课程设计(机修厂车间变电所设计).

课程设计课题某机修厂车间变电所初步设计姓名:专业:班级:学号:日期:1目录1．原始数据················22.负荷计算以及变压器、补偿装置的选择···43.供电系统的选择·············74.短路电流计算··············95.高、低压一次设备选择··········106.高压侧继电保护选择及整定········127.防雷设计················148.接地··················149.结束语·················162绪论电能是工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂供电系统首先要满足工厂生产和生活用电的需求，其次要确保安全、供电可靠、技术先进和经济合理，并做好节能。本设计是在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读《中小型变电所实用设计手册》、《电力工程电气设计手册电气一次部分》、《发电厂变电站电气设备》和《电力系统继电保护》以及《电力系统分析》等参考书籍，从工程的角度出发，按照变电所设计的基本要求，综合地考虑各个方面的要素，对某机修厂机加工一车间供电系统进行了合理的布局，其中对各车间进行了负荷计算和无功补偿，确定了变电所变压器的台数、容量和型式，计算了短路电流，选择了各线路导线截面，配置了继电保护装置、防雷和接地装置。在满足各项技术要求的前提下，兼顾运行方便、维护简单，尽可能地节省投资。1原始数据1.1设计依据①机加工一车间用电设备明细表，见表1-1。②车间变电所配电范围。a.一车间要求三路供电：1～13，32～34为一路，14～31为一路，照明为一路（同二车间）。b.车间变电所除为机加工一车间供电外，还要为机加工二车，铸造，铆焊，电修等车间供电。c.其他个车间对参数和要求见表1-2。表1－1机加工一车间用电设备明细表设备代号设备名称及型号台数单台容量（千瓦）总容量（千瓦）备注1马鞍车床C630M110.12510.1252万能工具磨床M5M12.0752.0753普通车床C620－117.6257.6254普通车床C620－117.6257.6255普通车床C620－117.6257.6256普通车床C620－314.6254.6257普通车床C620－114.6254.6258普通车床C620－114.6254.6259普通车床C620－114.6254.62510普通车床C620－114.6254.62511普通车床C620－114.6254.62512普通车床C620－114.6254.62513旋转套丝机S－813913.1253.12514普通车床C620110.12510.12515螺旋纹车床Q11917.6257.62516摇臂钻床Z3518.58.517圆柱立式钻床Z504013.1253.125318圆柱立式钻床Z504013.1253.125195T单梁吊车110.210.220立式砂轮S38l35011.751.7521牛头刨床B66513322牛头刨床B66513323万能升降台铣床X63WT1131324万能升降台铣床X－52K19.1259.12525滚齿机Y－3614.14.126插床B503214430箱式电阻炉1454531普通车床CW6－1，100131.931.932单柱立式车床C512－1A135.735.733卧式镗床J681101034单臂刨床B10101707027弓锯机G7211.71.728立式钻床Z51210.60.629井式回火电阻炉1242435小结34表1－2机加工二，铸造，铆焊，电修等车间计算负荷表1.2本车间负荷性质车间为三班工作制年最大负荷利用小时为5500小时。属于三级负荷。1.3供电电源条件①电源从35/10kv厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长度为200米。序号车间名称容量（千瓦）计算负荷备注P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1机加工二车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1551201046.53654.442.12按Kd=0.3tgФ=1.17的计算结果2铸造车间N01供电回路N02供电回路N03供电回路N04车间照明160140180864567265.357.1273.443铆焊车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1501707455189.1100.984电修车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明150146.2104543.8577.854②供电系统短路数据见下图所示。③厂总降压变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2秒。④要求车间变电所功率因数应在0.9以上。⑤当地最热月的平均温度为25℃。10kV架空线L=200m0.4Ω/kmSd=200MVAt=2s10kV10/0.4/0.23kv供电系统短路图2负荷计算以及变压器、补偿装置的选择在进行负荷计算时选用需用系数法，具体计算公式如下：1122()(tan)ncasidiNiincasidiNiiicacacaPKKPQKKPSPQ(i=1,2,3…n)2.1机加工车间一的负荷计算根据机加工车间一的负荷性质，将一车间分为三路：1～13，32～34为一路，14～31为一路，照明电路为一路。