供配电课程设计正文.docx

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1、1 .前言电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而 来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便 于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及 整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占 的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产 品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大 增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度, 改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。

2、从另一方面来说，如果工厂的 电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，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工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济 建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家 经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要, 并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1 .安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2 .可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。3 .优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求.

3、4 .经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金 属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当 前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。最小总电抗标幺值=X；mm + X；=0.333+1.59 = 1.923 min(A:-l)11111,1三相短路电流周期分量有效值最大值 叱皿)=力 X.皿)=5.5/1.923= 2.86L4最小值 /黑=5.5/2.423=2.27必其他三相短路电流r(3)_ t3_ r3 ? X6L47max(A,-l) - 2oo(A-1) - 1 maxtt-1) 一 4，舄g)=，

4、；in 伙-1)= 2.27k4i% =2.55d.55x2.86 = 7.293kA% =2.55/；：Kt =2.55x2.27 = 5.7885kA/% = L5 % f = 1.55 x 2.86 = 4.3186kA% = 151/.0 = 1.55 x 2.27 = 3.4227M三相短路容量S：&f nS/X/ip =100MSA/1.923 = 52MVAS*g)= S J X2皿 _)= 1OOMVA A / 2.423 = 41.27 IM V A4.4、计算k-2点(0. 4kVffi)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量五个变压器分列运行，取其中一个作为例子计算，其

5、他四个相似总电抗标幺值最大总电抗标幺值XZmaW-2)=X*” + X； + X； = 0.833+1.59 +16 = 18.423 I 111 A/J最小总电抗标幺值 XminU_2) = X：m.m + x； + X； =0.333 + 1.59+16 = 17.923三相短路电流周期分量有效值最大值= j/X/*2)=55/17.923 = 8.()53必最小值 喘二5/*/-2)=5.5/18.423 = 7.835kA其他三相短路电流/“_ /_ _ O fjCQI, A/ina.jt-2) 1如-2) /inax.-2) -璃-)=%. 2)=匕心=7835四max.v/r -

6、2,26/max(&-2)2,26 x 8*053一骁=2.26/加=2.26x7.835=17.73% = 13 IL = L31 x 8.035 = 10.55E4温凶=1.31/温一为=131x7.835 = 10.26415三相短路容量S：黑一 2)=5/乂而*2)=l00MV.A/17.923 = 5.58MV,AU-2)=5, /Xmax(A._2)=100WM/18.423 = 5.428MVM 作出短路计算表如下：表4-2最大运行方式下的短路计算表变压器短路计算点总电抗标幺值XymaxCt-2.三相短路电流/kA三相短路容抗/MHAr（3）/ 00/1 shS）S11-M-k-

7、12. 4232. 272. 272. 275. 78853. 427741.271250/10k-218. 4237. 8357. 8357. 83517.7110. 2645. 428S11-M-400/10k-12. 4232. 272.272. 275. 78853. 427741.271k-212. 42311.6211.6211.6226. 2615. 2228. 05S11-M-315/10k-12. 4232. 272.272. 275. 78853. 427741.271k-215. 1239. 5449. 5449. 54421.5712.5036.612S11-M-500

8、/10k-12. 4232. 272. 272. 275. 78853. 427741.271k-210. 42313. 8513. 8513. 8531.318. 149. 594S11-M-200/10k-12. 4232. 272. 272. 275. 78853. 427741.271k-222. 4236. 446. 446. 4414. 558. 4334. 46表4-3最小运行方式下的短路计算表变压器短路计算点总电抗标幺值V*/max(A-2)三相短路电流/kA三相短路容抗/MV-A7 (3)/0璟/1 shSll-M-250/10k-11.9232. 862. 862. 867

9、. 2934. 318652.002k-217.9238. 0538. 0538. 05318. 2010. 555. 58Sll-M-400/10k-11.9232. 862. 862. 867. 2934. 318652. 002k-211.92312.10612. 10612.10627. 3615. 8598. 39Sll-M-315/10k-11.9232. 862. 862. 867. 2934.318652.002k-214.6239. 8719. 8719. 87122. 30812. 9316. 839Sll-M-500/10k-11.9232. 862. 862. 867.

