供電工程課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)湖北理工學(xué)院電氣與電子信息工程學(xué)院供配電工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目：某重型設(shè)備制造公司供配電系統(tǒng)電氣部分初步設(shè)計(jì)完成時間：2013 年 6 月 15 日供配電工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（17）一、設(shè)計(jì)題目某重型設(shè)備制造公司供配電系統(tǒng)電氣部分初步設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的及要求通過本課程設(shè)計(jì)，熟悉現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，樹立起技術(shù)與工程經(jīng)濟(jì)相統(tǒng)一的辨證觀點(diǎn)；培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識分析解決工程實(shí)際問題的能力；掌握電氣工程設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，為今后從事電力工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行及管理工作，打下必要

2、的基礎(chǔ)。要求根據(jù)用戶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，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、工廠負(fù)荷情況該公司以生產(chǎn)冶金、建材、電站、化工制粉、破碎設(shè)備及備件為主業(yè)，產(chǎn)品有MPS、LM型中速磨、水泥磨、圓錐破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、鋼球磨、單齒輥破碎機(jī)及備件，同時公司還生產(chǎn)高鉻鑄造合金系列、鎳硬鑄造合金系列、各種高合金鋼鑄件。公司下設(shè)鑄鋼車間、鑄鐵車間、精整車間、機(jī)加車間以及科研辦公樓。多數(shù)車間為三班制，年

3、最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5500小時，日最大負(fù)荷持續(xù)時間6小時。該公司屬于二級負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1所示。表1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料編號廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄鋼車間11800.550702鑄鐵車間9700.550653精整車間6400.500754機(jī)加車間4680.400655科研辦公樓2800.700902、供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近110/10kV地區(qū)變電站取得工作電源。該變電站距廠約為5km。10kV母線短路數(shù)據(jù)：、，其出口斷路器配備有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1.5s。要求工廠最大負(fù)荷時的功率

4、因數(shù)不得低于0.92。3氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為40，年平均氣溫為25，年最低氣溫為2，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0.8m處平均溫度為25。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，年雷暴日數(shù)為52.2天。4地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔200m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。5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，按兩部電價制交納電費(fèi)?；倦妰r20元/千伏安/月，電度電價0.5元/度。四、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：變配電所的負(fù)荷計(jì)算及無功功率的補(bǔ)償計(jì)算，變配電所所址的選擇，變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定，變配電所主接線方案的

5、選擇，高低壓配電線路及導(dǎo)線截面選擇，短路計(jì)算和開關(guān)設(shè)備的選擇，保護(hù)配置及整定計(jì)算*，防雷保護(hù)與接地裝置設(shè)計(jì)*等。 1摘要 本論文主要是對小型工廠配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，工廠由戶外引入10kv的高壓電源，經(jīng)過工廠變電所降為220/380的低壓電，直接共給工廠車間的動力系統(tǒng)和照明。在選擇電氣設(shè)備之前，先對工廠負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，確定工廠總的負(fù)荷容量，同時在低壓母線進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，以提高功率因素。根據(jù)補(bǔ)償后的負(fù)荷容量，選擇工廠變電所變壓器的容量和臺數(shù)。然后確定工廠采用的供電系統(tǒng)，選擇合適的車間配電方案，畫出供配電系統(tǒng)的接線圖。 高壓側(cè)一次設(shè)備、低壓一次設(shè)備和導(dǎo)線截面積選擇時，都必須滿足電路正常條件下

6、和短路故障下工作的要求。電器設(shè)備不僅要滿足在短路故障下的工廠要求。還必須按最大的故障時的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)，以判斷設(shè)備是否滿足工作要求。電路發(fā)生三相短路時的短路電流最大，計(jì)算三相短路電流，以進(jìn)行設(shè)備的校驗(yàn)。最后進(jìn)行繼電保護(hù)和防雷接地，來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算，三相短路，主接線，繼電保護(hù)，設(shè)備選擇。 AbstractThis paper mainly for small factory electric part of power distribution system design, the factory introduced by outdoor 10 kv h

7、igh voltage power supply, after reduced to 220/380 of the low-voltage electrical substation, the total direct to factory workshop of power systems and lighting. Before selection of electrical equipment to the factory to load calculation, determine the total load capacity of the factory, reactive pow

8、er compensation in low voltage bus bar at the same time, in order to improve power factor. According to the compensation of load capacity, choose the factory substation transformer capacity and the Numbers. And then determine the factory power supply system, select the appropriate workshop power dis

