變電所變壓器一次側(cè)計算負(fù)荷(1)估算變壓器功率損耗：Pt0.012S30M0.012 449.56 5.39(k

23、w),Qt0.06S30M0.06449.56 26.97(kvar)(2)估算進(jìn)線負(fù)荷：194.25(kvar),P301Pt E0m5.39417.6 422.99(kw),Q301QtQ30M26.97 167.2822S465 46S301； P301Q301465.46(kV?A),%0130165 6 26.87(A).3 UN1 -3 10465.46422.99I302671.83(A), cos 3010.9083 0.4465.46第4章確定車間變電所變壓器形式、容量和數(shù)量及主結(jié)線方案4.1 根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和電源情況選擇變壓器臺數(shù)和容量有下列兩種方案：a）裝設(shè)一臺主變壓器型號

24、為S9型，而容量根據(jù)式Snt S30, Snt為主變壓器容量，S3。為總的計算負(fù)荷。選Snt =500VAS30=465.46KVA,查表5即選一臺S9-500/10/0.4-Yyn0 型低損耗配電變壓器。b）裝設(shè)兩臺變壓器型號為 S9型，而每臺變壓器容量根據(jù)式（4-1）、（4-2） 選擇，即Snt （0.6 0.7） 465.46 KVA= （279.3-325.8 ） KVA（4-1）一臺工作時ST SNT=325.8KVA故要選擇容量為400MVA勺變壓器（4-2）因此選兩臺S9-400/10/0.4-Yyn0型低損耗配電變壓器。技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表4-1型電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)型額定容量空載

25、損耗負(fù)載損耗空載電短路阻連接組參考價源抗別稱號號Stn(KV?A)P0(KW)Pk(KW)I。Uk%（兀/臺）S9-5005000.965.11.04Yyn081100S94004000.84.31.04Yyn0533004.2 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較裝設(shè)一臺主變壓器的方案能滿足供電安全性的要求，供電的可靠性能基本滿足。一臺主變壓器電壓損耗較大，靈活性小，留有擴(kuò)建的余地較小。裝設(shè)兩臺主 變壓器的方案既能滿足供電安全性的要求也能基本滿足供電可靠性的要求。裝設(shè)兩臺主變壓器電壓損耗較小靈活性較好，擴(kuò)建適應(yīng)性好。但是選擇一臺主變壓器 加上連接變壓器的斷路器及隔離開關(guān)和維護(hù)的費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)的比裝設(shè)兩臺變壓器

26、低 許多，因此選擇一臺主變壓器較為經(jīng)濟(jì)。4.3 車間進(jìn)線架空線的選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求選擇總降壓變電所到車間變電所的進(jìn)線為架空線， 按發(fā)熱 條件選擇截面積。已知I30i =26.87A,查工廠供電附錄表16選才? LJ-10鋁絞 線，25屋外載流量為75A,故滿足要求。4.4 低壓配電系統(tǒng)主接線圖備爵鼻可第5章短路計算5.1繪制計算電路K-1 (3)500MVA (2)川8系統(tǒng)LGJ-50,1.5km10kV S9-500 0.4kVJ一JF一|ia.圖5-1 短路計算電路XsXlk-1 Xtk-2圖5-2短路計算等效電路5.2短路電流計算短路電流計算目的是為了選擇和校驗車間變電所高、 低壓電氣

27、設(shè)備及提供繼 電保護(hù)整定計算所需要的技術(shù)數(shù)據(jù)。因此應(yīng)計算在最大運行方式下和最小運行方 式下的短路電流值。5.2.1 計算電路圖5-1所示5.2.2 等值電路圖5-2所示5.2.3 計算各元器件基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值選區(qū)基準(zhǔn)容量Sd=100MVA基準(zhǔn)電壓：Ud1=10.5kV, 5=0.4kV,基準(zhǔn)電流：1dlSd100. 30 dl .3 10.55.5kA,Id2 100144.3kA,3 0.4電源內(nèi)阻：X s?maxSd1000.5, XSk?min200s?min , 黑 0.29Sk?max350RWL 線路：XwLSd100R1LT- 0.64 1.52 0.8707U di10.5Sd1

28、00XiLd-0.323 1.520.4395U d210.5變壓器：XtUk% Sd100Snt4100 103 o 81005005.2.4計算K1點和K2點短路電流k1?maxs?maxXwl0.5 0.4395 0.9395X s?max XWL 0.29 0.4395 0.7295Zk1?min.RjXk1?min21 . 1359, Z k1 ?max. R2k1X k1 ?max1.2809X k2?maxX k1?maxXT8.9359X k2?minX k1?minXT 8.72951 . .1 d15.54.842(KA),Ik1min1 d15.54.294(kA)k1?

29、maxZk1?min1.1359Z k1?max1.2809I 一1 d2144.316.53(kA),Ik2?min1 d2144.316.14(kA)k2?maxX k 2?min8.7295X k2?max8.9395k1?minRk1Rwl 0.8707短路電流計算結(jié)果如表所示高壓沖擊系數(shù)Kh = 1.8,則助V2KshI k1?max2.55 4.842 12.35(kA)。低壓沖擊系數(shù) Kh=1.6,則 ishJ2KshIk2?maxss max2.26 16.53 37.36(kA)短路容量為:Sk1 ?maxSk2?maxSdZ k1 ?minSdZ k2?min10088.04(MV ?A)1.1359100八11.46(MV ?A)8.7295表5-1K1K2最大運行方式短路電流（KA）4.84216.53最小運行方式短路電流（KA）4.29416.14沖擊電流（KA）12.3237.36最大短路容量（MVA）88.0411.46運行方式第6章選擇車間變電所高低壓進(jìn)出線6.1 選擇母線截面積車間低壓母線，可以選擇LMY矩形鋁母線，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。一直母線計算電流130M799.8A,查表5-4,根據(jù)年最大負(fù)荷小時數(shù)T max 5500h ,差的經(jīng)濟(jì)電流密度，J“ 1.54,因此經(jīng)濟(jì)截面積為Aec心0M 7998 51