常州大学工厂供电课程设计(24页).doc

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1、-常州大学工厂供电课程设计-第 - 24 - 页 工厂供配电课 程 设 计专 业 ： 电气工程及其自动化 年 级 ： 电气102 学生姓名 ： 郭凯 学 号 ： 10463212 导师及职称： 史兵 讲师 前言3设计任务4第一章 负荷计算及功率补偿51、负荷计算的方法52、各用电车间负荷计算结果如下表：153、全厂负荷计算154、功率补偿15第二章 变电所主变压器161、 主变压器台数的选择162、 变电所主变压器容量的选择16第三章 主结线方案的选择171、方案选择182、方案确定22第四章 短路计算221、确定基准值222、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值233、求k-1点的短路电路总

2、电抗标幺值及三相短路电流和短路容量234、求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量24第五章 导线型号及截面的选择251、导体材料的选择252、导线绝缘的选择253、导线截面的选择25第六章 高、低压设备的选择261、工厂变电所高压开关柜母线选择262、配电所高压开关柜的选择26第七章 变压器的继电保护261、过电流保护273、变压器的过电流保护27参考文献：29前言供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础

3、之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：（1） 安全在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。（2） 可靠应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。（3） 优质应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。（4） 经济应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。关键词：工厂供电 负荷计算 变压器 设计任务1、工厂负荷计算及功率补偿，列出负荷计算表、表达计算成果。2、工厂总降压变电

4、所的位置和主变压器的台数及容量选择3、工厂总降压变电所主结线设计4、工厂供、配电系统短路电流计算5、导线型号及截面的选择6、变电所高、低压侧设备选择7、继电保护及二次结线设计序号车间名称金属切削机床（三相）通风机（三相）电阻炉（三相）电热干燥箱（220V单相）对焊机（380V单项）1原料车间6KW*34KW*310KW*42电加工车间15KW*55KW*24KW*220KW*215KW*43锻造车间55KW*56KW*24KW*520KW*44锅炉车间10KW*24KW*510KW*4第一章 负荷计算及功率补偿1、负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需

5、要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率： = 无功功率: = tg 视在功率: = /Cos 计算电流: = /2、 计算过程原料车间的计算负荷：（1） 通风机（三相）查附录表1，取=0.8，Cos=0.8，tg故=6KW*3*0.8=14.4 KW=14.4*0.75=10.8 Kvar（2） 电阻炉（三相）查附录表1，取=0.7，Cos=1，tg=0故=4KW*3*0.7=8.4 KW=0（3） 电热干燥箱（220V 单相）其中2台接与A相，1台接与B相，1台接与C相查附录表1得=0.7，Cos=1，tg=0A相：=10KW*2*0.7=14 KWB相：=10KW*0.7=7 KWC相：

6、=10KW*0.7=7 KW总的等效三相负荷：=3*14KW=42KW=0 总的计算负荷： 取 = 0.95; =（14.4KW+8.4+42KW）*0.95=61.65 KW=(10.8 Kvar +0+0)*0.97=10.48 Kvar=62.53 KVA=/=95.00 A电加工车间的计算负荷：（1）金属切削机床（三相）查附录表1，取=0.2，Cos=0.5，tg故=15KW*5*0.2=15 KW=15*1.73=25.95 Kvar（2）通风机（三相）查附录表1，取=0.8，Cos=0.8，tg故=5KW*2*0.8=8 KW=8*0.75=6 Kvar（3）电阻炉（三相）查附录表

7、1，取=0.7，Cos=1，tg=0故=4KW*2*0.7=5.6 KW=0（4）电热干燥箱（220V 单相）1台接与A相，1台接与B相查附录表1得=0.7，Cos=1，tg=0 A相：=20KW*0.7=14 KWB相：=20KW*0.7=14 KW（5）对焊机(380V 单相)其中2台接与AB相间，1台接与BC相间，1台接与CA相间查附录表1得=0.35，Cos=0.7，tg2；再由P40表2-3查得Cos=0.8，=0.2，=0.22，=0.8。因此对焊机换算到各组的有功和无功设备容量为：A相=0.8*2*15+0.2*15=27 KW=0.22*2*15+0.8*15=18.6 Kva

8、rB相=0.8*15+0.2*2*15=18 KW=0.22*15+0.8*2*15=27.3 KvarC相=0.8*15+0.2*15=15 KW=0.22*15+0.8*15=15.3 Kvar各相有功和无功计算负荷为：A相=0.35*27KW=9.45 KW=0.35*18.6Kvar=6.51 KvarB相=0.35*18KW=6.3 KW=0.35*27.3Kvar=9.56 KvarC相=0.35*15KW=5.25 KW=0.35*15.3Kvar=5.36 Kvar各相总的有功和无功计算负荷为：A相=+=14KW+9.45KW=23.5 KW=6.51 KvarB相=+=7KW