9、tribution scheme, draw the wiring diagram of power supply and distribution system. High side one equipment, low voltage devices and wire cross-sectional area when the choice, must meet the normal circuit conditions and work under short circuit fault. Electrical equipment should not only meet the req

10、uirements under the short circuit fault of factory. Also must be the biggest failure of dynamic stability and thermal stability check, to determine equipment whether meet the job requirements. Circuit of three phase short circuit occurs the maximum short-circuit current, three-phase short-circuit cu

11、rrent calculation, to check of the equipment. Finally carries on the relay protection and lightning protection grounding to improve safety and reliability of the system. Keywords: load calculation, the main three phase short circuit, wiring, relay protection, equipment selection. 目錄 TOC o 1-2 h z u

12、一、前言工程學(xué)科技術(shù)在推動人類文明進(jìn)步中一直起著發(fā)動機(jī)的作用。隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的到來,科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),國際競爭日趨激烈。特別是隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展和我國的科技越來越發(fā)達(dá),世界制造業(yè)將逐步向我國轉(zhuǎn)移。因此對于大學(xué)生的我們掌握這些知識是必要的。通過本課程設(shè)計(jì)，可以使我們熟悉現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，樹立起技術(shù)與工程經(jīng)濟(jì)相統(tǒng)一的辨證觀點(diǎn)；培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識分析解決工程實(shí)際問題的能力；掌握電氣工程設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，為今后從事電力工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行及管理工作，打下必要的基礎(chǔ)。要求根據(jù)用戶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

13、電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。該公司以生產(chǎn)冶金、建材、電站、化工制粉、破碎設(shè)備及備件為主業(yè)，產(chǎn)品有MPS、LM型中速磨、水泥磨、圓錐破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、鋼球磨、單齒輥破碎機(jī)及備件，同時公司還生產(chǎn)高鉻鑄造合金系列、鎳硬鑄造合金系列、各種高合金鋼鑄件。公司下設(shè)鑄鋼車間、鑄鐵車間、精整車間、機(jī)加車間以及科研辦公樓。2、負(fù)荷計(jì)算、無功補(bǔ)償計(jì)算、變壓器選擇及初步方案的確定2.1、全廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)負(fù)荷計(jì)算是指導(dǎo)體通過一個等效負(fù)荷時，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動負(fù)荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷

14、就稱為計(jì)算負(fù)荷。工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算的主要目的是：(1).全廠在工程設(shè)計(jì)的可行性研究階段要對全廠用電量作出估算以便確定整個工程的方案。(2).在設(shè)計(jì)工廠供電系統(tǒng)時，為了正確選擇變壓器的容量，正確選擇各種電氣設(shè)備和配電網(wǎng)絡(luò)，以及正確選擇無功補(bǔ)償設(shè)備等，需要對電力負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。確定負(fù)荷計(jì)算的方法有多種，包括估算法、需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法和單相復(fù)合的計(jì)算，在這里我們采用需要系數(shù)法。對于單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷公式如下：有功功率： 無功功率： 視在功率： 計(jì)算電流： 式中：該用電設(shè)備組的需要系數(shù) 功率因數(shù)角的正切值該用電設(shè)備組的額定電壓，單位是kV所以本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下（以鑄鋼車間為例）：有功計(jì)算負(fù)荷：

15、無功計(jì)算負(fù)荷： 視在計(jì)算負(fù)荷： 計(jì)算電流： 其他車間的負(fù)荷計(jì)算和以上的一樣，見表2.1：表2.1 車間負(fù)荷計(jì)算表序號車間名稱設(shè)備容量/kW計(jì)算容量計(jì)算電流/A有功計(jì)算負(fù)荷/kW無功計(jì)算負(fù)荷/kvar視在計(jì)算負(fù)荷/ 1鑄鋼車間1180649661.9892714082鑄鐵車間970533.5624.2821.212483精整車間640320281.6426.677504機(jī)加車間468187.2219.022884405科研辦公樓28019694.1217.83302.2、車間變電所的數(shù)量、類型和所址的確定由于工廠屬于二級負(fù)荷，并且取10kV母線作為電源，綜合考慮工廠負(fù)荷分布情況及廠區(qū)情況，選用5

