10KV工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)2

1、電氣工程CAD大作業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 系 別： 機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣專(zhuān)0901 學(xué)生姓名： 詹志鵬 指導(dǎo)教師： 陳強(qiáng) （課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年6月20日2011年6月24日）華中科技大學(xué)武昌分校目錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù).31.1設(shè)計(jì)題目.31.2設(shè)計(jì)目的.3 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.32設(shè)計(jì)內(nèi)容.4-10 2.1.負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償.4-7 .負(fù)荷計(jì)算.4-6 .無(wú)功功率的補(bǔ)償.7 2.2.變壓器的選擇.7-8 .變壓器臺(tái)數(shù)的選擇.7 .變壓器容量的選擇.8 .變壓器類(lèi)型的選擇.8 2.3.導(dǎo)線(xiàn)與電纜的選擇.9 高壓進(jìn)線(xiàn)和引入電纜的選擇.9 2.3.2 380v低壓出線(xiàn)的選擇.9 2.

2、4.電氣設(shè)備的選擇.10 2.4.1. 模塊功能.10 . 模塊需要提供的參數(shù).10 . 繼電保護(hù)及二次結(jié)線(xiàn)設(shè)計(jì).10 3防雷與接地裝置的設(shè)置.10-11 3.1.直接防雷保護(hù) .11 3.2.雷電侵入波的防護(hù).11 3.3接地裝置的設(shè)計(jì).11 4心得體會(huì).12 5. 參考文獻(xiàn).131.設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1設(shè)計(jì)題目：10KV工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.2設(shè)計(jì)目的 通過(guò)本課程設(shè)計(jì)：熟悉供配電系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)必須遵循的原則、基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)規(guī)范等，鍛煉工程設(shè)計(jì)、工程計(jì)算、工具書(shū)使用等能力，并了解供電配電系統(tǒng)前沿技術(shù)及先進(jìn)設(shè)備。讓我們了解設(shè)計(jì)工廠配電的一般流程，對(duì)工廠的布局有個(gè)大致的概念，對(duì)電力系統(tǒng)的接

3、線(xiàn)方式有一定的了解。 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 機(jī)械廠的地理位置及負(fù)荷分布如下圖： 生活區(qū)電鍍車(chē)間 鑄造車(chē)間倉(cāng)庫(kù)鍛壓車(chē)間工具車(chē)間熱處理車(chē)間金工車(chē)間廠區(qū)鍋爐房裝配車(chē)間機(jī)修車(chē)間北-南機(jī)械廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表廠房編號(hào)廠房名稱(chēng)負(fù)荷類(lèi)型設(shè)備容量（KW）需要系數(shù)Kx功率因數(shù)cos 1鑄造車(chē)間23000.30.7 2鍛壓車(chē)間33500.30.65 3熱處理車(chē)間31500.60.8 4電鍍車(chē)間22500.50.68 5倉(cāng)庫(kù)3200.40.8 6工具車(chē)間33600.30.6 7金工車(chē)間34000.20.65 8鍋爐房2500.70.8 9裝配車(chē)間31800.30.7 10 機(jī)修車(chē)間31600.20.65 11生活區(qū)3350

4、0.70.92.設(shè)計(jì)內(nèi)容 2.1.負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算的目的是： （1）計(jì)算變配電所內(nèi)變壓器的負(fù)荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。 （2）計(jì)算流過(guò)各主要電氣設(shè)備(斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、熔斷器等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。 （3）計(jì)算流過(guò)各條線(xiàn)路(電源進(jìn)線(xiàn)、高低壓配電線(xiàn)路等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些線(xiàn)路電纜或?qū)Ь€(xiàn)截面的依據(jù)。 （4）為電氣設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。 計(jì)算公式： 有功功率 P30= Pe*Kx(kW) 無(wú)功功率 Q30= P30*Tan(kVar) 視在功率 S30= P30/ Cos(KVA) 計(jì)算電流 I30= S30/（3*UN)(A)式中，kx為需要系數(shù)；Cos

