電氣工程課程設計機械廠供配電系統(tǒng)設計

1、東 北 石 油 大 學課 程 設 計課 程 電氣工程課程設計 題 目 東恒機械廠供配電系統(tǒng)設計 院 系 電氣信息工程學院電氣工程系 專業(yè)班級 電氣 1 學生姓名 學生學號 指導教師 2012年 7月 18 日東北石油大學課程設計任務書課程電氣工程課程設計 題目東恒機械廠供配電系統(tǒng)設計 專業(yè)姓名學號主要內(nèi)容：對東恒機械廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)的設計。本設計首先根據(jù)廠方給定的全廠各車間電氣設備及車間變電所負荷計算表進行電力負荷計算，然后根據(jù)對計算負荷的分析選定主變壓器和各車間變電所的變壓器型號及其聯(lián)接組別，根據(jù)電力部門對工廠功率因數(shù)的要求計算出需要補償?shù)臒o功功率并以此選擇相應的補償電容器。然后對

2、線路設定短路點進行短路電流的計算作為各設備的選型依據(jù)?？紤]到對變壓器的保護在設計中對主變壓器設置繼電保護，最后進行防雷和接地裝置的設計。參考資料：1 劉介才.工廠供電 M 北京：機械工業(yè)出版社，2003.2 鄒有明供電技術 M 西安：煤炭工業(yè)出版社，2004.3 江文，許慧中供配電技術 M 北京：機械工業(yè)出版社，2003.4 張桂香機電類專業(yè)畢業(yè)設計指南 M 北京：機械工業(yè)出版社，2005完成期限2012.7.10至2012.7.18指導教師專業(yè)負責人2012年 7 月9日目 錄1 設計要求11.1 設計任務11.2 原始資料12 負荷計算和無功功率補償22.1 負荷計算公式22.2 無功功率

3、的補償33 短路電流的計算43.1 短路電流計算參數(shù)43.2 短路電路中各主要元件的電抗標幺值44 變電所一次設備的選擇與校驗55 變電所高低壓線路的選擇65.1 10KV高壓進線和引入電纜的選擇75.2 380V低壓出線和引入電纜的選擇75.3 備用電源的高壓聯(lián)絡線的選擇76 變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定86.1 變電所二次回路的選擇86.2 變電所幾點保護裝置87 防雷與接地裝置的設計98 結(jié)論10參考文獻111 設計要求1.1 設計任務為東恒機械廠設計全廠供配電系統(tǒng)。1.負荷的計算和無功功率的補償。2.短路電流計算。3.主要電氣設備選擇。4.二次回路方案選擇及繼電保護的整定。5

4、.防雷和接地裝置的設計。1.2 原始資料1、全廠各車間負荷計算表如下：表1-1 東恒機械廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號用電單位名稱負荷性質(zhì)設備容量/kw需要系數(shù)功率因數(shù)1金工車間動力3600.20.30.600.65照明100.70.91.02工具車間動力3600.20.30.600.65照明100.70.91.03電鍍車間動力3100.40.60.700.80照明100.70.91.04熱處理車間動力2600.40.60.700.80照明100.70.91.05裝配車間動力2600.30.40.650.75照明100.70.91.06機修車間動力1800.20.30.600.70照明50.70.91

5、.07鍋爐房動力1800.40.60.600.70照明20.70.91.08倉庫動力1300.20.30.600.70照明20.70.91.09鑄造車間動力3600.30.40.650.70照明100.70.91.010鍛壓車間動力3600.20.30.600.65照明100.70.91.02、工廠負荷情況：本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4800h，日最大負荷持續(xù)時間8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表1-1所示。3、供電電源情況：按照工廠與

6、當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10Kv的公用電源線取得工作電源。 4、氣象資料：本廠所在地區(qū)（泰山區(qū)）的年最高氣溫為40，年平均氣溫為20年，年最低氣溫為-22.7，年最熱月平均最高氣溫為31.5，年最熱月平均氣溫為26.3，年最熱月地下0.8米處平均溫度28.7。年主導風向為東風，年雷暴日數(shù)31.3。2 負荷計算和無功功率補償2.1 負荷計算公式負荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項式等幾種，本設計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有： 根據(jù)公式： 通過計算得到以下的負荷，列出表格表2-1：各負荷匯總表序號車間名稱容量KW計算負荷P30 KWQ30S30KVA I30 KA1金工

7、車間動力360108126.36108.580.16照明109090.042工具車間動力360108126.36108.580.16照明109090.043電鍍車間動力310186139.5232.500.35照明109090.044熱處理車間動力260156117195.000.30照明109090.045裝配車間動力26010491.52138.530.21照明109090.046機修車間動力1805455.0877.130.12照明54.504.50.027鍋爐房動力180108110.16154.270.23照明21.801.800.018倉庫動力1303939.7855.710.08

