工厂供电课程设计报告书.pdf

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1、.工厂供电课程设计姓名：学号：32 专业班级：自动化 1421 指导老师：时间：2015.12.712.13 地点：仪表楼 417 成绩：.目录第一章 原始资料.1 1.1 工厂负荷情况.1 1.2 供电电源情况.1 1.3 气象资料.2 1.4 地质水文资料.2 1.5 电费制度.2 第二章 负荷统计.2 2.1 需要系数法.2 2.2 二次项系数法.2 2.3 负荷计算.3 第三章 无功功率补偿.4 第四章 主变选择.5 第五章 高压进线.5 5.1 10KV 高压进线和引人电缆的选择.5 5.2 380V 低压出线的选择.5 5.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验.6 第六章 电力主

2、接线设计.7 6.1 主接线概念.7 6.2 在选择主接线时的设计依据.7 6.3 主接线设计的基本要求.8 6.4 变电所主接线方案的选择.8 6.5 两种主接线方案的技术经济比较.8 6.6 电力主接线设计小结.9 6.7 主接线图.9 第七章 短路电流计算.10 7.1 绘制计算电路图.10 7.2 确定短路计算基准值.10 7.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值.10 7.4 计算短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量.11 7.4.1 k-1点（10.5KV 侧）.11 7.4.2 k-2点（0.4KV 侧）.11 7.5 计算结果.11 第八章 高压设备选择.12 8.1 10k

3、V 侧一次设备的选择校验.12 8.2 380V 侧一次设备的选择校验.12 8.3 高低压母线的选择.13 第九章 结论.13 参考文献.14.第一章原始资料1.1 工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负持续时间为 6h。该机械厂拥有铸造车间，锻压车间，金工车间，工具车间，电镀车间，热处理车间，装配车间，机修车间，锅炉房，仓库和生活区。除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷，本厂的负荷统计资料如表1-1所示。厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW 需要系数功率因数1 铸造车间动力300 0.3 0.70 照明6 0.8 1.0 2 锻压

4、车间动力350 0.3 0.65 照明8 0.7 1.0 7 金工车间动力400 0.2 0.65 照明10 0.8 1.0 6 工具车间动力360 0.3 0.60 照明7 0.9 1.0 4 电镀车间动力250 0.5 0.80 照明5 0.8 1.0 3 热处理车间动力150 0.6 0.80 照明5 0.8 1.0 9 装配车间动力180 0.3 0.70 照明6 0.8 1.0 10 机修车间动力160 0.2 0.65 照明4 0.8 1.0 8 锅炉房动力50 0.7 0.80 照明1 0.8 1.0 5 仓库动力20 0.4 0.80 照明1 0.8 1.0 生活区照明350

5、0.7 0.90 表 1-1 工厂负荷统计资料（示例）1.2 供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的导线型号为 LGJ-150,导线为等边三角形排列，线距离2m;干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断.流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7S。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80km,电缆线路总长度为25km。1.3 气象资料本厂所在地区的年最高气温为3

6、8，年平均气温为23,年最低气温为-8，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为26,年最热月地下0.8m处平均温度为 25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。1.4 地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主，地下水位为2m。1.5 电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18 元/kVA，动力电费为 0.20 元/kWh,照明电费为 0.50 元/kWh工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.95。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：610k

7、V为 800元/kVA。第二章负荷统计我国目前普遍采用的确定设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种，而前者应用最为普遍。2.1 需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算计算负荷。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。2.2 二次项系数法将符合分为基本负荷和附加负荷，后者考虑一定数量大容量设备影响。当用电设备台数少而容量相差悬殊，用二项式法。本设计结合实际情况，采用需要系.数法确定。主要计算公式有：有功计算负载：P30=KdPe无功计算负载：Q30=P30tan 视在计算负载：S30=P30/3UN计算电流：I30=S30/3UN2.3

8、负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表2-1 所示。表 2-1 机械厂负荷计算表.第三章无功功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如果在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚未达到规定的功率因数要求时，则需考虑人工的无功功率补偿。由表 11-4 可知，该厂 380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂 10kV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。而本次课程设计要求功率因数不低于0.95，考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.95,暂取 0.

