《工厂供电设计书》word版.docx

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1、前言2一、负荷计算和无功功率计算及补偿3二、变电所位置和型式的选择，变电所主变压器台数、容量与类型的选择-8三、 变变电所主接线方案的设计9四、短路电流的计算10五、变电所一次设备的选择与校验12六、变电所进出线的选择与校验13七、变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定19八、防雷保护和接地装置的设计19九、心得和体会21十、附录参考文献21十一、附图21前 言课程设计是教学过程中的一个重要环节，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

2、、设计说明书等方面得到训 练，为今后的工作奠定基础。本设计可分为九部分：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和型式的选 择，变电所主变压器台数、容量与类型的选择、变电所主接线方案的设计、 短路电流的计算、变电所一次设备的选择和校验、变电所进出线的选择与 校验、变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定、防雷保护和接地装 置的设计、附录-参考文献。由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方， 敬请老师、同学批评指正！、负荷计算和无功功率计算及补偿。机械厂负荷统计资料厂房编 号用电单位 名称负荷性 质设备容量 /kw需要系 数tan中功率因数cos中1仓库动力880.251.170.6

3、5照明20.801.02铸造车间动力3380.351.020.70照明100.801.03锻压车间动力3380.251.170.65照明100.801.04金工车间动力3380.251.330.60照明100.801.05工具车间动力3380.251.170.65照明100.801.06电镀车间动力3380.500.880.75照明100.801.07热处理车 间动力1380.501.330.60照明100.801.08装配车间动力1380.351.020.70照明100.801.09机修车间动力1380.251.170.65照明50.801.010锅炉房动力1380.501.170.65照明

4、20.801.0宿舍区照明4000.701.0（一）负荷计算和无功功率计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。具体步骤如下。1. 仓库：动力部分，命瑚=88kW x 0.25 = 22kW ; 电口 = 22kW x 1.17 = 25.74k varS =(222 + 25.742 = 33.86kVA ； I = 33.86kVA= 51.45A30(11)30(11)1.732 x 0.38kV照明部分，命2)= 2kWx0.8 = 1.6kW ; Q30(12)= 02. 铸造车间：动力部分，P0(21)= 33

5、8kW x 0.35 = 118.3kW ; 勺)=118.3kW x 1.02 = 120.666k varS =，,118.32 +120.6662 = 168.98kVA I = 168.98kVA = 256.75A 30(21)30(21)1.732 x 0.38kV照明部分，P0(22) = 10kW x0.8 = 8kW ; 230(22) = 03. 锻压车间：动力部分，P0(31) = 338kW x 0.25 = 84.5kW ; 气)=84.5kW x 1.17 = 98.865k varS =(84.52 + 98.8652 = 130.06kVAI = 130.06k

6、VA = 197.61 A30(31)30(31)1.732 x 0.38kV照明部分，P0(32) = 10kW x 0.8 = 8kW ; 230(32) = 04. 金工车间：动力部分，P0(41) = 338kW x 0.25 = 84.5kW ; 勺)=84.5kW x 1.33 = 112.385k varS= /112.3852 + 84.52 = 140.61kVA I= 140.61kVA = 213.64A30(41)30(41)1.732 x 0.38kV照明部分，0(42) = 10kW x0.8 = 8kW ; 230(42) = 05. 工具车间：动力部分，P0(5

7、1) = 338kW x 0.25 = 84.5kW ; 气)=84.5kW x 1.17 = 98.865k varS=84.52 + 98.8652 = 130.06kVAI = 130.06 奴版=197.61 A30(51)30(51)1.732 x 0.38kV照明部分，P0(52) = 10kW x 0.8 = 8kW ; 230(52) = 06. 电镀车间：动力部分，P= 338kW x 0.5 = 169kW ; Q = 169kW x 0.88 = 148.72k var30(61)30(61)S=30(61)二(1692 +148.722 = 225.12kVA I =

8、225.12VA = 342.04A 30(61)1.732 x 0.38 kV照明部分，p0(62)= 10kW x 0.8 = 8kW ; Q30(62)= 07. 热处理车间：动力部分,I = 114.82 奴版 =174.46 A30(71)1.732 x 0.38kV Q30(72) =0Pm = 138kW x 0.5 = 69kW ; Q0( = 69kW x 1.33 = 91.77k var S30(71)= J692 + 91.772 = 114.82kVA 照明部分，p0(72)=10kW x 0.8 = 8kW8. 装配车间：动力部分，=48.3kW x 1.02 =

