供配電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

《供配電系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書福建工電信息與電氣電技術(shù)第一節(jié)

概述供配電設(shè)計(jì)應(yīng)包括負(fù)荷的分析計(jì)算、確定配電方案、選擇高低壓電氣設(shè)備及成套設(shè)備定變壓器的臺(tái)數(shù)量及變電所主結(jié)線方案行短路計(jì)算對電氣設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)、考慮電氣設(shè)備的布置方案，還可以包括繼電保護(hù)、二次回路、防雷與接地以及電氣照明設(shè)計(jì)內(nèi)容。一、供電設(shè)計(jì)必須循的一原則供配電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：1必須遵循國家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策。包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計(jì)中應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、耗能低、性能先進(jìn)的電氣。必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案。應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。二、供電設(shè)計(jì)的基內(nèi)容供配電設(shè)計(jì)主要包括變配電所設(shè)計(jì)壓配電線路設(shè)計(jì)壓配電線路設(shè)計(jì)和電氣照明設(shè)計(jì)等。（一）變配電所設(shè)計(jì)變配電所設(shè)計(jì)包括以下基本內(nèi)容：負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)嘗計(jì)算。變配電所所址和型式的選擇。變電所主要電器臺(tái)數(shù)、容量及類型的選擇（配電所設(shè)計(jì)不含此項(xiàng)內(nèi)容4變配電所主接線路的設(shè)計(jì)。短路電流的計(jì)算。變配電所一次設(shè)備的選擇。變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的選擇與裝定。變配電所防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)。編寫設(shè)計(jì)說明書及主要設(shè)備材料單。繪制變配電所主結(jié)線圖圖和必要的剖面圖回路圖及其他施工圖。（二）低壓配電線路設(shè)計(jì)低壓配電線路設(shè)計(jì)包括以下基本內(nèi)容：低壓配電線路系統(tǒng)方案的確定。低壓配電線路的負(fù)荷計(jì)算。低壓配電線路的導(dǎo)線和電纜的選擇。低壓配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇。低壓配電系統(tǒng)接地裝置的設(shè)計(jì)。低壓配電線路敷設(shè)方式的設(shè)計(jì)。編寫設(shè)計(jì)說明書及主要設(shè)備材料清單。繪制車間低壓配電系統(tǒng)圖、平面布線圖及其施工圖樣。在接到設(shè)計(jì)任務(wù)書后，首先應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)和消化設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)的題目、任務(wù)和要求，搞清楚已給了哪些原始數(shù)據(jù)，尚缺哪些數(shù)據(jù)和資料需要自己收集，然后應(yīng)考慮借閱一些有助于設(shè)計(jì)的圖書資料，并草擬一個(gè)設(shè)計(jì)的大致進(jìn)程安排。在設(shè)計(jì)過程中，既要充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，獨(dú)立設(shè)計(jì)，又要很好地與指導(dǎo)教師配合，爭取指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，免走彎路。

一、收集原始資料在動(dòng)手設(shè)計(jì)之前根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求集用電設(shè)備的性質(zhì)征率、布局、環(huán)境及氣象條件；有關(guān)廠房的平面圖及斷面圖；用電設(shè)備平面布置圖；電源的電壓、容量及可能提供的供電方式。二、電力負(fù)荷的分析計(jì)算根據(jù)工藝設(shè)計(jì)提供的各廠房電力負(fù)荷清單，分析那些電力設(shè)備屬一級負(fù)荷，那些屬二級負(fù)荷些屬三級負(fù)荷后按需要系數(shù)法分別計(jì)算出各廠房及全廠的計(jì)算負(fù)1edCCC1edCCC荷，在全廠平面圖上畫出各廠房的負(fù)荷圖。根據(jù)各廠房的負(fù)荷性質(zhì)及平面布局在那些地方設(shè)車間變電所及各變電所中的變壓器臺(tái)數(shù)后根據(jù)確定的車間變電所布局出各車間變電所供電范圍計(jì)算各變電所的計(jì)算負(fù)荷。1車間變電所負(fù)荷計(jì)算示例工程上都采用列表來表示，以下是對兩座廠房供電的變電所計(jì)算實(shí)例。2.變壓器的選擇根據(jù)S=309kVA，可選kVA。查《供配電技術(shù)》附錄2考慮到今后發(fā)展的要求：選S9-400kVA壓器一臺(tái)。3.低壓補(bǔ)償柜的選擇擬采用無功功率自動(dòng)補(bǔ)償屏，裝在變電所低壓母線集中補(bǔ)償。從低壓抽屜式開關(guān)柜手冊中選用總電容容量為116kvar容屏型號(hào)：GCS-34一GCS低壓無功功率自動(dòng)補(bǔ)償屏有兩種方案，其中之案為主屏，35案為輔屏案各有Ａ、Ｂ、Ｃ三種規(guī)格，其中Ａ規(guī)格采10控制，每步投入用8步控制；表1、車間變電所負(fù)荷計(jì)算表設(shè)備名稱