9、96 来计算 380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tan 1-tan 2)=812.2tan(arccos0.75)-tan(arccosO.96)kvar =479.4kvar 选 PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为 BW0.4-14-3 型，采用其方案 1(主屏）1 台与方案 3(辅屏）4 台相组合，总共容量14kVarx36=504kvar。因此无功补偿后 工厂 380V侧和 10kV侧的负荷计算如表 3-1 所示。表 3-1 无功补偿后工厂的计算负荷由上表可知，无功功率补偿后，由于低压侧总的计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，

10、而且减少了工厂的电费开支，从而使工厂获得一定的经济实惠。.第四章主变选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器，考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台主变压器型号采用S9型，而容量选 SN.T=1000kVA S30=900kVA，即选一台 S9-1000/10 型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器型号亦采用S9型，而每台变压器容量下式计算，即Sn.t(0.6 0.7)900kVA=(540630)kVA；SN.T5S30(II)=(132+160+44.4)kVA=336.4kVA。因此选两台 S

11、9430/10 型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高庄联络线来承担。主变压器的联结组均采用YynO。第五章高压进线5.1 10KV 高压进线和引人电缆的选择（1）10kV高压进线的选择校验采用 LJ 型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。（2）由髙压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用 YJI22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。5.2 380V 低压出线的选择（1）馈电给 1 号厂房（铸造车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。（2）馈电给 2 号厂房（锻压车间）的线路亦采用VLV22-1000-3240

12、+1120 的四芯聚氯乙餘绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（3）馈电给 3 号厂房（热处理车间）的线路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙錄绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（4）馈电给 4 号厂房（电镀车间）的线路亦采用VLV22-1000-3240+1.120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（5）馈电给 5 号厂房（仓库）的线路由于仓库就在变电所旁边，而且共筑物，因此采用聚氯乙稀绝缘铝芯导线BLV-1000 型（见表 8-30)5根（包括 3根相线、1 根 N线、1 根 PE线）穿硬塑料管埋地敷设。（6）馈电给 6 号厂房（工具车间）的线路亦采用 VLV22-1000-3240

13、+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（7）馈电给 7 号厂房（金工车间）的线路亦采用 VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（8）馈电给 8 号厂房(锅炉房）的线路亦采用 VLV22-1000-3 240+1120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（9）馈电给 9 号厂房（装配车间）的线路亦采甩 VLV22-1000-3240+ll20 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（10）馈电给 10号厂房（机修车间）的线路亦采用 VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙稀绝缘的铝芯电缆直埋敷设。（11）馈电给生活区的线路采用 B

14、LX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。5.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验采用 YJI22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kV母线相联。（1）按发热条件选择工厂二级负荷容量共335.lkVA,I30=335.lkVA/(310kV)=19.3A，而最热月土壤平均温度为25C，因此査表可得，初选缆芯截面为 25mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆（注：该型电缆最小芯线截面积为25mm2),其满足发热条件。（2）校验电压损耗查表可得缆芯为 25mm2的铝芯电缆的 R0=1.54/km(缆芯温度按 80计），X0=0.12/km，而二级

15、负荷的（P30=259.5kw，Q30=211.9 kvar，线路长度按 2km计，因此由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。（3）短路热稳定校验按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25mm2的交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位 l0kV 的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有暂缺。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表5-1 所示。.线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线LJ-35 铝绞线(三相三线架空）主变引入电缆YJL22-10000-3 X 25 交联电缆(直埋）380V 低压出线至 1 号厂房VLV22

16、-1000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 2 号厂房VLV22-1000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 3 号厂房VLV22-1000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 4 号厂房VLV22-1000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 5 号厂房BLV-1000-14铝芯塑料线 5 根穿径 25mm 硬塑管至 6 号厂房VLV22-1000-324+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 7 号厂房VLV22-1000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 8 号厂房VLV22-1000-3 x240+1 120 四芯塑料电缆（直埋）至 9 号厂