9、49.266k varp0(81)= 138kW x 0.35 = 48.3kW ; Q)S = 48.32 + 49.2662 = 68 99kVA I = 68.99 kVA= 104.82 A30(81)30(81)1.732 x 0.38kV照明部分，P0(82)= 10kW x 0.8 = 8kW ; Q30(82)= 09. 机修车间：动力部分，P0(91)= 138kW x 0.25 = 34.5kW ;。顷)=34.5kW x 1.17 = 40.365k varS= 34.52 + 40.3652 = 53.10kVA I = 53.10k0(12) = 400x0.7kW

10、= 280kW。Q30(112) = 0另外，所有车间的照明负荷：与=63.2KW取全厂的同时系数为：气=0.95，气=0.97，则全厂的计算负荷为:P = 0.95(丈 P + P ) = 0.95 x (1063.6 + 63.2) = 1070.46kW3030( i1)30i=1Q = 0.97丈 Q . = 0.97 x 867.372=841.35k var i =1S = (1070.462 + 841.352 = 1361.53 kV - A ; I = 136L53kV = 2068.69A30303 x 0.38kV(二)无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷

11、为：S% =1361.53kV - A 这时低压侧的功率因数为：cos4 = 1070.46 = 0.79(2) 1361.53为使高压侧的功率因数 0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取：cos4 = 0.92。要使低压侧的功率因数由0.79提高到0.92，则低压侧需装设的并联电容器容量为:Q = 1070.46 x (tanarccos0.79 - tanarccos0.92) k var = 374.75k var取:Q =380 k var则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为: cS30=寸170.462 + (841.35 - 3 80)2 =1165.645kV -

12、Aru T1165.65kV A.计算电流I 、 = 1771.01 A30(2)v3 x 0.38kV变压器的功率损耗为:A n 0.015S30=0.015x1165.64欢V A = 17.48kWAQt n0.06S30=0.06x1165.64欢V A = 69.94kvar变电所高压侧的计算负荷为：p0=1070.46W + 17.48kW = 1087.94kWQ= (841.35- 380)k var+ 69.94k var = 513.29k var30(1)S =、1087.942 + 531.292kV A = 1219.74kV A I 、 = 1219.74kV A

13、= 69.90A3030(1)拓 x10kV补偿后的功率因数为：cose = 1087.94 =0.898略小于0.901210.74可取大点：cose = 0.95。则低压侧需装设的并联电容器容量为:Q = 1070.46 x （tanarccos0.79 - tanarccos0.95） k var = 478.92k var取:Q =480 k var则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：C 0(2)=1070.462 + (841.35 - 480)2 = 1129.80kV - Atb t1129.80kV , A p t / c计算电流I 、 = 1716.60A30(2)& x

14、0.38kV变压器的功率损耗为：AP a 0.015S= 0.015x 1129.8CkV - A = 16.95kWT30(2)AQt a 0.06S 30(2) = 0.06x 1129.80kv - A = 67.79k var变电所高压侧的计算负荷为：p0(1) = 1070.46kW + 16.95kW = 1087.41kWQ = (841.35-480)k var+ 67.79k var = 429.14k var 30(1)S= 1087.412 + 429.142 kV - A = 1169.03kV - A I 、 = 1169.03kVA = 67.50A30(1)30(

15、1) S30 = 1169.03kVA，又考虑到本厂的气象资料(平均气温为25。C)，所 选变压器的实际容量、心实=(0.92 - 0.05) .、皿=1392KVA 1168KVA。至于工厂的二级负荷 备用电源，由于临近的单位相联的高压联络线来承担。S9-1600/10其主要技术指标如下表所示:变压器型号额定容量/ kV.A额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流10 %短路阻抗uk %高压低压空载负载S9-1600/10160010.50.4Yyn02.451.450.64.52、装两台主变压器一台变压器单独运行时，宜满足:，睫=(0.60.7) S30。任一台变压器单独运行时， 应满足

