內蒙古農業(yè)大學工程供電課程設計說明書學院：機電工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：11級電氣一班姓名：劉南學號：110512542指導老師：洪寶棣前言為使工廠供電工作很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，本設計在大量收集資料，并對原始資料進行分析后，做出35kV變電所及變電系統電氣部分的選擇和設計，使其達到以下基本要求：1、安全在電能的供應、分配和使用中，不發(fā)生人身事故和設備事故。2、可靠滿足電能用戶對供電可靠性的要求。3、優(yōu)質滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求。4、經濟供電系統的投資少，運行費用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，又合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，顧全大局，適應發(fā)展。按照國家標準GB50052-95《供配電系統設計規(guī)范》、GB50059-92《35?110kV變電所設計規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，工廠供電設計遵循以下原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經濟政策。2、安全可靠、先進合理；做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進電氣產品。3、近期為主、考慮發(fā)展；根據工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。4、全局出發(fā)、統籌兼顧。按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發(fā)展。目錄TOC\o"1-5"\h\z原始數據4\o"CurrentDocument"1.1設計任務4\o"CurrentDocument"1.2設計依據41.3本車間負荷性質5\o"CurrentDocument"負荷計算以及變壓器、補償裝置的選擇52.1機加工車間一的負荷計算62.2車間總體負荷的計算7高、低壓一次設備選擇11選母線：11選低壓側QF：115.3高壓側選QF：115.4高壓側隔離開關：125.5電流互感器：12\o"CurrentDocument"高壓側繼電保護選擇及整定12\o"CurrentDocument"6.1差動保護12\o"CurrentDocument"6.2變壓器的瓦斯保護13\o"CurrentDocument"確定供電系統13心得體會及參考文獻17\o"CurrentDocument"7.1心得體會17\o"CurrentDocument"7.2參考文獻：17緒論變電所擔負著從電力系統受電，經過變壓然后配電的任務。車間變電所主要用于負荷大而集中、設備布置比較穩(wěn)定的大型生廠房內。車間變電所一般位于車間的負荷中心，可以降低電能損耗和有色金屬的消耗量，并能減少輸電線路上的電壓損耗可以保證供電的質量。因此，對這種車間變電所的設計技術經濟指標要求比較高。車間變電所是工廠供電系統的樞紐，在工廠里占有特殊重要的地位，因而設計一個合理的變電所對于整個工廠供電的可靠、經濟運行至關重要。本設計是從工程的角度出發(fā)，按照變電所設計的基本要求，綜合地考慮各個方面的要素，對供電系統進行了合理的布局，在滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行方便、維護簡單，盡可能地節(jié)省投資。一、原始數據1.1設計任務本車間承擔機修廠機械修理的配件生產。1.2設計依據機加工一車間用電設備明細表，見表1-1。車間變電所配電范圍。一車間要求三路供電：1?13，32?34為一路，14?31為一路，照明為一路（同二車間）。車間變電所除為機加工一車間供電外，還要為機加工二車，鑄造，鉚焊，電修等車間供電。c.其他個車間對參數和要求見表1-2。表1一1機加工一車間用電設備明細表設備代號設備名稱及型號臺數單臺容量（千瓦）總容量（千瓦）備注1馬鞍車床C630M110.12510.1252萬能工具磨床M5M12.0752.0753普通車床C620—117.6257.6254普通車床C620—117.6257.6255普通車床C620—117.6257.625表1—2機加工二，鑄造，鉚焊，電修等車間計算負荷表容量計算負荷備注I容量I計算負荷容量計算負荷備注序號車間名稱（千瓦）P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千瓦）1機加工二車間N01供電回路15546.554.4N02供電回路1203642.12N03車間照明102鑄造車間N01供電回路1606465.3N02供電回路1405657.12N03供電回路1807273.44N04車間照明83鉚焊車間N01供電回路1504583.1N02供電回路17051100.98N03車間照明74電修車間N01供電回路1504577.85N02供電回路146.243.85N03車間照明105小結1.3本車間負荷性質車間為三班工作制年最大負荷利用小時為4000小時。屬于三級負荷。供電電源條件：電源從35/10千伏廠總降壓變電所采用架空線路受電，線路長度為300米工廠總降壓變電所10kV母線上的短路容量按200MVA計。供電系統短路數據見下圖所示。廠總降壓變電所配出線路定時限過電流保護裝置的整定時間為1.7秒。要求車間變電所功率因數應在0.9以上。當地最熱月的平均溫度為25°C。二、負荷計算以及變壓器、補償裝置的選擇在進行負荷計算時選用需用系數法，具體計算公式如下:Pca”（KM疽i=1<Q=K￡（KPtan中）casidiN2ii_J=S=JP2+Q2ca、caca〔（i=1,2,3?n）2.1機加工車間一的負荷計算根據機加工車間一的負荷性質，將一車間分為三路：1~13,32~34為一路，14~31為一路，照明電路為一路。通過分析機加工車間一的第一路屬于小批生產的金屬冷加工，查表2-1得它的需用系數為：Kd=0.3Cos?=0.65tan?=1.17Pca1=KdPn=0.16*Pn=55.883（KW）Qca1=Pca1*tan?=65.383（Kvar）其中：Pn=10.125+2.075+7.65*3+4.625*7+3.125+3.57+10+70=186.275（KW）S=\.：'P2+Q2=86（KVA）calvcacaI1=Sca/J§UN130.67（A）通過分析機加工車間一的第二路屬于小批熱加工，查表2-1得：Kd=0.3Cos?=0.65tan?=1.17Pca2=KdPn=0.3*Pn=55.163（KW）Qca1=Pca1*tan?=64.54（Kvar）其中Pn=183.875（KW）S=甲2+Q2=84.9（KVA）ca2'ca2ca2I2=S2/J3Un=129（A）第三路Pca3=10=Sca3I3=10/項*0.4）=14.434（A）通過以上的計算得到以下的負荷的匯總:序號車間名稱容量（千瓦）計算負荷備注P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千瓦）1機加工一車間N01供電回路N02供電回路85.96383.25529.80445.96951.56169.413

