工厂供电课程设计-某机修厂降压变电所的电气设计

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化而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用，电能的输送和分配简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于生产自动化小型化变电所的建设方案，是在总结国内外变电所设计运行经验的基础上提出的，与过去建设的常规变电所和简陋变电所有明显区别。无论是主接线方式、设备配置及选型、总体布置还是保护方式，都形成了一种新的格局，从而使小型化变电所无法按已有规程进行设计。机修厂的电力系统由变电，输电，配电三个环节组成，由此也决定了此电力系统的特殊性，在确保供电正常的前提下，这三个环节环环相扣。其次，还电力系统一次设备较为简单，二次系统相对复杂。本设计对整个系统作了详细的分析，各参数计算，以及电网方案的可靠性作了初步的确定。全厂总降压变电所（或总配电所）及配电系统的设计，是根据各个车间的负荷数量，性质及生产工艺对对用电负荷的要求，以及负荷布局，结合电网的供电情况，解决对全厂可靠，经济的分配电能。车间供电设计是整个工厂设计的重要组成部分，车间供电设计的质量直接影响到的产品生产及公司的发展。1车间供电设计的任务车间供电设计的任务是保障电能从电源安全、可靠、经济、优质地送到车间的各个用电部门。（1）安全。在电能供应分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠。根据可靠性的要求，工厂内部的电力负荷分为一级负荷、负荷、三级负荷三种。一级负荷为因突然停电会造成设备损坏或造成人身伤亡，因此必须有两个独立源供电；二级负荷突然停电会造成经济上的较大损失或会造成社会秩序的混乱，因此必须有两回路供电，但当去两回线路有困难时，可容许有一回专用线路供电；三级负荷由于突然停电造成的影响或损失不大，对供电电源工作特殊要求。（3）优质。应满足用户对电压、频率、波形不畸变等电能质量要求。（4）经济。在满足以上要求的前提下，供电系统尽量要接线简单，投资要少，运行费用要低，并考虑尽可能地节约点能和有色金属的消耗量。2车间供电设计应遵循的一般原则（1）车间供电设计必须严格遵守国家的有关法令、法规、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，如节约有色金属，以铝代铜，采用低能耗设备以节约能源等。（2）必须从全局出发，按照负荷的等级、用电容量、工程特点和地区供电规划统筹规划，合理确定整体设计方案。（3）车间供电设计应做到供电可靠、保证人身和设备安全。要求供电电能质量合格、优质、技术先进和经济合理。设计采用符合国家现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。（4）应根据整个工程的特点、规模和发展规划，正确处理工程的近、远期的建设发展关系，以近期为主，远近结合，适当考虑扩建的可能性。工厂供电系统是电力系统的一个组成部分，必然受到电力系统工况的影响和制约，因此供电系统应该遵守电力部门制定的法规，评价分析可以应用电力系统中采用的分析、计算方法。目录第一章设计任务（4）第二章负荷计算和无功功率补偿（6）第三章主变压器台数、容量和类型的选择（13）第四章短路计算15第五章变电所一次设备的选择与校验17）第六章选择整定继电保护装置18第七章变电所的防雷保护与接地装置的设计19第八章设计总结20第九章参考文献21第一章设计任务课程设计任务书一设计题目某机修厂降压变电所的电气设计二设计目的（1）通过该变电所的设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。（2）掌握中小型工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。（3）掌握供配电设计的基本原则和方法，深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术奠定一定的基础。三设计要求（1）选择变电所主接线方案。（2）确定变电所主变压器的台数和设备容量、类型。（3）选择高低压设备和进出线。（4）选择征订几点保护装置。四设计依据（1）工厂负荷情况。该工厂铸造车间、电镀车间属于二级负荷，其余为三级负荷。低压动力负荷为三相，额定电压为380V；电气照明为单相，额定电压为220V表格1工厂负荷情况厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需用系数功率因数动力350030651锻压车间照明80710动力36003062工具车间照明70910动力5007083锅炉房照明10810动力400020654金工车间照明100810动力18003075装配车间照明60810动力2004086仓库照明108102供电电源情况。1）由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号LGJ70,等边三角形排列，线距1M，干线长度8KM。干线手段断路器容量为400MVA。此断路器配备有定时限过流保护和点流速断保护，定时限过电流保护动作时间为15。为了满足工厂二级负荷要求，采用长度为20KM架空线路取得备用电源。2）变电所最大负荷时功率因数不低于09；3）其他资料（平面图、气象、地质水文等）略。五设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿。（列出负荷计算表）（2）主变压器台数、容量和类型的选择。（3）变电所主接线方案的设计（绘图3号图纸）。（4）短路计算。（5）变电所一次设备的选择与校验。（6）选择整定继电保护装置。六设计时间安排（1）进行负荷计算，无功补偿计算，收集相关资料1天（2）电气系统接线设计，变压器的选择1天（3）短路计算等相关计算1天（4）电气设备选择与校验2天（5）继电保护选择、整定计算1天（6）绘制图表，完成设计报告1天七设计报告格式要求（1）课程设计报告封面有学院统一印制，文档用B5纸。（2）课程设计报告编排结构1）封面。2）前言。3）目录。4）任务书。5）负荷计算和无功功率补偿。6）主变压器台数、容量和类型的选择。7）变电所主接线方案的设计。