供配電課程設(shè)計(共22頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上、工廠供電課程設(shè)計專 業(yè)： 電氣091 年 級： 2009級 學(xué) 生 姓 名 夏曉亮 學(xué) 號： 導(dǎo)師及職稱： 1、負荷計算的內(nèi)容和目的.4 1、概述.19摘要本課題設(shè)計了一個機械廠的供配電系統(tǒng)，在滿足工廠供電設(shè)計中安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的基本要求的前提下，本文首先根據(jù)全廠和車間的用電設(shè)備情況和生產(chǎn)工藝要求，進行了負荷計算，通過功率因數(shù)的計算，進行無功補償設(shè)計（包括無功補償容量計算和補償設(shè)備選擇、校驗），確定了機加工廠的供電方案，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定了供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了主變壓器的臺數(shù)和容量。其次，本文設(shè)計了廠區(qū)供電和配電網(wǎng)絡(luò)，按照經(jīng)濟電流密度法，選擇了合適的

2、導(dǎo)線和電纜，通過合理設(shè)置短路點，進行正確的短路電流計算，進行了主要電氣設(shè)備的選型和校驗。最后，本文還進行了主變電壓器和主要電力線路的繼電保護設(shè)計。通過上述設(shè)計，基本確定了某機加工廠內(nèi)部的供配電系統(tǒng)，并且在本設(shè)計中，盡可能選擇低損耗電氣設(shè)備，以節(jié)約電能，體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的設(shè)計思想。供配電工作要很好的為用電部門及整個國民經(jīng)濟服務(wù)，必須達到以下的基本要求：（1） 安全在電力的供應(yīng)、分配及使用中，不發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2） 可靠應(yīng)滿足電力用戶對供電可靠性和連續(xù)性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電力用戶對電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量的要求。（4） 經(jīng)濟應(yīng)使供配電系統(tǒng)投資少，運行費用低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金

3、屬消耗量。 通過課程設(shè)計可以鞏固各課程理論知識，了解工廠供電設(shè)計的基本方法，了解工廠供電電能分配等各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程問題的能力，為以后的工作奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：工廠供電 主接線 負荷計算 變壓器 設(shè)計內(nèi)容及步驟1、工廠負荷計算及功率補償全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎(chǔ)上進行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇電源進線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。3、工

4、廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。4、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短 路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。5、導(dǎo)線型號及截面的選擇導(dǎo)線截面導(dǎo)線的截面通常是由發(fā)熱條件、機械強度、經(jīng)濟電流密度、電壓損失和導(dǎo)線長期允許安全載流量等因素決定的。按照這些原則選定導(dǎo)線型號及截面。第一章 負荷計算及功率補償一、 負荷計算的內(nèi)容和目

5、的（1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。（3） 平均負荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負

6、荷和電能消耗量。計算對象：某機械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計 ,具體數(shù)據(jù)如下:序號車間名稱金屬切削機床（三相）通風(fēng)機（三相）電阻爐（三相）電熱干燥箱（220V單相）對焊機（380V單項）1原料車間6KW*34KW*310KW*420KW*42鍛造車間55KW*56KW*24KW*520KW*43銑磨車間50W*310KW*24KW*215KW*44鍋爐車間10KW*24KW*520KW*410KW*4二、負荷計算的方法負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有： 有功功率： = · 無功功率: = ·tg 視在功率: = /Cos 計

7、算電流: = /三、各用電車間負荷計算原料車間：對單相電熱干燥箱的各相計算負荷。查表，=0.7, Cos=1.0, tg=0。A相： A(1)= ·A=2*0.7*10KW=14KWB相： B(1)= ·B=2*0.7*10KW=14KWC相： C(1)=0對焊機的各相計算負荷。查表，=0.35, Cos=0.7, tg=1.02。再查表，查得Cos=0.7時的功率轉(zhuǎn)換系數(shù)PAB-A、PBC-B、PCA-C=0.8, PAB-B、PBC-C、PCA-A=0.2,qAB-A、qAB-A 、qAB-A=0.22，qAB-B、qBC-C 、qCA-A=0.8.A相： PA=0.8

8、*2*20KW+20*0.2=36KW QA=0.22*2*20KW+0.8*20=24.8kvar A(2)=0.35*36=12.6kw Q30A(2)=0.35*24.8=8.68kvarB相： PB=20*2*0.8+0.2*20=36KW QB=20*2*0.22+20*0.8=24.8kvar B(2)=12.6KW Q30B(2)=8.68kvarC相： Pc=20*0.8+20*0.2=20kw Qc=20*0.8+0.22*20=20.4kvar C（2)=7 kw Q30C(2)=7.14kvar各相總的有功和無功計算負荷：A相： P30A=P30A(1)+P30A(2)=

9、26.6 KW Q30A=8.68kvarB相： P30B=P30B(1)+P30B(2)=26.6KW Q30B=8.68kvarC相： P30C=7KW Q30C=7.14kvar總的等效三相計算負荷： =3 P30A=79.8kw Q30=3 Q30B=26.04kvar通風(fēng)機：=0.8，Cos= 0.8, tg=0.75 P30（1）=0.8*6kw*3=14.4kw Q30(1)=14.4kw*0.75=10.8kvar電阻爐：=0.7，Cos= 1, tg=0 P30（2）=0.7*4*3=8.4kw Q30 (2)=0kvar總的計算負荷：（ = 0.95; = 0.97） P3

10、0=0.95*(8.4+14.4+79.8)=97.47KW Q30=0.97*(26.04+10.8)=35.73kvar S30=103.81KVA鍛造車間： 同理可算出總的計算負荷：（ = 0.95; = 0.97） P30=0.95*(55+9.6+14+84)=154.47KW Q30=0.97*(7.2+95.15)=99.28kvar S30=183.6KVA銑磨車間：同理可算出總的計算負荷：（ = 0.95; = 0.97） P30=0.95*(28.35+30+16+5.6)=75.95KW Q30=0.97*(51.9+28.665+12)=89.78kvar S30=11