16、：S 、(顷)代入数据可得：S = (0.6-0.7)X1169.03=(701.42-818.32) kV A。可选用两台S9/1000O考虑到本厂的气象资料(年平均气温为25。C),所选 变压器的实际容量：Sn以=(0.92 - 0.05) .，虹=870KVA也满足使用要求，三变电所主接线方案的设计(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。(3)两种主接线方案的技术经济比较。(见下表)比较项目装设一台主变压器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基本满足要求满足要求供电质量由于一台，电压损耗较大并列，电压损耗略小灵活方便性稍

17、差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由表2-8查得S9-1250的单价 为8.7750万元测综合投资为 其两倍，为 2*8.7750=17.55 万元S9-800的单价为6.8850万元，因此投资为4*6.8850=27.54 万元，比一台主变多投资10万高压开关柜(含计量柜)的综合由表4-1。查得GG-1A (F)开关柜的单价为3万元，则4*1.5*3=18 万元采用6台开关柜，为6*1.5*3 = 27万元，比1台主变方案多投 资9万投资额电力变压器和高压开关柜的年运行费参照表4-2计算主变和高压开 关柜的折旧费和维修费每年为 4.893万元每年为7.067万元，

18、比1台主变方案多耗2.174万交供电部门的一次性供电贴费按800元/KVA计，贴费为1250*800=100 万元贴费为2*800*0.08=128万元，比1台主变方案多交28万从上表可以看出，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，但是按经济指标，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。短路电流的计算本厂的供电系统简图如图（一）所示。采用两路电源供线，一路为距本厂8km的 馈电变电站经LGJ-185架空线（系统按8电源计），该干线首段所装高压断路器的断 流容量为500MV A ;一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10

19、kV母线上 k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。OOK-1K-210KV 0.4KV1.确定基准值。取S广100MV A ,气=10.50 ,U 2 = 0.4RV所以：I =旦_ = 100MV A = 5.500屈 Id 1 侦3U3 X10.5RVd 2clS100MV A_d = 144.000AA3U知 3 x 0.4W22.计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1）电力系统的电抗标么值：X*100MV .入）0.200 500MV A2）架空线路的电抗标么值：查手册得X = 0.35。/km，因此：X * = 0.3

20、5（。/km） x 8km x 100 * =2.5402（10.5 KV ）23）电力变压器 查表得UZ%=4.5，故X* = 45 x 100必 * = 2.813100 x 1600kV *因此绘制等效电路如下图：K-0K-1K-21/4.53. 计算k-0点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值：X = X ;= 0.2002）三相短路电流周期分量有效值：I（3 =。1= 5.50 K* = 27.5 K*k -1X *0.2 （k-1）3）其他三相短路电流：I（3）= I（3） = I=27.5K*3k-1i（3 = 2.55 x 27.5KA = 70.12

21、5 K*, I3 = 1.51x 27.5K* = 41.525KA4）三相短路容量：S（3） =一 = 100”V A = 500MV Ak -1 X130，满足发热条件。2）校验机械强度查附录表14 （课本），最小允许截面（居民区）A =35mm2,因此LJ-16不满足机 min械强度的要求，故改选LJ-35。2. 由高压配电室至主变压器的一段引入电缆的选择校验采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设1）按发热条件选择：由【30 =67.5A，及土壤温度25 C,查附录表18 （课本），初选缆芯为25mm 2的交 联电缆，其七=90A130，满足发热条件。2）校验短

22、路热稳定度：按下式计算满足短路热稳定的最小截面A. = I C = 2007 x，8、5 mm2 = 20.7 mm 七；2）中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足A0 0.5A3）保护线（PE线）的截面选择一、A卬35mm2 时，A 0.5A ；二、A A三、16mm2 A 16mm24）保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。馈电给仓库的线路：由于仓库就在变电所旁边，面且共用一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝心导线 BLV-100。型5根（3根相线，1根中性线，1根保护线）绝缘导线穿硬塑料管（PC） 埋地敷设。1）按发热条件选择:由七二对064及环境温度（