8）短路计算。9）变电所一次设备的选择与校验。10）选择整定继电保护装置。11）防雷保护和接地装置设计。12）结束语。13）参考文献（书写格式）；【1】作者1作者2书名。（版次）。出版地出版社，出版年份14）附录（如元器件明细表等）。15）附图。画图用3号图纸。（3）书写要求工整，图表要求规范。第二章负荷计算和无功功率补偿一、负荷计算负荷计算是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。工业企业电力负荷计算的主要目的是1全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个工程的方案。2在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。3确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合的计算，在这里我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下有功功率EDCAPK无功功率TNQ视在功率2CACCAS计算电流NCUI3式中该用电设备组的需要系数DK功率因数角的正切值TAN该用电设备组的额定电压，KVNU所以本厂的负荷统计如下锻压车间动力有功功率KWPKEDC105311无功功率VAR762TANQ视在功率KVAPSCCC5110522211计算电流USINCC438631照明有功功率KWPKEDC65701212无功功率Q视在功率KSC6512计算电流AUSINCC701423652112工具车间动力有功功率KWPKEDC108362121无功功率VAR4TANQ视在功率KVASCCC221221计算电流UINC48730831照明有功功率KWPKEDC6922无功功率0Q视在功率KSC362计算电流AUINC5316202锅炉房动力有功功率KWPKEDC35073131无功功率VAR26TANQ视在功率KVAPSCCC7543235213131计算电流USINCC6801照明有功功率KWPKCDC801322无功功率0Q视在功率KSC8321计算电流AUINC1022金工车间动力有功功率KWPKEDC80424141无功功率VAR693780TANQ视在功率KVAPSCCC1222414141计算电流USINCC087331照明有功功率KWPKEDC1422无功功率0Q视在功率KVASC842计算电流AUINC92032装配车间动力有功功率KWPKEDC5418035151无功功率VAR085214TAN51KPQC视在功率VASCCC3708222515151计算电流USINC193照明有功功率KWPKEDC84605252无功功率0Q视在功率KVASC8452计算电流AUINC60123仓库动力有功功率KWPKEDC82046161无功功率VAR75TANQ视在功率KVAPSCCC106822616161计算电流USINCC953831照明有功功率KWPKEDC06262无功功率0Q视在功率KVAPSC8062其他车间的负荷计算和以上的一样表2车间负荷计算表计算负荷厂房编号厂方名称负荷类别设备容量/KW需要系数功率因数TANPC/KWQC/KVARSC/KVAIC/A动力350030651171051227616152454照明807100560561471锻压车间小计358110612276165232601动力360030613310814418027348照明7091006306316532工具车间小计36711431441848429001动力50070807535262543756647照明108100080082103锅炉房小计51358265446857动力40002065117809361231318708照明100810080820994金工车间小计410889361284720807动力18003071025455087713117195装配车间照明608100480481260小计1865885508805712979动力20040807586101519照明108100080082106仓库小计218861061729总计1393416304479439549425545809488262二无功补偿由负荷统计表可知道，全厂总的有功功率，无功功率KWPCA30416，取同时使用系数VAR947KQCA950K则全厂总的计算负荷如下总有功功率KPKPIC4316950总无功功率VAR527QI总视在功率KVAQSCC82总计算电流UINC6230953变压器高压侧总的有功功率KWPTCCGAO3941654总无功功率VAR20602Q总视在功率KVASCGAOCCGAO7931222高压侧的功率因数63071594COSCGAOSP取补偿后的功率因数为092，则补偿电容为VAR625804932TNSSTANRKPQC补偿电容采用的并联电容器选择,其额定容量为14KVAR,额定电容为314BCMJ28UF补偿电容个数（个）78925/1CQN取21个,每相装设7个,此时实际补偿电容VAR2941KQC补偿后的计算负荷和功率因数低压侧视在计算负荷为KVAQPSCCC765429322121此时变压器的功率损耗为KWT5679405VAR0126QT变压器高压侧总的计算负荷213954674CTPKVAR5102TKVAQSCCC16436742222S365补偿后总计算电流2248910CNSIU功率因数93201647COSCGAOSP第三章主变压器台数、容量和类型的选择一选主变压器无功补偿后的全厂总视在功率KVAQPSCCC794162549322121二级负荷的总容量KVAC578643222由于本设计接线采用双回路接线方式,选两台主变压器,并且厂中二级负荷所占比重较大，考虑本厂以后的发展状况，采用全负载备用工作方式，即单台变压器工作就能给全厂负载供电。