供配電技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) 1第二章 負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽。2.1 負(fù)荷計(jì)算 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽。2.2 無(wú)功功率補(bǔ)償 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽。第三章 供配電方案選擇 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽。2.1 負(fù)荷計(jì)算 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽。2.2 無(wú)功功率補(bǔ)償 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽。第四章 變壓所位位置的選擇 5第五章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇 64.1 變電所主變壓器的選擇 64.2 變電所主接線方案的選擇 7第六章 線型的選擇 9第七章 短路電流計(jì)算 錯(cuò)誤! 未定義書(shū)簽。7.1 等效圖 107.2 短路電流計(jì)算電路 117.3 確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值 117.4 計(jì)算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗

2、標(biāo)幺值 127.5 k-1 點(diǎn)（ 10.5kV 側(cè)）的計(jì)算 13第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)一 設(shè)計(jì)要求按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-9410KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范及 GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等規(guī)范，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)。做到“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的基本 要求。并處理好局部與全局、當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的關(guān)系，以便適應(yīng)今后發(fā)展的需要，同時(shí)還要注意電能和有 色金屬的節(jié)約等問(wèn)題。二 設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 工廠負(fù)荷及電源情況2.1.1 工廠負(fù)荷性質(zhì)本廠車間為三班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為5600h,日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為 24h。該廠除裝配車間、辦公負(fù)荷和生活負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷外，

3、其余均屬二級(jí)負(fù)荷。2.1.2 供電電源情況供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(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。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-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(guò)流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為 3s。為滿足工廠二級(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(zhǎng)度為80km,電纜線路總長(zhǎng)度為 25km。2.1.3 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

4、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)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元/kVA。2.2 自然條件氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38C，年平均氣溫為23C，年最低氣溫為-9 C,年最熱月平均最高氣溫為33C,年最熱月平均氣溫為 26C,年最熱月地下0.8米處平均氣溫為 25C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為 20。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

5、為2m三 設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟1. 確定全廠計(jì)算負(fù)荷，編制負(fù)荷總表；合理確定無(wú)功補(bǔ)償。要求10KV側(cè)cos $ =0.92。2. 合理確定變壓器臺(tái)數(shù)及容量,選擇其規(guī)格型號(hào) , 擬定變電所主接線方案。3. 短路電流的計(jì)算。4. 變壓所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇第二章 負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償2.1.1 計(jì)算方法首先計(jì)算出各車間單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷,再通過(guò)取同時(shí)系數(shù),利用多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算 公式計(jì)算出整個(gè)車間的計(jì)算負(fù)荷。低壓側(cè)負(fù)荷計(jì)算（1 ）有功計(jì)算負(fù)荷（單位為 KW）nP c 2 K p Pcii1即：Pc2(800 760 590 650 560 380420 450 440)* 0.95 4

6、797.52）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）即:(3)(4)（1）(2)(3)nQ c2 K q Qcii 1Qc2 (200 180 190 230 170 120170 240 180)*0.971756.5視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA）2 2Sc2弋 Pc2 Q c2計(jì)算電流（單位為 A）高壓側(cè)功率因數(shù)計(jì)算有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW)P c1無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為Q c1Q c2視在計(jì)算負(fù)荷（單位為（4）功率因數(shù)的計(jì)算P c2kvar)Qc2kvA)5027 .36Scv 3U N4797 . 51756 .567244797 .5 * 0.0151756 .5* 0.060Sc1'Q

7、c12 Pc125056.2548691852.46.667cosPci0.915Sc1滿足要求最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)大于0.90所以不需要無(wú)功補(bǔ)償。電流計(jì)算（單位A）Ici -29878<3Un滿足要求最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)大于0.90所以不需要無(wú)功補(bǔ)償。第三章供配電方案選擇由負(fù)荷計(jì)算可以看出，低壓側(cè)（即380V側(cè)） 電流為6766A，電流過(guò)大，而高壓側(cè)（即10KV側(cè)），電流為301.61A，通過(guò)相應(yīng)導(dǎo)線和負(fù)荷的考慮給出以下兩種供配電選擇：（1）10KV電壓直接引入各個(gè)車間，再通過(guò)變壓和分配直接提供給車間。（2） 10KV進(jìn)線通過(guò)橋試連接的變壓器2臺(tái)，輸出端為380V電壓，但由于車間需求的電流

