《2022年某中控柜架公司供配电系统电气部分初步设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年某中控柜架公司供配电系统电气部分初步设计.docx（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品学习资源黄石理工学院电气与电子信息工程学院供配电工程课程设计报告设计题目：姓名：专业：班级：学号： 起止时间： 地点： 指导老师：完成时间：年月日欢迎下载精品学习资源供配电工程课程设计任务书（ 8）一、设计题目某中控柜架公司供配电系统电气部分初步设计二、设计目的及要求通过本课程设计，熟识现行国家标准和设计规范，树立起技术与工程经济相统一的辨证观点；培育综合应用所学理论学问分析解决工程实际问题的才能；把握电气工程设计运算的方法，为今后从事电力工程设计、建设、运行及治理工作，打下必要的基础；要求依据用户所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情形，并适当考虑到工厂生产的进展，依据安全牢靠、技术先进、
2、经济合理的要求，确定配电所及车间变电所的位置与型式，挑选变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定车间变电所主变压器的台数与容量、类型，最终按要求写出设计说明书，绘出设计图样；三、设计依据1、工厂负荷情形该公司是一家专业制造GCS、GCK、 MNS、GGD等低压及XGN、GZSI、HXGN、 KYN、GGIA等高压开关柜柜体的技术密集型企业，下设有数控剪板车间、数控锻冲车间、数控折弯车间、全自动型材流水线车间、高精度专业电焊车间、全密闭喷涂磷化车间、自动化组装车间、智能式检验侯审车间等；该公司多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为 4500 小时，日最大负荷连续时间 6 小时；按二级负荷设计
3、；该公司负荷统计资料如表所示；2、供电电源情形依据工厂与当地电业部门签订的供用电协议规定，本厂可由邻近35/10kV取得工作电源，距厂约为5km；10kV 母线短路数据：S3k. max200MVA、S3k . min地区变电站110MVA ，表 负荷统计资料编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数1剪板车间8500.550.702锻冲车间7300.500.753折弯车间5800.500.754型材车间4400 450 755电焊车间3900.500.756喷涂磷化车间3000.450.707组装车间2400.450.708检验车间1400.550.809综合楼2300.800.85其出口断
4、路器配备有定时限过电流爱护和电流速断爱护，定时限过电流爱护整定的动作时欢迎下载精品学习资源间为 1.5s ；要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90 ；3. 气象资料本厂所在地区的年最高气温为 40，年平均气温为 25，年最低气温为 2，年最热月平均最高气温为 33，年最热月平均气温为 26，年最热月地下 0.8m 处平均温度为25；当地主导风向为东南风，年雷暴日数为 52.2 天；4. 地质水文资料本厂所在地区平均海拔200m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m；5. 电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电价制交纳电费；基本电价20 元/ 千
5、伏安 / 月，电度电价0.5 元/ 度；四、设计任务*设计内容包括：负荷运算及无功功率的补偿运算，高压配电所所址的挑选，变配电所主接 线方案的挑选，车间变压器位置、台数和容量的确定，高低压配电线路及导线截面挑选， 短路运算和开关设备的挑选，爱护配置及整定运算，防雷爱护与接地装置设计等；2. 负荷运算欢迎下载精品学习资源2.1 三相用电设备组负荷运算的方法有功运算负荷（ kW） PcKd Pe欢迎下载精品学习资源无功运算负荷（ kvar ） QcPc视在负荷运算（ kVA） SctanPc欢迎下载精品学习资源运算电流（ A） I cSc 3U Ncos欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源需要
6、系数Kd 设备容量 Pe功率因数cos额定电压 U N欢迎下载精品学习资源2.2 运算负荷及无功功率补偿(1) 对铸铝车间运算 ：有功运算负荷（ kW） PcKd Pe =890 0.8=712KW.欢迎下载精品学习资源无功运算负荷（ kvar ） QcPc视在负荷运算（ kVA） SctanPc=712 tanarccos0.85=441.44KW=712/0.85=837.65 KW欢迎下载精品学习资源运算电流I cSc 3U N= 837.653803cos=1272.7A欢迎下载精品学习资源故同上运算方法可得到各厂房及生活区的负荷运算如表1-11-1 电力负荷运算表欢迎下载精品学习资源
7、车设间 序 厂房名备变 号称容电量/kW8500.550.701.02467.5476.9667.91015.17300.500.750.88365.0321.9486.7739.75800.500.750.88290.0255.8386.7587.74400450 750.88198.0174.6264.0401.33900.500.750.88195.0172.0260.0395.2所需要系数/Kd功率因数/costan运算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kvAIc/A欢迎下载精品学习资源1 1剪板车间2 2锻冲车间3 3折弯车间4 4型材车间5 5电焊车间欢迎下载精品学习资源3000.