变电所主接线设计图如下图1变电所主接线根据变压器的工作环境，电压等级，容量选择主变压器的型号是S9630/10其主要数据参数见表12表3变压器数据参数表损耗KW额定容量KVA高压KV低压KV连接组标号空载负载空载电流（）阻抗电压（）6301004DYN111358105第四章短路计算图2供电系统图图3短路计算等效电路图取基准容量，MVASD1040X系统S250411OCDX线路1WL496210834212DOUSL计算短路回路总阻抗标幺值12357KXX计算点所在电压级的基准电流2210573DDSIKAU计算点短路电流各量1K121110364752150364276KDKSHDKIKAXIIIKSMVAX点三相短路的短路电流和容量的计算2K计算短路电路总电抗标幺值变压器94763015103NDKSUX223248K计算点所在电压级的基准电流2KKAVMUSIDD140322计算点短路电流各量2K2109368KIX2241KDKKA1392SHIK205SKIK2193DKSMVAVAX表格2短路计算表三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点3KI3SHI3SHI3KS1K2105363263642213392464145993第五章变电所一次设备的选择与校验高压断路器选择与校验AUSIN3761031KVKIK546ISH371052表5高压断路器选择校验表表6高压隔离开关选择校验表第六章选择整定继电保护装置1主变压器的继电保护装置A）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时SN1010I/630装设地点电气条件序号项目数据选择要求项目数据结论1NU10KVNWU10KV合格2I630ACI3637A合格3OC16KA3K054KA合格4MAXI40KASHI1377KA合格5TI2SKA221046IMATI2SKA2286401540合格10/20068GN装设地点电气条件序号项目数据选择要求项目数据结论1NU10KVNWU10KV合格2I400ACI3637A合格3MAXI40KA3SHI1377KA合格4TI2SKA22980514IMATI2SKA2286401540合格动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。B）装设反时限过电流保护。采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。2保护动作电流整定MAX3248976LCIAMAX130702RELWOPKALII其中，可靠系数，接线系数，继电器返回系数，电流互REL1WK08REK感器的电流比100/520，因此过电流保护动作电流整定为7A。I因此一次侧动作电流为120714IOPOPKAWII3过电流保护动作时间的整定因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的05S。4过电流保护灵敏度系数的检验MIN10862103154KSOPIK满足灵敏度系数的15的要求。62装设电流速断保护利用GL15的速断装置。第七章变电所的防雷保护与接地装置的设计1防直击雷在配电所建筑物屋顶上装设避雷针，避雷针接地与主接地网连接，避雷针与主接地网的地下连接点到设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15M。配电所建筑物高4米，设避雷针高10M。地面上的保护半径R15H1541021M配电所建筑物水平面上的保护半径M大于建筑物的138251XXHR半径9M。故符合防雷要求。2避雷器的选择防雷电波A、在10KV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25MM4MM的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。B、在10KV高压配电室内装设有KYN12高压开关柜，其中配有HY5WS165/50型无间隙氧化锌避雷器，靠近主变压器高压侧。主变压器主要靠此避雷器来保护，防止雷电波的危害。HY5WS165/50型无间隙氧化锌避雷器。其技术数据如下表表8HY5WS165/50型无间隙氧化锌避雷器技术数据额定电压KV最大残压峰值KV8/20S标称电流最大残压峰值KV30/60S操作冲击直流参考电压1MA下不小于KV2MS波电流幅值A16550425265100C、接地网设计接地网接地电阻按RE4设计，现采用最常用的垂直接地体，直径D50MM，长约25M，环形敷设。单根钢管接地电阻为选取计算垂直接地体根数。,630N09RE1/RE09124630/因此选取50MM的镀锌钢管15根，垂直接地体之间距离为5米。接地线和水平连接导体用40MM4MM的镀锌扁钢。第八章设计总结课程设计已经做完，我也有很多的心得体会值得去书写，这方面的专业知识，更多的是关于实践与思维之间关系方面的。340524LN104LN21DL在已度过的大学时间里接触的都是专业课。仅仅是专业课的理论知识，那么如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢这是我长期思考的问题。在做课程设计过程中，我对工厂中供电设备及器件选择不是很熟悉，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让完成自己的设计去查阅这方面的设计资料，同时也再次去理解回顾知识。科学都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。设计中，我翻阅以前所学的专业课知识，学习的过程中带着问题去学我觉得很有目的性，这是我做这次课程设计的心得之一。要有一个清晰的思路和一个完整的的流程图，不能妄想一次就将整个设计好，反复修改的好习惯。在课程设计中我得到同学的许多帮助，再次一并谢过。由于我自身的水平有限，难免在理解上、设计中有所纰漏，敬请老师扶正。第九章参考文献【1】肖艳萍发电厂变电站电气设备北京中国电力出版社，2008【2】李海燕电力系统北京中国电力出版社，2006【3】施怀瑾电力系统继电保护（第二版）重庆大学出版社，2005【4】陈化钢企业供配电北京中国水利水电出版社，2003【5】陈一才现代建筑电气设计与禁忌手册北京机械工业出版社，2002【6】丁敏山，雷振山中小型变电所实用设计手册水利水电出版社，2000【7】周文俊电气设备实用手册北京中国水利水电出版社，1999【8】刘介才工厂供电3版北京机械工业出版社，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