臺(tái)P數(shù)/kW

K

CosΦ

tanΦ

P/kWQ/kW

S/KVA機(jī)

冷加工機(jī)床60300

0.2

0.5

1.73

60

103.8修車

通風(fēng)機(jī)電焊機(jī)

103

3040

0.80.35

0.80.6

0.751.33

2414

1818.6間

吊車干燥箱照明

662025

0.150.71.0

0.51.01.0

1.7300

9.91425

17.100小計(jì)

146.9

157.5熱處理車間

箱式爐高頻火機(jī)通風(fēng)機(jī)吊車照明

2131

9010061110

0.70.70.80.151.0

0.950.70.81.731.0

0.331.020.751.70

63704.81.710

20.871.43.62.90小計(jì)變電所低壓負(fù)荷

149.5

98.7282243372取補(bǔ)償電容補(bǔ)償后低壓負(fù)荷

282

－116127309C規(guī)格采用6步控制，每步投，選擇步驟：①根據(jù)控制步數(shù)要求，選擇方案主屏。②根據(jù)所需無功補(bǔ)償容量再補(bǔ)充1臺(tái)或數(shù)臺(tái)方案輔屏。具體可見GCS手冊。4.全廠負(fù)荷計(jì)算將各車間變電所的計(jì)算負(fù)荷，加上變壓器損耗功率及高壓負(fù)荷，總加后乘以參差系數(shù)再減去高壓補(bǔ)償功率，即得全廠計(jì)算負(fù)荷。三、車配電系統(tǒng)設(shè)工廠大多數(shù)用電設(shè)備是380V的，掌握車間配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是非常重要和必要的。車間配電的特點(diǎn)是用電設(shè)備臺(tái)數(shù)多，設(shè)備搬動(dòng)機(jī)會(huì)多；絕大多數(shù)采用絕緣導(dǎo)線為防止導(dǎo)線過熱引起火災(zāi)，正確設(shè)置導(dǎo)線過電流保護(hù)是非常重要的。車間配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計(jì)所提供的設(shè)備平面布置圖兩種可行的車間配電系統(tǒng)方案進(jìn)行比較后，確定一種方案。車間配電設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題：車間變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心車間電力線路的敷設(shè)方式如圖1沿梁跨梁沿墻、沿柱穿管明敷設(shè)穿管埋地暗敷設(shè)沿梁、跨梁、沿墻、沿柱適用于干線敷設(shè)。⑤從分電箱到用電設(shè)備的支線一律采用穿管埋地暗敷設(shè)。

②①設(shè)備圖1離地以上的電力線路允許采用裸導(dǎo)線。離地面以下的導(dǎo)線必須采用絕緣導(dǎo)線，離地面2m下的導(dǎo)線必須加機(jī)械保護(hù)（穿鋼管或硬塑料管3.配電方式：（1為減少電壓波動(dòng)引起的閃爍，照明線路應(yīng)在車間動(dòng)力總開關(guān)之前分出。N.FECIIN.FECII離配電點(diǎn)比較近的，且功率比較大的少數(shù)用電設(shè)備可以用放射式供電。對于功率比較小、臺(tái)數(shù)比較多的設(shè)備，宜于采用干線對分電箱供電，然后由分電箱對各用電設(shè)備配電?？紤]分電箱供電范圍時(shí)，注意支線的敷設(shè)不要跨過通道；通道另一側(cè)的設(shè)備，應(yīng)由另一側(cè)的分電箱供電，不要采取這一側(cè)的用電設(shè)備由另一側(cè)的分電箱供電。（5吊車電源不要經(jīng)過分電箱，應(yīng)經(jīng)單獨(dú)的開關(guān)直接引自干線。根據(jù)前這些原則及車間設(shè)備平面布置，即可擬出兩種可行方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定一種方案。4導(dǎo)線截面的選擇：車間導(dǎo)線截面的選擇應(yīng)由分電箱開始。（）首先選擇分電箱中各路的熔體額定電流：因?yàn)闆Q定分電箱的規(guī)格，不是各路的計(jì)算電流是各路的熔體額定電流為熔體額定電流大于各路計(jì)算電流體額定電流應(yīng)滿應(yīng)滿足下列兩式I

.

