工厂供电课程设计(某电器厂供配电设计)

工厂供电课程设计(某电器厂供配电设计)

（题目：）某电器厂供配电设计

学 院：

专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师：

设计完成日期：2012年12月

1设计任务 ............................................................. 4 2 负荷的计算和无功补偿 .................................... 6

2.1 各车间的负荷计算 .............................. 6 2.2 无功补偿计算 ...................................... 8 3 变电所位置和形式的选择 ................................ 9

3.1 变电所的位置选择原则 ...................... 9 3.2 车间变电所的类型 ............................ 10 4 变电所主变压器的选择 .................................. 10 5 短路电流的计算 .............................................. 12

5.1 三相短路计算 .................................... 12 5.2 K1点三相短路时的短路电流和容量的计算 .............................................................. 13 5.3 K2点三相短路时的短路电流和容量的计算 .............................................................. 13 6 一次设备的选择与校验 ................................ 14

6.1 10kV侧一次设备的选择和校验 ....... 14 7.电源进出线的选择与校验 .............................. 20

7.1 高压进线的选择与校验 .................... 20 （1）本次设计的高压进线有一回，是架空

3

线，以此进行选择。 .................................. 20 8 变电所主接线的设计图 .................................. 21 9.设计小结 .......................................................... 22

1设计任务

某电器厂供配电设计1、该电器厂厂区平面图，如图1。

4

2、供电电源情况：在原料库北侧1.01km处有一座10KV配电所，，线型为LGJ-185.先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器是SN10—10Ⅱ型，干线首端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是1.5s。 3、 企业各车间负荷表及金工车间设备明细表，见表1和表2。 4、气象条件

本所所在地区的年最高温度为38.5ºC，年平均气温为6.5ºC，年最低气温为 -32.8ºC。当地主导风向为西北风，最多雷暴日数49，平均雷暴日数35.5（d）。

表1 各车间负荷表

库房 办公区 原料库 安装扎线车间

P30/kW 75+10*N=115 250+10*N=290 220+15*N=280 Q30/kVar 38+6*N=62 120+5*N=140 100+7*N=128 最大电机/kW 9 20 30 5

产品组装车间 调试验收车间 成品库房 140+20*N=220 45+25*N=145 20 注：N=4

128+10*N=168 40+10*N=80 15 20 5 表2 加工车间的设备明细表

车间 序号 1 2 3 4 5 设备名称 设备容量/kW 2+0.125 5 7 4 6 台数 需要系数 功率因数 加 工 车 间 点焊机 单头焊接电动发电机 自动弧焊变压器 自动切脚机 磨刀机 15 7 2 4 4 0.35 0.35 0.5 0.2 0.2 0.6 0.6 0.4 0.5 0.5 全厂照明密度为：16W/m2 5、地质水文资料

本企业所在地区土壤为沙质粘土组成，土壤电阻率为90Ω·m。平均海拔2435m，沿线地下水位在3.0m以下，土壤最大冻结深度为1.5m。地震基本烈度为8度。

2 负荷的计算和无功补偿

根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷. 2.1 各车间的负荷计算 2.1.1 加工车间

6

（1）点焊机：

P=31.875 kW

P=KP=11.15 kW

e30deQ=Ptan=14.8Kvar

3030（2）单头焊接电动发电机

30P=35KW P=12.25kw

e30Q=16.29Kvar

（3）自动弧焊变压器

P=14KW P=7KW Q=16.03 Kvar

e3030（4）自动切脚机

P=24KW P=3.2KW Q=5.5Kvar

e3030（5）磨刀机

P=24KW P=4.8KW Q=8.3Kvar

e3030对于加工车间:

其有五条供电回路，即车间干线上的负荷计算，可知K∑P=0.85~0.95，

K∑q=0.90~0.97

则取K∑P=0.9，K∑q=0.95

P30(1)S30(1)=34.95KW =67.6KVA

Q30(1)I30(1)=57.87Kvar

=102.7A

2.1.2 负荷计算

由表一得 ，N：4 1. 有功功率计算

办公区: P30办公 =70+10*6=115KW 原料库: P30原料 =250+10*4=290KW 安装扎线车间: P30扎线 =220+15*4=280KW 产品组装车间: P30组装 =140+20*4=220KW

