供配電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

供配電課程設(shè)計(jì)報(bào)告湖北理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGEPAGE10摘要本次供電設(shè)計(jì)對(duì)象為某金屬制品廠，根據(jù)本金屬?gòu)S所能取得的電源以及該廠用電負(fù)荷情況，進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算、變壓器型號(hào)選擇、主接線的設(shè)計(jì)、短路計(jì)算、導(dǎo)線與設(shè)備選校以及繼電保護(hù)與整定，為本廠選擇最優(yōu)的供電系統(tǒng)方案。針對(duì)本廠情況，將本廠十三個(gè)供電部分由三個(gè)變電所配電，根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算，選擇的補(bǔ)償柜的型號(hào)分別為BSMJ0.4-25-3、BSMJ0.4-20-3、BSMJ0.4-30-3。另外，三個(gè)變電所選擇的變壓器型號(hào)分別為S11-M-800/10、S11-M-800/10、S11-M-630/10。由于題目要求，本次設(shè)計(jì)，選用的高壓開(kāi)關(guān)柜與低壓開(kāi)關(guān)柜型號(hào)分別為XGN，GGD。通過(guò)設(shè)備選擇與校驗(yàn)，逐步完善設(shè)計(jì)圖，最終確定了高壓側(cè)與低壓側(cè)的接線，并且選校合格。最后在成形的接線設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上，完成了繼電保護(hù)與整定的計(jì)算目錄1前言 11.1工廠供電的意義和要求 11.2選題的背景和意義 12負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 22.1負(fù)荷計(jì)算的意義 22.2參數(shù)的計(jì)算 22.3車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 33無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 44變壓器選擇 65變配電所主接線方案的設(shè)計(jì) 75.1方案論證 75.2變壓器一次側(cè)電氣主接線圖 85.3變壓器二次側(cè)電氣主接線圖 96短路計(jì)算 96.1三相短路計(jì)算 97導(dǎo)線選擇及設(shè)備校驗(yàn) 117.1高壓側(cè)10kV導(dǎo)線的選擇 117.2高壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn) 127.3低壓導(dǎo)線的選擇 137.3.1低壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn) 148繼電保護(hù)整定計(jì)算 148.1QF處設(shè)置定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 148.1.1動(dòng)作電流整定 148.1.2檢驗(yàn)靈敏度 158.2QF處電流速斷保護(hù)整定計(jì)算 158.2.1動(dòng)作電流整定 158.2.2檢驗(yàn)靈敏度 158.3，處動(dòng)作時(shí)間的整定 159小結(jié) 16參考文獻(xiàn) 16供配電課程設(shè)計(jì)報(bào)告1前言1.1工廠供電的意義和要求工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。

眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。

在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。

因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。

工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：

（1）安全在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。

（2）可靠應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。

（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求

（4）經(jīng)濟(jì)供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。1.2選題的背景和意義本課題應(yīng)用供配電設(shè)計(jì)的基本原則和方法進(jìn)行塑料五金廠供配電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)。通過(guò)本課程設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)、基本技能和專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)、新技術(shù)和新信息的能力,使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路,學(xué)生能夠理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)要求,掌握工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行維護(hù)所必須的基本理論和基本技能。2負(fù)荷計(jì)算的意義及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),它決定設(shè)備容量的選用,管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模以及工程總造價(jià)等,這是技術(shù)人員熟知的事實(shí)。但是近幾年來(lái)用估算的方法替代了負(fù)荷計(jì)算,給制定方案、工程審核造成一定的困難。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，稱為計(jì)算負(fù)荷（calculatedload）2.2參數(shù)的計(jì)算目前，對(duì)工礦企業(yè)的電力負(fù)荷計(jì)算主要采用三種方法：?jiǎn)挝蝗萘糠?、需要系?shù)法、用系數(shù)法。在本設(shè)計(jì)中采用的是需要系法來(lái)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。（一）一組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷主要計(jì)算公式有：有功計(jì)算負(fù)荷：=(2-1)無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：=(2-2)視在計(jì)算負(fù)荷：=/(2-3)計(jì)算電流：=/(2-4)式中為用電設(shè)備組的需要系數(shù)值；為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)；為功率因數(shù)的正切值；為用電設(shè)備組的額定電壓。（二）多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷在確定低壓干線上或低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可結(jié)合具體情況對(duì)其有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K∑。圖2-1多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷對(duì)于干線，可取K∑P=0.85-0.95;K∑Q=0.90-0.97對(duì)于低壓母線，由用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取K∑P=0.8-0.9,K∑Q=0.85-0.95。由干線負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，可取K∑P=0.95,K∑Q=0.97。其計(jì)算公式如下： (2-5)(2-6)由此確定五金廠各車間變電所總的電力負(fù)荷。2.3車間負(fù)荷計(jì)算結(jié)果由該工廠車間負(fù)荷表可確定五金廠各車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表，分別如下表：表2-2工廠的負(fù)荷情況編號(hào)廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)車間變電所代號(hào)1焊接車間5400.450.65STC12鈑金車間6500.500.703組裝車間4800.400.754沖壓車間6700.550.755噴塑車間2900.600.75STC26拋光車間2200.350.707倉(cāng)庫(kù)500.350.808食堂1200.750.809鍋爐房1100.750.80STC310水泵房600.750.8011綜合辦公樓1850.700.9012生活區(qū)2600.700.9013廠區(qū)照明200.700.90表2-3：各車間變電所負(fù)荷計(jì)算情況STS1車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表編號(hào)廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)1焊接車間5400.450.651.17243284.10373.855682鈑金車間6500.500.701.02325331.57464.29705.413組裝車間4800.400.750.88192169.33256388.95總計(jì)K∑P=0.95;K∑Q=0.970.691.05722761.441049.31594.3STS2車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosatanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)4沖壓車間6700.550.750.88368.5324.99491.33746.505噴塑車間2900.600.750.88174153.454232352.496拋光車間2200.350.701.027778.56110167.137倉(cāng)庫(kù)500.350.800.7517.513.1321.8833.24總計(jì)K∑P=0.95;K∑Q=0.970.740.91605.15553.02819.81245.5STS3車間變電所電力負(fù)荷計(jì)算表廠房名稱Pe(kW)KdcosaTanaPc(kw)Qc(kvar)Sc(kV.A)Ic(A)8食堂1200.750.800.759067.5112.5170.939鍋爐房1100.750.800.7582.561.88103.13156.6810水泵房600.750.800.754533.7556.2585.4611綜合辦公樓1850.700.900.48129.562.72143.89218.6212生活區(qū)2600.700.900.4818288.15202.22307.2513廠區(qū)照明200.700.900.48146.7815.5623.64總計(jì)K∑P=0.95;K∑Q=0.970.860.60515.853915.33無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算在交流電路中,由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率,一種是無(wú)功功率。無(wú)功功率比較抽象,它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功,而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊Ｓ捎谒粚?duì)外做功,才被稱之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號(hào)用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率,以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要,這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的道理。根據(jù)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償，低壓成組補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償三種方式。由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.92,而由上面計(jì)算可知=0.6<0.9，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)行低壓集中補(bǔ)償。以STS1車間變電所為例,計(jì)算它的功率補(bǔ)償QN.C=761.44×（tanarccos0.69－tanarccos0.92）kvar=499.39kvar根據(jù)補(bǔ)償柜的規(guī)格要求,初選BSMJ0.4-25-3,每組容量qN.C=25kvar,則需要安裝的電容組數(shù)為n=QN.C/qN.C=499.39kvar/25kvar20無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為： Pc=722Qc=(761.44-500)kvar=261.44kvarSc=767.88kV.Acosa=0.94又考慮到變壓器的功率損耗為：(3-1)(3-2)簡(jiǎn)化公式有：ΔPT=0.01Sc，ΔQT=0.05Sc(3-3)即：ΔPT=0.01Sc=7.68kWΔQT=0.05Sc=3.84kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：=+Δ=729.68kW=+Δ=299.84kvar=788.89補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：Cosφ==0.93各個(gè)車間的補(bǔ)償結(jié)果如下表3-1表3－1補(bǔ)償后低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷變電所序號(hào)(kvar)(kvar)補(bǔ)償后低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷cosa/kw/kvar/kV.A1499.395000.94722261.44767.882333.383600.95605.15193.02635.193123.921280.94515.85183.15547.40各個(gè)變電所補(bǔ)償容量和補(bǔ)償柜型號(hào)及校驗(yàn)如下表3－2：表3－2各個(gè)變電所補(bǔ)償容量和補(bǔ)償柜型號(hào)及高壓側(cè)校驗(yàn)變電所序號(hào)(kw)(kvar)(kw)(kvar)補(bǔ)償后高壓側(cè)功率因素補(bǔ)償柜型號(hào)補(bǔ)償柜臺(tái)數(shù)17.683.84729.68299.840.93BSMJ0.4-25-32026.353.18611.50224.780.94BSMJ0.4-20-31535.472.74521.32210.520.93BSMJ0.4-30-33由表3－2可得高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷：

