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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流中型工厂供配电系统变配电所电气设计.精品文档.XX大学XX学院本科生课程设计题 目： 中型工厂供配电系统变（配）电所电气设计 课 程： 供配电工程 专 业： XXXXXXXX 班 级： XXXXX 学 号: XXXX 姓 名： XXXX 指导教师： XXXX 完成日期： 2013.6.13 供电工程课程设计任务书一、设计课题题目：中型工厂供配电系统变（配）电所电气设计。简介：工厂共有生产车间7个，另有综合辅助设施2个。根据工程的总体规划，工厂拟设总降压变电所或配电所一座，车间变电所3座。高压变电所或高压配电所拟与二号车间变电所合建。3、4车间
2、负荷为二级负荷。二、设计基础资料1、 各车间（部门）的用电负荷情况统计如下表 （）1号车间变电所STS1供电负荷：1车间 动力 150Kw、Kd=0.75、cosj=0.65照明 20Kw、Kd=0.85、cosj=0.7车间 动力 380Kw、Kd=0.65、cosj=0.7照明 25Kw、Kd=0.85、cosj=0.7 综合楼 动力 180Kw、Kd=0.75、cosj=0.8照明 280Kw、Kd=0.85、cosj=0.8 （）2号车间变电所STS2供电负荷：车间 动力 400Kw、Kd=0.65、cosj=0.7照明 30Kw、Kd=0.85、cosj=0.74车间 动力 600K
3、w、Kd=0.55、cosj=0.75照明 40Kw、Kd=0.85、cosj=0.75车间 动力 200Kw、Kd=0.6、cosj=0.75照明 20Kw、Kd=0.85、cosj=0.7 （3）3号车间变电所STS3供电负荷：6车间 动力 280Kw、Kd=0.65、cosj=0.7照明 25Kw、Kd=0.85、cosj=0.77车间 动力 250Kw、Kd=0.65、cosj=0.7照明 20Kw、Kd=0.85、cosj=0.7食堂等 动力 180Kw、Kd=0.75、cosj=0.8照明 40Kw、Kd=0.8、cosj=0.6 注：计算总负荷时，KD取0.9。、工厂为三班制连续
4、生产，年最大负荷利用小时6000h。由于工厂为新建，近年内负荷发展不超过10%。无高压用电设备。厂区内不设架空线路。、与供电部门签定的供用电协议：工作电源由电力系统的地区变电所提供，变电所有35Kv和10Kv两种电压出线可供工厂选用，变电所到工厂的架空线路总长度为5Km。此外，电力系统还有一个变电所的10Kv线路可向工厂提供所需的备用电源，变电所到工厂的架空线路长为7Km 。工作电源和备用电源不允许同时对工厂供电。供电部门要求在工厂高压进线侧进行用电计量，要求高压侧功率因数不得低于0.9。不同电价，计量分开。已知变电所A出口处短路容量为300MVA400MVA，变电所出口处短路容量为400MV
5、A500MVA。、其他资料三、设计内容及要求内容：（） 供电方案确定及一次电路设计（） 负荷计算及无功补偿（） 变压器的选择（） 短路计算（） 高压电气设备的选择与校验（） 高压配电线路的选择（） 变配电所电气设备平面布置设计要求：按工程制图要求绘制出工厂变配电所电气主接线图（高低压主电路）；变配电所平面布置图；变配电所接地图；按工程设计要求写出计算书（负荷计算、短路计算、设备及导体选择计算等）和方案说明书。设计成果： 设计成果包括设计报告（含计算）和设计图纸。设计图纸包括：（1） 总降压变电所或高压配电所电气主接线图；（2） 2号车间变电所低压电气主接线图；（3） 总降压变电所或高压配电所及
6、2号车间变电所平面布置图； 注：设计成果应达到工程设计要求。 四、设计日程安排本次课程设计时间一周。周一：布置设计任务，熟悉有关资料，负荷计算、主变压器选择。 周二：供电一次接线方案确定，短路计算。进出线电缆及开关设备选择计算。周三：设计绘制变（配）电所高压电气系统图。周四：设计绘制变电所低压电气系统图。周五：编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版、整理打印设计报告，上交设计成果。 目录1负荷等级确定与供电电源.（5）1.1 负荷等级确定.（5）1.2 供电电源.（5）2 负荷计算与无功补偿.（6）2.1 负荷计算.（6）2.2 无功补偿.（8） 2.3 总计算负荷.（9） 3 变（配）
7、电所所址选择与结构型式.（10） 3.1 所址选择.（10） 3.2 结构型式.（10） 4 变压器类型、台数及容量选择.（10） 4.1变压器类型选择.（10） 4.2变压器台数选择.（10） 4.3变压器容量选择.（10） 5 变（配）电所电气主接线设计.（12） 5.1 高压系统电气主接线设计.（12） 5.2 低压系统电气主接线设计.（13） 5.3 低压配电网的接线形式.（13） 6 短路计算与电气设备选择校验. （14） 6.1 短路电流计算.（14） 6.2高压电气设备选择校验.（18） 6.3低压电气设备选择校验.（19） 7 进出线电缆选择校验.（21） 7.1 高压进线电缆
