1、工廠供電課程設(shè)計(jì)題目： 某機(jī)械廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 17 姓 名： 吳肇泓 成 員： 吳肇泓 呂思銘 李秀琴 專業(yè)名稱： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)名稱： 08電師2班 日 期： 2011-07-05 目 錄前 言3一低壓部分4二高壓部分5三.短路計(jì)算7四電源進(jìn)線,架空線路選擇方案：8五.負(fù)荷饋線10六.變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定12七變電所高、低壓電氣圖17八實(shí)訓(xùn)心得19九附錄參考文獻(xiàn)19前 言課程設(shè)計(jì)是教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以鞏固本課程理論知識(shí)，掌握供配電設(shè)計(jì)的基本方法，通過(guò)解決各種實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力，同時(shí)對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)

2、政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算、繪圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的工作奠定基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)可分為九部分：負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率計(jì)算及補(bǔ)償；變電所位置和形式的選擇；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量及主接線方案的選擇；短路電流的計(jì)算；變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；變電所高、低壓線路的選擇；變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定；心得和體會(huì)；附參考文獻(xiàn)。另外有設(shè)計(jì)圖紙4張（以附圖的形式給出），分別是：附圖一廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖；附圖二變電所平面布置圖；附圖三變電所高壓電氣主接線圖；附圖四變電所低壓電氣主接線圖。由于設(shè)計(jì)者知識(shí)掌握的深度和廣度有限，本設(shè)計(jì)尚有不完善的地方，敬請(qǐng)老師、同學(xué)批評(píng)指正！統(tǒng)計(jì)負(fù)荷量

3、某機(jī)械廠變電所負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料廠房編號(hào)用電單位名稱負(fù)荷性質(zhì)設(shè)備容量/kw需要系數(shù)功率因數(shù)一車間機(jī)修車間負(fù)荷金屬切削機(jī)床組90.50.21.730.5通風(fēng)機(jī)30.80.750.82車間計(jì)算負(fù)荷650.30.63車間計(jì)算負(fù)荷560.40.64車間計(jì)算負(fù)荷400.40.75車間計(jì)算負(fù)荷720.30.76生活區(qū)計(jì)算負(fù)荷3000.50.8高壓負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷2000.60.6計(jì)算負(fù)荷1800.50.6(一) 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率計(jì)算在負(fù)荷計(jì)算時(shí)，采用需要系數(shù)法對(duì)各個(gè)車間進(jìn)行計(jì)算，并將照明和動(dòng)力部分分開(kāi)計(jì)算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計(jì)算。具體步驟如下。一低壓部分1. 一車間機(jī)修車間負(fù)荷（1）. 金屬切削機(jī)床組P

4、30(11)=90.50.2=18.1KW ;Q30(11)=18.11.73=31.313 KVar （2）.通風(fēng)機(jī)組查附錄表，去Kd=0.8,cosA=0.8,tanA=0.75P30(12)=0.823=4.8KW;Q30(12)=4.80.75=3.6Kvar;因此第一車間線路總計(jì)算負(fù)荷為P30=18.1+4.8=18.7KW;Q30=31.313+3.6=32.4Kvar;S30=(22.9+34.913)=37.4kv.A ;I30=41.75KV.A/(30.38kv)=56.8A;2.二車間計(jì)算負(fù)荷P30(2)=0.365KW=19.5KW; Q30（2）=19.5tan(ar

5、ccos0.6)=19.51.33=25.9Kvar; S30(2)=19.5/0.6=32.5KV.A; I30(2)=32.5/(30.38)=49.38A;3.三車間計(jì)算負(fù)荷P30（3）=0.456KW=22.4KW;Q30(3)=22.4tan(arccos0.6)=22.41.33=29.87Kvar ;S30(3)=22.4/0.6=37.33KV.A ;I30（3）=37.33/(30.38)=56.72A ;4.四車間計(jì)算負(fù)荷P30(4)=0.440KW=16KW; Q30（4）=16tan(arccos0.7)=161.02=16.32Kvar; S30(4)=16/0.7=