N03車間照明102機加工二車間N01供電回路N02供電回路N03車間照明1551201046.53654.442.123鑄造車間N01供電回路N02供電回路N03供電回路N04車間照明160140180864567265.357.1273.444鉚焊車間N01供電回路N02供電回路N03車間照明1501707455183.1100.985電修車間N01供電回路N02供電回路N03車間照明150146.2104543.8577.852.2車間總體負荷的計算車間名稱有功功率Pn無功功率Qn視在功率Sca負荷電流In一車間134.80875.227154.377222.831二車間7477.216106.950154.374鑄造車間180176.274251.938363.652鉚焊車間92.7179.982202.452292.223電修車間88.96570.065113.243163.457根據附表2-2查得車間的同時系數Ksi=0.9，則Pca=(Pn1+?Pn4)*Ksi=570.473*0.9=513.426KWIca=741.088AQca=(Qn1+?+Qn4)*Ksi=578.764*0.9=520.888KVASca=731.389KVarCOS^=Pca/Qca=0.702tan^=1.0142.3無功補償的計算和變壓器的選擇(AP=0.02S[△Q=0.08§“(AP=0.015S[AQt=0.06S贍

Q=P(tan中一tan中)Cca12變壓器的預選變壓器低壓側：Pca=513.426KWQca=520.888KVASca=731.389KVar相關參數全部列舉如下：額定容量：800KVA高壓：10KV高壓分接范圍(%)：±4*2.5低壓：4KV連接組標號：Yyn0空載損耗：1.36KW負載損耗：9.4KW空載電流(%):1.2阻抗電壓(%):4.5重量：器身一2050Kg油重-805Kg總重：3245Kg外形尺寸(mm)^*高*寬：2445*800*2420無功補償計算△Pt=AP0+APk(Sca/Sn)2=1.36+9.4*(731.389/800)2=9.2KWQt=△Q0+△Qk(Sca/Sn)2=(I0%/100)*Sn+哽Sn100Sca"ST)2=39.66KW，1.2*cm4.5731.3892=——*800Sca"ST)2=39.66KW100100800高壓側：P高=Pca+^Pt=513.426+9.21=522.636KWQ高=Qca+^Qt=520.888+39.66=560.548KVA實際需要變壓器容量：St=\；P2+Q2=<522.6362+560.5482=766.4KVA此時功率因數：COS^=P高/St=522.636/766.4=0.682^=47.005。取補償后要求達到的功率因數為COS?'=0.92^'=23.0740補償無功：Qc=P高(tan47.005-tan23.074)=337.914KVar根據以上計算選擇電力電容器：《簡明電工手冊》P579頁BWM04-25-1選15臺，每三臺一組，共分5組Qc*=25*15=375KVar考慮無功補償后應選的變壓器無功補償后應選的變壓器容量為：S=:Pca2+(Qca一Qc)2=(513.4262+(520.888-375)2=533.750考慮無功補償后最終確定變壓器：根據《簡明電工手冊》應選sz9型，額定容量為：630kvA(具體參數見P33頁)(4)變壓器的校驗：△PT=AP0+APk(Sca)2=1.12+7.7X(533.750)2=6.647kwSN630