8、选择校验.（21） 7.2 高压出线电缆选择校验.（22） 7.3 低压出线电缆选择校验.（22）8 变（配）电所电气装置布置.（23）8.1 高压配电室.（23）8.2 变压器室.（23）8.3 低压配电室.（23）9个人总结.（25）10参考文献.（26）11图纸目录.（26）1负荷等级确定与供电电源1.1 负荷等级确定 根据设计任务书，3、4车间为二级负荷，其他的为3级负荷。 本工程用电设备负荷等级确定见表1-1。表1-1 负荷等级确定序号用电设备名称负荷等级低压配电回路回路编号备注11车间动力三级1WP121车间照明三级1WL132车间动力三级1WP242车间照明三级1WL25综合楼动
9、力三级1 综P6综合楼照明三级1 综L73车间动力二级2WP3M、WP3S一用一备83车间照明二级2WL3M、WL3S一用一备94车间动力二级2WP4M、WP4S一用一备104车间照明二级2WL4M、WL4S一用一备115车间动力三级1WP5125车间照明三级1WL5136车间动力三级1WP6146车间照明三级1WL6157车间动力三级1WP7167车间照明三级1WL717食堂动力三级1食P18食堂照明三级1食L1.2 供电电源 根据设计规范，本工程整体按二级负荷供电，外网供电电源电压二级与三级共18条回路数，变压器应为4台；二级负荷用电设备采用一用一备的方式。 图1-1供电系统概略图2 负荷
10、计算与无功补偿2.1 负荷计算采用需要系数法基本公式 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算符合 计算电流各低压配电干线的计算负荷、无功补偿前低压母线计算负荷见表2-1，表2-2，表2-3，表2-4。表2-1 变压器T1无功补偿前低压母线计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kWKd计算负荷PCkWQCkvarSckVAICA 1WP11500.7500.651.17112.5131.5173.1263.12WL1200.850.71.0217.017.324.336.93WP23800.650.71.02247.0252.0352.9536.34WL2250.850.71.0221.3
11、21.730.446.15综P1800.750.80.75135.0101.3168.8256.56综L2800.850.80.75238.0178.5297.5452.2总计算负荷770.8702.31042.71584.9 0.9 ，0.9693.7632.1938.41426.4表2-2 变压器T2无功补偿前低压母线计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kWKd计算负荷PCkWQCkvarSckVAICA14000.650.71.02260.0265.3371.4564.6300.850.71.0225.526.036.455.46000.550.750.88330.0291.0
12、440.0668.8400.850.71.0234.034.748.673.82000.60.750.88120.0105.8160.0243.2总计算负荷405.5397.10.9 ，0.9364.95357.39510.8776.4其中二级负荷（注明哪些序号）0.90.9328.46321.65459.7698.8备注其中 回路不计入总负荷。表2-3 变压器T3无功补偿前低压母线计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kWKd计算负荷PCkWQCkvarSckVAICA14000.650.71.02260.0265.3371.4564.6300.850.71.0225.526.036
13、.455.46000.550.750.88330.0291.0440.0668.8400.850.71.0234.034.748.673.8200.850.71.0217.017.324.336.9总计算负荷381.03430.9 ，0.9342.9308.7461.4701.3其中二级负荷（注明哪些序号）0.90.9308.61277.83415.2631.2备注其中 回路不计入总负荷。表2-4 变压器T4无功补偿前低压母线计算负荷序号回路编号设备名称设备容量Pe / kWKd计算负荷PCkWQCkvarSckVAICA2800.650.71.03182.0185.7260.0395.225
