某加工厂供配电系统设计

供配电系统设计报告课题某加工厂供配电系统设计专业班级自动化****姓名***学号0909*****指导老师完成时间201*年**月**日第1页共29页任务书一．负荷情况某厂变电所担负三个车间、一个办公楼和一个食堂的供电任务，负荷均为380/220V负荷。各部门电气设备、负荷情况如下：（一）一号车间一号车间接有下表所列用电设备编号用电设备名称数量铭牌上额定功率需要系数dK功率因数cos备注1冷加工机床20合计45KW0.14~0.160.52吊车组110.5KW0.120.5FC=25%3电焊机122KVA0.50.6FC=60%4电焊机28.95KVA0.50.6FC=100%（二）二号车间二号车间接有下表所列用电设备编号用电设备名称数量铭牌上额定功率需要系数dK功率因数cos备注1电加热设备24KW0.812吊车组110.5KW0.20.5FC=25%3电焊机122KVA0.50.6FC=60%4电焊机14.5KVA0.50.6FC=100%（三）三号车间三号车间接有下表所列用电设备编号用电设备名称铭牌上额定功率需要系数dK功率因数cos备注1装载车间起重机7.5KW0.150.52各类装备用电器7.5KW0.80.83照明2.5KW0.80.8（四）办公楼办公楼接有下表所列用电设备负荷编号用电设备名称铭牌上额定功率需要系数dK功率因数cos备注1照明20KW0.80.82空调及通风设备75KW0.80.83电梯10KW0.60.7（五）食堂食堂接有下表所列用电设备负荷第2页共29页编号用电设备名称铭牌上额定功率需要系数dK功率因数cos备注1风机、空调机、照明8.8KW0.80.82食品加工机械3.0KW0.70.83电饭锅、电烤箱、电炒锅9.0KW0.81.04电冰箱1.5KW0.70.7二、供用电协议（1）从电力系统的某66/10KV变电站，用10KV架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧1km。（2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间stop2，工厂总配变电所保护整定时间不得大于1.5s。（3）在工厂总配电所的10KV进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。（4）系统变电站10KV母线出口断路器的断流容量为200MVA。其配电系统图如图1。（5）供电贴费和每月电费制：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，照明电费为0.5元/kW·h。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。工厂总配变电所架空线路L=1km0.4Ω/km区域变电站10KV母线2sMVASk200)3(图1配电系统图三．工厂负荷性质生产车间大部分为一班制，少部分车间为两班制，年最大有功负荷利用小时数为4000h，工厂属Ⅲ级负荷。四．工厂自然条件（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为－8oC，年最热月平均最高气温为33oC，年最热月平均气温为26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。当地主导风向为东北风，第3页共29页年雷暴日数为20。（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。五．设计任务书1．计算车间、办公楼、食堂用电计算负荷2．计算全厂的计算负荷3．确定厂变电所变压器台数、各变压器容量4．供电方式及主接线设计5．短路计算及设备选择6．高压配电系统设计7．保护及接地防雷系统设计六．设计成果1．设计说明书（设计报告），包括全部设计内容，并附有必要的计算及表格。2．电气主接线图（3号图纸）。3．继电保护配置图（3号图纸）。4．总降压变电所平面布置图（3号图纸）。第4页共29页目录第一章负荷计算和无功补偿..........................................51.1负荷计算的目的和方法........................................51.2全厂负荷计算的过程..........................................51.3无功功率补偿................................................9第二章变电所的选择及主变压器的选择................................92.1变电器容量的选择............................................92.2变压器台数与型号的选择......................错误!未定义书签。2.3总降压变电所电气主接线设计..................错误!未定义书签。第三章短路电路的计算..............................错误!未定义书签。3.1短路的形式..................................错误!未定义书签。3.2短路的原因..................................错误!未定义书签。3.3短路的危害..................................错误!未定义书签。3.4三项短路电流的计算.........................................14第四章导线型号及截面的选择.......................................17第五章高低压电气一次设备的选择.....................错误!未定义书签。5.1电气设备选择原则...........................................185.2高压一次设备的选择.........................................205.3变电所低压一次设备的选择...................................21第六章接地与防雷设计6.1防雷保护的措施............................................226.2防雷装置的接地.............................................23第七章变电所二次回路方案选择及继电保护整定........................247.1二次回路方案选择...........................................247.2主变压器的继电保护装置.....................................24总结.............................................