16、個10kV/0.38kV直降變電所，具體分配如下：鑄鋼車間、鑄鐵車間、精整車間、機(jī)加車間、科研辦公樓分別裝配車間變電所1、車間變電所2、車間變電所3，車間變電所4，車間變電所5。2.3、無功功率補(bǔ)償計(jì)算（以鑄鋼車間為例）（1）求補(bǔ)償前的視在計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù) 視在計(jì)算負(fù)荷 功率因數(shù) （2）確定無功補(bǔ)償容量鋸條車間、鈑金車間和噴漆車間共用一個車間變電所4，辦公樓用一個變電所5。 （3）低壓電容器柜的選擇 選擇（GGD，GGL）型低壓無功功率補(bǔ)償柜，BCMJ0.4-16-3電容器，所需安裝的組數(shù)，所需柜數(shù)3臺。其余車間的計(jì)算與金工車間類似，無功補(bǔ)償容量與電容器柜選型見表2-2：表2-2 無功補(bǔ)償容

17、量與電容器柜選型表車間名稱所需無功補(bǔ)償容量/kvar低壓電容器柜型號電容器柜臺數(shù)實(shí)際無功補(bǔ)償容量/kvar鑄鋼車間447.81BCMJ0.4-16-33480鑄鐵車間448.14BCMJ0.4-16-33480精整車間176BCMJ0.4-16-32192機(jī)加車間157.245BCMJ0.4-16-31160科研辦公樓29.4BCMJ0.4-16-3002.4、補(bǔ)償后用戶的計(jì)算負(fù)荷 主變壓器的功率損耗： 因此，補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如表2-3所示：表2-3 變電所的補(bǔ)償方案序號功率因數(shù)變電所1380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.7649661.98927380V側(cè)無功補(bǔ)償容量48038

18、0V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.95649181.9674變電所2380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.65533.5624.2821.2380V側(cè)無功補(bǔ)償容量480380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.95533.5144.2550.6變電所3380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.75320284.10373.85380V側(cè)無功補(bǔ)償容量200380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.95132089.6332.3變電所4380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.65187.2219.024288380V側(cè)無功補(bǔ)償容量300380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.9198187.259.8196.3變電所5380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.719694.08217.78380V側(cè)無功補(bǔ)償容量30380V側(cè)補(bǔ)

19、償后負(fù)荷0.719694.08217.78主變壓器功率損耗18.53492.6810kV側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.92651791.4460.41853.5注：因?yàn)閷η八膫€補(bǔ)償電容得比較大，所以對科研辦公樓不需要進(jìn)行補(bǔ)償，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償后高壓側(cè)的功率因數(shù)大于0.92.所以補(bǔ)償成功。滿足條件。2.5、變電所變壓器選擇因?yàn)?0kV側(cè)五個變電所的視在負(fù)荷分別為674kVA、550.6kVA、332.3 kVA、196.3kVA、217.78 kVA，又考慮到工廠以后的發(fā)展，所以選用5臺10(15%)0.4kV S11型變壓器，具體參數(shù)見表2-4：表2-4 變壓器選型及參數(shù)變壓器序號型號額定容量/ kVA空載損

20、耗(kW)負(fù)載損耗(kW)空載電流（%）短路阻抗(%)1S11-M-800/108000.987.50.74.52S11-M-630/106300.816.20.94.53S11-M-400/104000.574.31.04.04S11-M-250/102500.43.051.24.05S11-M-250/102500.43.051.24.03、主接線方案的選擇因?yàn)楣S是二級負(fù)荷且考慮到經(jīng)濟(jì)因素，選擇單母線接線方式。單母線接線方式的優(yōu)點(diǎn)：簡單、清晰、設(shè)備少、運(yùn)行操作方便且有利于擴(kuò)建。3.1、高壓側(cè)主接線方案根據(jù)設(shè)計(jì)分組要求，本組高壓側(cè)選取HXGN系列高壓開關(guān)柜，結(jié)合所給柜型資料，考慮到高壓側(cè)接

21、線盡量簡單，設(shè)計(jì)高壓側(cè)主接線如圖3-1：圖3-1 高壓側(cè)主接線3.2低壓側(cè)主接線方案 根據(jù)設(shè)計(jì)分組要求，低壓側(cè)選取GGD系列高壓開關(guān)柜，設(shè)計(jì)低壓側(cè)主接線如下圖3-2 低壓側(cè)主接線4、短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。對于工廠供電系統(tǒng)來說，常將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源。常用的計(jì)算方法有歐姆法（有稱有名單位值法）和標(biāo)幺值法（又稱相對單位值法）。在本設(shè)計(jì)中取三個短路點(diǎn)，分別是：主變壓器高壓側(cè)，變壓器低壓側(cè)以及10kV線路末端。計(jì)算方法采用標(biāo)幺值法。4.1、短路電流的計(jì)算

