工程供电课程设计说明书.doc

内蒙古农业大学内蒙古农业大学 工程供电课程设计说明书工程供电课程设计说明书 学院：机电工程学院学院：机电工程学院 专专 业：电气工程及其自动化业：电气工程及其自动化 班班 级：级：11 级电气一班级电气一班 姓姓 名：刘南名：刘南 学学 号：号：110512542 指导老师：洪宝棣指导老师：洪宝棣 1 前言前言 为使工厂供电工作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，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后， 做出 35kV 变电 所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要 求： 1、安全 在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。 2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求。 3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求 。 4、经济 供电系统的投资少，运行费用低，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，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既 照顾局部 的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。 按照国家 标准 GB50052-95 供配电系统设计规范 、GB50059-92 35110kV 变 电 所设计规范 、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，工厂供电设计 遵循以 下原则： 1、遵守规程、执行政策； 遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关 方针政策，包括节约能源，节约有色金属 等技术经济政策。 2、安全可靠、先进合理； 做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能 质量合格，技术先进和经济合理，采用效 率高、能耗低和性能先进电气产品。 3、近期为主、考虑发展； 根据工作特点、 规模和发展规划， 正确处理 近期建设与远期发展的关系， 做到远近结合， 适当考虑扩建的可能性。 4、全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电 条件等，合理确定设计方案。工厂供电设 计是整个工厂设计中的重要组成部分。 工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发 展。 2 目录目录 1 原始数据原始数据.5 1.1 设计任务.5 1.2 设计依据.5 1.3 本车间负荷性质.7 2.负荷计算以及变压器、补偿装置的选择负荷计算以及变压器、补偿装置的选择.7 2.1 机加工车间一的负荷计算 .7 2.2 车间总体负荷的计算.9 5.高、低压一次设备选择高、低压一次设备选择.13 5.1 选母线：.13 5.2.选低压侧 QF：.13 5.3 高压侧选 QF：.13 5.4 高压侧隔离开关： .14 5.5 电流互感器： .14 6.高压侧继电保护选择及整定高压侧继电保护选择及整定.14 6.1 差动保护 .14 6.2 变压器的瓦斯保护 .15 确定供电系统确定供电系统.16 7.心得体会及参考文献心得体会及参考文献.19 7.1 心得体会 .19 7.2 参考文献： .19 3 绪论绪论 变电所担负着从电力系统受电，经过变压然后配电的任务。车间变电所主 要用于负荷大而集中、设备布置比较稳定的大型生厂房内。车间变电所一般位 于车间的负荷中心，可以降低电能损耗和有色金属的消耗量，并能减少输电线 路上的电压损耗可以保证供电的质量。因此，对这种车间变电所的设计技术经 济指标要求比较高。 车间变电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂里占有特殊重要的地位，因而 设计一个合理的变电所对于整个工厂供电的可靠、经济运行至关重要。本设计 是从工程的角度出发，按照变电所设计的基本要求，综合地考虑各个方面的要 素，对供电系统进行了合理的布局，在满足各项技术要求的前提下，兼顾运行 方便、维护简单，尽可能地节省投资。 一、一、原始数据原始数据 1.1 设计任务设计任务 本车间承担机修厂机械修理的配件生产。 1.2 设计依据设计依据 机加工一车间用电设备明细表，见表 1-1。 车间变电所配电范围。 a.一车间要求三路供电：113，3234 为一路，1431 为一路，照明 为一路（同二车间） 。 b.车间变电所除为机加工一车间供电外，还要为机加工二车，铸造，铆 焊，电修等车间供电。 