5、為功率因素；Tan為功率因素的正切值；UN為用電設(shè)備組的額定電壓；31.732。(1)鍛造車(chē)間： P30= Pe*Kx=0.3*300=90kw Q30= P30*Tan=90*1.01=91.8kvar S30= P30/ cos=90/0.7=128.6KVA I30= S30/3*UN=128.6/(1.732*0.38）=195.44A(2)鍛壓車(chē)間： P30= Pe*Kx=0.3*350=105kw Q30= P30*Tan=105*1.17=122.85kvar S30= P30/ cos=105/0.65=161.5KVA I30= S30/3*UN=161.5/（1.732*0

6、.38）=245.44A(3)熱處理車(chē)間：P30= Pe*Kx=0.6*150=90kw Q30= P30*Tan=90*0.75=67.5kvar S30= P30/ cos=90/0.8=112.5KVA I30= S30/3*UN=112.5/（1.732*0.38）=170.97A（4）電鍍車(chē)間：P30= Pe*Kx=0.5*250=125kw Q30= P30*Tan=125*1.07=134.8kvar S30= P30/ cos=125/0.68=183.8KVA I30= S30/3*UN=183.8/（1.732*0.38）=279.331A（5）倉(cāng)庫(kù)： P30= Pe*Kx

7、=0.4*20=8kw Q30= P30*Tan=8*0.75=6kvar S30= P30/ cos=8/0.8=10KVA I30= S30/3*UN=10/（1.732*0.38）=15.2A（6）工具車(chē)間：P30= Pe*Kx=0.3*360=108kw Q30= P30*Tan=108*1.33=143.64kvar S30= P30/ cos=108/0.6=180KVA I30= S30/3*UN=180/（1.732*0.38）=273.56A（7）金工車(chē)間：P30= Pe*Kx=0.2*400=80kw Q30= P30*Tan=80*1.17=93.6kvar S30= P

8、30/ cos=80/0.65=123.1KVA I30= S30/3*UN=123.1/（1.732*0.38）=187.08A（8）鍋爐房: P30= Pe*Kx=0.7*50=35kw Q30= P30*Tan=35*0.75=26.25kvar S30= P30/ cos=35/0.8=43.75KVA I30= S30/3*UN=43.75/（1.732*0.38）=66.49A（9）裝配車(chē)間：P30= Pe*Kx=0.3*180=54kw Q30= P30*Tan=54*1.01=54.54kvar S30= P30/ cos=54/0.7=77.14KVA I30= S30/3*

9、UN=77.14/（1.732*0.38）=117.23A（10）機(jī)修車(chē)間：P30= Pe*Kx=0.2*160=32kw Q30= P30*Tan=32*1.17=37.44kvar S30= P30/ cos=32/0.65=49.231KVA I30= S30/3*UN=49.231/（1.732*0.38）=74.82A（11）生活區(qū)：P30= Pe*Kx=0.7*350=245kw Q30= P30*Tan=245*0.49=118.66kvar S30= P30/ cos=245/0.9=272.2KVA I30= S30/3*UN=272.2/（1.732*0.38）=413.6

10、8A機(jī)械廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表車(chē)間名稱(chēng)額定容量(kW)需要系數(shù)(K)工作電壓(kV)功率因數(shù)cos計(jì)算有功(kW)計(jì)算無(wú)功kvar視在功率KVA計(jì)算電流（A）鑄造車(chē)間3000.30.380.79091.8128.6195.44鍛壓車(chē)間3500.30.380.65105122.85161.5245.44熱處理車(chē)間1500.60.380.89067.5112.5170.97電鍍車(chē)間2500.50.380.68125134.8183.8279.3 倉(cāng)庫(kù)200.40.380.8861015.2工具車(chē)間3600.30.380.6108143.64180273.56金工車(chē)間4000.20.380.658093.61