22、方法基準(zhǔn)電流：基準(zhǔn)電抗：三相短路電流周期分量有效值：三相短路容量的計(jì)算公式：繪制短路計(jì)算圖如圖4-1所示：圖4-1 短路計(jì)算圖確定基準(zhǔn)值：取，即高壓側(cè)，低壓側(cè)，架空線，則，.4.2、計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)最大電抗標(biāo)幺值 最小電抗標(biāo)幺值 架空線路電力變壓器電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 表4-1 變壓器電抗標(biāo)幺值表變壓器型號額定容量/ kVA電抗標(biāo)幺值STS1S11-M-800/10800STS2S11-M-630/10630STS3S11-M-400/10400STS 4S11-M-250/10250STS 5S11-M-250/10250繪制等效電路如圖4-2所示：圖4-2 等效電

23、路4.3、計(jì)算k-1點(diǎn)（10kV側(cè)）的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值最大總電抗標(biāo)幺值 最小總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值最大值 最小值 其他三相短路電流三相短路容量4.4、計(jì)算k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量五個變壓器分列運(yùn)行，取其中一個作為例子計(jì)算，其他四個相似總電抗標(biāo)幺值最大總電抗標(biāo)幺值 最小總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值最大值 最小值 其他三相短路電流 三相短路容量作出短路計(jì)算表如下：表4-2 最大運(yùn)行方式下的短路計(jì)算表變壓器短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容抗/S11-M-800/10k-11

24、.892.912.912.917.424.5152.91k-27.5219.219.219.243.425.1513.3S11-M-630/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-29.0315.9815.9815.9836.1120.9311.07S11-M-400/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-211.893.733.733.738.434.898.41S11-M-250/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-218.098.18.18.118.2310.615.6S11-M-250

25、/10k-11.892.912.912.917.424.5152.91k-218.098.18.18.118.2310.615.6表4-3 最小運(yùn)行方式下的短路計(jì)算表變壓器短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容抗/S11-M-800/10k-12.072.662.662.6667840248.31k-27.718.818.818.842.524.6313S11-M-630/10k-12.072.862.862.867.2934.318648.31k-292115.6715.6715.6735.4120.5310.86S11-M-400/10k-12.072.862.862.867.

26、2934.318648.31k-212.0711.9611.9611.9627.0315.678.29S11-M-250/10k-12.072.862.862.867.2934.318648.31k-210.42314.54614.54614.54632.87419.05510.078S11-M-250/10k-12.072.862.862.867.2934.318648.31k-218.097.987.987.9818.0310.455.55、電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)5.1、高壓側(cè)導(dǎo)線選擇1)先按電壓損失條件選擇導(dǎo)線截面初選YJV型銅電纜，對10kV 架空線取，則有：于是可得 選取導(dǎo)線，查附表12

27、知 代入?yún)?shù)計(jì)算可得： 可見滿足電壓損失要求。2)按發(fā)熱條件選擇電纜截面查附表，知截面的 YJV型電纜在的載流量為210A，大于。 綜上 高壓側(cè)導(dǎo)線選用型電纜。5.2、高壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)根據(jù)此次設(shè)計(jì)分組要求，本小組選用HXGN系列高壓開關(guān)柜，內(nèi)部主要有以下高壓電器設(shè)備：GN30-10/400-12.5型隔離開關(guān)、ZN63-12型真空斷路器、LZZJ-10型電流互感器、JDZX10-10E型電壓互感器、XRNP-12型高壓熔斷器、HY5W-17/45型避雷器等。表5-1 10kV電源進(jìn)線側(cè)一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)由上表可得，高壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)結(jié)果全部合格。5.3、低壓導(dǎo)線的選擇 因工廠內(nèi)部具體車間位置不明確，無法分配低壓線路。只能根據(jù)表1-4，補(bǔ)償后低壓側(cè)計(jì)算電流大致選擇低壓配電室配電導(dǎo)線。 5.4、低壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)根據(jù)此次設(shè)計(jì)分組要求，本小組選用GGD2系列低壓開關(guān)柜，對GGD2整套設(shè)備校驗(yàn)如表5-2所示（以計(jì)算負(fù)荷最大的變電所4為例）：6、繼電保護(hù) 對于該工廠采用帶時限過電流保護(hù)。進(jìn)出線示意圖如圖6-1：圖6-1 工廠進(jìn)出線示意圖 QF1處的動作時間為1.5S，QF2處的動作時間為1.0S，QF3處的動作時間為0.5S。以1號變電所即鑄鋼車間為例，進(jìn)行繼電保護(hù)的計(jì)算 整定k-1處的定時限