23、年最热月平均气温）26C，查附录表19-3,相线截面初 选25mm2,其。K7A、，满足发热条件。按规定，中性线和保护线也选为25mm2，与相线截面相同，即选用BLV-1000-1 x25mm2 穿硬塑料导线5根。2）校验机械强度：查附录表15,最小允许截面A. =2.5 mm2,因此上面所选的25mm2的相线满足 机械强度的要求。3）校验电压损耗：所选穿管线，估计长度为50m，线距估计为2000mm，由附录表6,查得R0 =1.310 / km，X。= 0.0990/ km，又仓库的 P30 = 23.6KW, Q30 = 25.74k var，因此 AU = 23.6KW x （0.05

24、x 1.31）0 + 25.74k varx （0.05 x 0.31）0 = 512V .=0.38 KV AU 匕=100AU /Un = 100x 5.12V /380V = 1.35匕 AU 匕=5匕满足允许电压损耗5 /的要求。0馈电给铸造车间的线路：采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择：由0 =265.4A及年最热月地下0.8m处年平均气温为25C，查表8-42 （工厂供电设计指导），初选185mm2,其。=273A 1 %，满足发热条件。2 ）校验电压损耗：变电所到1号厂房距离大约为100m，由附录表6查，185mm2的铝心电缆R0 =

25、0.21/ km , X= 0.070Q / km （按缆芯工作温度 75 C 计），且 P30 = 126.3KW, Q30 = 120.666k var，因此A TT126.3KW x (0.1 x 0.21)Q +120.666k varx (0.1 x0.070)Q 八0.38 KVAU = = 9.20V ;U匕=100AU/Un =100x9.20V/380V = 2.42匕AU 匕=5结；满足允许电压损耗5、的要求。3）短路热稳定度校验：满足的最小截面气布=I (3)8C=19890x 130，满足发热条件。2、校验机械强度：查表，最小截面A. =16mm 2，因此LJ-185满

26、足强度要求。3、校验电压损耗:变电所到宿舍区负荷中心距离约为200m,查附录表R= 0.18/km, X = 0.3Q/km （接 线间几何均距前计），且宿舍区的尸30 = 28。国，、00.38 KV因此 ru = 280KW x (8 x 0.2)Q + 0 = 26.53/ ；RU匕=100AU/Un = 100x26.53V/380V = 6.98匕 ZRJ 匕=5匕 由此看来，对宿舍区采用一回LJ-185架空线路供电是不行的。为了确保生活用电的电压质量，决定采用四回LJ-12。架空线路对生活区供电。查表得LJ-12。的%= 0.28/km, X0 = 0.3。/km （按线间几何均距

27、为0.6m计），因此0.38 KVAU = (280/4)档X(0.28X竺*0 = 10.32V ;AU * = 100AU / Un = 100 x 10.32V / 380V = 2.72 匕 AU匕=5* 满足要求。而中性线采用LJ-70铝绞线。3. 作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，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512.3KV A, I = 以.3 A = 29.6A最热月土壤平均温度 30 130，满足发热条件。3）校验电压损耗由表查得缆芯为25mm2的

28、铝心电缆的R0 = 1.54Q/km , X。= 0.12Q/km (缆芯温度 按 80 oc 计)，而二级负荷的 P30 = 126.3+177+70.6 = 373.9KW , Q30 = 120.666+148.72+80.73 = 350.116Kvar，线路长度按 2km 计，因此10 KV实 _ 373.9KW(1.54x 2)Q + 350.116k var(0.12 x 2)Q _ 123 56V .国 00 _ 100 X 宾V /10000 V _ 技4 0尸购/ = 5 00由此可见，满足允许电压损耗500的要求。4）短路热稳定校验按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入

29、电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25 mm2的交联电缆是满足热稳定要求的。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下表所示:线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LJ-35铝绞线架空敷设主变引入电缆YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆380V低压出线至仓库聚氯乙烯绝缘铝心导线，BLV-1000-1 x25mm2穿硬塑料导线4根。至铸造车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。至锻压车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。至金工车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-100

30、0-3x300+1 x 150的四芯电缆。至工具车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。至电镀车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。至热处理车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。至装配车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。至机修车间聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。至锅炉房聚氯乙烯电缆（直埋），即VLV22-1000-3x300+1 x 150的四芯电缆。全宿舍区四回LJ-120架空线路，中性线采用LJ-7。铝绞线。与邻近单位10KV联络 线YJL22-10000-3x25交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敷设七、变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定在高压架空线