8、450.701.02135.0137.7192.9293.12400.450.701.02108.0110.2154.3234.51400.550.800.7577.057.896.3146.32300.800.850.62184.0114.0216.5329.06 6喷涂磷化车间67组装车间6 8检验车间7 9综合楼(2) 无功功率补偿考虑到每个车间的功率不同，现如下安排：1、2、3、4、5 号车间单独设一个车间变电所，分别为 STS1,STS2,STS3,STS4,STS；5 6、7、8 分为一个变电所为STS6；9 为单独设为一个变电所；一共有七个车间变电所，每个车间选用型式并且选用的自
9、愈式低压并联电力电容器BSMJ0.4-12-3 进行无功补偿；并采纳低压集中补偿方式；补偿之前对每个车间变电所所供应的车间进行有功和无功求和，再算出其视在功率和功率因素；表 1-2 补偿之前各车间变电所低压侧运算负荷欢迎下载精品学习资源车间变电编号所有功 Pc/ KW无功 Qc/ KW视在功率Sc/kV A功率因数运算电流 /A欢迎下载精品学习资源1STS1467.5476.9667.90.701015.12STS2365.0321.9486.70.75739.73STS3290.0255.8386.70.75587.74STS4198.0174.6264.00.75401.35STS5195
10、.0172.0260.00.75395.26STS6320.0305.7443.50.72673.87STS7184.0114.0216.50.83475.3而供电局要求该厂 10kV 进线侧最大负荷时功率因数不得低于0.9，380V 侧最大负荷时功率因数不得大于0.92；考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损 耗，因此 380 侧最大功率因数因大于 0.9，暂取 0.92 来运算 380V 侧所需无功功率补偿容量；对变电所 STS1 有Qc=Pctan 1-tan 2=467.5tanarccos0.7-tanarccos0.92kvar=277.79kvar故. 选择 GGJ1-01 型 低
11、 压 无 功 补 偿 柜 （ BSMJ0.4-12-3 ） ， 所 需 安 装 的 组 数n=Qc/12=277.79/1223；所需柜数 2 台；所以实际补偿为 12 24=288Kvar. 就补偿之 后 总 的 无 功 计 算 负 荷 为 Qc=476.9-288=188.9Kvar. 就 补 偿 之 后 的 总 的 视 在 功 率 为欢迎下载精品学习资源CCCCSP 2QQ 2477.9KW. 功 率 因 素 cos=467.5/477.9=0.97. 计 算 电 流 为欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源SI cc3U N726.1A就同理依据上面的运算方法可得如下表：1-3；其中
12、功率补欢迎下载精品学习资源偿都选用 GGJ1-01 型低压无功补偿柜（ BSMJ0.4-12-3 ），依次选用的是2 台，2 台， 1 台， 1 台， 1 台， 2 台,1 台；表 1-3 补偿之后各车间变电所低压侧运算负荷欢迎下载精品学习资源编号车间变电所有功 Pc/ KW无功 Qc/ KW实际补偿 KW视在功率功率Sc/kV A因数运算电流/A欢迎下载精品学习资源188.9288477.90.97726.1153.9168375.30.97570.2111.8144298.90.97454.178.696200.80.98305.17696196.00.99297.8113.7192329
13、.40.97500.56648184.90.98280.91STS1467.52STS2365.03STS3290.04STS4198.05STS5195.06STS6320.07STS7184.0考虑到车间变电所低变压器压侧折算到高压侧有损耗，即有变压器的功率损耗为：对变电所 STS1高压侧有P1C = PC +PT = PC +0.01Sc=467.5+0.01 477.9=472.279KW欢迎下载精品学习资源QQ=+QT =Q+0.05Sc =188.9+0.05 477.9=212.795 Kvar欢迎下载精品学习资源1CCC2 C对其他变电所高压侧运算有有 :欢迎下载精品学习资源S
14、TS2: P2C =368.753KW,Q=172.665Kvar欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源4CSTS3:P3C=292.989KW.Q =126.745Kvar欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3CSTS4:P4C =200.008KW, Q =88.64Kvar欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源STS5:P5C=196.96KW,Q =85.8Kvar欢迎下载精品学习资源5CSTS6:P6C =323.294KW, Q6C =130.17Kvar欢迎下载精品学习资源PQSTS7: 6C=323.294KW,6 C=130.17Kvar欢迎下载精品学习资源就PC =