CIKI

（2根據(jù)已選出的各路熔體額定電流，并預(yù)留1~2路（將來增加用電設(shè)備時(shí)不要更換分電箱）去電氣設(shè)備手冊上，選擇出線路數(shù)和熔斷器電流相適應(yīng)的分電箱。（3據(jù)已選出的各路體額定電流及各路的計(jì)算電流及敷設(shè)方式境溫度等，從電氣設(shè)備手冊上選

出相應(yīng)的導(dǎo)線及電線管。選熔斷器、導(dǎo)線及電箱采用表4可以一目了然。表2××號(hào)分電箱

型號(hào)××××設(shè)備編號(hào)

P/kW

CA

N。

截面

導(dǎo)線長度

電線管直徑長度分電箱干線的導(dǎo)線(4)線截面的選擇:由于每只分電箱或每路干線所接的設(shè)備臺(tái)數(shù)不多，所以干線的計(jì)算電流應(yīng)按利用系數(shù)法計(jì)算，這樣才能照顧到大容量設(shè)備對計(jì)算電流的影響。選干線截面時(shí)，應(yīng)留有余量，以備負(fù)荷的發(fā)展。選擇干線截面之前，應(yīng)先選干線的過電流保護(hù)電器（熔斷的或自動(dòng)開關(guān)）因?qū)Ь€必須與保護(hù)配合。干線導(dǎo)線由兩部分組成，一部分是敷設(shè)在車間的明敷設(shè)部分，按明敷設(shè)選導(dǎo)線，另一部分是從配電屏引到干線這一部分，多數(shù)是穿管敷設(shè)，應(yīng)按穿管導(dǎo)線選擇。四、低配電屏的選：GCS關(guān)柜介紹，可參考《供電工程》第77頁低壓開關(guān)柜的選擇1低壓進(jìn)線柜的選擇臺(tái)數(shù)的選擇：有幾臺(tái)變壓器就有幾臺(tái)低壓進(jìn)線柜方案的選擇：與低壓進(jìn)線方式有關(guān)，若封閉式母線高壓進(jìn)線，則選案；若從側(cè)面進(jìn)線，則選擇02方案；若用電纜從底下進(jìn)線，則選擇03方案；若有備用電源，則選擇07或案。（）規(guī)格的選擇：與變壓器容量有關(guān)，可根據(jù)變壓器容量算出低壓側(cè)的出線電流，如果算出來的低壓側(cè)的電流為1230A，則可選擇E格。2.低壓出線柜的選擇(1)壓抽屜的選擇與低壓抽屜的出線電流有關(guān)，而出線電流就是前面計(jì)算的干線電流?？筛鶕?jù)出線電流的大小，對照ＧＣＳ開關(guān)柜選取抽屜。低壓出線的保護(hù)裝置有三種:低壓斷路,低壓負(fù)荷開關(guān),觸.一般選用低壓斷路器,較為可靠且維護(hù)方便.(2)壓抽屜的組合從GCS手冊查出每個(gè)抽屜的高度,再根據(jù)開關(guān)柜的有效抽屜高度(1760mm)組合.照明

K

圖3電氣主結(jié)線圖四、選高壓電器廠區(qū)高壓供電系統(tǒng)確定后，可根據(jù)確定的高壓系統(tǒng)圖選擇高壓電器。1計(jì)算短路電流：選定短路電流計(jì)算點(diǎn)，作等值電路圖，計(jì)算各點(diǎn)短路電流，將各計(jì)算點(diǎn)的短路電流值填入表3中kSNkSN表3××廠短路電流計(jì)算值短路

短

路

電

流kA

短路容量/MVA計(jì)算

I(3)

″(3)

I

i

I

S

3kK-1K-22.電器選擇（1電源開關(guān)

饋電線路開關(guān)及高壓電動(dòng)機(jī)開關(guān)等都應(yīng)該選用斷路器。（2400KVA以下的電力變壓器的高壓開關(guān)，可以考慮采用隔離開關(guān)配合高壓熔斷器外可以采用跌開式熔斷器是這時(shí)變壓器低壓側(cè)須裝能帶負(fù)荷通斷的總開關(guān)。400KVA上電力變壓器高壓側(cè)須裝負(fù)荷開關(guān)配熔斷器。對于要求自動(dòng)切斷的電力變壓器，高壓側(cè)須裝斷路器。對一級負(fù)荷供電的配電所，可選用小車式開關(guān)柜，KYN28，斷路器可互換使用，無重要負(fù)荷的變電所可采用固定式開關(guān)柜，如－1A（）系列，但現(xiàn)在已基本被淘汰。高壓開關(guān)柜的進(jìn)出線，一般采電纜。選用的電器（斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、電流互感器等）應(yīng)按表4校驗(yàn)。表4電器校驗(yàn)表序號(hào)

裝置地點(diǎn)電氣條件項(xiàng)目數(shù)據(jù)

項(xiàng)目

××電器

數(shù)據(jù)

結(jié)果

Ｕ/kVI/A

Ｕ/kVI/At1Nt1Nshtt

II

()

