某機械廠供電系統(tǒng)設(shè)計

課程設(shè)計任務(wù)書2014—2015學年第1學期自動化系電氣工程及其自動化專業(yè)2班級課程設(shè)計名稱：供配電技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計題目：石河子機械廠供電系統(tǒng)設(shè)計完成期限：自2015年1月12日至2015年1月16日共1周設(shè)計依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：一、設(shè)計題目石河子機械廠供電系統(tǒng)設(shè)計二、主要內(nèi)容：1．閱讀相關(guān)科技文獻，查找相關(guān)圖紙資料。2.熟識工業(yè)與民用建筑電氣設(shè)計的相關(guān)規(guī)范和標準。3.熟識建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計的方法、步驟和內(nèi)容。4．嫻熟駕馭整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。5．熟識駕馭如何查找設(shè)備手冊及相關(guān)參數(shù)并進行系統(tǒng)設(shè)計。三、設(shè)計要求1、制定設(shè)計方案，確定電源電壓、負荷等級及供配電方式。2、確定方案后，繪制各用電設(shè)備等布置平面圖，繪制高、低壓系統(tǒng)圖。進行設(shè)計計算，選擇設(shè)備容量、整定值、型號、臺數(shù)等。4、編寫設(shè)計計算書。5、編制設(shè)計說明書。四、已知參數(shù)1.負荷附表負荷序號負荷名稱負荷等級有功負荷無功負荷1鍛壓車間28002002鑄造車間27601803鉚焊車間25901904機工車間26502305試驗車間25601706壓氣車間23801207裝配車間34203308辦公負荷34502409生活負荷3440180同期系數(shù)0.950.972.工廠負荷狀況：本廠工作制為三班制，年最大負荷利用小時5600小時，日最大負荷持續(xù)時間為24小時，本廠低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。照明用電器均為單相，額定電壓為220V。3.供電電源狀況：依據(jù)工廠與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供電協(xié)議規(guī)定，本廠可由旁邊兩條10KV公共用電源干線供電。4.系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)：干線首端所裝設(shè)高壓斷路器斷流容量為400MVA。此斷路器配備有定時限過電流愛護和電流速斷愛護，定時限過電流愛護正定的動作時間為3S。為滿意工廠二級負荷要求，可采納高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。5.電業(yè)部門對功率因數(shù)要求值：工廠最大負荷時的功率因數(shù)不低于0.90.6.當?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20oC,年最低氣溫為-8oC,年最熱月平均最高氣溫為30oC,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25oC。年雷暴日數(shù)為32天，土壤性質(zhì)以砂質(zhì)粘土為主。5.本廠與供電部門達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費只繳納電費。五、主要參考資料供配電工程設(shè)計指導，機械工業(yè)出版社，翁雙安，20042.現(xiàn)代建筑電氣供配電設(shè)計技術(shù)，中國電力出版社，李英姿等，20083..供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，GB50054-20094.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范，GBJGJ_T16-20085.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊中國電力出版社中國航空工業(yè)給畫設(shè)計院主編20056.《工廠供電》劉介才7.《供配電技術(shù)》唐治平 指導老師（簽字）：系主任（簽字）：批準日期：2015年1月16日負荷計算及其無功補償2.1.1計算方法首先計算出各車間單組用電設(shè)備的計算負荷，再通過取同時系數(shù)，利用多組用電設(shè)備計算負荷的計算公式計算出整個車間的計算負荷。低壓側(cè)負荷計算（1）有功計算負荷（單位為KW）即：無功計算負荷（單位為kvar）即：視在計算負荷（單位為kvA）計算電流（單位為A）高壓側(cè)功率因數(shù)計算有功計算負荷（單位為KW）無功計算負荷（單位為kvar）視在計算負荷（單位為kvA）功率因數(shù)的計算滿意要求最大負荷時功率因數(shù)大于0.90所以不須要無功補償。(5)電流計算（單位A）滿意要求最大負荷時功率因數(shù)大于0.90所以不須要無功補償。供配電方案選擇由負荷計算可以看出，低壓側(cè)（即380V側(cè)）電流為6766A，電流過大，而高壓側(cè)（即10KV側(cè)），電流為301.61A，通過相應導線和負荷的考慮給出以下兩種供配電選擇：（1）10KV電壓干脆引入各個車間，再通過變壓和安排干脆供應應車間。（2）10KV進線通過橋試連接的變壓器2臺，輸出端為380V電壓，但由于車間需求的電流很大，所以須要引入多組三相電纜。選擇方案一，可以盡量避開高電流不好找到相應線纜的問題，但從實際狀況來看，這樣的方式須要許多變壓器及變配電室。還須要許多的工作人員，不符合實際操作需求。選擇方案二，主要的問題在于如何選取電纜的強度，并且須要許多車間電纜進線。但優(yōu)點在于人員投入少，變壓器用量少，易于檢修和維護，前期投入較少。綜合以上狀況，本次設(shè)計選擇方案二以下為方案二中各個車間所需負荷及需求電流的狀況：2鍛壓車間鑄造車間鉚焊車間機工車間試驗車間壓氣車間裝配車間辦公負荷生活負荷負荷（KVA）784743590657556379512487453電流(A)11921203896998831575778740668第三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，應依據(jù)以下要求并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析比較后確定：（1）盡量接近負荷中心，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）進出線便利，特殊是要便于架空進出線。（3）接近電源側(cè)，特殊是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。（4）設(shè)備運輸便利，特殊是要考慮電力變壓器和凹凸壓成套配電裝臵的運輸。（5）不應設(shè)在有猛烈運動或高溫的場所，無法避開時，應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所，無法遠離時，不應設(shè)在污染源的下風側(cè)。（7）不應設(shè)在廁所、浴室和其他常常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。（8）不應設(shè)在有爆炸危急環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災環(huán)境的正上方或正下方。