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1、-某机器工厂供配电系统的电气设计-第 13 页中北大学计算机与控制工程学院课设报告电力工程基础课设课设名称 某机器工厂供配电系统的电气设计专 业 电气工程与智能控制 班 级 1 学 号 姓 名 指导老师 摘 要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。 变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电
2、容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案；变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位置，这样可以节省线材，降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。 随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 关键词：供电系统；变电所设计AbstractWith the economic development and modern industrial building of the rapid rise of
3、the design of the power supply system more and more comprehensive, systematic, and rapid growth of electricity consumption in factories, on the power quality, technical and economic conditions, indicators of the reliability of electricity supply improves, so Design of power supply has been higher an
4、d more comprehensive requirements. The design is reasonable, not only directly affects the investment in infrastructure, operation costs and the consumption of non-ferrous metals, will be reflected in the electricity supply reliability and security of production, it is the economic efficiency of ent
5、erprises, is closely related to personal safety equipment. The transformer substation design, must embark from the overall situation, has unified planning, according to the load nature, the using electricity capacity, the project characteristic and the local power supply condition, the union nationa
6、l condition determines the design proposal reasonably; The transformer substation design, must insist that saves the land principle. The transformer substation should construct is approaching the load center position, like this may save the wire rod, reduces the electrical energy to lose, improves t
7、he voltage quality, this is for an electrical power distribution system design cardinal principle.With high-power technology, and the complexity of the rapid development of the power system in the supply of electricity from power generation in all areas, through the use of new technologies are const
8、antly changing. Substation power system as a key link in the same field of new technologies has been fully developed. Key words : Power supply system ；Transformer substation design目录第一章 设计任务及要求1一、 设计要求1二、设计依据1三、负荷性质1四、电源2五、设计范围2第二章 机械厂的供配电系统电气设计3一、金工车间的计算负荷31.1 除起重机外的设备组负荷31.2 起重机负荷41.3 金工车间照明的负荷41.