15、2040.132KW,Q =892.06Kvar.欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Sc2=P 2Q 2C=2226.6KVA欢迎下载精品学习资源CC无功率补偿后，工厂的功率因数为：欢迎下载精品学习资源cos=P / Sc2= 0.92 0.9 0欢迎下载精品学习资源C因此，符合本设计的要求；2.3 车间变电所的所址和型式由于工厂属二级负荷，并且取得10kV 母线作为电源，所以变电所选用10kV/0.38kV 直降变电所；综合考虑以下几种因素后：1、便于爱护与检查；2、便于进出线； 3、保证运行安全； 4、节省土地与建筑费用； 5、适应进展要求；2.4 变电所主变压器和主接线方案挑选由于
16、 10kV 侧 7 个变电所的视在负荷分别为： 477.9， 375.3， 298.9 ，200.8 ， 196.0， 329.4， 184.9；都选一台变压器又考虑到工厂以后的进展，所以选用7 台 S11-M-301600/10 全密封系列变压器，其中第一个车间变压器容量为500 kV A ，其次个和第六个车间变压器容量为400 kV A，三、四、五、七车间各为315 kV A ；详细参数如表 2-6 所示欢迎下载精品学习资源表 2-6 变压器参数Uk%31548036504.01.140057043004.01.050068051004.01.0额定容量 /kV A空载损耗 P0/W短路损
17、耗 Pk/W阻抗电压空载电流 I0%欢迎下载精品学习资源3. 主接线方案的挑选由于工厂是二级负载且考虑到供电牢靠性因素，故挑选双回母线进线单母线分段接线方式单母线接线方式的优点：简洁、清晰、设备少、运行操作便利且有利于扩建；如图 3-1 和表 3-1 所示欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源4. 短路电流的运算4.1 短路电流的运算方法欢迎下载精品学习资源基准电流SdId3U dSd 3U c欢迎下载精品学习资源2U dU c基准电抗 X d3I dSd欢迎下载精品学习资源三相短路电流周期重量有效值 3Ik(3)IIkdI d / X欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源三相短路容量的运
18、算公式Sk3U c I d / XSd / X欢迎下载精品学习资源绘制运算电路 图 4-1确 定 基 准 值设 Sd=100MVA ， Ud=Uo ， 即 高 压 侧 Ud1=10.5kV, 低 压 侧Ud2=0.4kV ，就欢迎下载精品学习资源SdId11005.5kASdId 2100144.34kA欢迎下载精品学习资源3Ud 1310.53Ud 230.4欢迎下载精品学习资源4.2 运算短路电路中各元件的电抗标幺值 电力系统欢迎下载精品学习资源最大电抗标幺值X maxSdS 3 k min1001100.9欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源最小电抗标幺值 架空线路X l minSd
19、S 3k max1002000.5欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源X *xSd0.35/ km5km100 MVA1.59欢迎下载精品学习资源U202c10.5KV 2欢迎下载精品学习资源 电力变压器欢迎下载精品学习资源*X 3X4 % Sd/100 Sn4100100100016002.5欢迎下载精品学习资源因此绘制等效电路 如图 4-2图 4-2等效电路运算 k-1 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容抗总电抗标幺值欢迎下载精品学习资源最大总电抗标幺值Xm ax k1*Xl maxX 20.911.592.5欢迎下载精品学习资源*最小总电抗标幺值欢迎下载精品学习资源Xmi
20、n k1X l minX 20.51.592.09欢迎下载精品学习资源三相短路电流周期重量有效值最大值欢迎下载精品学习资源I 3max （ k-1）I d1X *5.5 /2.092.63KA欢迎下载精品学习资源最小值min k1欢迎下载精品学习资源I 3min k1I d 1X *5.5 /2.52.2 KA欢迎下载精品学习资源其他短路电流max k1欢迎下载精品学习资源I3 minI 3 I 3 I 3 3Imin k 1I 3 2.2KA2.63KA欢迎下载精品学习资源maxI3 maxI 3max k1I 3 max k12.63KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源i 3min
21、sh2.55 I 3min2.552.25.6 KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源i 3maxsh2.55 I 3 MAX2.552.636.7 KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I 3minshI 3maxsh1.51 I1.51 I 3min 3max1.511.512.22.633.3 KA4.0 KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源三相短路容量S（3）Sd10047.85MVA欢迎下载精品学习资源X max k1*min k12.09欢迎下载精品学习资源S（ 3） min k1Sd*Xmax k11002.540 MVA欢迎下载精品学习资源运算 k-2 点（
