供配電系統(tǒng)課程設計

《供配電系統(tǒng)》課程設計指導書福建工電信息與電氣電技術第一節(jié)

概述供配電設計應包括負荷的分析計算、確定配電方案、選擇高低壓電氣設備及成套設備定變壓器的臺數(shù)量及變電所主結線方案行短路計算對電氣設備進行校驗、考慮電氣設備的布置方案，還可以包括繼電保護、二次回路、防雷與接地以及電氣照明設計內容。一、供電設計必須循的一原則供配電設計必須遵循以下原則：1必須遵循國家的有關法令、標準和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關方針、政策。包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。2應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，設計中應采用符合國家現(xiàn)行有關標準的效率高、耗能低、性能先進的電氣。必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設計方案。應根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性。二、供電設計的基內容供配電設計主要包括變配電所設計壓配電線路設計壓配電線路設計和電氣照明設計等。（一）變配電所設計變配電所設計包括以下基本內容：負荷計算及無功功率補嘗計算。變配電所所址和型式的選擇。變電所主要電器臺數(shù)、容量及類型的選擇（配電所設計不含此項內容4變配電所主接線路的設計。短路電流的計算。變配電所一次設備的選擇。變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護裝置的選擇與裝定。變配電所防雷保護和接地裝置的設計。編寫設計說明書及主要設備材料單。繪制變配電所主結線圖圖和必要的剖面圖回路圖及其他施工圖。（二）低壓配電線路設計低壓配電線路設計包括以下基本內容：低壓配電線路系統(tǒng)方案的確定。低壓配電線路的負荷計算。低壓配電線路的導線和電纜的選擇。低壓配電設備和保護設備的選擇。低壓配電系統(tǒng)接地裝置的設計。低壓配電線路敷設方式的設計。編寫設計說明書及主要設備材料清單。繪制車間低壓配電系統(tǒng)圖、平面布線圖及其施工圖樣。在接到設計任務書后，首先應認真學習和消化設計任務書，明確設計的題目、任務和要求，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，然后應考慮借閱一些有助于設計的圖書資料，并草擬一個設計的大致進程安排。在設計過程中，既要充分發(fā)揮自己的主觀能動性，獨立設計，又要很好地與指導教師配合，爭取指導教師的指導，免走彎路。

一、收集原始資料在動手設計之前根據(jù)設計任務書的要求集用電設備的性質征率、布局、環(huán)境及氣象條件；有關廠房的平面圖及斷面圖；用電設備平面布置圖；電源的電壓、容量及可能提供的供電方式。二、電力負荷的分析計算根據(jù)工藝設計提供的各廠房電力負荷清單，分析那些電力設備屬一級負荷，那些屬二級負荷些屬三級負荷后按需要系數(shù)法分別計算出各廠房及全廠的計算負1edCCC1edCCC荷，在全廠平面圖上畫出各廠房的負荷圖。根據(jù)各廠房的負荷性質及平面布局在那些地方設車間變電所及各變電所中的變壓器臺數(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算各變電所的計算負荷。1車間變電所負荷計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算實例。2.變壓器的選擇根據(jù)S=309kVA，可選kVA。查《供配電技術》附錄2考慮到今后發(fā)展的要求：選S9-400kVA壓器一臺。3.低壓補償柜的選擇擬采用無功功率自動補償屏，裝在變電所低壓母線集中補償。從低壓抽屜式開關柜手冊中選用總電容容量為116kvar容屏型號：GCS-34一GCS低壓無功功率自動補償屏有兩種方案，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、車間變電所負荷計算表設備名稱

臺P數(shù)/kW

K

CosΦ

tanΦ

P/kWQ/kW

S/KVA機

冷加工機床60300

0.2

0.5

1.73

60

103.8修車

通風機電焊機

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

146.9

157.5熱處理車間

箱式爐高頻火機通風機吊車照明

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小計變電所低壓負荷

149.5

98.7282243372取補償電容補償后低壓負荷

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)所需無功補償容量再補充1臺或數(shù)臺方案輔屏。具體可見GCS手冊。4.全廠負荷計算將各車間變電所的計算負荷，加上變壓器損耗功率及高壓負荷，總加后乘以參差系數(shù)再減去高壓補償功率，即得全廠計算負荷。三、車配電系統(tǒng)設工廠大多數(shù)用電設備是380V的，掌握車間配電系統(tǒng)設計是非常重要和必要的。車間配電的特點是用電設備臺數(shù)多，設備搬動機會多；絕大多數(shù)采用絕緣導線為防止導線過熱引起火災，正確設置導線過電流保護是非常重要的。車間配電系統(tǒng)設計應根據(jù)工藝設計所提供的設備平面布置圖兩種可行的車間配電系統(tǒng)方案進行比較后，確定一種方案。車間配電設計應考慮的問題：車間變電所應靠近負荷中心車間電力線路的敷設方式如圖1沿梁跨梁沿墻、沿柱穿管明敷設穿管埋地暗敷設沿梁、跨梁、沿墻、沿柱適用于干線敷設。⑤從分電箱到用電設備的支線一律采用穿管埋地暗敷設。

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

.