17、房VLV22-1000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 10 号厂房VLV22-1000-3240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至生活区四回路，每回路 3 xBLX-1000-1 120+1 BLX-1000-175 橡皮线（三相四线架空）与邻近单位 10kV 联络线YJI22-10000-3 x 25交联电缆（直埋）表 5-1 变电所进出线和联络线的型号规格第六章电力主接线设计6.1 主接线概念变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统

18、的连接情况。所以电气主接线是变电所电气部分的主体，对变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。6.2 在选择主接线时的设计依据(1)变电所所在电力系统中的地位和作用。(2)变电所的分期和最终建设规模。(3)负荷大小和重要性。(4)系统备用容量大小。.6.3 主接线设计的基本要求（1）安全性：安全包括设备安全和人身安全。（2）可靠性：可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。（3）灵活性：灵活就是在保障安全可靠的前提下主接线能够适应不同的运行方式。（4）经济性：满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和

19、年运行费用。6.4 变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案。（2）装设两台主变压器的主接线方案。6.5 两种主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供 电 安 全性满足要求满足要求供 电 可 靠性满足基本要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗略小灵 活 方 便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩 建 适 应性稍差一些更好一些经济指标电 力 变 压器 的 综 合投资额查表得 S9-1000/10 的单价约为 15.1 万元，而变压器综合投资

20、约为其单价的2 倍，因此其综合投资约为 2 15.万元=30.2 万元查表得S9430/10 的单价约为 10.5 万元，因此两台变压器的综合投资约为45万元=42 万元，比一台主变方案多投资 8 万元高 压 开 关柜（含 计量柜）的综合投资额查表得GG-1A(F)型柜可按每台 4 万元计，而其综合投资可按设备 价的 1.5 倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4l.5 4 万元=24万元本方案采用 6 台 GG-1A(F 柜，其综合投资约为61.5 4 万元=3万元，比一台主变方案多投资 12 万元.经济指标电 力 变 压器 和 高 压开 关 柜 的年运行费按规 定 计 算,主变 的折 旧费=

21、30.2 万元 0.05=1.51 万元;高压开关柜的折旧费=24 万元0.06=1.44 万元;变配电设备的 维 修 管 理 费=(30.2+24)万元 0.06=3.25万元。因此主变和高压开关设备的折旧和维修管理费=(1.51+1.44+3.25)万元=6.2 万元(其余项目从略）主 变 的 折 旧 费=42 万 元x0.05=2.1万 元;高压开关柜的折旧费=36 万元0.06=2.16万元;变配电设备的维修管理费=(42+36)万元 0.06=4.68万元。因此主变和高压幵关设备的折 旧 和 维 修 管 理 费=(2.1+2.16+4.68)万元=8.94 万元，比一台主变方案多耗资

22、 2.74 万元供电贴费按主变容量每 kVA90元计，供电 贴 费=1000kVA 0.09万/kVA=90万元供电贴费=2630kVA 0.09万元=113.4万元，比一台主变方案多交 23.4 万元6-1 两种主接线方案的比较6.6 电力主接线设计小结从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。(说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案)6.7主接线图6-2 主接线图.第七章短路电流计算7.1 绘制计算电路图表 7-1 短路计算电路7

23、.2 确定短路计算基准值设 Sd=100MVA,Ud=Uc=1.05UN,即高压侧 Ud1=10.5KV,低压侧 Ud2=0.4KV,则Id1=Sd/3Ud1=100MVA/310.5KV=5.5KA Id2=Sd/3 Ud2=100MVA/30.4KV=144KA 7.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值 (1)电力系统已知 Soc=500MVA,故 X1*=100MVA/500MVA=0.2 (2)架空线路查表可知LGJ-150 的0=0.36/km,而线路长 8km,故 X2*=（0.36 8）100MVA/（10.5KV）2=2.6 (3)电力变压器查表得Uk%=4.5，故 X3*=4.

