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1、电气工程系 毕业设计报告系别：电气工程系专业班级：机电一体化 09-1 班学生姓名：张峰学生学号： 20090537 指导教师：胡兵新疆机电职业技术学院精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 目录1. 设计任务 .3 1.1 设计题目 .3 1. 2设 计目 的.3 1.3设计任务与要求.3 2设计内容 .4-11 2.1.负荷计算和无功功率补偿.4-7 2.1.1.负荷计算 .4-6 2.1.2.无功功率的补偿.7 2.2.变压器的选
2、择.7-8 2.2. 1. 变压 器台数 的选 择.7 2.2. 2. 变压 器 容量 的选 择.8 2.2. 3. 变压 器 类型 的选 择.8 2.3.导线与电缆的选择.9 2.3.1高压进线和引入电缆的选择.9 2.3.2 380v低压出线的选择.9 2.4.电气设备的选择.10 2.4.1. 模块功能 .10 2.4.2. 模块需要提供的参数.10 2.4.3. 继电保护及二次结线设计.10精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - -
3、 3 防雷与接地装置的设置.10-11 3.1.直接防雷保护 .11 3.2.雷电侵入波的防护 .11 3.3接地装置的设计 .11 4 心得体会 .12 5. 参考文献 .13 6 致 谢 .14 1. 设计任务 1.1设计题目： 10KV工厂供配电系统设计 1.2设计目的通过本课程设计：熟悉供配电系统初步设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范等，锻炼工程设计、工程计算、工具书使用等能力，并了解供电配电系统前沿技术及先进设备。让我们了解设计工厂配电的一般流程，对工厂的布局有个大致的概念，对电力系统的接线方式有一定的了解。 1.3设计任务与要求机械厂的地理位置及负荷分布如下图：精品资
4、料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 机械厂负荷统计表厂房编号厂房名称负荷类型设 备 容 量（KW ）需 要 系 数Kx功 率 因 数cos 1铸造车间23000.30.7 2锻压车间33500.30.65 3热处理车间31500.60.8 4电镀车间22500.50.68 5仓库3200.40.8 6工具车间33600.30.6生活区电镀车间铸造车间仓库锻压车间工具车间热 处 理 车金工车间厂区锅炉房装配车间机修车间北精品资料 - - -
5、 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 7金工车间34000.20.65 8锅炉房2500.70.8 9装配车间31800.30.7 10 机修车间31600.20.65 11生活区33500.70.92. 设计内容 2.1.负荷计算负荷计算的目的是：（1）计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。（2）计算流过各主要电气设备 (断路器、隔离开关、母线、熔断器等) 的负荷电流，作为选择这些设备的依据。（3）计算流过各条线路 (电源
6、进线、 高低压配电线路等 ) 的负荷电流， 作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。（4）为电气设计提供技术依据。计算公式：有功功率 P30= Pe*Kx(kW) 无功功率 Q30= P30*Tan (kVar) 视在功率 S30= P30/ Cos(KVA) 计算电流 I30= S30/（3*UN)(A) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 式中， kx 为需要系数； Cos为功率因素； Tan为功率因素的正切值； UN为用电设备组
7、的额定电压；31.732。(1) 锻造车间： P30= Pe*Kx=0.3*300=90kw Q30= P30*Tan=90*1.01=91.8kvar S30= P30/ cos=90/0.7=128.6KVA I30= S30/3*UN=128.6/(1.732*0.38）=195.44A (2) 锻压车间： P30= Pe*Kx=0.3*350=105kw Q30= P30*Tan=105*1.17=122.85kvar S30= P30/ cos=105/0.65=161.5KVA I30= S30/3*UN=161.5/（1.732*0.38 ）=245.44A (3) 热处理车间：
8、 P30= Pe*Kx=0.6*150=90kw Q30= P30*Tan=90*0.75=67.5kvar S30= P30/ cos=90/0.8=112.5KVA I30= S30/3*UN=112.5/（1.732*0.38 ）=170.97A （4）电镀车间： P30= Pe*Kx=0.5*250=125kw Q30= P30*Tan=125*1.07=134.8kvar S30= P30/ cos=125/0.68=183.8KVA I30= S30/3*UN=183.8/（1.732*0.38 ）=279.331A （5）仓库： P30= Pe*Kx=0.4*20=8kw Q30
9、= P30*Tan=8*0.75=6kvar 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - - S30= P30/ cos=8/0.8=10KVA I30= S30/3*UN=10/（1.732*0.38 ）=15.2A （6）工具车间： P30= Pe*Kx=0.3*360=108kw Q30= P30*Tan=108*1.33=143.64kvar S30= P30/ cos=108/0.6=180KVA I30= S30/3*UN=180/
10、（1.732*0.38 ）=273.56A （7）金工车间： P30= Pe*Kx=0.2*400=80kw Q30= P30*Tan=80*1.17=93.6kvar S30= P30/ cos=80/0.65=123.1KVA I30= S30/3*UN=123.1/（1.732*0.38 ）=187.08A （8）锅炉房 : P30= Pe*Kx=0.7*50=35kw Q30= P30*Tan=35*0.75=26.25kvar S30= P30/ cos=35/0.8=43.75KVA I30= S30/3*UN=43.75/（1.732*0.38 ）=66.49A （9）装配车间：
11、 P30= Pe*Kx=0.3*180=54kw Q30= P30*Tan=54*1.01=54.54kvar S30= P30/ cos=54/0.7=77.14KVA I30= S30/3*UN=77.14/（1.732*0.38 ）=117.23A （10）机修车间： P30= Pe*Kx=0.2*160=32kw Q30= P30*Tan=32*1.17=37.44kvar 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 18 页 - - - - - - - - - - S30= P3