错误!未定义书签。附录...............................................错误!未定义书签。参考文献...........................................错误!未定义书签。第5页共29页第一章负荷计算和无功补偿1.1负荷计算的目的和方法1、负荷计算的内容和目的（1）求计算负荷，是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；（2）求计算电流，是选择缆线和开关设备的依据；（3）求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。2、负荷计算的方法（1）需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。（2）二项式系数法——应用局限性较小大，主要适用于设备台数较少且容量差别较悬殊的的场合。（3）利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。1.2全厂负荷计算的过程本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功计算负荷（kW）：dCCKPP无功计算负荷（kvar）：tanCCPQ视在计算负荷（kVA）：22CCCQPS计算电流（A）：NCCUSI3/1.3设计原则与要求1、工厂供电设计必须遵守国家的相关法令，标准和规范，执行国家的有关方针、政策，以保证做到节约能源、节约有色金属等经济政策。2、工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照不同的负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定不同的设计方案。3、工厂供电设计要做到安全、可靠、经济、优质。应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气设备。工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方第6页共29页案。4、工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和长远发展的关系，做到远近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。关于负荷性质，按照GB50052-95《供电系统设计规范》规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三个等级（1）一级负荷中断供电将造成人身伤亡，将在政治、经济上造成重大损失者，例如重要交通枢纽，大型体育场等。（2）二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如主要设备损坏、大量产品报废、重点企业大量减产等，例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要负荷。（3）三级负荷不属于一、二级的电力负荷。对于一级负荷和二级负荷，因为其再政治经济上的特殊性，应该有两个供电电源，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除有两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。对于二级负荷，应该有两回路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上专用架空线或电缆线供电。当采用架空线时候，可为一回路架空线供电。当采用电缆线时，当由两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。1.4各部门负荷计算按照需要系数法计算各部门的有功计算负荷（P30）、无功计算负荷（Q30）、视在计算负荷（S30）和计算电流（I30）。（1）一号车间将负载尽可能均衡的分配到三相电线上，第7页共29页（2）二号车间将负载尽可能均衡的分配到三相电线上，（3）三号车间将负载尽可能均衡的分配到三相电线上，（4）办公楼办公楼电气设备用电为220V单相交流电。第8页共29页（5）食堂得到各部门负荷计算表如下：序号部门名称负荷类型计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KV·AI30/A1一号车间Ⅲ33.2144.1755.2684.062二号车间Ⅲ24.3932.4440.5961.673三号车间Ⅲ18.024.030.045.584办公楼Ⅲ74.3457.9494.25247.645食堂Ⅲ15.717.2617.3145.48第9页共29页1.5工厂总负荷各部门总负荷的计算1.6无功补偿计算按照2.2计算结果，未进行无功补偿时，工厂总功率因数题目要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。根据有关规，配电电压为6-10KV时，要求总功率因素不低于0.95.故需要在低压侧并联电容器进行无功功率补偿，使功率因数提高到0.95。并联的电容器总容量计算如下：第二章变电所的选择及主变压器的选择2.1变压器容量的选择变压器容量不应小于补偿后的总视在计算负荷SC=156.70KV·A事实上，考虑变压器应有一定的过载能力，以及应对工厂未来5—10年可能的电力负荷增长。此外，温度高出平均气温，变压器容量也会减小。所以变压器容量的选择应留有余量，常取S=1.3,SC=202.7KV·A,及变压器总容量可取为200KV·A.第10页共29页2.2变压器台数与型号的选择2.2.1变压器类型选择联结组别：Yyn0接线方式的电力变压器一相高压熔丝融化时另两相电压基本不受影响，可减小故障时的停电范围；Dyn11接线：具有输出电压质量