22、 0.4kV）侧的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量六台变压器分列运行，取其中一个作为运算例子（第一个车间变电所STS1）， 其他五个相同XX23总电抗标幺值欢迎下载精品学习资源X m ax k2 *Xl max*0.911.5946.5欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Xmin k2X l minX 2X 30.51.5946.09欢迎下载精品学习资源*三相短路电流周期重量有效值欢迎下载精品学习资源I3 min k2I d 2*Xmax k2 144 .346.522.2KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I3 max k2I d 2*Xmin k2 144 .346.09
23、23.7 KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源其他短路电流在 10/0.4kV 变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般R1 X，可取3欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源ksh1.6，因此ish2.66I, I sh1.31I，就：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I 3max k2 3 I k2 3Imax k2 23.7KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I 3min k2 3 I k2 3Imin k222.2 KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源i 3max sh2.2623.753.56 KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源i 3min s
24、h2.2622.250.17 KA欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I3max shI3min sh1.131.1323.722.226.78 KA25.09 KA欢迎下载精品学习资源三相短路容抗欢迎下载精品学习资源S3 Sd100max k2X*16.42 KVAmin k2 6.09S3 min k2 X *Sdmax k10015.38 KVA2 6.5将以上数据列成短路运算表 ,如表 4-1 和 4-2 所示：表 4-1最大运行方式下总电抗标幺值三相短路电流 /kA三相短路容抗 /MV A短路运算点X *I3KI I 3i3shI3shS3k表 4-2最小运行方式下总电抗标幺值三
25、相短路电流 /kA三相短路容抗 /MV A短路运算点X *I3KI I 3i3shI3shS3kK-12.52.632.632.636.74.047.85K-26.522.222.222.250.1725.0916.42K-12.092.22.22.25.63.340K-26.0923.723.723.753.5626.7815.38欢迎下载精品学习资源5. 变电所的一次设备的挑选校验供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等；电气设备挑选的一般要求必需满意一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全牢靠，运行便利，
26、投资经济合理；电气设备按在正常条件下工作进行挑选，就是要考虑电气装置的环境条件 和电气要求；环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、 海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求；电气要求是指电气装置对 设备的电压、电流、频率（一般为50Hz）等的要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑其断流才能；5.1 高压设备器件的校验对于高压设备器件的校验工程见表5-1：电器设备名称额定电压额定电流 /A断流才能短路电流校验设备的额定挑选校验的条件电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电压应不小于通过设备的运算电流开断（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路冲击电
27、电流和流校验按三相短路稳态短路发热假象时间校验表 5-1高压设备器件的校验工程真空断路器/kV/kA动稳固热稳固旋转式隔离开关电缆、绝缘导线高压熔断器电流互感器电压互感器设备的最大5.2 主要设备的挑选校验在本设计中所用到的 10kV 的高压成套设备为XGN2-12 型箱型固定式沟通金属封闭开关设备；该设备是三相沟通50Hz 单母线及单母线带旁路系统的户内成套设备，具有安全连锁、防误性能、运行安全牢靠、真空灭弧室免爱护等特点；在该设计的总降压变电所内用到该系列的开关柜有如下器件：欢迎下载精品学习资源（1） ）电流互感器 LZZJ-10 的挑选和校验电流互感器应按装设地点条件及额定电压，一次电流
