工厂供配电技术课程设计

..湖南理工职业技术学院工厂供配电技术课程设计题目：龙翔机械厂降压变电所的课程设计年级专业：风能工程系机电1131班-18学生姓名：丁卓毅指导老师：周迎春2015年06月06日目录前言··········································3一、设计任务及资料·······························4二、负荷计算和无功补偿··························7三、变电所位置和型式的选择······················9..四、变电所主变压器及主接线方案的选择············9五、短路电流的计算······························10六、变电所一次设备的选择与校验··················13七、变电所高、低压线路的选择····················15八、变电所二次回路方案选择及继电保护的整定······19九、防雷保护和接地装置的设计····················21十、设计心得体会································22十一、附录——参考文献····························23前言电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工程机械制造厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。电能从区域变电站进入机械厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。在机械厂，担负这一任务的是供电系统，供电系统的核心部分是变电所。一旦变电所出了事故而造成停电，则整个机械厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重的安全事故。机械厂变电所要很好地为生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(1)安全..在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。(3)优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求(4)经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展一、设计任务书及资料（一）设计题目龙翔机械厂降压变电所的电气设计（二）设计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，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。（三）设计依据1、工厂总平面图，如图1所示..图12、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4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220伏。本厂的负荷统计资料如表1所示。表1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量(KW)需要系数Kd功率因数cosφP30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA)I30(A)1铸造车间动力3800.30.7照明120.91.02锻压车间动力3500.30.65照明100.71.03金工车间动力4000.20.65照明100.81.04工具车间动力3600.30.6照明100.91.05电镀车间动力2800.50.8照明100.81.06热处理动力2000.60.8..车间照明50.81.07装配车间动力1800.30.70照明50.81.08机修车间动力2000.20.65照明50.81.09锅炉房动力1000.70.8照明20.81.010仓库动力300.40.8照明20.81.011生活区照明4800.70.9合计3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为38°C，年平均气温为23°C，年最低气温为-8°C，年最热月平均最高气温为33°C，年最热月平均气温为26°C，年最热月地下0.8m处平均温度为25°C，当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层土质以砂粘土为主，地下水位为2m。6、电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所的高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW·h.，照明（含家电）电费为0.5元/KW·h.。..工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6~10KV为800元/KVA。（四）设计任务1、设计说明书需包括：1）前言2）目录3）负荷计算和无功补偿4）变电所位置和型式的选择5）变电所主变压器台数、容量与类型的选择6）变电所主接线方案的设计7）短路电流的计算8）变电所一次设备的选择与校验9）变电所进出线的选择与校验10）变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定11）防雷保护和接地装置的设计12）附录——参考文献2、设计图纸需包括1）变电所主接线图1张。2）变电所平1张*。3）其他，如某些二次回路接线图等*。(五)设计时间自2015年6月1日至2015年6月6日（1周）二、负荷计算和无功补偿表2龙翔机械厂负荷计算表..厂房编号厂房名称负荷类别设备容量(KW)需要系数Kd功率因数cosφ功率因数tanφP30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA)I30(A)1铸造车间动力3800.30.71.02114116.28照明120.91.0010.80小计392114.8116.28163.4248.22锻压车间动力3500.30.651.17105122.85照明100.71.0070小计360112122.85166.2252.53金工车间动力4000.20.651.178093.6照明100.81.0080小计4108893.6128.4195.084工具车间动力3600.30.61.33108143.64照明100.91.00`90小计370117143.64185.2281.35电镀车间动力2800.50.80.75140105照明100.81.0080小计290148105181.4275.66热处理车间动力2000.60.80.7512090照明50.81.0040小计20512490153.2232.77装配车间动力1800.30.701.025455.08照明50.81.0040小计1855855.0880121.58机修车间动力2000.20.651.174046.8照明50.81.0040小计2054446.864.297.59锅炉房动力1000.70.80.757052.5照明20.81.001.60小计10271.652.588.7134.210仓库动力300.40.80.75129照明20.81.001.60小计3213.6916.324.711生活区照明4800.70.90.48336161.28372.7566.2合计动力24801227996.03照明556K∑p=0.8计入K∑q=0.850.76981.6846.6129619691、无功功率补偿由表2可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有..0.76．而供电部门要求该厂10KV侧最大负荷时的功率因数不应低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：QC=P30(tanφ1-tanφ2)=981.6[tan(arccos0.76)-tan(arccos0.92)]kvar=374kvar参照图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏*，并联的日期为BW0.4-14-3型,采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总容量84kvar×5=420kvar。因此，无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表3所示.表3无功补偿后工厂的计算负荷项目cosφ计算负荷P30/(KW)Q30/(Kvar)S30/(KVA)I30/(A)380V侧补偿前负荷0.76981.6846.612961969380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.917981.6426.610701626主变压器功率损耗0.015s30=160.06s30=6410KV侧负荷总计0.94965.6362.6103159.5三、变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定，计算公式为式（3-2）和式（3-3）。iiiPxPPPPxPxPxPx)(321332211（3-2）iiiPyPPPPyPyPyPy)(321332211（3-3）由计算结果可知，工厂的负荷中心在5号厂房（仓库）的东南角（参看图11-3）。考虑到周围环境及进出线方便，决定在5号厂房（仓库）的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。四、变电所主变压器及主接线方案的选择1、变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：..装设两台主变压器型号亦采用S9型，而每台变压器容量按式（3-5）和式（3-6）选择，即KVAKVASNT)630~540(900)7.0~6.0(且KVAKVASSNT4.336)4.44160132()(30因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用Yyn0。2、变电所主接线方案的选择主接线方案：装设两台主变压器的主接线方案如图2所示（低压侧主接线从略）。图2装设两台主变压器的主接线方案（附高压柜列图）..五、短路电流的计算1、绘制计算电路如图3所示图3短路计算电路2、确定短路计算基准值,设Sd=100MVA，Ud=Uc=1.05UN，即高压侧Ud1=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，则3、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。（1）电力系统已知MVA500Soc，故2.0500/100*1MVAMVAXKAKVMVAUSIddd5.55.103100311KAKVMVAUSIddd1444.03100322..（2）架空线路查表8-37得LGJ-150的KMX/36.00,而线路长8km,故6.2)5.10/(100)836.0(2*2KVMVAX（3）电力变压器查表3-1，得UZ%=4.5，故5.410001001