12、0/ cos=32/0.65=49.231KVA I30= S30/3*UN=49.231/（1.732*0.38 ）=74.82A （11）生活区： P30= Pe*Kx=0.7*350=245kw Q30= P30*Tan=245*0.49=118.66kvar S30= P30/ cos=245/0.9=272.2KVA I30= S30/3*UN=272.2/（1.732*0.38 ）=413.68A 机械厂负荷统计表车间名称额定容量(kW)需要系数(K)工作电压(kV)功率因数cos计算有功(kW)计算无功kvar视在功率 KVA计算电流（A）铸造车间3000.30.380.7909
13、1.8128.6195.44锻压车间3500.30.380.65105122.85161.5245.44热处理车间1500.60.380.89067.5112.5170.97电镀车间2500.50.380.68125134.8183.8279.3精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 仓库200.40.380.8861015.2工具车间3600.30.380.6108143.64180273.56金工车间4000.20.380.6580
14、93.6123.1187.08锅炉房500.70.380.83526.2543.7566.49装配车间1800.30.380.75454.5477.14117.23机修车间1600.20.380.653237.4449.23174.82生活区3500.70.380.9245118.66272.2413.68总计25700.724972897.081341.821精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 2.1.2. 无功功率的补偿设计要求
15、达到的功率因数为0.9 以上，显然不符合要求，需要进行无功补偿。无功功率的人工补偿装置： 主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、 运行维护方便、 有功损耗小以及组装灵活、 扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9 ，暂取 0.92 来计算 380V侧所需无功功率补偿容量：CQ=30P(tan1 - tan2)=972tan(arccos0.724） tan(arccos0.92) =512.01kvar选择低压单相并联电容器BWF 0.4-75-1/3 ，单个容量为 7
16、5kvar 。2UUNNQeQ式中：NQ 为电容器铭牌上的额定容量，Kvar ；Qe为电容器在实际运行电压下的容量，Kvar；UN为电容器的额定电压， kV； U为电容器实际运行电压，kV；每个电容器的实际无功容量为2UUNNQeQ=75（380/400) 2=67.69kvar 实际应选用的电容器的个数为n=Qc / Qe=512.01/67.69 8（个）2.2. 变压器的选择在进行负荷统计及无功补偿后，就可根据补偿后的容量进行变压器的选择。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共
17、 18 页 - - - - - - - - - - 变压器的选择包括容量、台数、类型的选择。2.2.1. 变压器台数的选择原则 ：在供配电系统中， 变压器台数的选择与供电范围内用电负荷大小、性质，重要程度有关。选择原则：如果有下列情况考虑选择 2台。 1 有大量的一、二级负荷； 2季节性负荷或昼夜负荷变动大宜采用经济运行方式； 3负荷集中且容量大 (1250KVA 以上)的三级负荷； 4考虑负荷发展可能。其它情况选择 l 台，三级负荷一般选择 1台。2.2.2. 变压器容量的选择原则 ： 1. 选择1台变压器时容量应满足：NT30SS 2. 选择2台变压器时每台容量应同时满足：NT30(0.6
18、 0.7)SSNT30SS式中，30S为变压器低压侧负荷计算容量，NTS为所要选择的变压器容量，30S为部的一二级负荷和。3选择l 台配电变压器容量时应考虑容量上限，一般不超过 1250一2000KVA 。4适当考虑负荷的发展。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 2.2.3. 变压器类型的选择原则 ： 1一般情况选择双绕组三相变压器，并选用SL7、S7、S9等低损耗电力变压器 251 系列。2多尘或腐蚀场所选择防尘防腐型变压器如S
19、Ll4等系列全密封式变压器。3高层建筑选用不燃或难燃型变压器如SCL 系列环氧树脂浇注干式变压器或SF6 型变压器。4多雷地区宜选用防雷型变压器如Sz型变压器。5电压偏移大的电压质量要求高的场所选用有载调压型变压器如SZL7 、 Sz9系列变压器。综合以上考虑，选择2 台接线方式为 Yyn0的 S9-1000 10/0.4kV变压器，每台可分的负荷是700KVA ，满足变压器的选择规则。2.3. 导线与电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行，进行导线和电缆截面时必须满足一些条件 : （1）发热条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时的发热温度，不应超过其正常运行时的
20、最高允许温度。（2）电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗检验。（3）机械强度精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需要检验其短路热稳定性。母线也应检验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。根据设计要求和有关资料
21、的考证，10kv 电路，通常先按发热条件来选择截面，在校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因为其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。2.3.1 高压进线和引入电缆的选择 10kv高压进线的选择与校验采用LJ 性铝绞线，架空敷设，接往10kv 公用干线。查相关资料， 10kv 铝及铝合金最小截面为35平方毫米，不满足机械强度的要求，故选 LJ-35 型铝绞线。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。2.3.2 380v低压出线的选择查找资料，馈电给用电厂房的线路选择采用VLV22-1000型聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。2.4. 电气设备的选择 2.