6、22.86KV.A; I30(4)=22.86/(30.38)=34.73A;5. 五車間計(jì)算負(fù)荷P30(5)=0.372KW=21.6KW; Q30（5）=21.6tan(arccos0.7)=21.61.02=22.03Kvar; S30(5)=21.6/0.7=30.86KV.A; I30(5)=30.86/(30.38)=46.89A;6.生活區(qū)計(jì)算負(fù)荷P30(6)=0.5300KW=150KW; Q30（6）=150tan(arccos0.8)=1500.75=112.5Kvar; S30(6)=150/0.8=187.5KV.A; I30(6)=187.5/(30.38)=284.

7、9A;因此380V線路上的總計(jì)算負(fù)荷為（取Kp=0.95,Kq=0.97）;P30=0.95（22.9+19.5+22.4+16+21.6+150）=239.78KW;Q30=0.97（34.913+26+29.87+16.32+22.03+112.5）=234.38Kvar;S30=(239.78+234.38)=335.3KV.A;I30=335.3/(0.383)=509.44A;二高壓部分1.高壓負(fù)荷計(jì)算1P30（7）=0.6200=120KW;Q30（7）=120tan(arccos0.6)=1201.33=159.6Kvar;S30(7)=120/0.6=200KV.A;I30(7

8、)=200/(103)=11.55A;2. 高壓負(fù)荷計(jì)算2P30（8）=0.5180=90KW;Q30（8）=90tan(arccos0.6)=901.33=119.7Kvar;S30(8)=90/0.6=150KV.A;I30(8)=150/(103)=8.7A;因此低壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷為（取Kp=0.95,Kq=0.97）;P30=0.95（18.7+19.5+22.4+16+21.6+150）=235.8KW;Q30=0.97（32.4+25.9+29.8+16.3+22+112.5）=231.7Kvar;S30=(235.8+231.7)=330.6KV.A;I30=330.6/(0.43

9、)=502.3A;變壓器損耗：PT=0.015330.6=5.01KW;QT=0.06330.6=19.8KVAR;高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷為：P30=235.8+5=240.8KW;Q30=231.7+19.8=251.5Kvar;即可得總的計(jì)算負(fù)荷為（取Kp=0.95,Kq=0.97）;P30=0.95（120+90+240.8）=428.3KW;Q30=0.97（159.6119.7251.5）=514.9Kvar;S30=(428.3+514.9)=669.7KV.A;cosA428.3/669.7=0.64;進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償:(1).高壓集中補(bǔ)償要使cosA=0.9P30=428.3KW;Qc=

10、428.3tan(arccos0.64)- tan(arccos0.9)=306.8Kvar;取Qc=306.8Kvar;S30=428.3+208.1=476.2KV.A;I30=476.2/(103)=27.5A;3.變電所主變壓器容量的選擇每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：（1）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足：（2）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）476.2=（285.7333.3）。而333.3*0.8=267，故每臺(tái)變壓器的容量選為315 ,?？紤]到安全性和可靠性的問(wèn)題，確定變壓器為SC9系列樹(shù)脂澆注干式銅線電力變壓

11、器。型號(hào)：SC9-315/10 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示：變壓器型號(hào)額定容量/額定電壓/kV聯(lián) 結(jié) 組型 號(hào)損耗/W空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負(fù)載SC9-315/10315100.4Dyn1165032001.24這個(gè)單位變電所雖然是三級(jí)負(fù)荷但是考慮到現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際情況，結(jié)合實(shí)際用電情況仍然采用兩臺(tái)變壓器三.短路計(jì)算（圖1）采用標(biāo)幺值計(jì)算: SN10-10I1630選定其準(zhǔn)容量Sd=100MVA其準(zhǔn)電壓Ud1=Uc1=10.5KV其準(zhǔn)電壓Ud2=Uc2=0.4KVId1=Sd/(3Ud1)=5.5KAId2=100/(30.4)=144.3KA查表Soc=300MVA電力系統(tǒng)電標(biāo)標(biāo)幺