有功計(jì)算負(fù)荷：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：4變壓器選擇只裝設(shè)一臺(tái)主變的變電所。變壓器容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的需要，即選用新型電力變壓器，如S11型。對(duì)于第一車間變電所，選擇S11-M-800/10型變壓器,第二車間變電所選擇S11-M-800/10型變壓器，第三車間變電所選擇S11-M-630/10型變壓器。圖4－1系統(tǒng)概略接線圖5變配電所主接線方案的設(shè)計(jì)5.1方案論證方案一：采用單母線接線方式，兩路外供電源可供容量相同且可供全部負(fù)荷，采用一用一備運(yùn)行方——胡變壓器一次側(cè)采用單母線接線，而二次側(cè)采用單母線分段接線方式，情況如下圖所示：圖5－1方案一圖方案二：10kv雙電源進(jìn)線單母線分段接線，0.4kv側(cè)單母線分段接線，。該方案可以采用兩路電源同時(shí)運(yùn)行的運(yùn)行方式，也可以采用一路運(yùn)行，另一路備用的運(yùn)行方式，運(yùn)行方式交靈活，供電可靠性和運(yùn)行靈活性高于方案一。如下圖3所示：圖5－2方案二圖由于本廠屬于三級(jí)負(fù)荷，對(duì)于三級(jí)負(fù)荷不需要太高的可靠性，宜選更經(jīng)濟(jì)實(shí)用型的。綜上比較，最后選定方案一為主接線圖。5.2變壓器一次側(cè)電氣主接線圖設(shè)備編號(hào)TAA1AA2AA3AA4AA5設(shè)備型號(hào)S11-800/10GGD2-23GGD2-6BSMJ-0.4-25/3GGD2-57GGD2-51用途 變電聯(lián)絡(luò)低壓進(jìn)線無(wú)功補(bǔ)償接負(fù)載接負(fù)載負(fù)荷容量768KVA500Kvar圖5－3變壓器一次側(cè)電氣主接線圖5.3變壓器二次側(cè)電氣主接線圖柜列編號(hào)NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5···柜名進(jìn)線柜計(jì)量柜互感器柜出線柜出線柜計(jì)量柜···柜型及方案編號(hào)KYN28-12(Z)-018KYN28-12(Z)-066KYN28-12(Z)-041KYN28-12(Z)-064KYN28-12(Z)-050···圖5－4變壓器二次側(cè)電氣主接線圖6短路計(jì)算6.1三相短路計(jì)算圖6－1供電系統(tǒng)短路計(jì)算電路圖下面以1號(hào)車間變電所為例進(jìn)行計(jì)算：（在最大工作模式下，=300MVA）確定基準(zhǔn)值取而計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)架空線路電力變壓器（查S11-800/10變壓器數(shù)據(jù)，）繪制等效電路圖如圖6－2所示，圖6－2供電系統(tǒng)等效電路圖求k-1點(diǎn)的短路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量求k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值三相短路電流的短路容量總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流在10/0.4kV變壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時(shí)，一般取，則三相短路容量最大模式及最小模式下短路計(jì)算如下表6-1及表6-2所示：表6-1最大模式下的三相短路電流計(jì)算短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量/MV.Ak-11.210.976.4978.13k-26.9120.8920.8920.8947.2127.3714.47表6-2最小模式下短路電流計(jì)算短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/kA三相短路容量/MV.Ak-11.543.573.573.579.105.3964.94k-27.1721.1321.1321.1347.7527.6813.957導(dǎo)線選擇及設(shè)備校驗(yàn)7.1高壓側(cè)10kV導(dǎo)線的選擇10kV10kV3km1862.50kw+j735.13kvar圖7-1高壓側(cè)線路長(zhǎng)度和負(fù)荷情況（1）先按電壓損失條件選擇導(dǎo)線截面初步選取LJ型鋁導(dǎo)線，對(duì)10kV架空線取，則有：于是可得選取LJ-70導(dǎo)線，查表知代入?yún)?shù)可得：可見(jiàn)LJ-70滿足電壓損失要求。