8、很大，所以需要引入多組三相電纜。選擇方案一，可以盡量避免高電流不好找到相應(yīng)線纜的問(wèn)題，但從實(shí)際情況來(lái)看，這樣的方式需要很多變壓器及變配電室。還需要很多的工作人員，不符合實(shí)際操作需求。選擇方案二，主要的問(wèn)題在于如何選取電纜的強(qiáng)度，并且需要很多車間電纜進(jìn)線。但優(yōu)點(diǎn)在于人員投入少，變壓器用量少，易于檢修和維護(hù)，前期投入較少。綜合以上情況，本次設(shè)計(jì)選擇方案二以下為方案二中各個(gè)車間所需負(fù)荷及需求電流的情況：表2-1鍛壓車間鑄造車間鉚焊車間機(jī)工車間試驗(yàn)車間壓氣車間裝配車間辦公負(fù)荷生活負(fù)荷負(fù) 荷（KVA767726585645534362505445442電流（A）115611858869848255657

9、58732648第四章 變壓所位位置的選擇變壓所所址的選擇原則變壓所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)以下要求并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定：（1）盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗，電壓損耗和有色金屬消耗量。（2）進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線。（3）接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。（4）設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝臵的運(yùn)輸。（5）不應(yīng)設(shè)在有劇烈運(yùn)動(dòng)或高溫的場(chǎng)所，無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)有防振和隔熱的措施。（6）不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。7）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰。（ 8）不應(yīng)

10、設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)環(huán)境的正上方或正下方。當(dāng)有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50058-1992爆炸和火災(zāi)環(huán)境電力裝臵設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。9）不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和有可能積水的場(chǎng)所。第五章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇5.1 變電所主變壓器的選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況以及對(duì)現(xiàn)實(shí)狀況實(shí)的際考慮工廠變電所的變壓器做出以下選擇：主備用變壓器由于要符合二級(jí)符合要求，其負(fù)載端可能出現(xiàn)二，三級(jí)負(fù)荷混聯(lián)的狀況，所以根據(jù)容量（380V側(cè)的總?cè)萘繛?118.74KVA,10KV側(cè)總?cè)萘繛?22.07KVA。，以及日后廠區(qū)擴(kuò)建和設(shè)備的增添。 綜合選擇總

11、容 量為 8000KVA 的變壓器，型號(hào)為 S10-800 100005% 230/400.因此可以考慮選兩臺(tái) S10-/10 型低損耗配電變壓器。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(lái)承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為 Dyn11。相比于 Yyno 來(lái)說(shuō)， Dyn11 聯(lián)結(jié)有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)于Dy nil聯(lián)結(jié)變壓器來(lái)說(shuō)，其 3n次（n為正整數(shù)）諧波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這較之一次繞組接成星形接線的Yyn0 聯(lián)結(jié)變壓器跟有利于抑制高次諧波電流。（2）Dyn11連結(jié)變壓器的零序阻抗較之 YynO連結(jié)變壓器的零序阻抗小得多，從而更

12、有利于低壓?jiǎn)蜗?接地短路故障保護(hù)的動(dòng)作和故障的切除。3）當(dāng)?shù)蛪簜?cè)接用不平衡負(fù)荷時(shí)，由于Yyn0 聯(lián)結(jié)變壓器要求低壓中性線電流不超過(guò)低壓繞組額定電流的 25%，因而嚴(yán)重限制了其借用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的發(fā)揮。為此，GB50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時(shí)，宜采用 Dy nil聯(lián)結(jié)變壓器。Dy nil聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)中性線電流允許達(dá)到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負(fù)荷的能力遠(yuǎn)比Yyn0 聯(lián)結(jié)變壓器大。這在現(xiàn)代供配電系統(tǒng)中單相負(fù)荷急劇增長(zhǎng)的情況下，推廣應(yīng)用Dynii 聯(lián)結(jié)變壓器就顯得更有必要。綜合考慮以上因素，采用 Dynii 聯(lián)結(jié)更有

