工廠供電的課程設(shè)計 廠房變電所的設(shè)計

1、工廠供電課程設(shè)計課題：廠房變電所的設(shè)計 目錄HYPERLINK l _Toc230605919 設(shè)計任務(wù)書 PAGEREF _Toc230605919 h 1HYPERLINK l _Toc230605922 第一章 變電所的選址1HYPERLINK l _Toc230605926 第二章 負(fù)荷計算和無功功率計算及補(bǔ)償2HYPERLINK l _Toc230605927 2.1 負(fù)荷計算2HYPERLINK l _Toc230605928 2.2 無功功率計算及補(bǔ)償 PAGEREF _Toc230605928 h 5HYPERLINK l _Toc230605931 2.3 變壓器的選擇9HY

2、PERLINK l _Toc230605945 第三章 短路電流計算 PAGEREF _Toc230605945 h 10HYPERLINK l _Toc230605951 第四章 各電壓等級設(shè)備的選擇13HYPERLINK l _Toc230605952 4.1 母線、電纜的選擇13HYPERLINK l _Toc230605953 4.2 各電壓等級一次設(shè)備選擇的校驗(yàn)15HYPERLINK l _Toc230605954 第五章 過電流保護(hù)18HYPERLINK l _Toc230605958 參考文獻(xiàn)21設(shè)計某車間負(fù)荷分布：序號車間設(shè)備名稱容 量Pe(kW)Kdcos tg計 算 負(fù) 荷

3、P(kW)Q(kVar)S(kVA)1鑄鋼車間動 力18000.50.6照 明300.810kv電動機(jī)60合 計2熱處理車間動 力21000.50.8照 明300.8合 計3鍛工車間動 力16000.250.60照 明300.810kv電動機(jī)80合 計4焊接車間動 力2000.50.7照 明300.8合 計5金工車間動 力4000.250.6照 明400.810kv電動機(jī)60合 計6總裝車間動 力2000.150.5照 明400.8合 計7空壓站動 力8000.80.8照 明300.8合 計8煤氣站動 力5000.50.8照 明400.8合 計9總 計10全廠計算負(fù)荷11無功補(bǔ)償容量12Cos

4、補(bǔ)償?shù)?.9后全廠計算負(fù)荷合計13變壓器損耗14全廠計算負(fù)荷總計變電所占地為2.5km2.5km,35kv電源進(jìn)線。第一章 變電所的選址 廠區(qū)示意圖變電站設(shè)在工廠的北部，原理如下： 1、靠電源進(jìn)線側(cè)，接近負(fù)荷中心； 2、進(jìn)出線方便，遠(yuǎn)離工廠中心區(qū)，不影響工廠廠區(qū)面積的利用； 3、位于煤氣站空氣污染源的上風(fēng)側(cè)，環(huán)境潔凈； 4、遠(yuǎn)離人員集中區(qū)，有利于平安便于保衛(wèi)第二章 負(fù)荷計算和無功功率計算及補(bǔ)償一負(fù)荷計算 ： 負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式等幾種，本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有： 有功功率： 無功功率: 視在功率: 計算電流:總的有功計算負(fù)荷為 ： 總的無功計算負(fù)荷為： 總的視在計

5、算負(fù)荷為： 總的計算電流為 ： 1鑄鋼車間(1)動力: =1.33 (2)照明： (3)10kv電動機(jī)：查附錄表1，小批生產(chǎn)的金屬熱加工機(jī)床電動機(jī) 60KW 2.熱處理車間1動力： =0.75 (2)照明： 3.鍛工車間: 1動力： =1.33 (2)照明： 310KV電動機(jī)：查附錄表1，小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī) 4.焊接車間：1動力： =1.02 (2)照明： 5.金工車間：1動力： 2照明： 310KV電動機(jī)：查附錄表1，小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī) 60KW 6.總裝車間：1動力： 2照明： 7.空壓站：1動力： 2照明： 8.煤氣站:1動力： 2照明： 車間總的計算負(fù)荷：注:

6、， 負(fù)荷類型及大?。盒蛱栜囬g設(shè)備名稱容 量Pe(kW)Kdcos tg計 算 負(fù) 荷P(kW)Q(kVar)S(kVA)IA1鑄鋼車間動 力18000.50.61.3390011971497.62275照 明300.81.002402410910kv電動機(jī)600.30.61.331823.93045.6合 計9421120.91551.62429.62熱處理車間動 力21000.50.80.751050787.51312.51994照 明300.81.00240241.9合 計1074787.51336.51995.93鍛工車間動 力16000.250.601.33400532665.6101