12、值：X*1=Sd/Soc=100/300=0.3架空線路電纜Xo1=0.35km Xo2=0.08kmX*2= Xo1Sd/Soc=(0.356+0.081) 100/10.5=2.0變壓器電標(biāo)標(biāo)幺值：X*3 =X*4=Uk%Sd/100SN=12.7等效電路圖k-1點(diǎn)三相短路和短路容量X*(k-1)=X*1+X*2=0.3+2.0=2.3I(3)k-1=Id1/ X*(k-1)=5.5/2.3=2.4KAI” (3)=I (3)=I (3)k-1=2.4KAi(3)sh=2.55 I” (3)=2.552.4=6.1KAI(3)sh=1.51 I” (3)=1.512.4=3.6KAI(3)

13、k-1= Sd/ X*(k-1)=100/2.3=43.5MVAk-2點(diǎn)三相短路和短路容量X(3)(k-2)=X*1+X*2+X*3+X*4/X5=0.3+2.0+12.7/2=8.7(2)計(jì)算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值Ik-2(2)=Uc2/(3X(k-2)=40/(1.44.33)=16.6KA2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值I” (3)= I(3)=I(3)k-2=16.6KA 3)三相短路沖擊電流及其有效值i(3)sh=1.84 I” (3)=1.8415.5A=30.5KAI(3)sh=1.0915.5KA=18.1KA4)三相短路容量S(3)k-2=

14、3Uc2 I(2)k-2=30.415.5=11.5MV.A四電源進(jìn)線,架空線路選擇方案1選擇線路截面GGD2型低壓開(kāi)關(guān)柜，所選擇的主要低壓一次設(shè)備參見(jiàn)附圖四變電所低壓電氣主接線圖。部分初選設(shè)備：低壓斷路器：DW16-200能萬(wàn)能斷路器、DW16-400智能斷路器 低壓熔斷器：NT系列 電壓互感器：JDZ1系列電流互感器：LMZJ1 、LMZ1 系列 母線型號(hào)： TMY-3（8010）+1（606）絕緣子型號(hào)：ZA-6Y抗彎強(qiáng)度：3.75kN（戶內(nèi)支柱絕緣子）另外，無(wú)功補(bǔ)償柜選用2個(gè)GCJ1-01型柜子，采用自動(dòng)補(bǔ)償，滿足補(bǔ)償要求。由表5-8查得jec=1.15A/mm,因此Aec=19.5/

15、1.15=17mm選截面為25mm,因此即選LJ-25型鋁絞線2校驗(yàn)發(fā)熱條件查附錄表20-1得LJ-25的允許截流量Ial=135AI30=19.5A,因此滿足發(fā)熱條件3校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄表18得10KV架空線路鋁絞線的最小允許截面Amin=25mm,因此所選LJ-25也是滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求的。高壓電纜：由表5-8查得jec=1.73A/mm,因此Aec=19.5A/1.73A/mm=11.27mm選截面為16mm BLV-10000-1164.校驗(yàn)發(fā)熱條件查附錄表20-1得16mm的高壓電纜的允許截流量Ial=42AI30=19.5A,因此滿足發(fā)熱條件BLV-10000-1255.校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)

16、度查附錄表18，得10KV的高壓電纜線的最小允許截面Amin=25mm.因此所選的截面不能滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。改選截面為25mm的高壓電纜高壓母線Ic=529A（1） 按經(jīng)濟(jì)截面選擇Sec=Ic/jec=529/1.15=460mm查表選擇LYM-806（2） 母線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。三相短路電動(dòng)力Fc(3)=3Kfish(2)l/(a107)=23.2N彎曲力矩按大于2檔計(jì)算，即M=Fc(3)/10=2.1NmW=bh/6=0.050.004/6=1.710-6m計(jì)算應(yīng)力為e=M/V=/6.4=1.2MPaav=140MPae故母線滿足穩(wěn)定的要求母線熱穩(wěn)定校驗(yàn);設(shè)短路假想時(shí)間為1.2SC=171As