10、 2934. 318652.002k-210. 42314.54614. 54614.54632. 87419. 05510.078Sll-M-k-11.9232. 862. 862. 867. 2934.318652. 002200/10k-221.9236. 5846. 5846. 58414. 888. 6254.5615、电气设备选择与校验5.1、 高压侧导线选择10kV导线选择10kV5km1329.3kW+j539.76kvar图5-1高压侧线路长度和负荷情况1）先按电压损失条件选择导线截面初选YJV型铜电缆，对10kV架空线取x0=0.35C/%?,则有:1以 =z-(r()Pc

11、lL + x0QclL)=；10(72I0xl02= 6.6465/0+0.9446 5于是可得彳) = nvn2=30.81 nvn2r()0.6102选取打V22 -8.7/10-3x35 导线，查表知 .=0.62C, % = 0.1130/6代入参数计算可得：力0% = 焉（-。匕 +占2为iut/川10xl02=4.4258 15 P9x6()可见其整定动作电流满足保护灵敏度要求。对k-2处/. min= 0.866 /&)= 0.866 x 7.835 = 6.785kA所以k-2处的定时限过电流保护灵敏度为S，看号.5可见其整定动作电流满足保护灵敏度要求。7.课程设计心得通过本次

12、的工厂供配电课程设计，自己在多方面都有很大的提高，专业知识的 掌握得到了强化，掌握了利用PPT和画图版快速画图的能力，查阅相关书籍、资料 的能力也得到了提高，把理论知识和实际工厂设计要求紧密联系起来。课程设计过程中，注重的是理论知识的实际应用。开始的负荷计算、无功补偿 和短路计算基本上可以结合书本上的例题很快的完成，在选择主接线方案的过程 中，因为对接线方式没有充分理解，加上画图技术比较生疏，进度变得十分缓慢， 但是随着设计的深入及对各种方案的研究对比，问题很快就得到了解决。总的来说工厂供电课程设计的完成使我受益匪浅，既巩固了理论知识，又锻炼 了解决实际问题的能力。参考资料1、翁双安.供电工程

13、.第1版.北京：机械工业出版社，2004.52、余健明等.供电技术.第3版.北京：机械工业出版社，19983、刘介才.实用供配电技术手册.北京：中国水利水电出版社，20024、殷乔民.供电所电工知识技能速查手册.中国电力出版社，20085、中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册：第2版.北京： 水利电力出版社6、刘介才.工厂供电设计指导.北京：机械工业出版社，19987、周瀛，李鸿儒.工业企业供电（第二版）.北京：冶金工业出版社，2002.8、黄德仁等.供用电实用技术手册.北京：中国水利水电出版社，19969、G1350053-199410kV及以下变电所设计规范、GB50052-

14、1995供配电系 统设计规范、供电营业规则等规范2、负荷计算、无功补偿计算、变压器选择及初步方案的确定2.1、 全厂负荷统计负荷计算是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变 动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。工业企业电力负荷计算的主要目的是：(1) .全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量作出估算以便确定整个 工程的方案。(2) .在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气 设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。确定负荷计算的方法有多种，包括估算法、需要系数法、二项式法和单相复合 的计算，在这里

15、我们采用需要系数法。对于单组用电设备的计算负荷公式如下：视在功率：Sc=Pj+Q： 计算电流：I,有功功率： Pc=K.无功功率：Qc= P( tan (p同N式中：Kd一一该用电设备组的需要系数tan。一一功率因数角的正切值又一一该用电设备组的额定电压，单位是kV所以本厂的负荷统计如下(以金工车间为例)：有功计算负荷： E= 0.35 X 645 = 225.75k W无功计算负荷： =，tan = 225.75 x 1.17 = 263.93kvar视在计算负荷：2+er2= V225.752 +263.932 = 347.31kV- 71计算电流:= 527.68AS._ 347.31M