當有爆炸或火災危急環(huán)境的建筑物毗連時，應符合現(xiàn)行國家標準GB50058-1992《爆炸和火災環(huán)境電力裝臵設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。（9）不應設(shè)在地勢低洼和有可能積水的場所。第四章變電所主變壓器及主接線方案的選擇3.1變電所主變壓器的選擇依據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源狀況以及對現(xiàn)實狀況實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符合要求，其負載端可能出現(xiàn)二，三級負荷混聯(lián)的狀況，所以依據(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)擴建和設(shè)備的增加。綜合選擇總?cè)萘繛?000KVA的變壓器，型號為S10-80010000±5%230/400.因此可以考慮選兩臺S10-/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來擔當。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Dyn11。相比于Yyno來說，Dyn11聯(lián)結(jié)有下列優(yōu)點：（1）對于Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器來說，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Yyn0連結(jié)變壓器的零序阻抗小得多，從而更有利于低壓單相接地短路故障愛護的動作和故障的切除。（3）當?shù)蛪簜?cè)接用不平衡負荷時，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求低壓中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，因而嚴峻限制了其借用單相負荷的容量，影響了變壓器設(shè)備實力的發(fā)揮。為此，GB50052-1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時，宜采納Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)中性線電流允許達到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負荷的實力遠比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。這在現(xiàn)代供配電系統(tǒng)中單相負荷急劇增長的狀況下，推廣應用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器就顯得更有必要。綜合考慮以上因素，采納Dyn11聯(lián)結(jié)更有優(yōu)勢。3.2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)計主接線方案如下：線型的選擇為保證供電系統(tǒng)平安、牢靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行，選擇導線和電纜截面時必需滿意下列條件：發(fā)熱條件。導線和電纜再通過正常最大負荷電流即計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。電壓損耗條件。導線和電纜在通過正常最大負荷電流即計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。經(jīng)濟電流密度。35KV及以上的高電壓線路及35KV以下的長距離，大電流線路，其導線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年運行費用支出最小。機械強度導線截面不應小于其最小允許截面，對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線則應校驗其短路對的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。對于絕緣單線和電纜，還應滿意工作電壓的要求。由于當?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20oC,年最低氣溫為-8oC,年最熱月平均最高氣溫為30oC,年最熱月地下0.8m處平均溫度為25oC。年雷暴日數(shù)為32天，土壤性質(zhì)以砂質(zhì)粘土為主。且依據(jù)規(guī)定，10KV及其以下的系統(tǒng)不須要進行經(jīng)濟電流密度的計算。所以線路的敷設(shè)方式選擇為埋地敷設(shè)。依據(jù)公式計算線路電流如下由查表得出,，。各車間線路電纜埋地后實際電流需求表鍛造車間及備用鑄造車間及備用鉚焊車間及備用機工車間及備用試驗車間及備用壓氣車間及備用裝配車間辦公負荷生活負荷1391A1404A1046A1165A970A671A908A864A710A線型選擇如下表：各車間線型及數(shù)量選擇表銅芯型號根數(shù)鋁芯型號根數(shù)站用線路（1，2）WL1BX-380-3*161備用線路（1,2）WL2BX-380-3*161鍛造車間及備用WL3BX-380-3*1852BLX-380-3*1851鑄造車間及備用WL4BX-380-3*1852BLX-380-3*1851鉚焊車間及備用WL5BX-380-3*1852機工車間及備用WL6BX-380-3*1852BLX-380-3*1851試驗車間及備用WL7BX-380-3*1852壓氣車間及備用WL8BLX-380-3*1852裝配車間WL9BX-380-3*1851BLX-380-3*1851辦公負荷WL10BX-380-3*18511生活負荷WL11BLX-380-3*1852短路電流的計算依據(jù)電路的進線可得短路電流計算線路圖如下：由上圖課畫出等效電路圖如下：確定短路計算基準值如下；設(shè)標準容量,基準電壓，為短路計算電壓，即高壓側(cè)，低壓側(cè)，則：圖5-1短路計算電路5.2確定短路計算基準值 設(shè)基準容量=100MVA，基準電壓==1.05，為短路計算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則 （5-1） （5-2）5.3計算供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標幺值5.3.1電力系統(tǒng) 由電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA可知 =100MVA/500MVA=0.2 （5-3）5.3.2架空線路 查表得LGJ-150的線路電抗，而線路長8km，故 （5-4）5.3.3電力變壓器 查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故=4.5 （5-5）式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖5-2所示。圖5-2短路計算等效電路5.4k-1點（10.5kV側(cè)）的計算5.4.1總電抗標幺值=0.2+2.54=2.74 （5-6）5.4.2三相短路電流周期重量有效值 （5-7）5.4.3其他短路電流 （5-8） （5-9） （5-10）5.4.4三相短路容量 （5-11）