11、7.60KVA鍋爐車間:同理可算出總的計算負荷：（ = 0.95; = 0.97） P30=0.95*(14+16+94.5)=118.275KW Q30=0.97*(12+54.6)=64.6kvar S30=134.77KVA2、各用電車間負荷計算結(jié)果如下表：序號車間名稱設(shè)備容量計算負荷變壓器臺數(shù)及容量P30(千瓦)Q30千乏)S30(千伏安)1原料車間15097.4735.73103.811*2鍛造車間387154.4799.28183.61*3銑磨車間23875.9589.78117.61*2004鍋爐車間160118.27564.6134.771*250四、全廠負荷計算取 = 0.9

12、5; = 0.97根據(jù)上表可算出： =443.165kW; = 289.39kvar則 = = 0.95×443.165kW = 421.01kW = = 0.97×289.39kvar = 280.71kvar = 506.01KV·A = / 768.80ACOS = / = 421.01/506.010.83 五、功率補償設(shè)計中要求COS0.92,而由上面計算可知COS=0.83<0.92，因此需要進行無功補償。綜合考慮采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償?？蛇x用BKMJ0.4-30-1/3型的電容器，其額定電容為600F = 421.01×（ta

13、narc cos0.83tanarc cos0.92）Kvar=103.57Kvar因此，其電容器的個數(shù)為： n = / = 103.75/30 =3.45，取n的值為4無功補償后，變電所低壓側(cè)的計算負荷為： = =382.21KV·A變壓器的功率損耗為：QT = 0.06= 0.01×382.21= 3.8221 Kvar PT = 0.015 = 0.05 ×382.21= 19.11Kw變電所高壓側(cè)計算負荷為：= 421.01 KW+3.8221KW=424.83KW= (280.71-103.57) Kvar +19.11 Kvar = 196.25Kva

14、r = = 467.96KV .A無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為：cos= / = 424.83 / 467.96 = 0.907則工廠的功率因數(shù)為：cos= /= 0.9070.9 因此，符合設(shè)計的要求第二章 變電所主變壓器1、 主變壓器臺數(shù)的確定確定原則：（1） 對于大城市郊區(qū)的一次變壓所在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所一裝設(shè)兩臺變壓器為宜。（2） 對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺變壓器。（3） 對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的1-2級設(shè)計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠

15、性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。2、 變電所主變壓器容量的確定裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時滿足以下兩個條件：（1） 任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要； （2） 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部用電容量設(shè)備的70%的需要；（3） 變壓器正常運行時的負荷率應(yīng)控制在額定容量的70%-80%為宜，以提高運行率。第三章 主結(jié)線方案的選擇一、變配電所主結(jié)線的選擇原則1 .當滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2.當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路

16、器分段的單母線接線。3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6.610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7.采用610 KV熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器

17、或隔離開關(guān)。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。10.當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。二、主結(jié)線方案的確定對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為610KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。總降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護

18、和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。機械廠是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較短（2.5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展,采用一、二側(cè)單母線分段的總降壓變電所主結(jié)線。這種主結(jié)線圖兼有一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路和一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路節(jié)線運行靈活性的優(yōu)點，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負荷，所以適用于一、二次側(cè)進出線較多的總降壓變電所。實際結(jié)線圖如下：第四章 短路計算本設(shè)計采用標幺制法進行短路計,下圖為電力系統(tǒng)圖：-1000L=5km1、確定基準值取 = 100MV·

19、A, = 10.5KV, = 0.4KV；而 = / = 100MV·A/(×10.5KV) = 5.50KA = / = 100MV·A/(×0.4KV) = 144KA 2、計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1）電力系統(tǒng)（ = 500MV·A） = 100KV·A/500MV·A = 0.22）架空線路（= 0.38/km） = 0.38×5×100/ = 1.723）電力變壓器（ = 4.5） = ·/100 = 4.5×100×/(100×1000) =

20、4.5等效電路圖如下圖，圖上標出個元件的電抗標幺值，并標明短路計算點:3、求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標幺值= = 0.2 +1.72=1.922)三相短路電流周期分量有效值 = /= 5.5/1.92=2.86KA3)其他三相短路電流 = = = 2.86KA = 2.55×2.86KA = 7.29KA= 1.51×2.86KA= 4.32KA4)三相短路容量 = / =100MVA/1.92=52.0 MV·A4、求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標幺值 = / 2=0.2 +1.72 +

21、4.5/2= 4.172)三相短路電流周期分量有效值 =/ = 144KA/ 4.17 = 34.5KA3)其他三相短路電流 = = = 34.5KA = 1.84×34.5KA = 63.48KA =1.09×34.5KA = 37.61KA4)三相短路容量 = / = 100MVA/4.17 = 24.0MV·A5、短路電流計算結(jié)果：三相短路電流/KA三相短路容量/MVAIK-1點2.862.862.86297.4.3252.0K-2點34.534.534.563.4837.6124.0第五章 導(dǎo)線型號及截面的選擇一、概述為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟

22、地運行，進行導(dǎo)線截面時必須滿足下列條件:1、發(fā)熱條件導(dǎo)線(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。2.電壓損耗條件導(dǎo)線在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。3.經(jīng)濟電流密度35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。工廠內(nèi)的10KV及以下線路，通常不按此原則選擇。4.機械強度導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。二、導(dǎo)線截面的選擇根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般10KV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗和機械強度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機械強度。對長距離大電流及35KV以上的高壓線路，