16、Un - V3x().38其他车间的负荷计算和以上的一样，见表2.1：表2.1车间负荷计算表序号车间名称设备容量 /kW计算容量计算电流 /A有功计算负荷/kW无功计算负荷/kvar视在计算负荷/ kV A1金工车间645225. 75263. 93347.31527. 682装配车间760342348.91488. 57742.313卧式装配车间540243284.10373. 855684锯条车间356178181.60254. 29386. 355银金车间425148. 75173.91228. 85347.76喷漆车间21596.7585. 331291967办公楼22016579.9

17、1183. 33278. 5412合计31611399. 251417.692.2、 车间变电所的数量、类型和所址的确定由于工厂属于三级负荷，并且取10kV母线作为电源，综合考虑工厂负荷分布 情况及厂区情况，选用5个10kV/0.38kV直降变电所，具体分配如下：金工车间、 装配车间、卧式装配车间分别装配车间变电所1、车间变电所2、车间变电所3, 锯条车间、锁金车间和喷漆车间共用一个车间变电所4,办公楼用一个变电所5。2.3、 无功功率补偿计算（以金工车间为例）（1）求补偿前的视在计算负荷及功率因数视在计算负荷Sc =347.31kV.A 功率因数co秒= 0.65（2）确定无功补偿容量Qnc

18、=匕（tan。-tan。= 225.75 x1.17 - tan （arccoO.92）= 167.96kvar（3）低压电容器柜的选择选择GGJ-01 （A）型低压无功功率补偿柜，BCMJ0.4T6-3电容器，所需安装的组数口 =。畿/16411,所需柜数2台。其余车间的计算与金工车间类似，无功补偿容量与电容器柜选型见表2-2：表2-2无功补偿容量与电容器柜选型表车间名称所需无功补偿容量/kvar低压电容器柜型号电容器柜台数实际无功补偿容量/kvar金工车间167.96WZJO. 4-180/9-J1180装配车间203. 15WZJO.4-120/6-J2240卧式装配车间180.8WZJ

19、O. 4-200/10-J1200锯条车间+银金车间+喷漆车间250. 65WZJO. 4-50/4-J6300办公楼9.6WZJO. 4-30/2-J1302.4、 补偿后用户的计算负荷Z 兄=225.75 + 342+243+178+148.75 + 96.75 + 165 = 1399.25k WPc =0.956 = 1329.3k WQc = 467.69kvarQc = 0.97gc = 453.66kvarSc = y/Pc+Qc = 1404.58kV A主变压器的功率损耗：P= 0.01 Sc = 0.01 X 1404.58 = 14.0458 kWQ = 0.05Sc =

20、 0.05 x 1434.71 = 70.229kvar因此，补偿后工厂380V侧和lOkV侧的负荷计算如表2-3所示：序号功率因数Pc/kWQc / kvarSc/kVALJ A V变电所1380V侧补偿前负荷0. 65225. 75263. 93347. 31527. 68380V侧无功补偿容量180380V侧补偿后负荷0. 9318225. 7583. 93240. 85365. 934变电所2380V侧补偿前负荷0. 70342348.91488. 57742. 31380V侧无功补偿容量240380V侧补偿后负荷0. 9246342108.91358. 9225545. 33变电所3

21、380V侧补偿前负荷0. 65243284. 10373. 85568380V侧无功补偿容量200380V侧补偿后负荷0. 935124384. 10257.142390. 69变电所4380V侧补偿前负荷0. 69402. 325427. 6051587. 12892. 04380V侧无功补偿容量300380V侧补偿后负荷0.9198402.325127. 6051422. 76641.28变电所5380V侧补偿前负荷0. 9016579.91183. 33278. 54380V侧无功补偿容量30380V侧补偿后负荷0. 932516549.91176.94261.91主变压器功率损耗14.