22、4.1.高压侧一次设备的选择有真空断路器、高压熔断器、电压互感器、电流互感器、避雷器、接地开关电压互感器等。 2.4.2.低压侧一次设备的选择有低压断路器、电流互感器、开关刀、等。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 2.4.3 . 继电保护及二次结线设计为了监视，控制和保证安全可靠运行， 变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定
23、计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。3防雷与接地装置的设置防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压沿着电路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。 避雷器应与被保护设备并联， 装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火
24、花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。3.1. 直接防雷保护在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 18 页 - - - - - - - -
25、- - 针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻R10W（表 9-6） 。通常采用 3-6根长 2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m ，打入地下，管顶距地面0.6 m 。接地管间用 40mm 4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用 25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm 的镀锌扁刚，长 11.5 。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。3.2. 雷电侵入波的防护（1)在 10KV电源进线的终端杆上装设FS4 10 型阀式避雷器。引下线采用2
26、5 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。（2）在 10KV高压配电室内装设有GG 1A （F）54 型开关柜，其中配有 FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。（3）在 380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。3.3 接地装置的设计采用长 2.5m、50mm 的钢管 16 根，沿变电所三面均匀布置，管距5 m ，垂直打入地下，管顶离地面0.6 m 。管间用 40mm 4mm 的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、 高低压配电室各有一条接地干
27、线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25 mm 4 mm的镀锌扁刚。4. 心得体会通过这次毕业设计， 我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤， 像总降压的设计， 我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计， 时间就这样匆匆的过去了。 这次设计使我对工厂供电有了新的精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对大家的关
28、心有感于心， 事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外， 我们还进一步提高了作图， 说明书编辑， 各种信息的分析的能力，我深深懂得要不断的把所学知识学以致用, 还需通过自身不断的努力 ,不断提高自己分析问题 , 解决问题的能力。感谢学院的安排， 让我们在学习课本知识的同时， 能够有这样良好的机会实践, 加深对所学理论知识的理解, 掌握工程设计的方法。 最后更应该感谢老师的细心指导 . 正是由于老师的辛勤培养 , 谆谆教导 , 才使此次课程设计得以圆满完成。参考文献精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - -
29、 - - - - -第 16 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 1. 刘介才主编工厂供电第3版北京：机械工业出版社，2004 2. 刘介才主编工厂供电设计指导北京：机械工业出版社，2004 3. 陈小虎主编 . 工厂供电技术 . 第3版北京：高等教育出版社，2010 4. 唐志平等主编 . 工厂供配电 . 北京：电子工业出版社， 2002 5. 中华人民共和国建设部 10kV及以下变电所设计规范 北京：中国水利水电出版社， 1995 6. 中华人民共和国建设部 供配电系统设计规范 北京：中国水利水电出版社，1996 致谢精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - -
30、 - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 尊敬的评委老师：您好！设计过程中我的指导老师给予了我很大的指导和帮助，在此我首先表示感谢。本课题在选题及研究过程中老师多次询问研究进程，并为我指点迷津， 帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、 兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、 开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。在他的引导下， 我认识了有了设计的思路， 极大的开拓了我的学术视野， 也为本篇设计打下
31、了理论基础。在这次设计中老师又给我提出了许多宝贵的意见。虽然我遇到了许多困难， 但是我及时的和老师讨论这些问题， 最终问题都迎刃而解了。 减少了我在这次设计中的困惑和完成时间。 在论文撰写方面更是给予了方向性的指导和建设性的意见和建议。最后感谢在大学三年期间， 传授我知识的老师们， 感谢在学习和生活上给予我帮助的同学们， 没有他们的帮助就没有我今天的成绩。经过两周的学习， 本次课程设计已经接近尾声， 作为一个在校学生， 由于经验的匮乏， 难免有许多考虑不周全的地方，毕竟这次设计是我第一次进行电气全面和系统的设计，疏漏和不足之处在所难免， 可能存在许多细节未做到及时处理，请老师指正， 以帮助我不断提高，不断进步。我相信通过这次全面系统的设计以及在这个过程中各位老师的不断点拨，在今后的工作中我一定会做到更好。此致敬礼！学生：张峰2012.3.17 精心整理，仅供参考编辑文案使用，请按实际需求再行修改编辑2020 年 2 月 17 日精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 18 页 - - - - - - - - - -