机械厂高压供配电系统的电气设计

广西科技大学工厂供电课程设计说明书广西科技大学题目：机械厂高压供配电系统的电气设计学院：电气学院班级：电气111姓名：学号：201100307028时间：2014年06月广西科技大学工厂供电课程设计说明书目录1.工厂的负荷计算和无功补偿.................................11.1负荷计算.............................................11.2无功补偿.............................................32供电电源.................................................42.1高压35kV供电的特点..................................42.2供电电源计算.........................................43主变压器容量和各车间变电所变压器数量和容量,类型的选择....53.1降压变电所的电气设计.................................53.2总平面图及电力布线图.................................63.3车间变电所位置和变压器数量的选择.....................73.3.1选择变电所主变压器容量...........................73.3.2厂区高压配电线路的计算...........................73.4电力变压器的选择...................................84短路电流计算............................................94.1求各元件电抗（用标幺制法计算）......................94.2d1点三相短路电流计算..............................94.3d2点三相短路电流的计算............................105电气设备选择...........................................115.1电气设备选择........................................115.3防雷与接地.........................................12参考文献.................................................12广西科技大学工厂供电课程设计说明书1机械厂高压供配电系统的电气设计1.工厂的负荷计算和无功补偿表1.1负荷大小1.1负荷计算：一车间：无功计算负荷：Q30=P30*tanφ=470*0.39=183.3Kvar视在计算负荷：S30=P30/cosφ=470/0.93=505.38kVA计算电流：I30=S30/(3UN)=505.38/(3*0.38)=767.85A有功损耗：△P=0.01S30=5KW无功损耗：△Q=0.05S30=25Kvar二车间：无功计算负荷：Q30=P30*tanφ=612*0.68=416.16Kvar厂房名称设备台数设备容量P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/AcosφtanφΔP/kWΔQ/kvar变压器容量一车间701419470183.3505.38767.850.930.39525630二车间1772223612416.16746.341134.040.820.68737800三车间1942511735492.45896.341361.850.820.679451000锻工车间371755920276958.331456.030.960.310481000工具、机修车间811289496128.96539.13819.120.920.26527630空压站、煤气站451266854427871.4313240.980.59441000全厂总负荷604104633882.651866.154307.846545.09-----广西科技大学工厂供电课程设计说明书2视在计算负荷：S30=P30/cosφ=612/0.82=746.34kVA计算电流：I30=S30/(3UN)=746.34/（38.0*3）=1134.04A有功损耗：△P=0.01S30=7KW无功损耗：△Q=0.05S30=37Kvar三车间：无功计算负荷：Q30=P30*tanφ=735*0.67=492.45Kvar视在计算负荷：S30=P30/cosφ=735/0.82=896.34kVA计算电流：I30=S30/(3UN)=896.34/（38.0*3）=1361.85A有功损耗：△P=0.01S30=9KW无功损耗：△Q=0.05S30=45Kvar锻工车间：无功计算负荷：Q30=P30*tanφ=920*0.3=276Kvar视在计算负荷：S30=P30/cosφ=920/0.96=958.33kVA计算电流：I30=S30/(3UN)=958.33/（38.0*3）=1456.03A有功损耗：△P=0.01S30=10KW无功损耗：△Q=0.05S30=48Kvar工具，机修车间：无功计算负荷：Q30=P30*tanφ=496*0.26=128.96Kvar视在计算负荷：S30=P30/cosφ=496/0.92=539.13kVA计算电流：I30=S30/(3UN)=539.13/（38.0*3）=819.12A有功损耗：△P=0.01S30=5KW无功损耗：△Q=0.05S30=27Kvar空压站，煤气站：无功计算负荷：Q30=P30*tanφ=854*0.5=427Kvar视在计算负荷：S30=P30/cosφ=854/0.98=871.43kVA广西科技大学工厂供电课程设计说明书3计算电流：I30=S30/(3UN)=871.43/（38.0*3）=1324.00