供配电技术课程设计.doc
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1、永 州 职 业 技 术 学 院课程设计课程名称: 供配电技术课程设计 题 目: 工厂供配电系统设计 系、专业: 电气自动化、电子系 年级、班级: 08电子大专班 学生姓名: 胡佳兵 指导老师: 欧阳华明、钟老师 时 间: 2010年12月 目录摘要 第一章 绪论设计选题背景第二章 系统总体方案设计2-1-1设计要求简介第三章 负荷计算3-1-1三相用电设备组负荷计算的方法3-1-2计算负荷及无功功率补偿3-1-3车间变电所的所址和型式第四章 短路电流计算4-1-1 短路电流的计算方法4-1-2计算短路电路中各元件的电抗标幺值4-1-3 短路的形式4-1-4 短路原因4-1-5 短路的后果第五章
2、 导线和电缆的选择5-1-1选择校验项目及条件5-1-2按发热条件选择导线和电缆面积第六章 电力变压器的继电保护6-1-1电力变压器的常见故障 6-1-2 电力变压器的保护 6-1-3该工厂变压器继电保护的计算第七章 变电所的一次设备的选择校验 7-1-1高压设备器件的校验 7-1-2主要设备的选择校验第八章 主接线方案的选择 8-1-1 主接线方案的技术指标 8-1-2 主接线方案的经济指标 8-1-3主接线方案的经济指标比较第九章 心得体会及参考文献 9-1-1 心得体会 9-1-2 参考文献附件:课程设计成绩评定意见表摘 要工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。众所周知
3、,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。从另一方面来说,如果工
4、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(4) 经济 供电系统的投
5、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。课程设计是学习中的一个重要环节,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,培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力,同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解,在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练,为今后的工作奠定基础。关键词:供配电系统;供电容量;企业第一章 绪论设计选题背景随着我国经济的快速增长,用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配
6、电要求,各地都在兴建一系列的供配电装置。工厂的飞速发展给国家带来了具大的收益同时用电负荷也越来越大,特点是负荷容量大、用电设备多,在这选用10kV。所以本文针对变电所的特点,阐述了10kV变电所的设计思路、设计步骤,并进行了相关设备的计算和校验。并关键介绍了主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。所以在此熟悉变电所的设计要求和设计过程,对从事电力工程设计,故障分析和判断是非常有益的。设计选题意义:将在学校所学各部分专业课程理论知识有机的组合起来,形成一个完整的体系,并应用到实践环节,是为进一步增强对电力专业课程知识综合运用能力,真正地实现
7、学以致用,实现应用型人才培养的要求。第二章 系统总体方案设计2-1-1设计要求简介1、生产区:各车间、各用电设备均自行拟定,属二级负荷。2、生活区:空调、供水和照明用电等情况均自行拟定。3、就近电网:110kV;35 kV; 10 kV;可任选其一。4、确定各级的“计算负荷”,和各级“短路电流”、“冲击电流”。5、选好主接线(一次回路)的各级电气设备、装置。6、绘制主接线图(包括原理图、平面图)。7、有选择地设计(二次回路)-此项为突破性要求。1)继电保护。2)自动重合闸。3)备用电源的自动投入。第三章 负荷计算3-1-1三相用电设备组负荷计算的方法有功计算负荷(kW) 无功计算负荷(kvar
8、) 视在负荷计算(kVA) 计算电流(A) 3-1-2计算负荷及无功功率补偿(1) 负荷计算 各厂房及生活区的负荷计算如表2-1表2-1 电力负荷计算表编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流/A1模型车间2000.350.67093.1116.7177.32砂库1200.700.684111.7140212.73锻造车间3200.350.55112170.2203.6309.34电镀车间2200.500.8011082.5137.5208.95金工车间9500.200.65190222.3292.3441.16机修车间1800.200
9、.653642.155.4847污水处理140.600.808.46.310.5168热处理车间 1900.600.60114151.6190288.79食堂、锅楼房 300.600.601823.93045.610仓库150.300.854.52.85.38.111料场400.300.6012162030.412办公区200.800.8016122030.4 (2) 无功功率补偿 由表2-1可知该厂380V一侧最大功率Pc=774.9kW,最大无功功率Qc=934.5kvar,最大视在功率Sc=1213.98kVA,考虑到车间有12个,所以采用3个变电所,变电所1给1、2、3、11号厂房供电
10、,变电所2给4、5、10号厂房供电,变电所3给6、7、8、9、12号厂房供电每个变电所选用的自愈式低压并联电力电容器,以下分别计算3个变电所的无功补偿方案。如表2-2所示:车间分配图表2-2 变电所1(电力负荷计算表)编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数有功功率/kW无功功率/kvar视在功率/kVA计算电流/A1模型车间2000.350.67093.1116.7177.32砂库1200.700.684111.7140212.73锻造车间3200.350.55112170.2203.6309.311料场400.300.6012162030.4故Pc1=278kW, Qc1=391kvar
11、, 最大视在功率Sc1=497.8kVA, 最大功率因数Cos= Pc1/ Sc1=0.558功率补偿容量:Qc=Pc1(tan1-tan2)=278tan(arccos0.558)-tan(arccos0.92)kvar=295.1kvar。故选择GCS-34型低压无功补偿柜(BCMJ-0.4-30-3A),所需安装的组数 n=Qc/qc=295.1/30=9.810。所需10组电容器柜数1台。视在功率因素Cos= Pc1/ Sc=278/292.5=0.95满足要求,所以选SC(B)- 10- 400KVA电力变压器同理,可以求出:待添加的隐藏文字内容2变电所2功率补偿容量:Qc=176.