7、1照 明300.81.002402410910kv電動機(jī)800.20.51.731627.73248.6合 計440559.7721.61168.64焊接車間動 力2000.50.71.02100102142.8217照 明300.81.0024024109合 計124102166.83265金工車間動 力4000.250.61.33100133166.4253照 明400.81.0032032145.510kv電動機(jī)600.20.51.731220.82436.5合 計144153.8222.44356總裝車間動 力2000.150.51.733051.96091照 明400.81.0032

8、032145.5合 計6251.992236.57空壓站動 力8000.80.80.756404808001216照 明300.81.0024024109合 計66448082413258煤氣站動 力5000.50.80.75250187.5312.5474.8照 明400.81.0032032145.5合 計282187.5344.5620.39總 計10全廠計算負(fù)荷3358.83366.14755.2722411無功補(bǔ)償容量200012Cos補(bǔ)償?shù)?.9后全廠計算負(fù)荷合計3358.81366.13625.9550913變壓器損耗54.4217.614全廠計算負(fù)荷總計0.9073413.21

9、583.73762.72.2無功功率補(bǔ)償:COS = / = 3358.8/4755.2=0.71該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.71。10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：=(tan - tan)=3366.1tan(arccos0.71) - tan(arccos0.92) = 1905.2kvar。查?工廠供電?附錄表4，無功補(bǔ)償試選用BWF10.5-100-1型并聯(lián)電容器。Qc=100Kvar因此，其電容器屏的個數(shù)為： n = Qc/

10、qC = 1905.2/100 =19.052 取3的倍數(shù)21個 那么 =21X100=2100kvar無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：COS=3358.8/3625.9=0.933變壓器的功率損耗為：QT = 0.06 S30= 0.06 * 3625.9= 217.6Kvar PT = 0.015 S30 = 0.015 * 3625.9= 54.4Kw變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷為：P30=+PT=3358.8+54.4=3413.2 KwQ30= +QT - =3366.1+217.6-2000=1583.7KvarS30 = =3762.7KVAcos= P30/ S30= 3413.2/

11、3762.7=0.907 0.9 滿足要求 鑄鋼車間：功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.933后的計算電流 =900/0.933=964.6 KVA =1465.6A(其他車間的計算同上)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.933后各車間的計算負(fù)荷序號車間設(shè)備名稱容 量Pe(kW)Kdcos tg計 算 負(fù) 荷P(kW)Q(kVar)S(kVA)IA1鑄鋼車間動 力18000.50.61.339001197964.61465.6照 明300.81.002402410910kv電動機(jī)600.30.61.331823.93045.6合 計2熱處理車間動 力21000.50.80.751050787.51125.41709.9照 明

12、300.81.0024024109合 計3鍛工車間動 力16000.250.601.33400532428.7651.4照 明300.81.002402410910kv電動機(jī)800.20.51.731627.717.126.1合 計4焊接車間動 力2000.50.71.02100102107.2162.9照 明300.81.0024024109合 計5金工車間動 力4000.250.61.33100133107.2162.3照 明400.81.0032032145.510kv電動機(jī)600.20.51.731220.812.919.5合 計6總裝車間動 力2000.150.51.733051.9

13、32.248.9照 明400.81.0032032145.5合 計7空壓站動 力8000.80.80.756404806861042.2照 明300.81.0024024109合 計8煤氣站動 力5000.50.80.75250187.5268407照 明400.81.0032032145.5合 計 2.3 變電所變壓器的選擇裝設(shè)一臺主變壓器，根據(jù)S30=3762.7KVA，選擇主變壓器的型號為S9-4000/35， 其參數(shù)如下表所示：額定容量KVA高壓KV低壓KV連接組標(biāo)號損耗KW空載電流阻抗電壓空載負(fù)載40003510Yd114.5528.81.07 裝設(shè)兩臺分變壓，每臺變壓器的容量ST應(yīng)