7

调试验收车间: P30调试 =45+25*4=145KW 成品库房: P30成品 =20KW

全厂照明负荷： P30照明= 96KW （其中Kd1,cos1,tan0,) 2.无功功率计算

办公区: Q30办公 =38+6*4=62 KVar 原料库: Q30原料 =120+5*4=140 KVar 安装扎线车间: Q30扎线 =100+7*4=128 KVar 产品组装车间: Q30组装 =128+10*4=168 KVar 调试验收车间: Q30调试 =40+10*4=80 KVar 成品库房: Q30成品 =15 KVar （1） 对于全厂

其有七个车间，即计算全长计算负荷，可知K∑P=0.85~0.95，K∑q=0.90~0.97 则取K∑P=0.95，K∑q=0.97

P30(2)=1141KW

Q30(2)=7Kvar

2.2 无功补偿计算

1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：

S30(2)=1311kva =0.87

cos12） 无功补偿容量按《供电营业规则》规定，变电所高压侧的cosφ0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗ΔQT远大于其有功功率损耗,ΔQT=(4~5)ΔPT，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90 ，这里取cosφ=0.92。要使低压侧功率因数由cosφ1=0.87提高到cosφ2=0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为QC：

QC=180Kvar

8

查表可选用BCMJO.4-10-3型电容器

BCMJ 0.4-30-3 额定容量(kvar) 10 总电容量(uf) 200

N=180/10=18个

3)补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：

S=1233KVA

'3024)变压器的功率损耗为：

Pt=12KW Qt=62Kvar 5)变电所高压侧的计算负荷为

P30(3)=1153KW Q30(3)=529Kvar S30(3)=1268KVA

6)补偿后工厂的功率因数：

COS2=0.909 这一功率因数满足要求。

3 变电所位置和形式的选择

3.1 变电所的位置选择原则

⑴ 应尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

⑵ 考虑电源的进线方向，偏向电源侧。 ⑶ 进出线方便。

⑷ 不应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能行。 ⑸ 设备运输方便。

⑹ 尽量避开有腐蚀性气体和污秽的地段，如无法避免，则应位于污源的上风侧。

9

⑺ 变电所屋外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距符合规定。变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离负荷规定。

⑻ 不应设在地势低洼和可能积水的场所。

⑼ 高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

变电所的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。根据接近负荷中心，偏向电源侧的选择方法。本车间变电所已给出，位于原料库东北侧。 3.2 车间变电所的类型

车间变电所主要有以下两种类型的变电所

⑴ 车间附设变电所

内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所要高一些。

⑵ 车间内变电所

变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优选用屋内式。

⑶ 由于屋内式优点众多，本设计采用屋内式。

4 变电所主变压器的选择

4.1 主变压器的选择

（1） 变压器台数的选择原则：

在供配电系统中，变压器台数的选择与供电范围内用电负荷大小、性质，重要程度有关。

选择原则：

如果有下列情况考虑选择2台。 1．有大量的一、二级负荷；

10

2．季节性负荷或昼夜负荷变动大宜采用经济运行方式； 3．负荷集中且容量大(1250KVA以上)的三级负荷； 4．考虑负荷发展可能。

其它情况选择l台，三级负荷一般选择1台。

（2）.变压器容量的选择原则：

1. 选择1台变压器时容量应满足：SNTS30

2. 选择2台变压器时每台容量应同时满足：

SNT(0.6~0.7)S30 SNTS30

式中，S30为变压器低压侧负荷计算容量，SNT为所要选择的变压器容量，

S30为部的一二级负荷和。

3．选择l台配电变压器容量时应考虑容量上限，一般不超过1250一2000KVA。 4．适当考虑负荷的发展。

（3）变压器类型的选择原则：

1．一般情况选择双绕组三相变压器，并选用SL7、S7、S9等低损耗电力变

压器‘251。

2．多尘或腐蚀场所选择防尘防腐型变压器如SLl4等系列全密封式变压器。 3．高层建筑选用不燃或难燃型变压器如SCL系列环氧树脂浇注干式变压器

或SF6型变压器。

4．多雷地区宜选用防雷型变压器如Sz变压器。

5．电压偏移大的电压质量要求高的场所选用有载调压型变压器如SZL7、 Sz9系列变压器。 （4）本变电所变压器的选择

根据以上选择原则，变压器选择为1台： 选择的变压器型号为S9-1250-10（6） ，

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S9-1600-10 电力变压器参数

型号 额定电压 连接组 标号 一次 S9-1600-10 1600 二次 Yyn0 Dyn11 空载 负载 损耗/W 空载电流 （%） 0.6 阻抗电压 （%） 4.5 额定容 KV 量/ KVA 10 0.4 2400 14500 5 短路电流的计算 5.1 三相短路计算