9、4 金工车间总负荷计算4二、全厂计算负荷的确定42.1 负荷计算的目的42.2 全厂负荷计算5三、车间变电所变压器的选择5四、确定总降压变电所变压器容量及无功功率补偿64.1 总变压器容量的确定64.2 无功功率补偿6五、计算短路电流75.1 求各元件电抗标幺值85.2 系统最大运行方式下三相短路电流及短路容量计算8六、高压电气设备选择106.1 主变压器35kV侧设备106.2 主变压器10kV侧设备106.3 10kV馈电线路设备11七、厂区高配电系统线路选择117.1 主变压器35kV侧引出线117.2 10kV汇流母线与10kV侧引出线127.3 10kV配电线路12八.总降压变电所电
10、气主接线13参考文献14第一章 设计任务及要求一、 设计要求要求根据本厂所能取得的电源以及本厂用电负荷的实际情况，并考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案以及高低压设备和进出线，确定二次回路方案选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图样。二、设计依据1.机器厂厂区平面布置图（略）。2.金工车间平面布置图（略）。3.各个车间负荷表(表1)以及金工车间设备明细表(表2)。 表 1 各个车间负荷表车间最大电机/kW冷作10011030装配809022仓库
11、20207.5户外照明20154.供电电源情况：在金工车间东侧2.1公里处，有一座 10KV 配电所，先用2KM的架空线路，后改为电缆线路送至本厂变电所，其出口断路器的型号为 SN-10I型，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流整定的动作时间为 1.5s。5.气象资料。本厂所在地区的年最热月平均气温为 35.2。6.地质条件。土壤电阻率 110。三、负荷性质工厂为两班制，全年工作时数为 4450 小时，最大负荷利用小时数4100小时。 本厂除动力站、房部分设备为二级负荷外，其余均为三级负荷。四、电源工厂东北方向5公里处有新建地区降压变电所，110/35/10kV，1125
12、MVA 变压器一台作为工厂的主电源，允许用35或10kV中以一回架空线向工厂供电。1.35千伏侧系统最大三相短路容量：980兆伏安； 35千伏侧系统最小三相短路容量：450兆伏安；2.供电部门对功率因数值的要求：以35千伏供电时0.9；当以10千伏供电时0.95。五、设计范围1.高压供配电系统设计：全厂计算负荷的确定；供电电压的选择；总降压变电所主接线图；2.短路电流计算及高压电气设备选择3.车间变电所位置和变压器数量、容量的选择4.无功补偿5.厂区高压配电系统6.继电保护的选择和整定（选做）7.防雷及接地（选做）第二章 机械厂的供配电系统电气设计一、金工车间的计算负荷表2 金工车间设备明细表
13、序号设备名称设备容量/kW台数1-13 13-16 23-2532-34 36车床7.125144铣床10.815、21、35摇臂钻4.5+1.7+0.72536、7、41、42铣床7+2.8+0.5+2.348、9铣床7+1.7210砂轮机3.2111、12砂轮机1+2.2217、18磨床7+1.7219磨床14120、38磨床10+2.84222、37车床10+0.125226、27磨床15+0.75228立车60129立车38130天车20131摇臂钻10139、40龙门刨75+4.5243、44、45铣床7+1.7+3.5346镗床8147铣床9148起重机（）501另外全车间照明密度
14、为：11.5W/m21.1 除起重机外的设备组负荷的设备组负荷 （2-1）1.2 起重机负荷的设备组负荷 （2-2）1.3 金工车间照明的负荷（设车间面积为） （2-3）1.4 金工车间总负荷计算 （2-4）二、全厂计算负荷的确定2.1 负荷计算的目的负荷计算是确定供电设计,选择主变容量、电气设备、导线的主要依据。2.2 全厂负荷计算表2 各个车间负荷表车间最大电机/kW冷作10011030装配809022仓库20207.5户外照明2015金工14620175 （2-5）三、车间变电所变压器的选择以冷作车间为例，计算其视在负荷。 （2-6）查附录表A-1,选择型号为S9-160/10型、电压为
15、10/0.4KV、Yyn0联结变压器，其技术数据如下： 变压器的负荷率 ，则变压器的功率损耗为 （2-7）以此类推，将工厂各车间计算负荷及车间变压器相关数据汇总于表3表3 工厂各车间视在负荷及车间变压器相关数据车间名称380V侧视在负荷/kVA变压器型号变压器功率损耗10kV侧计算负荷有功损耗/kW无功损耗/kvar有功负荷/kW无功负荷/kvar视在负荷/kVA冷作146.8S9-160/102.37.8102.3117.8156装配120.4S9-125/102.06.58296.5126.6仓库28.3S9-80/100.391.8420.3921.8430.6户外照明25S9-80/1
16、00.361.7520.3616.7526.4金工248.4S9-250/103.5712.87149.57213.87261总计374.62466.76600.6四、确定总降压变电所变压器容量及无功功率补偿4.1 总变压器容量的确定由于工厂厂区不大，高压配电线路上的功率损耗可以忽略不计，因此表3所示车间变压器高压侧的计算负荷可认为就是总降压变电所出现上的计算负荷。取，则总降压变电所低压母线上的计算负荷为 （2-8）因为本厂除动力站、房部分设备为二级负荷外，其余均为三级负荷，故总降压变电所可装设一台容量为 的变压器。4.2 无功功率补偿总降压变电所低压侧的功率因数为使工厂的功率因素提高到0.9
17、，需在总降压变电所低压侧10kV母线上装设并联电容器进行补偿，取低压侧补偿后的功率因数为0.92，则需装设的电容器补偿量为 （2-9）选取BWF10.5-12-1W型电容器，所需电容器个数为 ，取 ，则实际补偿容量为 。补偿后变电所低压侧视在负荷为查附录表A-2，选择S9800/35型，35/10.5kV，Yyn0联结的变压器，技术数据如下： ，变压器的负荷为 ，则变压器的功率损耗为 （2-10）变压器高压侧计算负荷为 （2-11）则工厂进线处的功率因数为故满足供电部门要求。五、计算短路电流短路电流计算电路及短路点设置如图1图1 短路电流计算电路及短路点设置因工厂面积不大，总降压变电所到各车间