c.其他个车间对参数和要求见表 1-2。 表 11 机加工一车间用电设备明细表 设 备 代 号 设备名称及型号台数单台容量 （千瓦） 总容量 （千瓦） 备注 1马鞍车床 C630M110.12510.125 2万能工具磨床 M5M12.0752.075 3普通车床 C620117.6257.625 4普通车床 C620117.6257.625 5普通车床 C620117.6257.625 表 12 机加工二，铸造，铆焊，电修等车间计算负荷表 容量计算负荷备注 4 序 号 车间名称（千瓦）P30 (千瓦) Q30 (千乏) S30 (千瓦) 1机加工二车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 车间照明 155 120 10 46.5 36 54.4 42.12 2铸造车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 供电回路 N04 车间照明 160 140 180 8 64 56 72 65.3 57.12 73.44 3铆焊车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 车间照明 150 170 7 45 51 83.1 100.98 4电修车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 车间照明 150 146.2 10 45 43.85 77.85 5小结 1.3 本车间负荷性质本车间负荷性质 车间为三班工作制年最大负荷利用小时为 4000 小时。属于三级负荷。 供电电源条件： 电源从 35/10 千伏厂总降压变电所采用架空线路受电，线路长度为 300 米 工厂总降压变电所 10kV 母线上的短路容量按 200MVA 计。 供电系统短路数据见下图所示。 厂总降压变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为 1.7 秒。 要求车间变电所功率因数应在 0.9 以上。 当地最热月的平均温度为 25。 二、二、负荷计算以及变压器、补偿装置的选择负荷计算以及变压器、补偿装置的选择 在进行负荷计算时选用需用系数法，具体计算公式如下： 5 (i=1,2,3n) 1 1 22 () (tan) n casidiN i i n casidiN ii i cacaca PKK P QKK P SPQ 2.1 机加工车间一的负荷计算机加工车间一的负荷计算 根据机加工车间一的负荷性质，将一车间分为三路：113，3234 为一路， 1431 为一路，照明电路为一路。 通过分析机加工车间一的第一路属于小批生产的金属冷加工，查表 2-1 得它 的需用系数为：Kd=0.3 Cos=0.65 tan=1.17 Pca1=Kd Pn=0.16*Pn=55.883（KW） Qca1=Pca1*tan=65.383（Kvar） 其中：Pn=10.125+2.075+7.65*3+4.625*7+3.125+3.57+10+70=186.275（KW） =86 (KVA) 1ca S 22 caca QP =/130.67 (A) 1ca I ca S3 N U 通过分析机加工车间一的第二路属于小批热加工，查表 2-1 得：Kd=0.3 Cos=0.65 tan=1.17 Pca2=Kd Pn=0.3*Pn=55.163（KW） Qca1=Pca1*tan=64.54（Kvar） 其中 Pn=183.875（KW） =84.9 (KVA) 2ca S 2 2 2 2caca QP =/=129 (A) 2ca I 2ca S3 N U 第三路 =10= 3ca P 3ca S =10/（*0.4）=14.434（A） 3ca I3 通过以上的计算得到以下的负荷的汇总： 计算负荷序 号 车间名称容量 （千瓦）P30 (千瓦) Q30 (千乏) S30 (千瓦) 备注 6 1机加工一车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 车间照明 85.963 83.255 10 29.804 45.969 51.561 69.413 2机加工二车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 车间照明 155 120 10 46.5 36 54.4 42.12 3铸造车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 供电回路 N04 车间照明 160 140 180 8 64 56 72 65.3 57.12 73.44 4铆焊车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 车间照明 150 170 7 45 51 83.1 100.98 5电修车间 N01 供电回路 N02 供电回路 N03 车间照明 150 146.2 10 45 