22、045870. 22910kV侧负荷总计0. 92651329.3453. 661404. 5881. 102.5、 变电所变压器选择因为10kV侧五个变电所的视在负荷分别为240.85kVA、358. 9225kV-A、 257. 142 kV - A、422. 76 kV A. 176. 94 kV - A,又考虑到工厂以后的发展，所以选用5台10(l5%)0.4kV S11型变压器，具体参数见表2-4：变压器序号型号额定容量/kV A空载损耗4/kW短路损耗以/kW短路阻抗/%空载电流1S11-M-250/102500.43. 054.01.22S11-M-400/104000. 574

23、.34.01.03S11-M-315/103150. 483. 654.01. 14S11-M-500/105000. 685. 154.01.05S11-M-200/102000. 342.64.01.33、主接线方案的选择因为工厂是三级负荷且考虑到经济因素，选择单母线接线方式。单母线接线方 式的优点：简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建。3.1、 高压侧主接线方案根据设计分组要求，本组高压侧选取HXGN系列高压开关柜，结合所给柜型资 料，考虑到高压侧接线尽量简单，设计高压侧主接线如图3-1：设备编号AH1AH2AH3AH4-设备型号HXGN-122a高压固定式开关柜用途电源弓I入电

24、能计里电压则里笠:电克电图37高压侧主接线3. 2低压侧主接线方案根据设计分组要求，本低压侧选取GGD系列高压开关柜，设计低压侧主接线如 下（以金工车间即1号车间变电所为例）：设备编号TAA1AA2AA3AA4,5 二设备型号S11-M- 250/10GGD 2 23GGD2 05WZJ0.4-180/9-JGGD2 57GGD2 61用途变电联络低压进线无功补偿接电动机照明负荷容里240 85kVA630A图3-2低压侧主接线4、短路电流计算短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置 的整定计算。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短 路电流通

25、过。对于工厂供电系统来说，常将电力系统当作无限大容量电源。常用的 计算方法有欧姆法（有称有名单位值法）和标幺值法（又称相对单位值法）。在本设计中取三个短路点，分别是：主变压器高压侧，变压器低压侧以及10kV 线路末端。计算方法采用标幺值法。4.1、 短路电流的计算方法 基准电流：4=卉=*V3t/d65IJ J1基准电抗：Xd=4L =也V3/d 5d三相短路电流周期分量有效值：*)= z:i/d = /d/xs三相短路容量的计算公式：工二百UJd/Xg= SJX绘制短路计算图如图4-1所示:Sk9 5km10kv图47短路计算图确定基准值：取= 1(X)MV A , Ud = Uc ,即高压

26、侧= 51=10.5kV ,低压侧Si2 = 42 = 0-4kV ,架空线 X。=0.35Q/k，n,则乙= 丫加. =5.50M,闻7 V3xl().5kV= 144.34L4.Sd_ lOOMV A Mu? V3xO.4kV4.2、 计算短路电路中各元件的电抗标幺值电力系统最大电抗标幺值 X；x = Sd/S；* =100/120 = 0.833 最小电抗标幺值 X,；in= 5d/Sax= 100 / 300 = 0.333 架空线路V* / Sdci IOOMV A , ,QX7 = xnLv = 0.35。/km x5km x = 1.59 U：(10.5kV 电力变压器电力变压器的电抗标幺值乂；=g等IOOSmt图4-2等效电路表4T变压器电抗标幺值表变压器序号型号额定容量/ kV - A电抗标幺值1S11-M-250/10250X； =162S11-M-400/10400X： =103S11-M-315/10315X； =84S11-M-500/10500X； = 12.75S11-M-200/10200X； =20绘制等效电路如图4-2所示:4.3、 计算k-1点（10kV侧）的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值最大总电抗标幺值Xgmaq = X；max + X；=0.833+1.59 = 2.423