12、8 kvar。选择GCS-34型低压无功补偿柜(BCMJ-0.4-30-3A),所需6组电容器柜数1台,选SC(B)- 10- 400KVA电力变压器。变电所3功率补偿容量:Qc=176.8 kvar。选择GCS-34型低压无功补偿柜(BCMJ-0.4-20-3A),所需8组电容器柜数1台,选SC(B)- 10- 250KVA电力变压器。表2-3变电所1,变电所2,变电所3的补偿方案变电所无功补偿功率因数Pc/kWQc/kvarSc/kVASTS1补偿前0.558278391497.8无功补偿容量/300/补偿后0.9527891292.5STS 2补偿前0.704304.5307.6432.
13、8无功补偿容量/180/补偿后0.92304.5127.6330.2STS 3补偿前0.63192.4235.9304.4无功补偿容量/160/补偿后0.93192.475.9203.8(3)全厂负荷计算STS1变压器的有功、无功功率损耗:PT10.01Sc=0.01292.5 kVA =2.925 kVA QT10.05Sc=0.05292.5kvar=14.625 kvarSTS2变压器的有功、无功功率损耗:PT20.01Sc=0.01330.2 kVA =3.302 kVA QT20.05Sc=0.05330.2 kvar=16.51 kvaSTS3变压器的有功、无功功率损耗:PT30.
14、01Sc=0.01203.8 kVA =2.038 kVA QT30.05Sc=0.05203.8 kvar=10.19 kva总负荷:P=Pc1+Pc2+Pc3+ PT1+ PT2+ PT3 =278+304.5+192.4+2.925+3.302+2.038 =783.165 kVAQ=Qc1+Qc2+Qc3+ QT1 +QT2+ QT3 =91+127.6+75.9+14.625+16.51+10.19=335.825 kva全厂功率因素:Cos=P/Q=783.165/852.130=0.920.9满足设计要求。3-1-3车间变电所的所址和型式由于工厂属于二级负荷,并且用10kV分段单
15、母线作为电源,综合考虑以下几种因素后:1、便于维护与检查;2、便于进出线;3、保证运行安全;4、节约土地与建筑费用;5、适应发展要求。所以决定把配电所安在工厂平面图中的虚线框内,变电所1放在锻造车间的右上方,用1台10(15%)0.4kV Sc(B)10型400 kVA变压器,变电所2放在金工车间的右上方,用1台10(15%)0.4kV Sc(B)10型400kVA变压器,变电所3放在热处理车间的右上方,用1台10(15%)0.4kV Sc(B)10型250 kVA变压器。第四章 短路电流计算4-1-1 短路电流的计算方法基准电流 基准电压 三相短路电流周期分量有效值 三相短路容量的计算公式
16、绘制计算电路 图3-1 图3-1 计算电路确定基准值 设Sd=100MVA,Ud=Uo,即高压侧Ud1=10.5kV,低压侧Ud2=0.4kV,则 4-1-2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 最小电抗标幺值 架空线路 电力变压器因此绘制等效电路 如图4-2 图3-2 等效电路计算k-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容抗总电抗标幺值最大总电抗标幺值 最小总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值 最大值其他短路电流三相短路容量 计算k-2点(0.4kV)侧的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量三变压器分列运行,取其中一个作为计算例子,其他两个相同总电抗标幺值
17、三相短路电流周期分量有效值其他短路电流 在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时,一般,可取,因此,则:三相短路容抗将以上数据列成短路计算表,如表3-1和4-2所示:表3-1 最大运行方式下短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容抗/MVAK-10.826.716.716.7117.1010.13121.95K-24.8229.9529.9529.9567.6839.2320.75表3-2 最小运行方式下短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容抗/MVAK-10.916.046.046.0415.419131099K-24.9129429429466433851
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