43.85 77.85 2.2 车间总体负荷的计算车间总体负荷的计算 车间名称有功功率 Pn无功功率 Qn视在功率 Sca负荷电流 In 一车间134.80875.227154.377222.831 二车间7477.216106.950154.374 铸造车间180176.274251.938363.652 铆焊车间92.7179.982202.452292.223 电修车间88.96570.065113.243163.457 根据附表 2-2 查得车间的同时系数 Ksi=0.9，则 Pca=（Pn1+Pn4）*Ksi=570.473*0.9=513.426 KW Ica=741.088 A Qca=(Qn1+Qn4)*Ksi=578.764*0.9=520.888 KVA Sca=731.389 KVar COS=Pca/Qca=0.702 tan=1.014 2.3 无功补偿的计算和变压器的选择 0.02 0.08 Tca Tca PS QS 7 0.015 0.06 Tca Tca PS QS 12 (tantan) Cca QP 变压器的预选 变压器低压侧：Pca=513.426 KW Qca=520.888 KVA Sca=731.389KVar 相关参数全部列举如下：额定容量：800KVA 高压：10KV 高压分接范围 （）：4*2.5 低压：4KV 连接组标号：Yyn0 空载损耗：1.36KW 负载损 耗：9.4KW 空载电流（）：1.2 阻抗电压（）：4.5 重量：器身 2050Kg 油重-805Kg 总重：3245Kg 外形尺寸（mm）长*高*宽：2445*800*2420 无功补偿计算Pt=P0+Pk（Sca/Sn） =1.36+9.4*（731.389/800） =9.2KW 22 Qt=0+Qk（Sca/Sn） =（I0/100）*Sn+ 2 Sn Uk 100 % （=*800+*800*（） =39.66 KW Sn Sca2 100 2.1 100 5.4 800 389.7312 高压侧：P 高=Pca+Pt=513.426+9.21=522.636 KW Q 高=Qca+Qt=520.888+39.66=560.548 KVA 实际需要变压器容量：St=766.4 KVA 此 22 QP 22 548.560636.522 时功率因数：COS=P 高/St=522.636/766.4=0.682 =47.005 o 取补偿后要求达到的功率因数为 COS =0.92 =23.074 O 补偿无功：Qc=P 高（tan47.005-tan23.074）=337.914KVar 根据以上计算选择电力电容器：简明电工手册P579 页 BWM04-25-1 选 15 台，每三台一组，共分 5 组 Qc =25*15=375KVar * 考虑无功补偿后应选的变压器 无功补偿后应选的变压器容量为： S= 22 )(QcQcaPca = 22 )375888.520(426.513 =533.750 考虑无功补偿后最终确定变压器： 根据简明电工手册 应选 sz9 型， 额定容量为：630kvA（具体参数见 P33 页） （4）变压器的校验： PT=P0+Pk() =1.12+7.7() =6.647kw SN Sca2 630 750.5332 8 QT=SN+ SN() 100 %Ik 100 %Uk Sn Sca2 =630+630() 100 12.1 100 5.4 630 750.5332 =27.41kvar 考虑损耗后实际需要变压器容量： S 实 22 )41.27375888.520()647.6462.513( 548.186630kvA cos=0.9493.供电系统的选择 实S PTPca 186.548 647.6426.513 从原始资料我们知道车间为三级负荷，供电的可靠性要求并不是很高，且 通过负荷计算我们知道车间的总消耗功率并不是很高，初步估计了后决定使用 一台变压器来为车间供电，同时为了节省变电所建造的成本和简化总体的布线， 所以在设计中我们首先考虑了线路变压器组结线方式。 线路变压器组结线方式的优点是结线简单，使用设备少，基建投资省。 缺点是供电可靠性低，当主结线中任一设备（包括供电线路）发生故障或检修 时，全部负荷都将停电。但对于本设计来说线路变压器组结线方式已经可以 达到设计的要求。 线路变压器组结线方式也按元件的不同组合分为：a 进线为隔离开关；b 进线为跌落式保险；c 进线为断路器。因为设计为车间为变电所，所以采用 c 方式。 供电系统短路图供电系统短路图 9 （a） （b） （c） 图 1.1 线路变压器组结线 a进线为隔离开关；b进线为跌落式保险；c进线为断路器 4.