CIKI

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

出相應的導線及電線管。選熔斷器、導線及電箱采用表4可以一目了然。表2××號分電箱

型號××××設備編號

P/kW

CA

N。

截面

導線長度

電線管直徑長度分電箱干線的導線(4)線截面的選擇:由于每只分電箱或每路干線所接的設備臺數(shù)不多，所以干線的計算電流應按利用系數(shù)法計算，這樣才能照顧到大容量設備對計算電流的影響。選干線截面時，應留有余量，以備負荷的發(fā)展。選擇干線截面之前，應先選干線的過電流保護電器（熔斷的或自動開關）因導線必須與保護配合。干線導線由兩部分組成，一部分是敷設在車間的明敷設部分，按明敷設選導線，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，應按穿管導線選擇。四、低配電屏的選：GCS關柜介紹，可參考《供電工程》第77頁低壓開關柜的選擇1低壓進線柜的選擇臺數(shù)的選擇：有幾臺變壓器就有幾臺低壓進線柜方案的選擇：與低壓進線方式有關，若封閉式母線高壓進線，則選案；若從側面進線，則選擇02方案；若用電纜從底下進線，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，可根據(jù)變壓器容量算出低壓側的出線電流，如果算出來的低壓側的電流為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，而出線電流就是前面計算的干線電流。可根據(jù)出線電流的大小，對照ＧＣＳ開關柜選取抽屜。低壓出線的保護裝置有三種:低壓斷路,低壓負荷開關,觸.一般選用低壓斷路器,較為可靠且維護方便.(2)壓抽屜的組合從GCS手冊查出每個抽屜的高度,再根據(jù)開關柜的有效抽屜高度(1760mm)組合.照明

K

圖3電氣主結線圖四、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計算短路電流：選定短路電流計算點，作等值電路圖，計算各點短路電流，將各計算點的短路電流值填入表3中kSNkSN表3××廠短路電流計算值短路

短

路

電

流kA

短路容量/MVA計算

I(3)

″(3)

I

i

I

S

3kK-1K-22.電器選擇（1電源開關

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

裝置地點電氣條件項目數(shù)據(jù)

項目

××電器

數(shù)據(jù)

結果

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。六、變配電所平面布置設計：根據(jù)變電所應靠近負荷中心及進出線方便的原則，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。變電所布置次尺寸關系到安全運行，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準圖集如《全國通用電氣裝置標準圖集D264D266。我們可以根據(jù)已選定的變壓器功率及高低壓兩側應裝設的電器數(shù)量等從標準圖集中選出相適應的變電所結構圖，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。測量保護防雷凡是與架空線路相連的進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電裝置的構架，變壓器380V中性點及外殼，以及380V氣設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)

設計任務書一、通用機器廠供配電系統(tǒng)的電氣設計1、設計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況當考慮到工廠生產的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量型擇變電所主結線方案及高低壓設備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。2、設計依據(jù)1

通用機器廠廠區(qū)平面圖如圖5示。金工車間設備平面布置圖如圖6示。各車間負荷表及金工車間設備明細表見表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各車間負荷表車間冷作裝配倉庫戶外照明

P/kw100802020

Q/kvar110902015

最大電機/kW30227.54供電電源情況工車間東側一座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斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護時限過電流保護整定的動作時間為1s。氣象資料。本廠所在地區(qū)的年最熱月平均氣溫為34.6℃。地質情況。土壤電阻率100Ωm。3、完成的技術料1設計說明書，內容：前言;目錄;負荷計算和無功功率補償;變電所的位置與型式的選擇及主變壓器的臺數(shù)與容量、類型的選擇;金工車間配電系統(tǒng)的確定;變電所主結線方案的設計；短路電流的計算;變電所一次設備及進出線的選擇與校驗變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定附錄及參考文獻。2設計圖樣，內容：變電所主接線圖;變電所平面圖及剖面圖.4時間安排：課程設計（含綜合實踐）周數(shù)：時間

設計內容第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，熟悉題目，借參考資料及手冊，準備畫圖工具。確定車間的配電方案，比較擇優(yōu)。負荷計算，確定變壓器的臺數(shù)和容量。選擇導線、電纜及電氣設備選擇高低壓電氣設備及成套配電裝置進行短路電流的計算及校驗電氣設備變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定畫主結線圖畫平面布置圖及剖面圖寫設計說明書答辯表6金工車間設備明細表1~313~16

23~253632~34

εε

244室公辦間車二、某械廠降壓變所的電設計1設計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況考慮到工廠生產的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量型擇變電所主結線方案及高低壓設備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。2設計依據(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機加工車間平面圖

如圖8所示。3工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為三班制大負荷利用小時為4600h大負荷持續(xù)時間為6h該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷處，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計得到的全廠負荷表見表7機加工車間設備明細表見表84供電電源情況按照工廠與當?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。該干線的導線牌號為導線為等三角形排列，線距2m；干線首端距離本廠約8km干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量為500MV。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠二級負荷的要求采用高壓聯(lián)絡線由鄰近的單位取得備用電源知與本廠高壓側有電氣聯(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℃