28、，二次电流（一般为5A ），精确级等进行挑选，并应校验其短路动稳态和和热稳态；LZZJ-10 校验如表 5-2 所示：表 5-2 LZZJ-10校验安装地点的电气条件LZZJ-10序号工程数据工程数据结论1U N10kVU N10kV 最高合格11.5kV2IC116.3IN630A合格欢迎下载精品学习资源I33k3.253Ik-合格欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I43sh25I tima4.9111.62kA 2.S3Ish2I tima50kA合格446.25kA 2.S合格欢迎下载精品学习资源（2） ）高压熔断器 RN2-10 的挑选和校验在 335kV 的电站和变电所常用的高
29、压熔断器有户内高压限流熔断器，最高额定电压能达40.5kV ，常用的型号有RN 1、RN 3、RN 5、XRNM 1、XRN T 1 、XRN T 2 、 XRN T3 型， 主要用于爱护电力线路、电力变压器和电力电容器等设备的过载和短路；RN2和 RN 4 型额定电流均为 0.5A ， 为爱护电压互感器的专用熔断器；RN2-10 高压熔断器的挑选校验如表5-3 所示：表 5-3 RN2-10高压熔断器的挑选校验表安装地点的电气条件RN2-10 高压熔断器序号工程数据工程数据结论欢迎下载精品学习资源1 U N10kVU N12kV合格欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2 I c116.3
30、Ic200A合格欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I33 K3.25IK31.5kA合格欢迎下载精品学习资源（3） ）其他工程的校验其他工程校验包括：真空断路器ZN28A-12/630-20 ， 1000-20 、电压互感器JDZ-12、隔离开关 GN30-10/630-20如表 5-4 所示；表 5-4 其他校验工程欢迎下载精品学习资源挑选校验工程电压电流断流才能动稳固度热稳固度结论欢迎下载精品学习资源参数UNICIK 3i3shI 2tIMA数据10kV116.33.258.2911.62kA 2.S参数UNINI Ki shI2t安装地点的电合气条件格欢迎下载精品学习资源真空断路器
31、ZN28A-12/630-20 ，1000-2012kV630A20kA50kA合格20kA 24S=合格2欢迎下载精品学习资源设备型号规格1600kA .S电压互感器 JDZ-1212kV-合格31.5kA2欢迎下载精品学习资源隔离开关 GN30- 10/630-2010kV630A31.5 kA80kA合格4S=3969kA2.S欢迎下载精品学习资源导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路运算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时答应的电压损耗；对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验；5.3 导线与电缆的挑选与校验导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小答应截面；对于电缆，不
32、 必 校 验 其 机 械 强 度 ， 但 需 校 验 其 短 路 热 稳 定 度 ；母线的挑选：按发热条件来挑选，即满意母线容许载流量I Ic 运算电流 ，即挑选 TMY-3505.10kV 的架空线的截面挑选：332欢迎下载精品学习资源AAminItima / C3.25 101 / 8737.4mm欢迎下载精品学习资源由于线路很短 ,线路末端短路电流与始端电流相差不大 ,因此以 10KV 母线上短路时的短路电流进行校验，电力电缆截面挑选：欢迎下载精品学习资源AAI3mintima / C3.25 1031 /14322.7mm235mm2欢迎下载精品学习资源5.4 低压设备的挑选与校验欢迎
33、下载精品学习资源低压一次设备的挑选校验工程和条件如表5-5、5-6 所示表 5-5 低压一次设备校验短路电流设备名称额定电压额定电流热稳固动稳固开断才能 /kA低压断路器隔离开关关低压熔断器表 5-6低压一次侧进线备的挑选校验欢迎下载精品学习资源挑选校验工程电压电流断流能I力动稳固度热稳固度欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源按装 地参数U NI c点的电3 K3ishI 2tima欢迎下载精品学习资源气条件数据0.38kV1163A17.95kA40.57k A1.0S*40.57kA 2=1645.9 kA 2.S欢迎下载精品学习资源U N .QFI N .QFI OCi max2It t0.661000A50kA100kA1S*50kA 2 =2500kA 2.S0.661000A40kA80kA1S*40kA 2 =1600kA 2.S0.661000A40kA63kA0.5S*40kA 2=800kA 2.S参数欢迎下载精品学习资源设备型号规格HD13DW15LMZ3- 0.66欢迎下载精品学习资源5.3 电力变压器继电爱护整定运算欢迎下载精品学习资源电力变压器的继电爱护1. 反时限过电流爱护（1） 整定动作电流变压器的最大负荷电流是S