短路电流电流计 算 4.1 各短路点的平均电压 线路的平均电压 Uav1=10.5Kv Uav2=0.4Kv 4.2 各元件电抗计算 电源的电抗：Xs=U av1 /Sk=0.551 2 200)5.10( 2 线路 L 的电抗：Xl=0.20.4=0.08 变压器的电抗;Xt=Uk%=4.5%=7.875 Sn Uav 2 1 630 10)5.10( 32 4.3 各短路点总阻抗 K1 点短路： Xk1=Xs+XL=0.551+0.08=0.631 K2 点短路 Xk2=(0.631+7.875)() =0.01234 5.10 4.02 4.4 根据电抗值计算短路电流 K1 点短路 k9.61 )3( 13 1 Xk Uav 631.0*3 5.10 ish2.55Ik1=2.55*9.61=24.51KA )3( Ish1=1.52IK1=1.52*9.61=14.61KA )3( 10 Ica1=30.139A 13 1 Uav Sca 5.10*3 116.548 K2 点短路时 Ik2=18.715 KA )3( 23 2 Xk Uav 01234.0*3 4.0 ish2=1.84Ik2=1.84*18.715=34.43565 KA )3( Ish2=1.09Ik2=1.09*18.715=20.3994 KA )3( Ica2=770.42 A 23 2 Uav Sca 4.0*3 75.533 三、三、高、低压一次设备选择高、低压一次设备选择 5.1 选母线：选母线： 导体尺寸：638 单条，平放：995 矩形铝导线长期允许载流量和肌肤效应系数 Kf 单条双条 三条导线 尺寸 平放 竖放 Kf 平放 竖放 Kf平放 竖放 Kf 638 99510821.03151116441.1190820751.2 5.2.选低压侧选低压侧 QF： 选 Dk21000 型，见低压电器P440 表 2.41.1 DK2 系列低压真空智能型断路器主要技术特征 额定极限分断 能力（VA） 额定短路运行 分断能力 （KA） 型号 额定工作 电压 （Kv） 额定工 作 电流 （A）380V660V380V660V 1s 短时耐 受点 （KA） DK2- 1000 380、66010004030403040 5.3 高压侧选高压侧选 QF： 选 SN1010I，见供电技术P125 11 型号额定电压 kv 额定电流 A 额定开断 电流 KA 断流容 量 MVA 动稳定电 流 KA 热稳定 电流 (4S)KA SW2-3535150024.8150063.424.8 SN10-10101000295007429 5.4 高压侧隔离开关：高压侧隔离开关： 选 GN610/60052，见发电厂电气部分 P346 附表 7 隔离开关技术数据 热稳定电流（KA） 型号 额定电压 （KV） 额定电流 （KA） 极限通过 电流峰值 （KA） 4s5s GN6-10/1000-52106005220 5.5 电流互感器：电流互感器： 根据上述情况初步选用 LFZJ1-3 型电流互感器.具体参数如下: 型号 额定电流比 (A) 级次组合准确级次二次负荷准 确级次(0.5) LFZJ1-320200/50.50.50.8 电压互感器选择:型号:JDJ-10 具体参数如下: 额定电压(Kv)一次绕组 1 额定容量 (VA) 型号 一次绕 组 二次绕 组0.5 最大 容量 (VA) JDJ-10100.1 80640 四、四、高压侧继电保护选择及整定高压侧继电保护选择及整定 6.1 差动保护差动保护 变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件 应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流 应躲过变压器的励磁涌流 在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作 由于车间变电所是三级负荷，变压器容量为 500MVA 在选用保护时选电流限时 12 电流速断保护，而不采用差动保护。 1 速断整定：Idz =KkImax=1.316.4844=21.429 Ks=0.671.5=.42916.4844/21 2 3 不能满足灵敏度要求，可使用低压闭锁保护。 过电流保护的整定： Idz =2.18 KA 088.741 85.0 225.1 近后备保护的灵敏系数=6.548 218.2/4844.16 2 3 =Km 动作时限：t=0.5s 6.2 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护 瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种 基本的保护装置。按 GB5006292 规定，800KVA 及以上的一般油浸式变压 器和 400KVA 及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。 瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通 管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器 安装应取 1%1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%4%的倾斜度。 当变