14、0.850.71.0221.321.730.446.12500.650.71.02162.5165.8232.1352.91200.850.71.0217.017.324.336.91800.750.80.75135.0101.3168.8256.5400.80.61.3332.042.753.381.1总计算负荷549.8534.5 0.9 ，0.9494.8481.05690.11049.02.2 无功补偿由计算结果看出，本工程的功率因数未达到要求，采用低压无功补偿装置进行补偿，采用自动投切方式补偿。变压器低压侧无功补偿及无功补偿后低压母线计算负荷见表2-5，表2-6，表2-7，表2-8。
15、表2-5 变压器T1无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器T1有功计算负荷PckW无功计算负荷Qckvar视在计算负荷SckVA计算电流IcA功率因数cos补偿前低压母线计算负荷693.7632.1938.41426.40.74补偿容量 QN.CkvarQN.C=Pc tan(arccos0.74 )tan(arccos0.92 ) 实际取 12 组30 kvar=300 kvar335.0补偿后低压母线计算负荷693.7272.1745.21132.60.93表2-6 变压器T2无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器T2有功计算负荷PckW无功计算负荷Qckvar视在计算负荷SckVA计算电
16、流IcA功率因数cos补偿前低压母线计算负荷364.95357.39510.8776.40.71补偿容量 QN.CkvarQN.C = Pc tan(arccos0.71 )tan(arccos0.92 )实际取 10 组 20 kvar= 200 kvar206.5补偿后低压母线计算负荷364.95157.39397.44604.10.92表2-7 变压器T3无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器T2有功计算负荷PckW无功计算负荷Qckvar视在计算负荷SckVA计算电流IcA功率因数cos补偿前低压母线计算负荷342.9308.7461.4701.30.74补偿容量 QN.CkvarQN
17、.C = Pc tan(arccos0.74 )tan(arccos0.92 )实际取 12 组 14 kvar= kvar165.6补偿后低压母线计算负荷342.9140.7370.64563.370.93表2-8 变压器T4无功补偿后低压母线计算负荷计算点变压器T2有功计算负荷PckW无功计算负荷Qckvar视在计算负荷SckVA计算电流IcA功率因数cos补偿前低压母线计算负荷494.8481.05690.110490.72补偿容量 QN.CkvarQN.C = Pc tan(arccos0.72)tan(arccos0.9 2)实际取 11 组 25 kvar= 275 kvar266
18、.1补偿后低压母线计算负荷494.8206.05536.0814.720.922.3 总计算负荷高压进线总计算负荷见表2-9。表2-9 变电所高压进线总计算负荷序号计算点有功计算负荷PckW无功计算负荷Qckvar视在计算负荷SckVA计算电流IcA功率因数cos1变压器T1低压母线计算负荷693.7272.1745.21132.60.932T1功率损耗PT0.01Sc ；QT0.05Sc7.4537.263变压器T1高压侧计算负荷（序号12）701.15309.46766.444.250.914变压器T2低压母线计算负荷364.95157.39397.44604.10.925T2功率损耗PT
19、0.01Sc ；QT0.05Sc3.9719.876变压器T2高压侧计算负荷（序号45）368.92177.26409.326.630.97变压器T3低压母线计算负荷342.9140.7370.64563.370.938T3功率损耗PT0.01Sc ；QT0.05Sc3.7118.539变压器T3高压侧计算负荷（序号78）346.61159.23381.4422.020.9110变压器T4低压母线计算负荷494.8206.05536.0814.720.9211T4功率损耗PT0.01Sc ；QT0.05Sc5.3626.812变压器T4高压侧计算负荷（序号1112）500.16232.8555
20、1.731.850.9113其他高压出线计算负荷14变电所高压进线总计算负荷（序号369+12+13）1916.84878.80.9 0.91725.16790.921897.82109.570.913 变（配）电所所址选择与结构型式3.1 所址选择根据低压配电系统设计规范GB50054-95第3.3.1条 配电室屋顶承重构件的耐火等级不应低于二级，其它部分不应低于三级。第3.3.2条 配电室长度超过7m时应设至少两个出口，并宜不知在配电室的两端。当配电室为楼上楼下两部分布置时，楼上一部分的出口应至少有一个通向该层走廊或室外的安全出口。配电室的门均应向外开启，但通向高雅配电室的门应为双向开启门