/kA/kA

I/kAI/kA5

I

()

t/kA2

S

I

2

S電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定按：KI≥i3）熱穩(wěn)定按：(K)t>2電力電纜要做短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。六、變配電所平面布置設(shè)計(jì)：根據(jù)變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心及進(jìn)出線方便的原則，確定變電所的位置，然后根據(jù)環(huán)境條件確定變壓器是放在戶外還是室內(nèi)。變電所布置次尺寸關(guān)系到安全運(yùn)行，必須遵守規(guī)程對各部位的尺寸要求，我國已編有變電所標(biāo)準(zhǔn)圖集如《全國通用電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)圖集D264D266。我們可以根據(jù)已選定的變壓器功率及高低壓兩側(cè)應(yīng)裝設(shè)的電器數(shù)量等從標(biāo)準(zhǔn)圖集中選出相適應(yīng)的變電所結(jié)構(gòu)圖，作少量修改后加以采用，這樣比較可靠、省工。（1配電室平面布置圖

如圖4配電室的尺寸，要根據(jù)配電屏數(shù)量及操作走廊等來確定。測量保護(hù)防雷凡是與架空線路相連的進(jìn)出線戶處所母線上都要裝一組型避雷器。九、接地按規(guī)定10KV電裝置的構(gòu)架，變壓器380V中性點(diǎn)及外殼，以及380V氣設(shè)備的金屬外殼等都需要接地，其接地電阻要求小于41接地電阻的計(jì)算．接地體的布置．列出人工接地所需的材料的規(guī)格和數(shù)量。十、繪變電所系統(tǒng)圖及平剖面圖

圖4電氣平面布置圖M1:50第三節(jié)

設(shè)計(jì)任務(wù)書一、通用機(jī)器廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況當(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(tái)數(shù)與容量型擇變電所主結(jié)線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。2、設(shè)計(jì)依據(jù)1

通用機(jī)器廠廠區(qū)平面圖如圖5示。金工車間設(shè)備平面布置圖如圖6示。各車間負(fù)荷表及金工車間設(shè)備明細(xì)表見表5表6。冷作車間

金工車間倉

庫

裝配車間圖5

廠區(qū)平面圖表5各車間負(fù)荷表車間冷作裝配倉庫戶外照明

P/kw100802020

Q/kvar110902015

最大電機(jī)/kW30227.54供電電源情況工車間東側(cè)一座10kV電所，先1kmopop的架空線路，后改為電纜線路至本廠變電所，其出口斷路器的斷路容量5，t=1s斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1s。氣象資料。本廠所在地區(qū)的年最熱月平均氣溫為34.6℃。地質(zhì)情況。土壤電阻率100Ωm。3、完成的技術(shù)料1設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)容：前言;目錄;負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償;變電所的位置與型式的選擇及主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型的選擇;金工車間配電系統(tǒng)的確定;變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)；短路電流的計(jì)算;變電所一次設(shè)備及進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn)變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定附錄及參考文獻(xiàn)。2設(shè)計(jì)圖樣，內(nèi)容：變電所主接線圖;變電所平面圖及剖面圖.4時(shí)間安排：課程設(shè)計(jì)（含綜合實(shí)踐）周數(shù)：時(shí)間

設(shè)計(jì)內(nèi)容第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天第8天第9天第10

布置任務(wù)，熟悉題目，借參考資料及手冊，準(zhǔn)備畫圖工具。確定車間的配電方案，比較擇優(yōu)。負(fù)荷計(jì)算，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。選擇導(dǎo)線、電纜及電氣設(shè)備選擇高低壓電氣設(shè)備及成套配電裝置進(jìn)行短路電流的計(jì)算及校驗(yàn)電氣設(shè)備變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定畫主結(jié)線圖畫平面布置圖及剖面圖寫設(shè)計(jì)說明書答辯表6金工車間設(shè)備明細(xì)表1~313~16

23~253632~34

εε

244室公辦間車二、某械廠降壓變所的電設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況考慮到工廠生產(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(tái)數(shù)與容量型擇變電所主結(jié)線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。2設(shè)計(jì)依據(jù)1工廠總平面圖

如圖7所示。公共電源干線

后廠門

生活區(qū)

廠區(qū)

鄰廠

廠門工廠總平面圖比例：2000圖7

工廠總平面圖2機(jī)加工車間平面圖

如圖8所示。3工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為三班制大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷處，其余均屬三級負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)得到的全廠負(fù)荷表見表7機(jī)加工車間設(shè)備明細(xì)表見表84供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為導(dǎo)線為等三角形排列，線距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500MV。此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿足工廠二級負(fù)荷的要求采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為80km電纜線路總長度為25km5氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38℃年平均氣溫為23℃年最低氣溫為-8，年最熱月平均最高氣溫為33℃