11、23.1187.08鍋爐房500.70.380.83526.2543.7566.49裝配車(chē)間1800.30.380.75454.5477.14117.23機(jī)修車(chē)間1600.20.380.653237.4449.23174.82生活區(qū)3500.70.380.9245118.66272.2413.68總計(jì)25700.724972897.081341.821.無(wú)功功率的補(bǔ)償 設(shè)計(jì)要求達(dá)到的功率因數(shù)為0.9以上，顯然不符合要求，需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。無(wú)功功率的人工補(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)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(diǎn)，因此并聯(lián)電抗器在供

12、電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。考慮到主變壓器的無(wú)功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： =(tan - tan)=972tan(arccos0.724）tan(arccos0.92) =512.01kvar選擇低壓?jiǎn)蜗嗖⒙?lián)電容器BWF 0.4-75-1/3，單個(gè)容量為75kvar。 式中：為電容器銘牌上的額定容量，Kvar ； 為電容器在實(shí)際運(yùn)行電壓下的容量，Kvar； 為電容器的額定電壓，kV； U為電容器實(shí)際運(yùn)行電壓，kV；每個(gè)電容器的實(shí)際無(wú)功容量為 =75（380/400)=67.69kvar實(shí)際應(yīng)選用的電容器的個(gè)

13、數(shù)為 =512.01/67.698（個(gè)）2.2.變壓器的選擇在進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及無(wú)功補(bǔ)償后，就可根據(jù)補(bǔ)償后的容量進(jìn)行變壓器的選擇。 變壓器的選擇包括容量、臺(tái)數(shù)、類(lèi)型的選擇。 .變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則：在供配電系統(tǒng)中，變壓器臺(tái)數(shù)的選擇與供電范圍內(nèi)用電負(fù)荷大小、性質(zhì)，重要程度有關(guān)。選擇原則：如果有下列情況考慮選擇2臺(tái)。 1有大量的一、二級(jí)負(fù)荷； 2季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)大宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式； 3負(fù)荷集中且容量大(1250KVA以上)的三級(jí)負(fù)荷； 4考慮負(fù)荷發(fā)展可能。 其它情況選擇l臺(tái)，三級(jí)負(fù)荷一般選擇1臺(tái)。.變壓器容量的選擇原則： 1. 選擇1臺(tái)變壓器時(shí)容量應(yīng)滿(mǎn)足： 2. 選擇2臺(tái)變壓器時(shí)每臺(tái)容量應(yīng)同

14、時(shí)滿(mǎn)足： 式中，為變壓器低壓側(cè)負(fù)荷計(jì)算容量，為所要選擇的變壓器容量，為部的一二級(jí)負(fù)荷和。 3選擇l臺(tái)配電變壓器容量時(shí)應(yīng)考慮容量上限，一般不超過(guò)1250一2000KVA。 4適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展。.變壓器類(lèi)型的選擇原則： 1一般情況選擇雙繞組三相變壓器，并選用SL7、S7、S9等低損耗電力變壓器251。2多塵或腐蝕場(chǎng)所選擇防塵防腐型變壓器如SLl4等系列全密封式變壓器。3高層建筑選用不燃或難燃型變壓器如SCL系列環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器或SF6型變壓器。4多雷地區(qū)宜選用防雷型變壓器如Sz變壓器。5電壓偏移大的電壓質(zhì)量要求高的場(chǎng)所選用有載調(diào)壓型變壓器如SZL7、 Sz9系列變壓器。 綜合以上考慮，選擇

15、2臺(tái)接線(xiàn)方式為Yyn0的S9-1000 10/0.4kV變壓器，每臺(tái)可分的負(fù)荷是700KVA，滿(mǎn)足變壓器的選擇規(guī)則。2.3.導(dǎo)線(xiàn)與電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)和電纜截面時(shí)必須滿(mǎn)足一些條件:（1）發(fā)熱條件導(dǎo)線(xiàn)和電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線(xiàn)路計(jì)算電流時(shí)的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。（2）電壓損耗條件導(dǎo)線(xiàn)和電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線(xiàn)路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對(duì)于工廠內(nèi)較短的高壓線(xiàn)路，可不進(jìn)行電壓損耗檢驗(yàn)。（3）機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線(xiàn)（包括裸線(xiàn)和絕緣導(dǎo)線(xiàn)）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，