21、。本工程变电所位置选于建筑物内，满足规范要求。3.2 结构型式 变电所的结构型式有以下四种类型：（1）独立变电所（2）附设变电所（3）车间内变电所（4）地下变电所。由于本工程变电所设于工厂内，采用附设变电所。4 变压器类型、台数及容量选择4.1变压器类型选择变压器类型选择见表4-1。表4-1 变压器类型选择序号类 型选择结果依 据1变压器相数3有三相用电设备2变比及调压方式无载调压10KV配电变压器一般采用无载调压方式3绕组型式三角形4绝缘及冷却方式干式室内5外壳防护等级IP20防触电6联结组Yyn0一般要求7型 号SC(B)-SC(B)11等系列环氧树脂变压器节能4.2变压器台数选择 有二级
22、负荷，需两台变压器和双回路，选用等容量的变压器且单台变压器不宜大于1250KVA。4.3变压器容量选择变压器容量选择见表4-2，表4-3，表4-4。表4-2 变压器容量选择序号项 目计算负荷选择两台变压器的容量SNTkVA选择一台变压器的容量SNTkVA1视在计算负荷SckVA 790748002（0.60.7）SckVA553523一二级负荷Sc（）kVA500.424变压器负荷率T251%T348% 表4-3 变压器容量选择序号项 目计算负荷选择两台变压器的容量SNTkVA选择一台变压器的容量SNTkVA1视在计算负荷SckVA 766.410002（0.60.7）SckVA3一二级负荷S
23、c（）kVA4变压器负荷率T177%T4表4-4 变压器容量选择序号项 目计算负荷选择两台变压器的容量SNTkVA选择一台变压器的容量SNTkVA1视在计算负荷SckVA 551.76302（0.60.7）SckVA3一二级负荷Sc（）kVA4变压器负荷率T1T488%所选变压器其他技术参数见表4-5。表4-5 变压器技术参数变压器全型号原边额定电压kV副边额定电压kV原边额定电流A副边额定电流A空载损耗kW短路损耗kW空载电流阻抗电压外形尺寸长宽高mmT1SC(B)10-1000/10100.41.557.090.66T2 SC(B)10-800/10100.41.336.060.86T3S
24、C(B)10-800/10100.41.336.060.86T4SC(B)10-630/10100.41.135.20.865 变（配）电所电气主接线设计 本工程中有二级负荷和三级负荷，二级负荷一般采用两台变压器和两回路供电，要求当其中任一变压器或供电回路发生故障时，另一变压器和供电回路不应同时发生故障5.1 高压系统电气主接线设计 根据设计规范，该工程用两路电源供电，一备一用，单母线形式供电。 （配）变电所电气主接线设计 工程的变压器采用一次测用单母线形势，二次侧采用变压器主单元接线。双回路供电，一备一用，本工程可能采用的两个接线方案见图5-1，5-2.技术经济比较见表5-1.图5-1 主接
25、线方案一图5-2 主接线方案二表5-1 电气主接线方案的比较比较项目主接线方案一（图4-1）主接线方案二（图4-2）供电安全性非常安全比较安全供电可靠性可靠较可靠灵活方便性灵活比较灵活扩建适应性好较好设备的先进性 高一般占地面积大小占地多占地少设备的经济性投资高，运行费用高投资一般，运行费用一般 从上表可以看出，用方案一投资大，但可靠性高。而用方案二，投资少但是可靠性低。综合设计要求，选用方案二，可看性可以到达指标要求。5.2 低压系统电气主接线设计低压配电网采用单母线分段形式供电，安全性高，灵活性好。5.3 低压配电网的接线形式本工程（配）变电所高压电气系统图见附录图纸电01，变电所低压电气
26、系统图见附录图纸电02。6 短路计算与电气设备选择校验6.1 短路电流计算6.1.1 高压系统短路计算 采用标幺值法计算最大三相锻炼电流和最小两相短路电流，计算公式如下： 短路计算电路图见图6-1.短路点悬在高压母线k-1点和变压器二次侧k-2点。短路计算见表6-1 图6-1 高压系统短路计算电路表6-1 高压系统短路计算元件及短路计算点元件技术参数电抗标么值最大三相短路电流kA最小两相短路电流Sd=100MVA,Uc1=10.5kV，Uc2=0.4kVkA系统Skmax=400MVA , Skmin=300MVA0.250.33线路x0= 0.35/KM , L=5KM1.59变压器(T2,
27、T3)Uk%= 6 ，SNT=800KVA7.5k-1点Id1=5.5KA1.841.922.992.992.997.624.512.48k-2点变压器并联Id2=144.34KA5.595.6725.8225.8225.8265.8438.9922.05变压器分列Id2=144.34KA9.349.4215.4515.4515.4539.4023.3213.27元件及短路计算点元件技术参数电抗标么值最大三相短路电流kA最小两相短路电流Sd=100MVA,Uc1=10.5kV，Uc2=0.4kVkA系统Skmax=400MVA , Skmin=300MVA0.250.33线路x0= 0.35/