Ik%△QT=SN100Ik%△QT=SN100+SNUk%100Sca）2=630X1.12+630X登X(533?750)2100100630=27.41kvar考慮損耗后實際需要變壓器容量：S實=*(513.462+6.647)2+(520.888-375+27.41)2=548.186<630kvAcos中=P"—PT=513.426+6.647=0.9493.供電系統的選擇S實548.186從原始資料我們知道車間為三級負荷，供電的可靠性要求并不是很高，且通過負荷計算我們知道車間的總消耗功率并不是很高，初步估計了后決定使用一臺變壓器來為車間供電，同時為了節(jié)省變電所建造的成本和簡化總體的布線，所以在設計中我們首先考慮了線路一變壓器組結線方式。線路一變壓器組結線方式的優(yōu)點是結線簡單，使用設備少，基建投資省。缺點是供電可靠性低，當主結線中任一設備（包括供電線路）發(fā)生故障或檢修時，全部負荷都將停電。但對于本設計來說線路一變壓器組結線方式已經可以達到設計的要求。線路一變壓器組結線方式也按元件的不同組合分為：a進線為隔離開關；b進線為跌落式保險；c進線為斷路器。因為設計為車間為變電所，所以采用c方式。供電系統短路圖(a)(c)(b)圖1.1線路一變壓器組結線a一進線為隔離開關；b一進線為跌落式保險；c一進線為斷路器4.短路電流電流計算4.1各短路點的平均電壓線路的平均電壓Uav1=10.5KvUav2=0.4Kv4.2各元件電抗計算電源的電抗：Xs=U2av1/Sk=(10.5)2.；200=0.551Q線路L的電抗：Xl=0.2X0.4=0.08Q變壓器的電抗;Xt=Uk%X黑12=4.5%X(以5)2103=7.875QSn6304.3各短路點總阻抗K1點短路：Xk1=Xs+XL=0.551+0.08=0.631QK2點短路Xk2=(0.631+7.875)(10.4：)2=0.01234Q4.4根據電抗值計算短路電流tIUavlIk⑶==tIUavlIk⑶==x.'3Xk1*3*0.631ishl=2.55Ik1(3)=2.55*9.61=24.51KAIsh1=1.52IK1(3)=1.52*9.61=14.61KA

Ica1==30.139ASeal548.116

v3Uav1<3*10.5Ica1==30.139AK2點短路時Ik2⑶=Uav2x/3Xk20.4<3*0.01234=18.715KAish2=1.84Ik2(3)=1.84*18.715=34.43565KAIsh2=1.09Ik2(3)=1.09*18.715=20.3994KAIca2=Sea2<3UavIca2=Sea2<3Uav2533.75<3*0.4=770.42A三、高、低壓一次設備選擇5.1.選母線：導體尺寸：63X8單條，平放：995矩形鋁導線長期允許載流量和肌膚效應系數Kf導線尺寸單條雙條三條平放豎放Kf平放豎放Kf平放豎放Kf63X899510821.03151116441.1190820751.25?2.選低壓側QF：選Dk2—1000型，見《低壓電器》P440表2.41.1DK2系列低壓真空智能型斷路器主要技術特征型號額定工作電壓（Kv）額定工作電流（A）額定極限分斷能力（VA）額定短路運行分斷能力（KA）1s短時耐受點（KA）380V660V380V660VDK2-1000380、660100040304030405.3高壓側選QF：選SN10—101,見《供電技術》P125型號額定電壓額定電流額定開斷斷流容動穩(wěn)定電熱穩(wěn)定

