南华通用机械厂三个车间变电所及配电系统设计

学号：2011133308课程设计题目南华通用机械厂三个车间变电所及配电系统设计学院计算机科学与信息工程学院班级11级自动化三班学号2011133308学生姓名卫飞润指导教师晏康2014年11月10日第1页共19页目录一、设计任务及要求.................................................................2二、负荷计算和无功功率计算及补偿....................................................4三、各变电所主变压器台数和容量、类型的选择..........................................6四、各变电所主接线方案的设计........................................................8五、短路电流的计算.................................................................9六、各变电所一次设备的选择与校验...................................................11七、各变电所进出线的选择...........................................................12八、各变电所继电保护的设计及整定...................................................13个人总结..........................................................................14参考文献..........................................................................15附件一：南华通用机械厂变电所主接线图...............................................16附件二：南华通用机械厂变电所及配电系统主要设备、器件明细表.........................17小组分工..........................................................................18设计成绩评定表....................................................................19第2页共19页南华通用机械厂三个车间变电所及配电系统设计2011级自动化3班卫飞润2011133308摘要：工厂供电设计包括负荷计算及无功功率补偿计算，变配电所所址和型式的选择。变电所主变压器台数、容量及类型的选择，变配电所主结线方案的设计，短路电流计算，变配电所一次设备的选择，变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定，变配电所防雷保护与接地装置的设计等。通过计算负荷，选择合适的变压器；通过计算三相短路电流，选出其他保护器件；通过计算三相短路电流，选择过电流保护设备；然后选择二次回路的设备，对一次侧设备进行控制、检测；最后设置接地和防雷电路。关键字：有功功率负荷计算变压器短路电流防雷一、设计任务及要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定各个变电所的位置及10kV高压线走向，确定各变电所主变压器的台数与容量、类型，选择各个变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置，最后按要求绘出设计图样，完成设计说明书等技术文件。1.设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿计算。（2）各变电所主变压器台数和容量、类型的选择。（3）各变电所主结线方案的设计（要求从两个以上较为合理的方案中优选）。（4）各变电所一次设备的选择与校验。（5）各变电所进出线的选择。（6）各变电所继电保护的设计及整定。（7）设计图样各变电所主结线图(CAD)1张。（8）明细表主要设备、器件明细表1张，需注明主要设备、器件的代号、名称、型号（规格）、数量等。(详见“明细表”参考格式)。2.设计材料第3页共19页(1)工厂总平面图如图1所示。(2)工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为5500h。该厂负荷属三级负荷，设三个车间变电所，各车间（380V侧）的负荷统计情况如表1所示。表1华盛专用设备制造厂负荷（380V侧）统计资料变电所编号车间名称名称设备功率／kW需要系数功率因数cosφ1铸造车间8750.50.7锻压车间7600.650.6机加车间3700.70.8仓库1250.50.8小计2办公楼2300.650.85工具车间4000.50.6模具车间2050.60.7小计3表面处理车间2750.60.65动力车间2180.70.65总装车间1500.60.8试验站680.70.7小计(3)供电电源情况图1南华通用机械厂平面图南华通用机械厂平面图第4页共19页a从电业部门某35kV/10kV区域变电站取得10kV的高压电源。区域变电站距本厂北侧约2km。如图2所示。b电力系统短路数据：区域变电站10kV母线在系统最大运行方式和最小运行方式下的短路容量分别为Sk.max=400MVA和Sk.min=200MVA，系统馈电出线继电保护的动作时间为2.2s。c电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。(4)自然条件本厂所在地区的年最高气温为40℃，年平均气温为20℃，年最低气温为-8℃，年最热月平均最高气温为30℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。