14、同時滿足以下兩個條件： 任一臺單獨(dú)運(yùn)行時，ST0.6-0.7 ST0.6-0.73625.9=21762538KVA因此查?工廠供電?附錄表5，選SC9-2500/10環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器二臺 。額定容量KVA高壓KV低壓KV連接組標(biāo)號損耗W空載電流阻抗電壓空載負(fù)載2500100.4Yyn02850158000.66第三章 短路電流的計算取出口斷路器的斷流容量為500MVA，取基準(zhǔn)容量. 等值線路1確定基準(zhǔn)值 取 Sd = 100MVA,Ud1 =37KV,Ud2 = 10.5KV，Ud3=0.4KV=1.56 5.502計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1電力系統(tǒng) 2架空線路XO =

15、0.35/km X2* = 0.358100/372 =0.205 3電力變壓器 X3* = UK%Sd/100SN = 71001000/1004000 = 1.75 X4* = UK%Sd/100SN=61001000/1002500=2.43k-1點(diǎn)三相短路電流和短路容量 1)總電抗標(biāo)幺值 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時，總電抗標(biāo)幺值 X*(K-1) = X2* = 0.1+0.2045=0.30 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時，總電抗標(biāo)幺值 X*(K-1) = X2* =0.2+0.2045=0.40因此，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時，三相短路電流及短路容量各為 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)=1.65K

16、A/0.3045= 5.419KA I(3) = I(3) = Ik-1(3) =5.419KA ish(3) = 2.555.419KA = 13.818KA Sk-1(3) = Sd/X*(k-1)= 100/0.3= 333.333KVA而系統(tǒng)最小運(yùn)行時，三相短路電流及短路容量各為 IK-1(3) = Id1/ X*(K-1)=1.65KA/0.4= 4.125KA I(3) = I(3) = Ik-1(3) =4.125KA ish(3) = 2.554.125KA = 10.519KA Sk-1(3) = Sd/X*(k-1)= 100/0.4= 250KVA (4)k-2點(diǎn)三相短路

17、電流和短路容量 1)總電抗標(biāo)幺值 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時 X*(K-2) = X2*X3* = 0.1+0.2051.75= 2.055 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時 X*(K-2) = X2*X3*= 0.2+0.205+1.75=2.155因此，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時，三相短路電流及短路容量各為 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) =5.50KA/2.055= 2.676KA I(3) = I(3) = Ik-23 = 2.676KA ish(3) = 2.552.676KA =6.825KA Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) = 100/2.055=48.662KVA而系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時，

18、三相短路電流及短路容量各為 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) =5.50KA/2.155= 2.552KA I(3) = I(3) = Ik-23 = 2.552KA ish(3) = 2.552.552KA =6.508KA Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) = 100/2.155=46.404KVAk-2點(diǎn)三相短路電流和短路容量 1)總電抗標(biāo)幺值 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時 X*(K-3) = X2*X3*+X4*= 0.1+0.2051.75+2.4= 4.455 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時 X*(K-3) = X2*X3*+X4* =0.2+0.205+1.75+2.4=4.555因

19、此，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時，三相短路電流及短路容量各為 IK-3(3) = Id3/X*(K-3) =144.34KA/4.455= 32.4KA I(3) = I(3) = Ik-33 = 32.4KA ish(3) = 2.5532.4KA =82.619KA Sk-3(3) = Sd/X*(k-3) = 100/4.455=22.447KVA而系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時，三相短路電流及短路容量各為 IK-3(3) = Id3/X*(K-3) =144.34KA/4.555= 31.688KA I(3) = I(3) = Ik-33 = 31.688KA ish(3) = 2.5531.688KA =

20、80.805KA Sk-3(3) = Sd/X*(k-3) = 100/4.555=21.954KVA三相短路電流計算表：短路計算點(diǎn)運(yùn)行方式短路電流/KA短路容量MVAI(3) I(3)Ikish(3) Sk(3) k-1最大5.4195.4195.41913.818333.333最小4.1254.1254.12510.519250k-2最大2.6762.6762.6766.82548.662最小2.5522.5522.5526.50846.404k-3最大32.432.432.482.61922.447最小31.68831.68831.68880.80521.954第四章 各電壓等級設(shè)備的選