16、但需要檢驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定性。母線(xiàn)也應(yīng)檢驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對(duì)于絕緣導(dǎo)線(xiàn)和電纜，還應(yīng)滿(mǎn)足工作電壓的要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和有關(guān)資料的考證，10kv電路，通常先按發(fā)熱條件來(lái)選擇截面，在校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線(xiàn)路，因?yàn)槠鋵?duì)電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。高壓進(jìn)線(xiàn)和引入電纜的選擇 10kv高壓進(jìn)線(xiàn)的選擇與校驗(yàn)采用LJ性鋁絞線(xiàn)，架空敷設(shè)，接往10kv公用干線(xiàn)。查相關(guān)資料，10kv鋁及鋁合金最小截面為35平方毫米，不滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度的要求，故選LJ-35型鋁絞線(xiàn)。由于此線(xiàn)路很短，不需要校驗(yàn)電壓損耗。2.3.2 380v低壓出線(xiàn)的選擇查找資料，饋電給用電廠房的線(xiàn)

17、路選擇采用VLV22-1000型聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。2.4.電氣設(shè)備的選擇 .高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇 有真空斷路器、高壓熔斷器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、接地開(kāi)關(guān)電壓互感器等。 .低壓側(cè)一次設(shè)備的選擇有低壓斷路器、電流互感器、開(kāi)關(guān)刀、等。 .繼電保護(hù)及二次結(jié)線(xiàn)設(shè)計(jì)為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線(xiàn)路移相電容器、高壓電動(dòng)機(jī)、母線(xiàn)分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線(xiàn)斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù)。設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線(xiàn)系統(tǒng)，用二次回路原理接線(xiàn)

18、圖或二次回路展開(kāi)圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì)成果。3防雷與接地裝置的設(shè)置 防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專(zhuān)門(mén)用來(lái)接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱(chēng)為避雷針。接閃的金屬線(xiàn)稱(chēng)為避雷線(xiàn)，或稱(chēng)架空地線(xiàn)。接閃的金屬帶稱(chēng)為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱(chēng)為避雷網(wǎng)。避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓沿著電路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線(xiàn)路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過(guò)電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。3.1.直接防雷保護(hù) 在變電所

19、屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進(jìn)出兩根接地線(xiàn)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（表9-6）。通常采用3-6根長(zhǎng)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40mm4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線(xiàn)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)的鋼筋相焊接，上與避雷

20、針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長(zhǎng)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。3.2.雷電侵入波的防護(hù) （1)在10KV電源進(jìn)線(xiàn)的終端桿上裝設(shè)FS410型閥式避雷器。引下線(xiàn)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(kāi)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(lái)保護(hù)，防雷電侵入波的危害。 （3）在380V低壓架空線(xiàn)出線(xiàn)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(xiàn)侵入的雷電波。3.3接地裝置的設(shè)計(jì) 采用長(zhǎng)2.5m、50mm的鋼管16根，沿變電所三面均勻布置，管距5 m，垂直打入地下，管頂離地面0.6 m。管間用40mm4mm的鍍鋅扁剛焊接相接。變電所的變壓器室有兩條接地干線(xiàn)、高低壓配電室各有一條接地干線(xiàn)與室外公共接地裝置焊接相連，接地干線(xiàn)均采用25 mm 4 mm的鍍鋅扁剛。4.心得體會(huì)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)工廠供電知識(shí)的理解，基本上掌握了進(jìn)行一次設(shè)計(jì)所要經(jīng)歷的步驟，象總降壓的設(shè)計(jì)，我與其他同學(xué)一起進(jìn)行課題分析、查資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)，時(shí)