确定基准值

采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取:

Sd100MV•A,Uc110.5KV,Uc20.4KV Id1 Id2Sd100M•VA5.5KA 3Uc1310.5KVSd100M•VA144KA 3Uc230.4KV（2计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 ①电力系统的电抗标幺值

假定电力系统出口断路器的断流容量为Soc500MVA, 因此X1*=

100MVA0.2

500MVA②架空路的电抗标幺值

查表可知X00.35(/km), 架空线路的长度为1km 因此X20.35(/km)1km③电力变压器的电抗标幺值

根据选出的变压器可知Uk%4.5 ,

4.5100MVA4.5100103kVA2.8 因此 X= =

1001600kVA1001600kVA3*1000.53 2(10.5) 12

绘制短路等效电路图如图5-1所示,

5.2 K1点三相短路时的短路电流和容量的计算 (1)总阻抗标幺值

XK1*X1*X2*0.20.530.73

(2)三相短路电流周期分量的有效值

3) Ik(1Id15.5KA7.5KA 0.73XK1 (3)其他三相短路电流

I''IIk17.5KA

(3)2.557.519.1KA ish(3)1.517.5KA11.3KA Ish (4)三相短路容量

3) Sk(1Sd100MVA136MV•A 0.73Xk15.3 K2点三相短路时的短路电流和容量的计算

13

(1)总阻抗标幺值

XK2*X1*X2*X30.20.532.83.53

(2）三相短路电流周期分量的有效值

) Ik(32Id2144KA41KA 3.53XK2 （3）其他三相短路电流 I''IIk241KA

(3) ish1.8441KA75.4KA

(3)1.0941KA44.7KA Ish(4)三相短路容量

) Sk(32Sd100MVA28MV•A 3.53Xk2表5-1 短路计算结果 短路计算点 三相短路电流（kA） 短路计算点 K1 K2 IK ish Ish 电压（kV） 三相短路容量Sk(MV·A) 136 28 7.5 41 19.1 75.4 11.3 10.5 44.7 0.4

6 一次设备的选择与校验

6.1 10kV侧一次设备的选择和校验

原则（1）：按工作要求和环境条件选择电气设备的型号

(2): 按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流 (3): 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 （4）：开关电器断流能力校验

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6.1.1 10KV母线出线口高压断路器的选择和校验

（1）、根据已知条件选择ZN5-10型断路器，其技术参数如下：

表6-2 断路器技术参数

技术参数 型 号 ZN5-10/630

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是1.5s。

根据前边的的计算可知，10KV侧的装设地点条件

表6-1装设地点条件 选择校验项目 装设地参数 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度 UN I30A Ik(3) ish(3) 19.1kA (3)2 Itima 额定电压 UN(KV) 额定电流 开断电流 动稳定电流峰值热稳定电流 额定频率 HZ IN（A） 630 Ioc（KA） 20 imax(KA) 50 It（KA） 10 20（2s） 50 点条件 数据

10kV 88 A 7.5kA 11.321.5115

92KA

（2）校验：

额定电压：UN10KV

额定电流：I3088A，IN630AI30 满足要求

(3)(3)19.1KA， imaxish， 满足要求。 动稳定校验：imax50kA， ish 热稳定校验： It2t2022800KA2s，I(3)2tima11.321.5192KA2S，

It2tIktima， 满足要求。

断流能力校验：Ik(3)7.5kA，额定断开电流Ioc20KA，IocIk，满足要求。

6.1.2 高压开关柜的选择

高压开关柜是成套设备，柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。

主要根据负荷等级选择开关柜的型号，一般一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYn10, JYN210, JYN135型开关柜，三级负荷选择固定式开关柜，如KGN10,GG1A(F),KYN28A-12型开关柜。