18、的距离不过数百米，因此总降压变电所10kV母线（k2点）与厂区高配电线路末端处（k4点）的短路电流值差别较小，故只计算主变压器两侧k1、k2和车间变压器低压侧k3点的短路电流。5.1 求各元件电抗标幺值 （2-12）（1）电力系统 （2-13）（2）架空线路WL （2-14）（3）主变压器T1 （2-15）（4）冷作车间变压器T2 （2-16）根据计算电路图作出计算电路电流的等效电路如图2所示图2 等效电路5.2 系统最大运行方式下三相短路电流及短路容量计算（1）k1点短路 （2-17）因此，k1点的短路时的三相短路电流和短路容量分别为 （2-18）（2）k2点短路 （2-19）因此，k2点的
19、短路时的三相短路电流和短路容量分别为 （2-20） （3）k3点短路 （2-21）因此，k3点的短路时的三相短路电流和短路容量分别为 （2-22）系统最小运行方式下短路电流计算过程同上。计算结果汇总于表4表4 短路电流计算结果汇总短路计算点运行方式三相短路电流/kA短路容量/MVAk1最大6.2415.9129.42400最小4.4511.346.72285k2(k4)最大0.671.71.0112.3最小0.651.660.9811.8k3最大4.37.94.73最小4.37.94.72.98六、高压电气设备选择6.1 主变压器35kV侧设备 主变压器35kV计算电流 ，35kV配电装置采用
20、户外装置，各设备见表5表5 35kV侧电气设备有关参数安装地点电器条件设备型号规格项目数据项目断路器SW235/1000隔离开关GW4-35G/600电流互感器LCDW1-35电压互感器LCW-35避雷器FZ-35UN/kV35UN/kV3535353535I30/A13.2IN/A1000600变比100/5AIk/kA6.24Ioc/kA16.56.24Sk/MVA400Soc/MVA100040015.94550动稳定校验热稳定校验6.2 主变压器10kV侧设备 主变压器10kV计算电流 ，选用GG-1A(F)型高压开关柜，各设备有关参数见表6。表6 10kV侧电气设备有关参数安装地点电
21、器条件设备型号规格项目数据项目断路器SN10-10I/630隔离开关GN8-10T/400电流互感器LAJ-10UN/kV10UN/kV101010I30/A43.9IN/A630400300/5Ik/kA0.67Ioc/kA160.67Sk/MVA12.36Soc/MVA30012.361.74040动稳定校验热稳定校验6.3 10kV馈电线路设备 以去金工车间的馈电线路为例，由表3知，金工车间的计算负荷为261kVA，其计算电流为,10kV馈电线路出线设备选择方法与主变压器10kV侧相同，选用GG-1A(F)-54型高压开关柜。七、厂区高配电系统线路选择7.1 主变压器35kV侧引出线按经
22、济电流密度选择导线截面。线路的计算电流为13.2A，年最大负荷利用小时数为4100，查表得，因此导线的经济截面为，选用LGJ-16型钢芯铝绞线。（1）校验发热条件：查附录表A-8和A-10得，35.2时LGJ-16型钢芯铝绞线的允许载流量为,因此满足发热条件。（2）校验机械强度：查表3-2知，35kV以上钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm2,所以改选LGJ-35型钢芯铝绞线，满足机械强度要求。7.2 10kV汇流母线与10kV侧引出线（1）按发热条件选择导线截面。10kV母线的计算电流为43.9A，查附录表A-8和A-10得，35.2时LMY-50型钢芯铝绞线的允许载流量为,因此满足发热条件。
23、（2）校验机械强度。查表3-2知，35kV以上钢芯铝绞线最小允许截面为35mm2,所选LMY-50满足机械强度要求。（3）热稳定校验。满足热稳定度的最小允许截面积为 （2-23）实际选用的母线截面积508.4mm2满足热稳定度要求。7.3 10kV配电线路由于厂区面积不大，各车间变电所距离总降压变电所较近，厂区高压配电线路采用电缆线路，直埋敷设。由于厂区线路较短，因此按发热条件选择截面，然后进行热稳定度校验。以冷作车间变电所为例，10kV侧计算电流为 ，查附录表A-6，选ZLQ-316油浸纸绝缘电力电缆，35.2时其允许载流量，满足要求。因为厂区高压配电线路很短，线路始末两端短路电流相差不大，
24、故以10kV母线上的短路时k2点的短路电流进行校验。，热稳定满足要求。 其他车间的电缆截面选择过程相似，计算结果见表7。表7 厂区高压配电线路计算结果车间名称线路序号计算负荷/kVA计算电流/A电缆型号冷作WL1146.88.5ZLQ-316装配WL2120.46.6ZLQ-316仓库WL328.31.6ZLQ-316户外照明WL4251.4ZLQ-316金工WL5248.413.6ZLQ-316八.总降压变电所电气主接线No.0No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7冷作装配仓库户外照明金工互感器联络所用变压器GG-1A(F)-03同No.0同No.0同No.0同No.0GG-1A(F)-S4GG-1A(F)-11+95GG-1A(F)-43GN8-10T/600GN8-10T/200GN8-10T/600GN8-10T/200SN10-10I/630RN2-10/0.5SN10-10I/630RN1-10/20LAJ-10FS-10LAJ-10S9-50/10ZLQ2-3*50JDZJ-10GN8-10T/600图3 电气主接线图参考文献1 电力工程基础,孙丽华主编,机械工业出版社2 工厂供电,刘介才主编,机械工业出版社3 电气工程CAD, 刘国亭主编，水利水电出版社