17、/mm2 Tima=0.75s A=504=200mm2AAmin=I(3)tima/C=2.40.75/171=12.0mm母線實(shí)際截面為A=200mmAmin=12.0mm故母線也滿足熱穩(wěn)定的要求。(3)高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)校驗(yàn)條件： A=允許的最小截面： AAmin=I(3)tima/C=2.40.75/171=12.0mm所選電纜YJV-350的截面 A=18從而，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求 。(4)低壓母線按經(jīng)濟(jì)截面選擇TMY母線 A=8010=800Sec=Ic/jec=509.44/1.15=443mm查表選擇Fc(3)=580.0N彎曲力矩按大于2檔來(lái)計(jì)算，即M=52.2N.m

18、W=1.110-5m計(jì)算應(yīng)力為=5.0MPa al=140MPa n故母線滿足動(dòng)穩(wěn)定的要求 母線熱穩(wěn)定校驗(yàn)，設(shè)短路假想時(shí)間為1.2SC=171As/mm2 Tima=0.75s A=504=200mm2AAmin=I(3)tima/C=16.60.75/171=84.1mm故母線也滿足熱穩(wěn)定的要求五.負(fù)荷饋線1. 第一車間導(dǎo)線和電纜的計(jì)算考慮到工作環(huán)境等各方面因素，現(xiàn)擬用BLV-500型鋁芯塑料線明敷（1） 相線截面選擇查附錄表23-1得環(huán)境溫度為30時(shí)明敷的BLV-500型鋁芯塑料線為16mm的Ial=74AI30=63.43A,滿足發(fā)熱條件，因此相線截面選 16mm（2） N線截面選擇按A

19、00.5Aa，選A0=10mm（3） PE線截面選擇由于Aa=16mm，按規(guī)定Ape16mm，綜合考慮選A=16mm（4） 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄表19知，按明敷在絕緣支持件上，且支持的間距按最大來(lái)考慮，其最小允許截面積為10mm，因此滿足機(jī)械強(qiáng)度要求（5） 校驗(yàn)電壓損耗按A=16MM查附錄表3，得明敷的鋁芯絕緣線R0=2.21/km，Y0=0.265/KM,因此線路的電壓損耗為U=（P30R0L+Q30X0L）/Un=15.75VU%=U/n100%=4.1%I30=11.55A,因此滿足發(fā)熱條件。(3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度（1） 查附錄表19得最小允許截面積10mm,因而滿足機(jī)械強(qiáng)度要求（2） 校驗(yàn)電

20、壓損耗按A=25mm，當(dāng)附錄表3得R0=1.36，X0=0.277，因此線路電壓損耗為U=20.74VU%=0.207%Ual%=5%故滿足要求高壓負(fù)荷2電纜計(jì)算根據(jù)高壓負(fù)荷1電纜的校驗(yàn)方法算出的數(shù)據(jù)就可以得知高壓負(fù)荷2滿足要求高壓設(shè)備的選擇1. 高壓斷路器的選擇由I30=529A,Un=10KV，iSH（3）=4.72KA,試選SW2-35/1000型少油戶外高壓斷路器,又按計(jì)算所得的ish(3),I30,Ik(3) ish(3)進(jìn)行校驗(yàn)其選擇校驗(yàn)表如下，斷路器數(shù)據(jù)由附錄表12查得2.高壓熔斷器I=19.5A U=10KV SOC=100MV.A故選RW4-10/1003.高壓隔離開(kāi)關(guān)由I3

21、0=529A,Un=10KV，ish（3）=4.72KA,I=1.85KA選GN19-10/6304.電壓互感器由U=10KV Soc=100MV.A故選JD2-10低壓設(shè)備選擇第一車間選DW15-200(QF)RM10-100(FU)第二車間選DW15-200（QF）RM10-60（FU）第三車間選DW15-200（QF）RM10-60第四車間選DW15-200（QF）RM10-60（FU）第五車間選DW15-200（QF）RM10-60（FU）生活區(qū)選DW15-400（QF）RM10-350（FU）六.變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定（1） 二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源