8、照明21.801.800.01表2-2：車間總體負荷的計算車間名稱P30Q30S30I30金工車間117126.36172.210.26工具車間117126.36172.210.26電鍍車間195139.5239.760.36熱處理車間165117202.270.31裝配車間11391.52145.410.22機修車間58.555.0880.350.12鍋爐房109.80110.16155.540.24倉庫40.839.7856.980.09鑄造車間153146.88212.090.32鍛壓車間117126.36172.210.26宿舍住宅區(qū)36803680.562.2 無功功率的補償1.電力

9、變壓器的功率損耗：有功損耗：無功損耗：2.無功補償計算按規(guī)定，變壓器高壓側(cè)的，考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠大于其有功功率損耗，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功功率補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應略高與0.90，取。選用BKMJ0.4-25-3的電容器，其參數(shù)為額定容量25Kvar，額定電容為500uF。電容個數(shù)，故取3.補償后的變壓器容量補償后的低壓側(cè)的視在計算負荷為：考慮無功補償后最終確定變壓器：選用型號為S9-1600/10的變壓器，其額定容量為1600KVA。4.變壓器的校驗變壓器的功率損耗為：變壓器高壓側(cè)的計算負荷為：3 短路電流的計算3.1 短路電流計算參數(shù)由原始材料知除鑄造車間，電鍍

10、車間和鍋爐房屬于二級負荷外，其余的均屬二級負荷，故選用2臺變壓器，其型號為S9-800，導線型號為LGJ-185,取線距為1.5Km，每相阻抗為0.33歐/千米。因斷路器的斷流容量為500MVA，選用型號為SN10-10。確定基準值：100,10.5。=0.4， 短路計算電路如圖3.1所示無窮大系統(tǒng)200MVALGJ-50,1kMK-1S9-2000/35K-2圖 3.1 短路計算電路3.2 短路電路中各主要元件的電抗標幺值1.電力系統(tǒng)電抗標么值：因斷路器得斷流容量500，故2.架空線路電抗的標幺值：得0.33/,則3.電力變壓器的電抗標要幺值，=5 4.求K-1點的短路電路總電抗標幺值及三相

11、短路電流和短路容量1) 總電路標幺值: 2) 三相短路電流周期分量有效值:3) 其他三相短路電流:5.求-2點的短路電流總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1)總電路標幺值:2)三相短路電流周期分量有效值：3)其他三相短路電流4 變電所一次設備的選擇與校驗高低壓母線的選擇： 10KV母線選LMY3（404）母線尺寸為40mm4mm380V母線選LMY3（12010）806即相母線尺寸為120mm10mm中性母線尺寸為80mm6mm1、10KV側(cè)一次設備的選擇校驗（表4-1）表4-1 10kv側(cè)一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電 流斷 流能 力動 穩(wěn)定 度熱 穩(wěn)定 度其他裝 置 地點 條 件參

12、數(shù)數(shù)據(jù)10KV89.61A2.75KA7.01KA9.83次設備型號規(guī)格額定參數(shù)UN高壓少油斷路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA512高壓隔離開關GN8-10/20010KV200A-25.5KA500高壓熔斷器RN2-1010KV0.5A50KA-電壓互感器JDJ-1010/0.1KV-2、380v側(cè)一次設備的選擇校驗（表4-2）表4-2 380側(cè)一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷 流能 力動 穩(wěn)定 度熱 穩(wěn)定 度其他裝置地點條件參數(shù)UNI30數(shù)據(jù)380KV2.75KA32KA58.88KA76.54一次設備型號規(guī)格低壓斷路器DW15-1500/3電動380V

13、1500A40KA低壓刀開關HD13-1500/30380V1500A-電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-電流互感器LMZ1-0.5500V160/5A 100/5A-表4-1，表4-2所選設備均滿足要求.5 變電所高低壓線路的選擇5.1 10KV高壓進線和引入電纜的選擇1.10KV高壓進線的選擇校驗，采用LJ型銅絞線架空敷設，接往10KV公用干線。2.由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗，采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的銅芯電纜直接埋地敷設。5.2 380V低壓出線和引入電纜的選擇1.饋電給1號廠房（金工車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯絕緣銅

14、芯電纜直埋敷設。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯電纜。2.饋點給2號廠房（工具車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直埋敷設。纜芯纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯電纜。3. 饋點給3號廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直埋敷設。纜芯纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯電纜。4.饋電給4號廠房（裝配車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯電纜

15、。5.饋電給5號廠房（機修車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯電纜。6.饋電給6號廠房（鍋爐房）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯電纜。7.饋電給7號廠房（倉庫）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設。纜芯截面選300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯電纜。8.電給8號廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯銅芯電纜直埋敷設。纜芯截面選300mm2，即

16、VV22-1000-3300+1120的四芯電纜。9.饋電給9號廠房（倉庫）的線路，由于就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣銅芯導線BLV-1000型5根（3根相線、一根中性線、一根保護線）穿硬塑料管埋地敷設。10饋電給宿舍住宅區(qū)的線路，采用LJ型銅絞線架空敷設。5.3 備用電源的高壓聯(lián)絡線的選擇采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設，與相距約2km 鄰近單位變配電所的10kv母線相聯(lián)。綜合以上所選變電所進去線和聯(lián)絡線的導線和電纜型號規(guī)格如表5-1表5-1 變電所進出線和聯(lián)絡線的型號規(guī)格線路名稱導線或電纜的型號規(guī)格10kv電源進線LJ-35銅絞線(三

