企業(yè)供電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（2012 /2013學(xué)年第一學(xué)期）課程名稱:企業(yè)供電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題 目:某電機(jī)制造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化0903學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師:設(shè)計(jì)周數(shù):以設(shè)計(jì)成績(jī):2013年1月18日目錄 TOC o 1-5 h z 一、課程設(shè)計(jì)目的1二、課程設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)及技術(shù)要求1三、設(shè)計(jì)說(shuō)明23.1負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償23.1.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的23.1.2負(fù)荷計(jì)算的方法23.1.3全廠負(fù)荷計(jì)算43.1.4功率補(bǔ)償錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1.5各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2電機(jī)制造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)

2、線方案的選擇53.2.1變壓器容量及臺(tái)數(shù)的選擇53.2.2變配電所主結(jié)線的選擇原則53.2.3 主結(jié)線方案選擇53.2.4配電所的主接線選擇63.3短路電流的計(jì)算73.3.1繪制計(jì)算電路73.3.2求k -1，k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量73.4變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)103.5變電所高壓母線的選擇103.6變電所進(jìn)出線選擇113.6.1 10.5kV高壓出線的選擇113.6.2作為備用電源的高壓線的選擇校驗(yàn)13四、結(jié)論14五、參考文獻(xiàn)15一、課程設(shè)計(jì)目的本題目主要目的是設(shè)計(jì)某電機(jī)制造廠的變電所總降壓配電設(shè)計(jì)。與原來(lái)的課程設(shè)計(jì)比較，本 題不僅設(shè)計(jì)量大了許多，而且在更個(gè)方面的要求也有所加強(qiáng)。

3、雖然變電所的設(shè)計(jì)在現(xiàn)在已經(jīng)不是高 新的技術(shù)，但是作為自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容， 而且各個(gè)方面都有所深入。尤其是繼電保護(hù)的問(wèn)題，有了更加深入的學(xué)習(xí)。雖然本題沒(méi)有對(duì)變電站綜合自動(dòng)化有所研究，但是對(duì)日后向這個(gè)方面的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，拓寬知識(shí)面，提高理論知識(shí)水平。而且擴(kuò) 寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨(dú)立思考和分析問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)和主二、課程設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)及技術(shù)要求1、工廠負(fù)荷情況：本工廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 為2500小時(shí)，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。

4、該廠除鑄造車間、電鍍車間、和鍋爐房屬于二級(jí)負(fù)荷外， 其余均屬于三級(jí)負(fù)荷。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表2-1所示。2、供電電源情況：本廠可由附近10KV的公用電源干線取得工作電源。干線首端距離本廠大 約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)流保護(hù)和電流 速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.3s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線 由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度為80km，電纜線路 總長(zhǎng)度為25km。3、氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38C年平均氣溫為23C年最低氣溫為-9C 年最熱月平均最高氣溫為33C年

5、最熱平均氣溫為26C年最熱月地下0.8米處平均氣溫為25C。 當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20.4、根據(jù)課題的原始資料確定負(fù)荷等級(jí)；擬定高低壓供配電系統(tǒng)；正確建立負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì) 算表；變壓器臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)選擇；設(shè)計(jì)變電所主接線圖；計(jì)算短路電流以及主要高壓設(shè) 備器件的選擇及校驗(yàn)；CAD繪制供配電系統(tǒng)圖；寫一份完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。表2-1全廠各車間負(fù)荷情況匯總表車間名稱Pe/kWKdcos (p電機(jī)修理車間23000.60.7機(jī)械加工車間8800.650.65新品試制車間6500.550.6原料車間5500.350.65備件車間5600.50.7鍛造車間1800.60.65鍋爐房2600.90.