(5)设计图样、各变电所主结线图(CAD)1张。(6)明细表、主要设备、器件明细表1张，需注明主要设备、器件的代号、名称、型号（规格）、数量等。(详见“明细表”参考格式)二、负荷计算及无功功率补偿1.计算负荷及功率补偿有功计算负荷（单位为KW）30P=ipPK30式中iP30是所有设备组有功计算负荷30P之和，pK是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95无功计算负荷（单位为kvar）图2南华通用机械厂供电系统图第5页共19页30Q=iqQK30，iQ30是所有设备无功30Q之和；qK是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97视在计算负荷（单位为kvA）30S=230230QP总的计算电流为NUSI330302.各车间变电所负荷计算及功率补偿无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。无功功率补偿容量的计算公式如下：BCqPQ**式中——考虑到提高自然功率因数的可能，使补偿装置容量能够减少的系数，可以取0.8-0.9CP——设计时求得的平均负荷，单位为kW;Bq——无功功率补偿系数，单位为kavr/kW,详细参数参见《工厂供电》第二版233页因为工厂的无功功率最低为0.9，所以计算各个工厂的补偿无功功率时按9.5来算，再参考《工厂供电》第二版233页可知Bq的取值。选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）与方案3（辅屏）相组合，至于主屏与辅屏的台数依每个车间变电所所差的无功功率来决定。经过计算，得下表：表2各车间的负荷情况及无功补偿车间变电所车间名称名称设备功率／kW需要系数功率因数cosφtanφ计算负荷有功功率kW无功功率kvar视在功率kVA1铸造车间8750.50.71.02437.50446.34锻压车间7600.650.61.33494.00658.67机加车间3700.70.80.75259.00194.25仓库1250.50.80.7562.5046.88第6页共19页小计K=0.90.681127.701211.521655.14低压补偿760.18合计1127.70451.341214.67变压器损耗12.1560.7310kV侧0.911139.85512.071249.592办公楼2300.650.850.62149.5092.65工具车间4000.50.61.33200.00266.67模具车间2050.60.71.02123.00125.49小计K=0.90.70425.25436.32609.27低压补偿264.46合计425.25171.86458.66变压器损耗4.5922.9310kV侧0.91429.84194.79471.923表面处理车间2750.60.651.17165.00192.91动力车间2180.70.651.17152.60178.41总装车间1500.60.80.7590.0067.50试验站680.70.71.0247.6048.56小计K=0.90.68409.68438.64600.20低压补偿-276.17合计409.68162.47440.72变压器损耗4.4122.0410kV侧0.91414.09184.51453.33合计10kV侧0.911983.77891.372174.83三、各变电所及主变压器台数和容量、类型的选择一般在靠近负荷中心设变配电所，包括变压器室，高压配电室、低压配电室等。在负荷比较大而且集中地车间设车间变电所。变配电所应尽量远离多尘、有腐蚀性气体的场所。1、车间变电所所址选择的要求：（1）接近负荷中心，这样可以缩短低压配电线路，降低了线路的电能损耗、电压第7页共19页损耗和有色金属的消耗量。（2）接近电源侧。（3）设备运输方便应考虑到电力变压器和高低压开关柜等大件设备的运输通道。（4）不应设在有剧烈振动的场所。振动场所不仅影响变配电所本身建筑及其中设备的安全，而且可能导致开关设备和继电保护、自动装置的误动作。（5）不应设在厕所、浴室及地势低洼和易积水等空气湿度大的场所。（6）不宜设在有爆炸危险和火灾危险环境的周围。（7）不应妨碍企业单位的发展，并适当考虑将来发展的可能。2、车间变电所的总体布置及要求：便于运行维护；保证运行安全；便于进出线；节约土地和建筑费；留有发展余地。3、车间变电站变压器台数的选择原则：（1）对于一般的生产车间尽量装设一台变压器；（2）如果车间的一、二级负荷所占比重较大，必须两个电源供电时，则应装设两台变压器。每台变压器均能承担对全部一、二级负荷可通过联络线保证继续供电，则亦装设两台变压器。4、变压器容量的选择：（1）变压器的容量Sr（可近似地认为是其额定容量NTS）应满足车间内所有用电设备计算负荷30S的需要，即Sr30S；（2）低压为0.4KV的主变压器单台容量一般不宜大于1000KVA或1250KVA。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的变压器。这样选择的原因：一是由于一般车间的负荷密度，选用1000-1250KVA的变压器更接近于负荷中心，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断流容量。5、车间变电所的变压器选择：根据负荷的大小容量选择变压器的型号。变压器需要考虑的技术参数：额定容量、一次侧额定电压、二次侧额定电压、联结组别、空载损耗、短路损耗、短路阻抗百分值、空载电流百分值变压器的有功损耗为：30*015.0SPT第8页共19页变压器的无功损耗为：30*06.0SQT由于该厂属于三级负荷，宜采用一台变压器，故每个车间变电所各采用一台即可。一台单独运行时，SNT(0.6-0.7)30S。车间变电所一：SNT(0.6-0.7)*1655.14=(993.084-1158.598)故选型号为SL－1250/10的变压器一台。车间变电所二：SNT(0.6-0.7)*609.27计算后选型号为SL－500/10的变压