17、相三線架空)主變引入電纜YJL22-10000-325交聯(lián)電纜(只埋)380v低壓出線至1號廠房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至2號廠房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至3號廠房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至4號廠房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至5號廠房BV-1000-14銅芯線5根穿內(nèi)徑25mm硬塑管至6號廠房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至7號廠房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至8號廠房BLV-1000-1120mm2 至9號廠房VV22-100

18、0-3300+1120四芯塑料(直埋)6 變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定6.1 變電所二次回路的選擇1.高壓斷路器的操作機構控制與信號回路，斷路器采用手動操動機構。2.變電所的電能計量回路變電所高壓側(cè)裝設專用計量柜，裝設三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的有功電能表和無功電能，并以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。3.變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器避雷器柜。其中電壓互感器為3個JDZJ10型，組成Y0/Y0/的接線，用以實現(xiàn)電壓側(cè)量和絕緣監(jiān)察。作為備用電源的高壓聯(lián)路線上，裝有三相有功電度表和三相無功電度表、電流表。高壓進線上，

19、也裝上電流表。低壓側(cè)的動力出線上，均裝有有功電度表和無功電度表，低壓照明線路上裝上三相四線有功電度。低壓并聯(lián)電容器組線路上，裝上無功電度表。每一回路均裝設電流表。低壓母線裝有電壓表，儀表的準確度等級按符合要求。6.2 變電所幾點保護裝置1.主變壓器的繼電保護裝置：裝設瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量的瓦斯時，應動作于高壓側(cè)斷路器。裝設反時限過電流保護采用GL15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。2.過電流保護動作時間的整定：因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間（10倍的動作電流動作時間）可整定為最

20、短的0.5s 。3.裝設電流速斷保護：利用GL15的速斷裝置，按GB5006292規(guī)定，電流保護的最小靈敏度系數(shù)為1.5，因此這里裝設的電流速斷保護的靈敏度系數(shù)是達到要求的。但按JBJ696和JGJ/T1692的規(guī)定，其最小靈敏度為2，則這里裝設的電流速斷保護靈敏度系數(shù)偏底。4.作為備用電源的高壓聯(lián)絡線的繼電保護裝置（1）裝設反時限過電流保護。亦采用GL15型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。（2）過電流保護動作電流的整定,因此過電流保護動作電流整定為7A。（3）過電流保護動作電流的整定,按終端保護考慮，動作時間整定為0.5s。（4）過電流保護靈敏度系數(shù),因無臨近單位

21、變電所10kV母線經(jīng)聯(lián)絡線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏度系數(shù)。5. 裝設電流速斷保護利用GL15的速斷裝置。但因無臨近單位變電所聯(lián)絡線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏度系數(shù)。6.變電所低壓側(cè)的保護裝置（1）低壓總開關采用DW151500/3型低壓短路器，三相均裝設過流脫鉤器，既可保護低壓側(cè)的相間短路和過負荷，而且可保護低壓側(cè)單相接地短路。（2）低壓側(cè)所有出線上均采用DZ20型低壓短路器控制，其瞬間脫鉤器可實現(xiàn)對線路的短路故障的保護.。7 防雷與接地裝置的設計1. 直接防雷保護 在變電所屋頂裝設避雷針和避雷帶，并引進出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓

22、器裝在室外和有露天配電裝置時，則應在變電所外面的適當位置裝設獨立避雷針，其裝設高度應使其防雷保護范圍包圍整個變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護范圍內(nèi)時，則可不另設獨立的避雷針。按規(guī)定，獨立的避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用25 mm4 mm的鍍鋅扁剛，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長11.5。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝

23、置應有3m以上的距離。2雷電侵入波的防護（1）在10KV電源進線的終端桿上裝設FS410型閥式避雷器。引下線采用25 mm4 mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。（2）在10KV高壓配電室內(nèi)裝設有GG1A（F）54型開關柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護，防雷電侵入波的危害。（3）在380V低壓架空線出線桿上，裝設保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。8 結(jié) 論1.進線方式應是高壓電纜進線，低壓母線引出。變壓器室的結(jié)構形式應采用敞開式。根據(jù)需要，附設式電力變壓器采用右邊出線、窄面推進的變壓器室。2.變電所應靠近負荷中心并且要盡量使進出線方便，同時也要考慮到擴建時更換大一級容量變壓器的可能，所以本文可確定變電所的位置在金工車間的北角，這樣便于變壓器的運行、檢修和運輸，而且變壓器投入運行時線路損耗最小。3.由于本廠年均溫度過高，變壓器應放在室內(nèi)，整個主控制室和高壓配電室坐南朝北，這樣便于主控制室采光。10kV室內(nèi)變壓器的安裝，應用附設式電力變壓器室布置，并采用窄面推進式布置。4.主控制室內(nèi)裝設有低位配電屏，主變保護屏，中央信號，中央信號繼電器及電度表屏，主變保護控制屏