A有功损耗：△P=0.01S30=9KW无功损耗：△Q=0.05S30=44Kvar全厂总负荷：K∑p取0.95，K∑q取0.97总的有功计算负荷：P30=K∑p*∑P30.i=0.95*4087=3882.65KW总的无功计算负荷：Q30=K∑q*∑P30.i=0.97*1923.87=1866.15Kvar总的视在计算负荷：S30=230230QP=2215.186665.3882=4307.84kVA计算电流：I30=S30/(3UN)=4307.84/（38.0*3）=6545.09A功率因数cosφ=P30/S30=3882.65/4307.84=0.901.2无功补偿供电部门对功率因数的要求为：当以35kV供电时，cosФ≥0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此最大负荷功率因素应稍大于0.9，暂取0.92来计算主变压器低压侧所需无功功率补偿容量：QC=P30(tanφ1-tanφ2)=3882.65*(tan(arccos0.90)-tan(arccos0.92))=226.45kar取QC=230kar低压侧补偿后：S'30=22)23015.1866(65.3882=4213.30kVAI'30=S'30/(3UN)=4213.30/（38.0*3）=6401.45A变压器损耗：△PT≈0.01*4213.30=42KW△QT≈0.05*4213.30=210kar35kV侧负荷:P'30（1）=3882.65+42=3924.65kwQ'30（1）=1866.15-230+210=1846.15kVAS'30（1）=2215.184665.3924=4337.18kVA广西科技大学工厂供电课程设计说明书4I'30(1)=S'30(1)/(3UN)=4337.18/（10*3）=250.41A表1.2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷30PkW30varQk30SkVA30IA低压侧补偿前负荷0.903882.651866.154307.846545.09低压侧无功补偿容量-230低压侧补偿后负荷0.923882.651636.154213.306401.45主变压器功率损耗4221035kV侧负荷总计0.9043924.651846.154337.18250.412供电电源2.1高压35kV供电的特点①供电电压较高，线路的功率损耗及电能损耗小，年运行费用较低；②电压损失小，调压问题容易解决；③对cosφ的要求较低，可以减少提高功率因数补偿设备的投资；④需建设总降压配电所，工厂供电设备便于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积；⑤根据运行统计数据，35kV架空线路的故障率比10kV架空线路的故障率低一半，因而供电可靠性高；⑥有利于工厂进一步扩展。2.2供电电源计算工厂东北方向6km处有一地区降压变电所，以35kV单回路架空线路供电，由邻厂10kV电缆线路作为备用电源。根据全厂计算负荷计算情况，S'30=4213.30kV·A，且只有少数负荷为二级负荷，大多数为三级负荷，故厂内总降压变电所装设一台容量为5000kV·A的变压器，型号为SJL1－5000/35型，电压为35/10kV，查产品样本，其有关技术参数为：ΔP0=6.9kW,ΔPK=45kW,UK%=7,I0%=1.1,变压器的功率损耗为：广西科技大学工厂供电课程设计说明书5有功功率损耗ΔPT≈ΔP0+ΔPK(S'30/SN)2=6.9+45×(4213.30/5000)*2=43.1(kW)无功功率损耗ΔQT≈ΔQ0+ΔQN(S30/SN)2=336.6(kvar)35kV线路功率等于全厂计算负荷与变压器损耗之和。P30′=P30+ΔPT=4087+43.1=4130.1(kW)Q30′=Q30+ΔQT=1995.6(kvar)S30′=√（P′230+Q′230）=4587(kvar)cosφ′=P30′/S30′=4130.1/4587=0.90I30′=S30′/(√3UN)=75.67(A)考虑到本厂负荷的增长是逐渐的，为了节约有色金属的消耗量，按允许发热条件选择导线截面，而未采用经济电流密度选择导线截面。查有关手册或新产品样本，选择钢芯铝绞线LGJ－35，其允许电流为170AI30′=75.67A,满足要求。该导线单位长度电阻R0=0.85Ω/km,单位长度电抗X0=0.36Ω/km。3主变压器容量和各车间变电所变压器数量和容量,类型的选择3.1降压变电所的电气设计根据运行需要，对总降压变电所提出以下要求：（1）总降压变电所装设一台5000kV·A、35/10kV的降压变压器，与35kV架空线路接成压器组。为便于检修、运行、控制和管理，在变压器高压侧进线处应设置高压断路器。（2）根据规定，备用电源只有在主电源线路解列及变压器有故障或检修时才允许投入，因此，备用10kV电源进线断路器在正常工作时必须断开。（3）变压器二次（10kV）设置少油断路器，与10kV备用电源进线断路器组成备用电源自动投入装置（APD）。当工作电源失去电压时，备用电源立即自动投入。（4）变压器二次10kV母线采用单母线分段。变压器二次侧10kV接在分段Ⅰ上，而10kV备用电源接在分段Ⅱ上。单母线分段联络开关在正常工作时闭合，重要二级负荷可接在母线分段Ⅱ上。在主电源停止供电时，不至于使重要负荷的供电受到影响。广西科技大学工厂供电课程设计说明书6（5）本总降压变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。当主电源停电时，操作电源不至于停电。3.2总平面图及电力布线图：根据前面已确定的供电方案，结合本厂厂区平面示意图，考虑到总降压变电所尽量接近负荷中心，且远离人员集中区，不影响厂区面积的利用，有利于安全等因素，拟将总降压变电所设在厂区东北部，如图2.1所示。2.1总平面图及电力布线图广西科技大学工厂供电课程设计说明书73.3车间变电所位置和