24、5/100 100MVA/1000KVA=4.5 因此绘短路计算等效电路如图7-2 所示。表 7-2 短路计算等效电路.7.4 计算短路电流总电抗及三相短路电流和短路容量7.4.1 k-1点（10.5KV 侧）(1)总电抗标幺值X*（k-1）=X1*+X2*=0.2+2.6=2.8 (2)三相短路电流周期分量有效值I(3)k-1=Id1/X*（k-1）=5.5KA/2.8=1.96KA (3)其他短路电流I（3）=I（3）=I(3)k-1=1.96kA ish（3）=2.55 I（3）=2.551.96KA=5.0KA Ish（3）=1.51 I（3）=1.511.96KA=2.96KA (4

25、)三相短路计算S(3)k-1=Sd/X*（k-1）=100MVA/2.8=35.7MVA 7.4.2 k-2点（0.4KV 侧）(1)总电抗标幺值X*（k-2）=X1*+X2*+X3*=0.2+2.6+4.5=7.3 (2)三相短路电流周期分量有效值I(3)k-2=Id2/X*（k-2）=144KA/7.3=19.7KA(3)其他短路电流I（3）=I（3）=I(3)k-2=19.7kA ish（3）=1.84 I（3）=1.8419.7KA=36.2KA Ish（3）=1.09 I（3）=1.0919.7KA=21.5KA (4)三相短路计算S(3)k-2=Sd/X*（k-2）=100MVA/

26、7.3=13.7MVA 7.5 计算结果以上短路计算结果综合如表7-3 所示。.短路计算点三相短路电流/kA 三相短路容量/MVA Ik（3）I”（3）I（3）ish（3）Ish（3）SK（3）K-1 1.96 1.96 1.96 5.0 2.96 35.7 K-2 19.7 19.7 19.7 36.2 21.5 13.7 7-3 短路计算结果第八章高压设备选择8.1 10kV 侧一次设备的选择校验表 8-1 10kV 侧一次设备的选择校验上表所选一次设备均满足要求。8.2 380V 侧一次设备的选择校验.表 8-2 380V 侧一次设备的选择校验上表所选一次设备均满足要求。8.3 高低压母

27、线的选择10kV 母 线 选 LMY-3(40 4),即 母 线 尺寸 为 40mm 4mm；380V 母 线选1LMJ-3(12010)+806，即相母线尺寸为120mm 10mm，而中性线母线尺寸为80mm 6mm。第九章结论一周的课程设计结束了，这对于自己以后的学习有很大的帮助。在这次的设计过程中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入的理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程中你会发现自己在不断地提升。虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的

28、困惑，使我学到了许多课堂上学不到的知识，也解决了课堂上发现不了的问题。这次的毕业设计是某机械全厂总降压变电所及配电系统的设计.通过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历.的步骤，感触最深的就是查阅了很多设计书和指导书。为了让自己设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅课本，使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用。所学理论知识很好的运用到了实际的工程当中，在具体的设计过程中，真正做到了学以致用，并使自己的实际工程能力得到了很大的提高。这次设计也作为我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产

29、生积极的影响。其次，这次课程设计也让我意识到了团队合作的重要性。我们组的成员分工合作，才得以让我们的设计更加完善，整个设计过程有条不紊。我们在设计过程中运用了很多的知识，使我们每一个人都有了进步；计算方面和绘图方面更加得心应手，熟练了对 AUTOCAD、WORD等软件的掌握。另外，工厂供电对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义，由于能源节约是工厂供电的一方面，而且能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此工厂供电要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，必须达到以下几点要求：安全，可靠，优质，经济。在整个设计的过程中，我也时刻本着不懂就问

30、的原则，在虚心的学习请教下，我明白了设计的意义，与做设计的基本方法、基本步骤。不管怎样，设计效果基本达到了实际工程的需求和老师的要求。电力用户要获得高质量的电力，关键在电源本身的质量。但如果电源质量相同，那就要看在供配电的设计中，是不是合理了。合理的设计使用户用的安心，用的顺心，也用得放心。课程设计是学习的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养解决实际工程技术问题的能力，同时对电力系统的有关规定，方针，技术规程等有一定的了解。在计算，设计，绘图等当面得到了训练为我们以后的工作奠定了基础。参考文献1 介才.工厂供电（第三版）.：机械工业，2014.5.