13、優(yōu)勢(shì)。5.2 變電所主接線方案的選擇按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)主接線方案如下：GG-1A(F)10kVGG-1FS4-10GV口 -10A(J)A(F)-07 匚，-03GG-1A(F)-07V聯(lián)絡(luò)線（備用電源）S9-100010/0.4kV220/380V高壓柜列GG- 1A(J)-03GG- 1A(F) -54GG- 1A(F) -07GG- 1A(F) -07VV主變聯(lián)絡(luò)（備用）第六章 線型的選擇為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件： 發(fā)熱條件。導(dǎo)線和電纜再通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行 時(shí)的最高允許

14、溫度。電壓損耗條件。導(dǎo)線和電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即計(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)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。經(jīng)濟(jì)電流密度。35KV及以上的高電壓線路及 35KV以下的長(zhǎng)距離，大電流線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年運(yùn)行費(fèi)用支出最小。機(jī)械強(qiáng)度 導(dǎo)線截面不應(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，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定 度。母線則應(yīng)校驗(yàn)其短路對(duì)的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。對(duì)于絕緣單線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。由于當(dāng)?shù)貧庀蟮刭|(zhì)條件：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為40oC,年平均氣溫為20°C,年最低氣溫為-

15、8oC,年最熱月平均最高氣溫為 30 oC,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 °C。年雷暴日數(shù)為 32天，土壤性質(zhì)以砂 質(zhì)粘土為主。且根據(jù)規(guī)定，10KV及其以下的系統(tǒng)不需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)電流密度的計(jì)算。所以線路的敷設(shè)方式選擇為埋地敷設(shè)。根據(jù)公式計(jì)算線路電流如下|cIC2K KeKp由查表得出 K 1.05, Ke 0.96，Kp 0.85。各車間線路電纜埋地后實(shí)際電流需求表鍛造鑄造鉚焊機(jī)工試驗(yàn)壓氣裝配辦公生活車間車間車間車間車間車間車間負(fù)荷負(fù)荷及備及備及備及備及備及備用用用用用用1391A1404A1046A1165A970671908864710AAAAA線型選擇如下表:各車間線型及

16、數(shù)量選擇表銅芯型號(hào)根數(shù)鋁芯型號(hào)根數(shù)站用線路（1 ,2）WL1BX-380-3*141備用線路（1,2）BX-380-3*141WL2鍛造車間及備用WL3BX-380-3*1802BLX-380-3*1801鑄造車間及備用BX-380-3*1802BLX-380-3*1801WL4鉚焊車間及備用BX-380-3*1802WL5機(jī)工車間及備用BX-380-3*1802BLX-380-3*1801WL6試驗(yàn)車間及備用WL7BX-380-3*1802壓氣車間及備用BLX-380-3*1802WL8裝配車間WL9BX-380-3*1801BLX-380-3*1801辦公負(fù)荷WL10BX-380-3*18

17、011生活負(fù)荷WL11BLX-380-3*1802第七章 短路電流的計(jì)算7.1 等效圖根據(jù)電路的進(jìn)線可得短路電流計(jì)算線路圖如下：由上圖課畫(huà)出等效電路圖如下：圖5-1 短路計(jì)算電路確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值如下;10.5KV，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)容量Sd 100MVA,基準(zhǔn)電壓Ud Uc 1.05Un , Uc為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)Uci 低壓側(cè)Uc2 0.4KV，則：|d1Sd3Uci5.5KAI d2Sd3Un144.34KA7.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量Sd=100MVA基準(zhǔn)電壓Ud =Uc=1.05 U n，Uc為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)Udi低壓側(cè)Ud2=0.4kV，則=10.5kV，diSdi00MV

18、A5.49kA3Udi3 10.5kV(5-1)d2Sd3Ud2100MVA3 0.4kV144.3ikA(5-2)7.3計(jì)算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)由電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量 Soc =500MVA可知X1 =100MVA/500MVA=0.2（ 5-3）7.3.2架空線路查表得LGJ-150的線路電抗xo 0.35 /km，而線路長(zhǎng)8km,故X2対 Ud2 (。35 8)100MVA(10.5kV)22.51(5-4)電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值Uk% =4.5，故(5-5)Ua%Sl 空 W0MVA=4.5100Sn 100 1000kVA式中，Sn為變壓器的額定容量因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖5-2所示。rmvi0.2/YYYTi2.6k-14.5k-2圖5-2短路計(jì)算等效電路7.4 k-1 點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的計(jì)算總電抗標(biāo)幺值X（k1）X；X； =0.2+2.54=2.71（5-6