6、8空壓房3020.80.65汽車庫(kù)560.50.7線圈車間3280.550.65半成品試驗(yàn)車間7500.650.75成品試驗(yàn)車間25640.350.6加壓站（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）2740.550.65設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)（10KV轉(zhuǎn)供負(fù)荷）6540.550.75成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷38740.650.75三、設(shè)計(jì)說(shuō)明3.1負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償3.1.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的（1）計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量求取確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。也 就是通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。在配電設(shè)計(jì)中， 通常采用半小時(shí)的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的

7、依據(jù)。（2）計(jì)算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設(shè)備 額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級(jí)用電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷非常重要。3.1.2負(fù)荷計(jì)算的方法有功計(jì)算負(fù)荷為 Kp（3-1）式中，七為設(shè)備容量。 TOC o 1-5 h z 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為Q30 = P01 a n(3-2)式中，tan中為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組cos中的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷為S = ： P2 + Q2(3-3)303030S總的計(jì)算電流為I = 一3。(3-4)300UN式中，U N為額定電壓380V。3.1.3全廠負(fù)荷計(jì)算。取 Kp = 0.92; Kq = 0.95根據(jù)上表可算出：Z P

8、 i = 7987kW; Q30i = 8228kvar則 P = KP P i = 0.92x7987kW = 7348kWQ30 = Kq Q30 i = 0.95x7348var = 7816kvarJS 30 = Jp2 + Q2 -10728KV-ACOSe = P / S 30 = 7348/10728- 0.683.1.4功率補(bǔ)償由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求COS世0.9,而由上面計(jì)算可知COSO=0.68v0.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。可選用BWF10.5-100-1W型的電容器，其額定 電容為2.89pFQc = 7348x (tana

9、rc cos0.68tanarc cos0.92) Kvar=4762Kvar 取 Qc=4800 Kvar因此，其電容器的個(gè)數(shù)為：n = Q /qc = 4800/100 =48而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取48個(gè) 正好無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：s 、30(2) = (0.6-0.7)%任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，snt邳30 (I+II)由于S30= 10728 KV-A，因?yàn)樵搹S都是一二級(jí)負(fù)荷所以按條件2選變壓器。，心 (0.6-0.7) x10728= (6436.87509.6) KVA S S30 (I+II)因此選5700 KV-A的變壓器二臺(tái)3.2.2變配電所主結(jié)

10、線的選擇原則當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。當(dāng)變電所有兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組結(jié)線。為了限制配出線短路電流，具有多臺(tái)主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一 組隔離開(kāi)關(guān)。6.610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線 路隔離開(kāi)關(guān)。采用610 KV熔斷器負(fù)荷開(kāi)關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)

11、用的專用電壓、電流互感器(一般都 安裝計(jì)量柜)。變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開(kāi)關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開(kāi)關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電 源要求時(shí)，低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)采用低壓斷路器時(shí)，在總開(kāi)關(guān) 的出線側(cè)及母線分段開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開(kāi)關(guān)或隔離觸頭。3.2.3主結(jié)線方案選擇主結(jié)線對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路 圖如下這種主結(jié)線，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線

12、路斷路器 QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性較好，供電 可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則 斷開(kāi)QF11，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對(duì)變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式 結(jié)線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切 換的總降壓變電所。一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖（下 圖），這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器 QF11和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為

13、外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性也較好， 供電可靠性同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場(chǎng)合有所不同。如果某 臺(tái)變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開(kāi)QF11，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），使兩路 電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動(dòng)較大、適用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時(shí)，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng) 的穿越功率不通過(guò)進(jìn)線斷路器QF11、QF12，這對(duì)改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)的整定都 極為有利。3.2.4配電所的主接線選擇兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-1示3.3短路電流的計(jì)算3.3.

14、1繪制計(jì)算電路圖3-2短路計(jì)算電路3.3.2求k -1, k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量當(dāng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí):求k -1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（七二10.5犀）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗i電力系統(tǒng)的電抗：由Sc=500MVA，因此U 2燈0.5kV 方X = s = 500mva Q 022。ocii架空線路的電抗：由資料得X廣。.4。/成,因此X 2 = X 01 = 0.4（。/ km ）x 8km = 3.2。iii繪k-1點(diǎn)短路的等效電路，如圖3-4示，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)（分子）和電抗值（分母）并計(jì)算其總電抗為:X （ k 1） = X1 + X 2 = 0.22。+