9、+6.3KW=13.3 KW=9.56 KvarC相=5.25 KW=5.36 Kvar总的等效三相计算负荷：=3=3*23.5KW=70.5 KW=3=3*9.56Kvar=28.68 Kvar总的计算负荷： 取 = 0.95; =（15KW+8KW+5.6+70.5KW）*0.95=94.15 KW=(25.95 Kvar +6 Kvar +0+28.68)*0.97=58.81 Kvar=111.02 KVA=/=168.68 A锻造车间的计算负荷：（1）金属切削机床（三相）查附录表1，取=0.2，Cos=0.5，tg故=55KW*5*0.2=55 KW=55*1.73=95.15 Kv

10、ar（2）通风机（三相）查附录表1，取=0.8，Cos=0.8，tg故=6KW*2*0.8=9.6 KW=9.6*0.75=7.2 Kvar（3）电阻炉（三相）查附录表1，取=0.7，Cos=1，tg=0故=4KW*5*0.7=14 KW=0（4）电热干燥箱（220V 单相）其中2台接与A相，1台接与B相，1台接与C相查附录表1得=0.7，Cos=1，tg=0A相：=20KW*2*0.7=28 KWB相：=20KW*0.7=14 KWC相：=20KW*0.7=14 KW总的等效三相负荷：=3*28KW=84 KW=0 总的计算负荷： 取 = 0.95; =（55KW+9.6KW+14KW+84

11、KW）*0.95=154.47 KW=(95.15Kvar+7.2Kvar+0+0)*0.97=99.28 Kvar=183.62 KVA=/=278.98 A锅炉车间的负荷计算：（1）通风机（三相）查附录表1，取=0.8，Cos=0.8，tg故=10KW*2*0.8=16 KW=16*0.75=12 Kvar（2）电阻炉（三相）查附录表1，取=0.7，Cos=1，tg=0故=4KW*5*0.7=14 KW=0（3）对焊机(380V 单相)其中2台接与AB相间，1台接与BC相间，1台接与CA相间查附录表1得=0.35，Cos=0.7，tg2；再由P40表2-3查得Cos=0.8，=0.2，=0

12、.22，=0.8。因此对焊机换算到各组的有功和无功设备容量为：A相=0.8*2*10+0.2*10=18 KW=0.22*2*10+0.8*10=12.4 KvarB相=0.8*10+0.2*2*10=12 KW=0.22*10+0.8*2*10=18.6 KvarC相=0.8*10+0.2*10=10 KW=0.22*10+0.8*10=10.2 Kvar各相有功和无功计算负荷为：A相=0.35*18KW=6.3 KW=0.35*12.4Kvar=4.34 KvarB相=0.35*12KW=4.2 KW=0.35*18.6Kvar=6.51 KvarC相=0.35*10KW=3.5 KW=0

13、.35*10.2Kvar=3.57 Kvar总的等效三相负荷：=3*6.3KW=18.9 KW=3*6.51Kvar=19.53 Kvar锅炉车间总的计算负荷： 取 = 0.95; =（16KW+14KW+18.9KW）*0.95=47.43 KW=(7.2Kvar+12Kvar+19.53Kvar)*0.97=37.57 Kvar=60.51 KVA=/=91.94 A序号车间名称设备容量计算负荷(安)(千瓦)(千乏)(千伏安)1原料车间702电加工车间1733锻造车间3874锅炉车间803、全厂负荷计算取 = 0.9; 根据上表可算出： =357.7 kW; = 206.14 kvar则

14、= 357.7 kW =321.93 kW = 206.14kvar =195.83 kvar = 376.81 KVA = / 572.51 ACOS = /4、功率补偿设计中要求COS0.9,而由上面计算可知COS=0.850.9，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。可选用BCMJ0.4-8-3型的电容器，其额定电容为200F（tanarc cos0.85tanarc cos0.92）Kvar=62.37Kvar 取Qc=63 Kvar因此，其电容器的个数为： n = /而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取9个正好 无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为

15、： = A变压器的功率损耗为：= 0.06 * 376.81 = 22.61 Kvar = 0.015 * 376.81= 5.65 Kw变电所高压侧计算负荷为：= 321.93+5.65 = 327.58 Kw= (195.83-63 )+22.61= 155.44 Kvar = = 362.59 KV .A无功率补偿后，工厂的功率因数为：cos= / 则工厂的功率因数为：cos= /0.9 因此，符合设计的要求第二章 变电所主变压器1、 主变压器台数的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷

16、继续供电，故选两台变压器。2、 变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件： 任一台单独运行时，ST（0.6-0.7） S30（1） 任一台单独运行时，ST S30（）由于S30（1）= 376.81 KVA，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。 ST（0.6-0.7） 376.81=（226.08263.77）KVASTS30（）因此选S9-315/10(6)型号的变压器二台，额定容量为315 KVA 第三章 主结线方案的选择对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为610KV的高压配电电压，然后经

17、车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。1、方案选择1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2、 一次侧采用外

18、桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11 和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率

19、不通过进线断路器QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。2、方案确定由上面4种分析知道：电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（

20、2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展,采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。第四章 短路计算本设计采用标幺制法进行短路计,下图为电的系统图1、确定基准值取 = 100MVA, = KV, =KV而 = / = 100MVA/(KV) = KA = / = 100MVA/(KV) = 144KA 2、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统（ = 500MVA） = 100MVA/500MVA2）架空线路（XO = 0.35/km） = 0.355100/93）电力变压器（ = 4） = /100 = 4100/(100315) = 等效

21、电路图如下图，图上标出个元件的电抗标幺值，并标明短路计算点3、求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值= 9= 1.792)三相短路电流周期分量有效值 = /= /1.79 =3)其他三相短路电流 = = = KAKA = KA KA= KA4)三相短路容量 = / =100MVA/1.79=54、求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值 = / =0.29+1/2=2)三相短路电流周期分量有效值 =/ = 144KA/ = KA3)其他三相短路电流 = = = KAKA =3KAKA = KA4)三相短路容量 = / = 100

22、MVA/ = MVA5、短路电流计算结果：三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK-1点5K-2点第五章 导线型号及截面的选择1、导体材料的选择 从节能角度，为了减少电能传输时引起的线路上电能损耗，要求减少导体的电流阻抗则使用铜比铝好。故，本设计中所有导线电缆全部选用铝绞线。2、导线绝缘的选择交联聚乙烯、绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆：其制造工艺简单，没有敷设高差的限制。重量较轻，弯曲性能好，具有内铠装结构，使铠装不易腐蚀。能耐油和酸碱性的腐蚀，而且还具有不延燃的特性，可适用于有火灾发生的环境。同时，该电缆还具有不吸水的特性，适用用于潮湿、积水或水中敷设。3、导线截面的选择电流通过导线时，要产生电

23、能损耗，使导线发热，若绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘损坏，甚至引起火灾。当裸导线的温度过高时，会使其接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，甚至可发展到断线。因此规定了不同材料和绝缘导线的允许载流量。在这个允许载流量范围内运行，导线的升温不会超过允许值。选择导线截面使通过相线的电流Ic应不超过导线正常运行时的允许载流量Ial。 对长距离大电流及35KV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。架空进线的选择按发热条件选择导线截面已知 =A由课本表 5-3 查得jec=1.65，因此 Aec=/1.65=346.97选择准截面4010的铝绞线校

24、验发热条件和机械强度都合格第六章 高、低压设备的选择1、工厂变电所高压开关柜母线选择工厂变电所高压开关柜母线宜采用LMY型硬母线2、配电所高压开关柜的选择高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。10KV电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里选择GG1A-10Q（F）型。第七章 变压器的继电保护在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。1、过电流保护对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧： 1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧 2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏

25、性要求时，则允许在各侧装设保护。 各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。 3）、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。 4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。 5）、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。 6）、对某些稀有的故障类型（例如110KV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。2、差动保护变压

26、器差动保护动作电流应满足以下三个条件应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流应躲过变压器的励磁涌流在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作3、变压器的过电流保护IL.max =2315/()A = A因此Iop = KrelKWIL.max/(Kr130) =A故动作电流整定为A。2保护动作时间 tt1-Ik.max = 10/= A则：Sp = KWIk.min/(KiIop) = 1/(30) = 满足保护灵敏度的要求4、变压器的过负荷保护过负荷保护动作电流的整定/ = 1.3315/30A = A动作时间取1015s总结 在工厂供电课程结束的时候，本学期的课程设计也开始了，作为一名电气专业的学生，仅仅会做题目是不行的，因此我就得，这个课程设计很有意义，它把工厂供电整本书所学知识进行了一次大综合，在短短的两周课程设计里，遇到过难题，困难，CAD画图更是要从头学起，遇到问题和同学一起讨论解决，感觉自己就是一个工程师，当课程设计结束的那一刻，心里充满了自豪感，在此次设计中，我综合运用所学知识，认真执行相关规范，理论联系，培养锻炼了独立分析和解决工厂供电方面问题的能力，为将来的工作奠定了基础。参考文献工厂供电刘介才 主编 北京 机械工业出版社工厂供电设计指导主编刘介才机械工业出版社