本设计属三级负荷，又为10KV电压等级选KYN28A-12型开关柜。

6.1.3 高压熔断器的选择和校验 高压熔断器选择RN2-10。其技术参数如下

(1)、根据装设地表6-4 高压熔断器技术参数

型 号 技术参数 额定电流 （A） 过电压倍数 断流容量/MV.A 额定电压 断流能力 16

RN2-10 0.5 2.5 1000 10kv 50kA （2）校验：

额定电压：UN10KV

额定电流：熔断器主要用于电压互感器的一次侧短路保护，其额定电流不小于它所装的熔体电流即可，则满足要求。

断流能力校验：对于限流熔断器，只要满足IocI中I''(3)Ik(3),Ioc50KAIk(3)7.5KA，满足要求。 6.1.4 高压隔离开关的选择和校验

（1）、根据装设地点条件选户内高压隔离开关为GN19-10/400，其技术参数如下表

表6-4 高压隔离开关技术参数 技术参数 型 号 GN19-10/400 （2）校验：

额定电压：UN10KV

额定电流：I3088KA，IN400AI30 满足要求

(3)(3)19.1KA， imaxish， 满足要求。 动稳定校验：imax40kA， ish''(3)即可，无限大容量系统

额定电压 UN(KV） 额定电流 动稳定电流峰值imax(KA) 40 热稳定电流 IN（A） 400 It（KA） 12.5（4s） 10 热稳定校验： It2t12.524625KA2S ，IIt2tIktima，满足要求。

(3)2tima11.0321.5192KA2s，

6.1.5 电流互感器的选择和校验

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（1）、根据装设地点条件选择电流互感器为LMJ-10，其技术参数如下表

表6-6 电流互感器技术参数 技术参数 型号 LMJ-10 （2）校验： 动稳定校验：

(3)19.1KA，则 Kes90；I1N300A；ish电流比 300A/5A 动稳定倍数Kes 90 热稳定倍数Kt 50（1s） (3) 2I1NKes20.39038KA ，则2I1NKesish，符合要求。

热稳定校验：

(3)2 I1N300A；KT50；t=1s，Itima=192KA2s则

(KTI1N)2t(500.3)21225KA2S，(KTI1N)2tI(3)tima， 符合要求。 6.1.6 电压互感器的选择和校验

根据装设地点条件电压互感器选择JDZ-10，技术参数如下表：

表6-6 电压互感器技术参数

型号 JDZ-10

额定电压：UN10KV，满足要求。

表6-7 电压互感器技术参数

型号 JDZ-10

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额定电压（KV） 一次绕组 10 二次绕组 0.1 额定电压（KV） 一次绕组 10000/二次绕组 3 三次绕组 100/3 100/ 3

额定电压：UN10KV，满足要求。

6.1.7 10kV侧一次设备的参数

表6-8 10kV侧一次设备参数表

主要技术参数 电气设备名称 型号 动稳定INUN（kV） （A） 10 10 10 10 10/0.1 10/0.1/0.1 10 630 400 0.5 300/5 Ioc（kA） 20 —— 50 —— 热稳定imax（KA） 50 40 -- 38 It2t 800 625 -- 225 高压断路器 高压隔离开关 高压熔断器 电流互感器 ZN10-5/10 GN19-10/400 RN2-10 LMJ-10 电压互感器 JDZ-10 -- -- 电压互感器 避雷器

JDZJ-10 FS4-10 -- -- -- 19

7.电源进出线的选择与校验

7.1 高压进线的选择与校验

（1）本次设计的高压进线有一回，是架空线，以此进行选择。

假定允许电压损耗5%，当地环境温度为35摄氏度，变压器的年最大负荷利用小时数为4500h，cosφ=0.9,线路的三相导线作水平等距排列，相邻线距1m,长度为3km的无感线路。.

前边的计算可得：S301268KVA，P301153KW，Q30529kvar

I30A88KA

SecI308853mm2式中，jec为经济电流密度（查表得jec=1.65）；Jec1.65Sec为母线经济截面

选标准截面50mm2即选LGJ-50型。 （2）校验

校验发热条件：

查表可知，Ial25.c)215AI3088A 满足要求

机械强度：

查表可知，Amin25mm2A50mm2，满足要求 由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。

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8 变电所主接线的设计图

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9.设计小结

持续N长时间的工厂供电课程设计使我们学到了很多东西，进入大四以来，忘了很多从前学的东西，这次的设计在严肃认真的郝老师的指导下，不仅捡起了很多从前学过的东西，还学会了很多新的知识，受益匪浅。

参考文献

1. 刘介才主编．工厂供电．第5版．北京：机械工业出版社，2004 2. 刘介才主编．工厂供电设计指导．北京：机械工业出版社，2004 3. 陈小虎主编.工厂供电技术. 第3版．北京：高等教育出版社，2010 4. 唐志平等主编.工厂供配电.北京：电子工业出版社，2002

5. 中华人民共和国建设部．10kV及以下变电所设计规范．北京：中国水利水电出版社，1995

6. 中华人民共和国建设部．供配电系统设计规范．北京：中国水利水电出版社，1996

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