28、KM , L=5KM1.59变压器(T1,T4)Uk%= 6 ，SNT=1000KVA6Uk%= 6 ，SNT=630KVA 9.52k-3点Id1=144.34KA7.847.9218.4118.4118.4146.9527.8015.78k-4点Id2=144.34KA11.3611.4412.7112.7112.7132.4119.1910.936.1.2 低压系统短路计算 采用有名值法计算主要低压配电干线首端和末端的三相/单相短路电流，计算公式如下： 短路电流周期分量有效值：高压侧阻抗：变压器阻抗：低压母线，配电线阻抗Rw=rlXw=xl。 短路计算电路图见图6-2，图6-3。短路计算
29、见表6-2，表6-3。图6-2低压配电干线1短路计算电路图6-3低压配电干线2短路计算电路表6-2 低压配电干线1短路计算元件及短路计算点元件技术参数每相阻抗m相零阻抗值 m冲击系数三相短路电流kA单相短路电流Uc=400VkA系统Sk=54.35MVA ,0.2932.930.1951.95变压器SNT=1000KVAUk%=6,Pk%=7.090KW 1.1349.5331.1349.533母线TMY-3(100*10)+80*8 L=10M 0.251.810.563.8k-1点1.67714.2731.88915.2831.69116.0738.43022.4714.286线路YJV-
30、3*90+2*50 L=100M 18.5780.418.6k-2点20.17721.27382.28933.8831.0517.87711.7087.8972.472表6-3 低压配电干线2短路计算元件及短路计算点元件技术参数每相阻抗m相零阻抗值 m冲击系数三相短路电流kA单相短路电流Uc=400VkA系统Sk=54.35MVA ,0.2932.930.1951.95变压器SNT=800KVAUk%=6 ，Pk%=6.06KW1.51511.901.51511.9母线TMY-4(80*8) L=10M0.251.890.563.8k-3点2.05816.7032.2717.651.6812.
31、8830.6037.6712.36线路YJV-3*95+2*50 L=100M 18.5780.418.6k-4点20.55833.70382.6736.251.155.859.515.9890.276.2高压电气设备选择校验 选择高压电器，必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条件下工作要求，同时电气应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。变电所高压电气设备选择校验见表6-4。从表中可以看出所选设备均满足要求。表6-4 高压电气设备选择校验选择校验项目电压电流开断能力动稳定热稳定其他装置地点条件参 数kVA kAkAkAs数据电源进线10117.832.997.622.991.35变压
32、器T1一次侧1047.432.997.622.991.2变压器T2一次侧1019.892.997.622.991.2变压器T3一次侧1018.632.997.622.991.2变压器T4一次侧1031.892.997.622.991.2设备型号规格额定参数kVAkAkAkAs高压电源进线断路器VS-12/630-20126302050204变压器一次侧断路器VS-12/630-20126302050204高压熔断器XRNT-12/0.51020050电压互感器JDZ8-10J（变比）10/0.1（精度）0.5高压计量柜电压互感器JDZ8-10J（变比）10/0.1（精度）0.2高压计量柜电流互
33、感器LJLZ-10Q10130/5A（变比）103.51（精度）0.2高压电源进线电流互感器LJLZ-10Q10130/5A（变比）103.51（精度）10P变压器T1一次侧电流互感器LJLZ-10Q10（变比）100/5A103.51（精度）10P变压器T2一次侧电流互感器LJLZ-10Q10（变比）100/5A103.51（精度）10P6.3低压电气设备选择校验1. 按正常工作条件选择1) 考虑所选择设备工作环境,如户内,户外,环境温度,海拔或有无防尘,防腐,防火,防爆等要求,以及沿海或是温热地域的特点.2) 电器的额定电压应不小于所在线路的额定电压.电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流.保护电器还应按保护特性选择.2. 按短路条件选择校验1) 核能通过短路电流的电器,应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求.2) 断开短路电流的保护电器,应满足在短路条件下分段能力的要求.6.3.1低压断路器选择校验及脱扣器整定低压进线及主要配电干线断路器选择校验及脱扣器整定见表5-5。从表中可以看出所选设备均满足要求。低压联络断路器选择同进线断路器，其他出线断路器选择方法同主要配电干线，具体型号规格及整定见设计图纸标注。表6-5 低压断路器选择校验及脱口器整定选择校验项目电压电流开断能力长延时脱扣电流短延时脱扣电流及时间瞬时脱扣电流灵敏度