供配电课程设计报告.doc

前言电能是现代人们生产和生活的重要能源。电能既易于由其他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。电能的输送和分配既简单经济，又易于控制、调节和测量，利于实现生活过程的自动化。因此，电能在工业生产、交通运输、科学技术、国防建设等各行各业和人民生活方面得到广泛应用。为了保证生产和生活的需求，工厂供电工作要达到以下需求：（1） 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人生事故和设备事故。（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质量和频率等方面的要求。（4） 经济 应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗能量。此外，在工厂配电中,应合理的处理局部和全部、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全部观点，能顾全大局，适应发展。1.设计内容（1） 负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因素。列出负荷计算表、表达计算结果。（2） 工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数级容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的因素，结合全厂计算负荷以及扩展和备用的需要，确定变压器的台数和容量。（3） 工厂总降压变电所主接线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性及计算负荷综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。(4) 厂区高压配电系统设计 根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。（5）工厂供、配电系统短路电流计算 工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。（6）改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。（7）继电保护及二次结线设计 为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。（8）变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。 2.变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的x轴和y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如p1(x1,y1) 、p2(x2,y2) 、p3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在p(x,y),p为p1+p2+p3+=pi. (3.1) (3.2)按比例k在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3.1所示。表3.1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴12345678910生活区x()2.32.32.34.74.74.74.79.28.427.210.45y()5.53.82.17.235.53.82.155.14.12.57.8 由计算结果可知，x=6.82， y=5.47工厂的负荷中心在5号厂房的东面（参考图3.1）。考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在5号厂房的东侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。3. 负荷计算和无功功率补偿3.1 负荷计算 表3.1 机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量需要系数计 算 负 荷1铸造车间动力2500.350.681.0887.594.3128.7195.5照明50.74103.703.716.8小计25591.294.3131.2199.32锻压车间动力2900.240.621.2769.688.1112.3170.6照明80.8106.406.429.1小计2987688.1116.4176.93金工车间动力3100.250.641.277.593121.1184照明70.73105.105.123.2小计31782.693124.41894工具车间动力3400.290.651.1798.6115.3151.7230.5照明70.711050522.6小计347103.6115.3155235.55电镀车间动力1900.470.720.9689.386.1124188.4照明70.851060627小计19795.386.1128.4195.16热处理车间动力1300.470.780.861.14978.3119照明60.81104.904.922.1小计136664982.2124.97装配车间动力1400.340.681.0847.651.370106.4照明80.72105.805.826.2小计14853.451.374112.48机修车间动力1300.240.631.2331.238.549.575.2照明50.791040418小计135 35.238.552.279.39锅炉房动力750.720.750.885447.672109.4照明20.77101.501.57小计7755.547.673.111110仓库动力250.370.830.679.36.211.116.9照明10.82100.800.83.7小计2610.16.211.918.111生活区照明3400.790.970.23268.667.3276.9420.7总计（380v侧）动力1880937.5736.71192.61811.9照明352计入=0.9=0.950.76843.8699.510961665.23.2 无功功率补偿 由表3.1可知，该厂380v侧最大负荷是的功率因数只有0.76.而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.91。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380v侧最大负荷是功率因素应稍大于0.91，暂取0.92来计算380v侧所需无功功率补偿容量：故选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。因此无功补偿后工厂380v侧和10kv侧的负荷计算如表3.2所示。表3.2 无功补偿后工厂的计算的负荷项 目计算负荷380v侧补偿前负荷0.76843.8699.510961665.2380v侧无功补偿容量-420380v侧补偿后负荷0.936843.8279.5888.91350.5主变压器功率损耗13.353.310kv侧负荷总计0.92857.1332.8919.453.34.变电所主变压器的选择和主结线方案的选择4.1 变电所主变压器的选择 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式采用s9型，而容量根据式，选，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，而每台变压器容量按式和式选择，即 且 因此选两台s9-800/10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压联络线来承担。主变压器的联结组均采用yyn0。4.2 变压器主接线方案的选择 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，如图4.1所示 （2）装设两台主变压器的主接线方案，如图4.2所示 图4.1 装设一台主变压器的主接线方案 图4.2 装设两台主变压器的主接线方案5.短路电流的计算5.1 绘制计算电路 如图5-1本厂的供电系统采用两路电源供线，一路为距本厂12km的变电站经lj-120架空线，该干线首段所装高压断路器的断流容量为；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10kv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。图5.1 短路计算电路5.2 确定短路计算基准值设，即高压侧，低压侧，则 5.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值（1）电力系统 已知，故（2）架空线路 查表8-37，得lj-150的，而线路长12km，故（3）电力变压器 查表2-8，得，故因此绘短路计算等效电路如图5.2所示。 图5.2 等效电路5.4 10kv侧三相短路电流和短路容量（1） 总电抗标幺值（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他短路电流（4）三相短路容量 5.5 380kv侧三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值（2）三相短路电流周期分量有效值（3）其他短路电流（4）三相短路容量以上计算结果综合如表5.1表5.1 短路的计算结果短路计算点三相短路电流/ka三相短路容量/mvak-11.431.431.433.652.225.9k-221.421.421.439.3723.32156.变电所一次设备的选择校验6.1 10kv侧一次设备的选择校验 表6.1 10kv侧一次设备的选择校验选择校验项目电 压电 流断 流能 力动 稳定 度热 稳定 度其 他装置地点条件参数数据10kv57.7a1.43a3.65ka3.88一次设备型号规格额定参数高压少油断路器sn10-10i/63010kv630a16ka40ka512高压隔离开关gn-10/20010kv200a25.5ka500高压熔断器rn2-1010kv0.5a50ka电压互感器jdj-1010/0.1kv电压互感器jdzj-10电流互感器lqj-1010kv100/5a31.8ka81二次负荷0.6避雷器fs4-1010kv户 外 式 高 压隔离开关gw4-15g/20012kv400a25ka500 表6.1所选一次设备均满足要求6.2 380v侧一次设备的选择校验 表6.2 380v侧一次设备的选择校验选择校验项目电 压电 流断 流能 力动 稳定 度热 稳定 度其 他装置地点条件参数数据3801350.521.439.93321一次设备型号规格额定参数低压断路器dw15-1500/3d380v1500a40kv低压断路器dz20-630380v630a30ka低压断路器dz20-200380v200a25ka低压刀开关hd13-1500/30380v1500a电流互感器lmzj1-0.5500v1500/5a电流互感器lmz1-0.5500v100/5160/5表6.2所选一次设备均满足要求。6.3 高低压母线的选择 参照表528，10kv母线选lmy-3（），即母线尺寸为；380v母线选lmy-3,即母线尺寸为，而中性线母线尺寸为。7.心得体会课程设计是检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。通过这次课程设计，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。知识系统化能力得到提高,设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。动得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相