kvA電流KA量MVA流KA電流(4S)KASW2-3535150024.8150063.424.8SN10-101010002950074295.4高壓側隔離開關:選GN6—10/600—52,見《發(fā)電廠電氣部分》P346附表7隔離開關技術數據型號額定電壓(KV)額定電流(KA)極限通過電流峰值(KA)熱穩(wěn)定電流(KA)4s5sGN6-10/1000-521060052205.5電流互感器:根據上述情況初步選用LFZJ1-3型電流互感器.具體參數如下:型號額定電流比(A)級次組合準確級次二次負荷準確級次(0.5)QLFZJ1-320~200/50.50.50.8電壓互感器選擇:型號:JDJ-10具體參數如下:型號額定電壓(Kv)一次繞組1額定容量(VA)最大容量(VA)一次繞組二次繞組0.5JDJ-10100.180640四、高壓側繼電保護選擇及整定6.1差動保護變壓器差動保護動作電流應滿足以下三個條件應躲過變壓器差動保護區(qū)外出現的最大短路不平衡電流應躲過變壓器的勵磁涌流在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大符合時，差動保護不應動作由于車間變電所是三級負荷，變壓器容量為500MVA在選用保護時選電流限時電流速斷保護，而不采用差動保護。1速斷整定：Idz'=KkXImax=1.3X16.4844=21.429Ks=%X16.4844/21.429=0.67(1.52不能滿足靈敏度要求，可使用低壓閉鎖保護。過電流保護的整定：Idz''=1.25*2x741.088=2.18KA0.85近后備保護的靈敏系數Km二」x16.4844/2.18=6.548〉22動作時限：△t=0.5s6.2變壓器的瓦斯保護瓦斯保護，又稱氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器內部故障的一種基本的保護裝置。按GB50062—92規(guī)定，800KV-A及以上的一般油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。瓦斯保護的主要元件是氣體繼電器。它裝設在變壓器的油箱與油枕之間的聯通管上。為了使油箱內產生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器安裝應取1%?1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時，聯通管對油箱頂蓋也有2%?4%的傾斜度。當變壓器油箱內部發(fā)生輕微故障時，由故障產生的少量氣體慢慢升起，進入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落。這時上觸點接通而接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為“輕瓦斯動作”。當變壓器油箱內部發(fā)生嚴重故障時，由故障產生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯通管進入油枕。這大量的油氣混合體在經過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。這時下觸點接通跳閘回路（通過中間繼電器），同時發(fā)出音響和燈光信號（通過信號繼電器），這稱之為“重瓦斯動作”。如果變壓器油箱漏油，使得氣體繼電器內的油也慢慢流盡。先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出報警信號，接著繼電器內的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時發(fā)出跳閘信號。確定供電系統方案1電流互感器6低壓照明回路負荷開美GIL骼斷器FL1S9-500/10C6)斷路器OF電流互感器TAI刀開關QK骼斷器FUZ萬能升降臺鐵床X-S2區(qū)萬能升降臺鐵床X63v牛頭刨床E66S立式砂輪S38L3505T單梁吊車圓柱立式鉆25010^搖臂鉆Z5O4O螺旅繽車^Q119普通車床血白己。普通車床CW6-11口口箱式加熱電阻爐井式回火電阻爐立式鉆Z512弓鋸機G72插B5O32單柱立式車床匚5L0JT<T旅轉套絲機S-C0L39單臂刨B1o1O臥式鋰床J6CO普通車床匚62口-3穢普通車床匚620T+3萬能工M磨床M5M馬箭車C63oMr-式砂輪￡COCOL3-s35T單梁書車圓柱I■一式鉆成乙5口1口航捷膏鉆1KESD4O藉璉安牢遂牢床底車床空式加熱電甌爐

井式回火電匣爐二§=7Z512弓is機G7-￡揚.床B5O3S單柱I--式宰.IKCLnlnJTC跑縷套理機5-03139單=7E1010臥式旌._K—I白00普達車炭CJ6己口-3燈普通車.鼠匚漢--S?萬-兵妄=7M5MHD13-400/3[HR-4D0/3A方案3斷路器Q口刀開關G!K電貌互感器慵斷器FU39-500/10(6)斷路囂G!F電流互感器TAI刀開^QKIIIIIIxIIIIIIIIIIIIIIII潦齒機Y-3&萬能升降臺銃床x-s萬能升降臺鐵床X63V牛頭刨床B665立式砂輪S38L3505T單梁吊車圓柱立式鉆床25010^搖臂鉆床Z5O4O螺旅紋車床R119普通車床履&己。普通車床CW6-!口口箱式加熱電阻爐井式回火電阻爐立式鉆Z512弓鋸機G72插床B5O32單柱立式車床C512A.旋轉套絲機^8139單臂刨床B1o1O臥式鏗床J6日普通車床C62O普通車床匚620-1*3萬能工具磨床M5M馬蹌車床C63oM方案4cpK>q>魚荷開^QSi電流M期雖TAS9-5a0/10[￡：■爐茫髭OF電流ENETAI泳齒機r-3B萬能升降.虧洗床x-一--衛(wèi)K萬能升降.虧琵床XE3W二頭弱束BEE=-*2立式砂輪S3sL--?5T=集吊+--圓拄立式§擊ElnolQ茫挹言法宋15口4口策抵強紋+_一夫口----3甘適士-束比60J口W泛車床