通过查阅电工手册及相关资料分析得：机加工车间一的第一路属于小批生产的金属冷加工，查表得：Kd=0.16～0.2cosφ=0.5tanφ=1.73Pca1=KdPn=0.2*Pn=37.255kWQca1=Pca1*tanφ=64.451kvar其中：Pn=10.125+2.075+7.625*3+4.625*7+3.125+35.7+10+70=186.275kW1caS=22cacaQP=74.445kVA1caI=caS/3NU=107.453A机加工车间一的第二路属于小批热加工，查表得：Kd=0.25～0.3cosφ=0.6tanφ=1.33Pca2=KdPn=0.3*Pn=55.163kWQca2=Pca1*tanφ=73.366kvar其中：Pn=10.125+7.625+8.5+3.125*2+10.2+1.75+3*2+13+9.125+4.1+4+1.7+0.6+24+45+31.9=183.875KW2caS=2222cacaQP=91.791kVA2caI=2caS/3NU=132.492A第三路（供电回路）：53caP=10=3caS3caI=10/（3*0.4）=14.434A车间负荷统计列表序号车间名称容量（千瓦）计算负荷备注P30(千瓦)Q30(千乏)S30(千瓦)1机加工一车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明186.275183.8751037.25555.16364.45173.3662机加工二车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1551201046.53654.442.123铸造车间N01供电回路N02供电回路N03供电回路N04车间照明160140180864567265.357.1273.444铆焊车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明1501707455183.1100.985电修车间N01供电回路N02供电回路N03车间照明150146.2104543.8577.856小结2.2车间总体负荷的计算车间名称有功功率Pn无功功率Qn视在功率Sca负荷电流In一车间92.176124.035二车间83.2586.868铸造车间180176.274铆焊车间92.7165.672电修车间88.96570.065根据附表2-2查得车间的同时系数Ksi=0.9，则Pca=（Pn1+…Pn5)*Ksi=537.091*0.9=483.382kWQca=(Qn1+…+Qn5)*Ksi=622.914*0.9=560.622kvarSca=740.239kVAcosφ=Pca/Sca=0.6532.3无功补偿的计算和变压器的选择0.020.08TcaTcaPSQS0.0150.06TcaTcaPSQS612(tantan)CcaQP（1）变压器的预选变压器低压侧：Pca=483.382kWQca=560.622kvarSca=740.239kVA根据《简明电工手册》P33页预选SZ9型10KV有载调压变压器，相关参数全部列举如下：额定容量：800kVA高压：10kV高压分接范围（％）：±4*2.5低压：0.4KV连接组标号：Yyn0空载损耗：1.36kW负载损耗：9.4kW空载电流（％）：1.2阻抗电压（％）：4.5重量：器身—2050Kg油重-805Kg总重：3245kg外形尺寸（mm）长*高*宽：2445*800*2420（2）无功补偿计算△Pt=△P0+△Pk（Sca/Sn）2=1.36+9.4*（731.389/800）2=9.21kW△Qt=△Q0+△Qk（Sca/Sn）2=（I0％/100）*Sn+SnUk100%（SnSca)2=1002.1*800+1005.4*800*（800389.731）2=39.66kW高压侧：P高=Pca+△Pt=483.382+9.21=492.592kWQ高=Qca+△Qt=560.622+39.66=600.282kvar实际需要变压器容量：St=22QP=22282.600592.492=776.521kVA此时功率因数：cosφ=P高/St=492.592/776.521=0.634φ=50.654o取补偿后要求达到的功率因数为cosφ'=0.92φ'=23.074O补偿无功：Qc=P高（tan50.654-tan23.074）=391kvar根据以上计算选择电力电容器：《简明电工手册》中BWM04-25-1选16台，每四台一组，共分4组Qc*=25*16=400kvar（3）考虑无功补偿后应选的变压器无功补偿后应选的变压器S=22)(QcQcaPca=22)400622.560(382.483=509.37kVA考虑无功补偿后最终确定变压器：根据《简明电工手册》应选SZ9型，额定容量为：630kVA（4）变压器的校验：△PT=△P0+△Pk(SNSca)2=1.12+7.7×(63037.509)2=6.154kW△QT=SN100%Ik+SN100%Uk(SnSca)27=630×10012.1+630×1005.4×(63037.509)2=25.59kvar考虑损耗后实际需要变压器容量：S实＝22)59.25400523.561()154.6381.483(＝524.076630kVAcos=实SPTPca＝076.524154.6381.483＋＝0.9343供电系统的选择从原始资料我们知道车间为三级负荷，供电的可靠性要求并不是很高，且通过负荷计算我们知道车间的总消耗功率并不是很高，初步估计了后决定使用一台变压器来为车间供电，同时为了节省变电所建造的成本和简化总体的布线，所以在设计中我们首先考虑了线路—变压器组结线方式。线路—变压器组结线方式的优点是结线简单，使用设备少，基建投资省。缺点是供电可靠性低，当主结线中任一设备（包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。但对于本设计来说线路—变压器组结线方式已经可以达到设计的要求。线路—变压器组结线方式也按元件的不同组合分为：a进线为隔离开关；b进线为跌落式保险；c进线为断路器。因为设计为车间为变电所，所以采用c方式。（a）（b）（c）图1.1线路—变压器组结线a—进线为隔离开关；b—进线为跌落式保险；c—进线为断路器.根据普通变电所的设计要求，结合工程实际车间变电所的电路总体如下：894短路电流计算4.1各短路点的平均电压线路的平均电压Uav1=10.5KvUav2=0.4Kv4.2各元件电抗计算电源的电抗：Xs=U2av1/Sk=200)5.10(2=0.551Ω线路L的电抗：Xl=0.2×0.4=0.08Ω变压器的电抗;Xt=Uk%×