22、，交流電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險(xiǎn)；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟(jì)性差。 考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡(jiǎn)化，投資大大減少，且工作可靠，維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。（2） 高壓斷路器的控制和信號(hào)回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路。（3） 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置這里根據(jù)GBJ63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測(cè)量?jī)x表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視裝置。a) 10KV電源進(jìn)線上：電能計(jì)量柜裝設(shè)有功電能表和無(wú)功電能表；為了解負(fù)荷電流，裝設(shè)電流表一只。b)

23、變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測(cè)量電壓并裝設(shè)絕緣檢測(cè)裝置。c) 電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。d) 380V的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。e) 低壓動(dòng)力線路：裝設(shè)電流表一只。（4） 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動(dòng)重合閘裝置（ARD）（機(jī)械一次重合式）、備用電源自動(dòng)投入裝置（APD）。（二）繼電保護(hù)的整定 繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動(dòng)性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長(zhǎng)，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡(jiǎn)單。對(duì)線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)；對(duì)線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動(dòng)作

24、于信號(hào)。繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡(jiǎn)單，靈敏可靠）；帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)采用反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置。型號(hào)都采用GL-25/10 。其優(yōu)點(diǎn)是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運(yùn)行簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計(jì)對(duì)變壓器裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)、速斷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實(shí)現(xiàn)三段保護(hù)。1)變壓器繼電保護(hù)變電所內(nèi)裝有兩臺(tái)10/0.4315的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為I(3)k=16.6KA，高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為200/5A，繼電器采用GL-25/10型，接成兩相

25、兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動(dòng)作電流，動(dòng)作時(shí)限和速斷電流倍數(shù)。a)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定： ，故其動(dòng)作電流： 動(dòng)作電流整定為3A。b)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定由于此變電所為終端變電所，因此其過(guò)電流保護(hù)的10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限整定為。c)電流速斷保護(hù)速斷電流倍數(shù)整定取，故其速斷電流為： 因此速斷電流倍數(shù)整定為：。2）10KV側(cè)繼電保護(hù)在此選用GL-25/10型繼電器。由以上條件得計(jì)算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過(guò)電流保護(hù)的10倍動(dòng)作時(shí)限整定為0.5s；過(guò)電流保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線路首端的三相短路電流為2.4kA；變比為200/5A保護(hù)用電流互感器動(dòng)作電流為9A。下面對(duì)高壓母線處的過(guò)電

26、流保護(hù)裝置進(jìn)行整定。（高壓母線處繼電保護(hù)用電流互感器變比為200/5A）整定的動(dòng)作電流取，故， 根據(jù)GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電流整定為3A 。整定的動(dòng)作時(shí)限：母線三相短路電流反映到中的電流： 對(duì)的動(dòng)作電流的倍數(shù)，即： 由反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限的整定曲線確定的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：=0.6s。的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：母線三相短路電流反映到中的電流： 對(duì)的動(dòng)作電流的倍數(shù)，即： 所以由10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限曲線查得的動(dòng)作時(shí)限：。3）0.38KV側(cè)低壓斷路器保護(hù)整定項(xiàng)目：(a)瞬時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流整定：滿足 ：對(duì)萬(wàn)能斷路器取1.35；對(duì)塑殼斷路器取22.5。(b)短延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定：滿足: 取1.2。另外還應(yīng)滿足前后保護(hù)裝置的選擇性要求，前一級(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間比后一級(jí)至少長(zhǎng)一個(gè)時(shí)間級(jí)差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定：滿足： 取1.1。(d)過(guò)流脫扣器與被保護(hù)線路配合要求：滿足： ：絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時(shí)過(guò)負(fù)荷倍數(shù)(對(duì)瞬時(shí)和短延時(shí)過(guò)流脫扣器，一般取4.5；對(duì)長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器，取1.11.