（2）按發(fā)熱條件選擇電纜截面查附表，知截面的LJ-70型電纜在的載流量233A，大于。綜上，高壓側(cè)導(dǎo)線選用LJ-70型電纜。7.2高壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)根據(jù)此次設(shè)計(jì)分組要求，本小組選用XGN系列高壓開(kāi)關(guān)柜，內(nèi)部主要有以下高壓電器設(shè)備：旋轉(zhuǎn)式隔離開(kāi)關(guān)GN30-10、真空斷路器ZN28A-10、電流互感器LZZJ-10、電壓互感器LMZ1-10、高壓熔斷器RN2-10、避雷器等。（1）對(duì)真空斷路器的校驗(yàn)（取高壓側(cè)據(jù)點(diǎn)保護(hù)時(shí)間為1.5S）表7-1真空斷路器的校驗(yàn)序號(hào)高壓側(cè)的電氣條件（以最大工作模式下為例）ZN28A-12型斷路器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)110kV110kV282A282A32.86kA32.86kA47.3kA47.3kA55（2）高壓隔離開(kāi)關(guān)的校驗(yàn)表7－2旋轉(zhuǎn)式隔離開(kāi)關(guān)校驗(yàn)序號(hào)高壓側(cè)的電氣條件（以最大工作模式下為例）旋轉(zhuǎn)式隔離開(kāi)關(guān)GN30-10項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論110kV12kV合格282A400A合格32.86kA12.5kA合格47.3kA31.5kA合格5合格（3）對(duì)電流互感器校驗(yàn)表7－3LMZ1-10電流互感器的校驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)比電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定電壓互感器12kV300A——20A高壓側(cè)電氣條件10kV8.2A——7.3kA結(jié)論合格合格——合格合格（4）高壓熔斷器校驗(yàn)RN2-10型高壓熔斷器=10KV，,（5）斷流能力校驗(yàn)斷開(kāi)的短路電流,則故滿足要求。7.3低壓導(dǎo)線的選擇因工廠內(nèi)部具體車間位置不明確，無(wú)法分配低壓線路。只能根據(jù)表3－1，補(bǔ)償后低壓側(cè)計(jì)算電流大致選擇低壓配電室配電導(dǎo)線。7.3.1低壓側(cè)設(shè)備校驗(yàn)根據(jù)此次設(shè)計(jì)分組要求，本小組選用GGD系列低壓開(kāi)關(guān)柜，由表2－3及表3-1可對(duì)GGD2整套設(shè)備校驗(yàn)如下表：表5-4.1GGD2低壓開(kāi)關(guān)柜校驗(yàn)(取高壓側(cè)據(jù)點(diǎn)保護(hù)時(shí)間為1.0S)序號(hào)低壓側(cè)側(cè)的電氣條件（以計(jì)算負(fù)荷最大變電所為例）GGD2低壓開(kāi)關(guān)柜項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1380V380V合格2532.96A1000A合格312.109kA15kA合格432.21kA63kA合格5合格8繼電保護(hù)整定計(jì)算以第一車間變電所為例計(jì)算：圖8－1第一車間變電所圖8.1QF處設(shè)置定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)8.1.1動(dòng)作電流整定變壓器的最大負(fù)荷電流取Krel=1.2，Kre=0.85，Ki=150／5=30，故動(dòng)作電流動(dòng)作電流整定為5A。8.1.2檢驗(yàn)靈敏度變壓器低壓母線的最小兩相短路電流用于校驗(yàn)保護(hù)靈敏度線路，變壓器低壓母最小兩相短路電流反映到高壓側(cè)的電流值為（變壓器連接組別為Dyn11）：靈敏度：