15、3.2。= 3.42。圖3-3短路等效電路圖計(jì)算三相短路電流和短路容量i三相短路電流周期分量有效值了UI （3） = c1k -13 X（ k -1）10.5kV * 1.77kA3 x 3.42Qii其他三相短路電流I”（3）= I（3）= I（3）= 1.77 kA8k-1i（3）= 2.55I（3）= 2.55 x1.77kA=4.51kA shI（3）= 1.51I（3）= 1.51x 1.77kA=2.67kAshiii三相短路容量S（3）=、；3U I=3 x10.5kVx1.77kA=32.19MVA k -1c1 k -1求k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量(U2=0.4kV )

16、 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗i電力系統(tǒng)的電抗寸 U 2（0.4kV 2X = sC2 = 500mva * 3,2 x 10-4Qocii架空線路的電抗2 = 0.4（Q / km）x 8km xf 0，4kV10.5kV ）2牝 4.64 x 10-3Qiii電力變壓器的電抗：由附錄表5差得.=5,因此X = X =堂隼=A x （0.4kV）2 = 8 x10-3 Q 34100SN10 1000kV Aiv繪k-2點(diǎn)短路的等效電路如圖3-5示，并計(jì)算其總電抗為:=X + X + X / X = X + X +X 3X 4X 3 + X 4X （k-2）1234128 x 10 -

17、3 Q=3.2 x 10 - 4 Q + 4.64 x 10-3 Q +2=8.96 x 10 - 3。圖3-4短路等效電路圖計(jì)算三相短路電流和短路容量3.2x 10-4i三相短路電流周期分量有效值了UI=k-2RX （k-2）c2=0.4一a 25.7kA 130, 滿足發(fā)熱條件。校驗(yàn)電壓損耗由電機(jī)制造廠平面圖量得變電所至一號(hào)廠房距離約100m，而表查得25mm2的鋁芯電纜的=1.54。/km (按纜芯工作溫度80C計(jì))，X0 = 0.120G/km,又1號(hào)廠房的P0 = 618.7kW , 。30 = 258.9k var，因此按式 (pR + qX ) TOC o 1-5 h z U =

18、 (3-9)N HYPERLINK l bookmark133 o Current Document AU = 618.7kW x(1.54 x 0.1L+258.9k varx (0.12 x 0.1L 9取 10kV.AU匕=(9.8V；10000V)x 100匕=0.098匕 130，滿足發(fā)熱條件。（2）校驗(yàn)電壓損耗由表查得纜芯為16mm2的鋁絞線的R0 = 2.07Qjkm，X = 0.38Qjkm （按線間幾何均距 0.8m 計(jì)）。又 % = （200.1 + 184）kW = 384.1kW，。粕=（63.6+86.8var=150.4kvar，線路長(zhǎng)度按 4km計(jì)，因此按式（3-

19、9），得AU = 384.1kW x（2.07 x 4）Q+150.4k varx （0.38 x 4）340 9V10kVAU匕=（340.9V10000V）x 100匕-3.4匕 AU匕=5匕滿足允許電壓損耗5%的要求。（3）短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)綜合以上所選電機(jī)制造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格如表3-5所示表3-5電機(jī)制造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的型號(hào)規(guī)格線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格35kV電源進(jìn)線LJ-35鋁絞線（三相三線架空）10kV高 壓出 線至1號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至2號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 1

20、50 四芯電纜（直埋）至3號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至4號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至5號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至6號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至7號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至8號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至9號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至10號(hào)廠房YJL22-1000

21、0-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至11號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）10kV高 壓出 線至12號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至13號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至14號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至15號(hào)廠房YJL22-10000-3X300+1 X 150 四芯電纜（直埋）至塑料制品廠3 X LJ-50 + 1X LJ-35（三相四線架空）與鄰近35/10kV變電所10kV聯(lián) 絡(luò)線LJ-16鋁絞線（三相三線架空）四、結(jié)論我做的是某電機(jī)制造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì).通過(guò)一周的課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會(huì) 了工廠供電的基本設(shè)計(jì)方法，對(duì)工廠供電的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。既讓我們懂 得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。在對(duì)理論的 運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的掌握都是思想上的，對(duì)一 些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的設(shè)計(jì)與到工廠供電中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行， 就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。在