21、擇 4.1 各電壓等級導(dǎo)線和電纜截面的選擇 4.1 35kV高壓側(cè)架空線的選擇1).按電流經(jīng)濟(jì)密度選架空線路假定該廠，=,查表5-4得=1.15，選標(biāo)準(zhǔn)界面50，即選LGJ-50型鋼芯鋁線2校驗(yàn)發(fā)熱條件。查表選LGJ-50,環(huán)境溫度為40C時的=178A,滿足條件2).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄14得，35kv線路最小允許截面積=35,滿足發(fā)熱條件。 2).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄14得，最小允許截面積=25,滿足發(fā)熱條件。2).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄14得，最小允許截面積=25,滿足發(fā)熱條件。 2).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄14得，最小允許截面積=2595 所以10kV高壓側(cè)饋線采用型號為ZLQ21-395電纜直埋

22、 3.1.1380V母線選擇1按發(fā)熱條件選擇。，查手冊初選LMY-40電纜，其，滿足發(fā)熱條件。2)校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。=32.4KA/9=3600A 滿足要求。因此母線采用LMY-340硬鋁母線架空敷設(shè)。 中性線的截面，所以截面為25保護(hù)線的截面，所以選截面為253.1.2380V側(cè)電纜的選擇1按發(fā)熱條件選擇電纜的截面 查手冊初選型號為VLV20-95電纜，滿足發(fā)熱條件 2).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查附錄14得，最小允許截面積=25，滿足發(fā)熱條件。 b校驗(yàn)電壓損耗變電所至鑄鋼車間距離約為120m，而查表得到240的鋁芯電纜的=0.16 按纜芯工作溫度75計，=0.07，每根電纜的=900/5=180kW,

23、 =1197/5=239.4kvar，故線路電壓損耗為 滿足要求。c斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)109A，滿足發(fā)熱條件。 因此，鑄鋼車間照明線路采用BLX-1000-350+125四芯橡皮絕緣鋁芯導(dǎo)線架空。4.2 各電壓等級一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)4.2 .1 35kv一次側(cè)設(shè)備的選擇 斷路器：ZN12-35額定電壓：=35KV =1250A=62.07A斷流能力=31.5KA5.419KA 動穩(wěn)定度：=63KA13.818KA熱穩(wěn)定度：=3969 =55.79電流互感器：選LQJ-10 3000/5型 額定電壓：=35KV =1200A=62.07A 熱穩(wěn)定度：=272.25 =55.79 動穩(wěn)定度：=17.

24、82KA13.818KA避雷器:選FS4-10 =35KV電壓互感器：選JDJJ-35 額定電壓高壓熔斷器：選RN2-35 額定電壓：=35KV =500A=62.07A 斷流能力=50KA5.419KA高壓隔離開關(guān):選GN2-35T/400-52 額定電壓：=35KV =400A=62.07A動穩(wěn)定度：=31.5KA13.818KA熱穩(wěn)定度：=980 =55.794.2 .2 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇斷路器：選ZN2-10/630額定電壓：=10KV =630A=209A斷流能力=11.6KA2.676KA 動穩(wěn)定度：=30KA6.825KA熱穩(wěn)定度：=538.2 =13.606電流互感器

25、：選LA-10 300/5型 額定電壓：=10KV =300A=209A 熱穩(wěn)定度：=506.3 =13.606 動穩(wěn)定度：=57.27KA6.825KA避雷器:選FS4-10 =10KV電壓互感器：選JDZJ-10 額定電壓高壓熔斷器：選RN2-10 額定電壓：=10KV =500A=209A 斷流能力=50KA2.676KA高壓隔離開關(guān):選-10/400 額定電壓：=10KV =400A=209A動穩(wěn)定度：=31.5KA6.825KA熱穩(wěn)定度：=625 =13.606 4.2 .3 380V側(cè)母線至變壓器之間設(shè)備的選擇：低壓斷路器：選DZ20-400/3J 額定電壓：=380V =350A

26、=306A斷流能力=42KA=32.4KA電流互感器：選LMZ1-0.5 315/5 額定電壓：=500V =315A=306A低壓隔離開關(guān)：選HD13-400/31額定電壓：=380V =400A=306A電壓等級設(shè)備名稱型號斷路器隔離開關(guān)電壓互感器電流互感器熔斷器避雷器35KVZN12-35GN2-35T/400-52JDJJ-35LQJ-10 3000/5RN2-35FS4-1010KVZN2-10/630GN19-10/400JDZJ-10LA-10 300/5RN2-10選FS4-10380VDZ20-400/3JHD13-400/31LMZ1-0.5 315/5 以鑄鋼車間為例選擇：負(fù)荷名