工厂供电课程设计说明书.doc

工厂供电 课程设计说 明 书专业名称： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 日期： 2013-3-42013-3-13 工厂供电 课程设计评阅书题目工厂供电课程设计学生姓名学号指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 教研室主任签名： 年 月 日摘 要本课程设计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。 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比例一般很小（除电化工业）。电能在工业生产中的重要性，并不在于在产品成本或投资总额所占比重多少，而在于工业生产实现电气化后可以大大增加产量，减轻工人劳动强度，降低生产成本，提高产品质量，提高劳动生产率，改善工作条件，有利于实现生产过程自动化。另一方面，如果工厂电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重后果。因此做好工厂供电工作对发展工业生、实现工业现代化都具有极其重要的意义，对于节约能源、支援国家经济建设同样也具有重大意义。本设计为工厂变电所设计，对在工厂变电所设计中的若干问题如负荷计算，三相短路分析，短路电流计算，高低压设备的选择与校验，防雷与接地，变电所的过电压保护，计量无功补偿等几方面的设计进行了阐述。工厂供电工作要很好为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，同时做好节能工作，要从以下基本要求做起:（1）安全 在电能的供应、分配和利用过程中，不应发生人生事故及设备事。（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 供电系统投资要尽量少，运行费要低，尽可能节约电能和减少有色金属消耗。 此外，在供电工作中，要合理处理局部和全局、当前和长远等关系，要做到局部与全局协调，顾全大局，适应可持续发展要求。关键词： 变压器 ； 计算负荷 ；互感器 目 录1 课题描述12 设计依据13 负荷计算和无功功率3（1）负荷计算3（2）功率补偿124 变电所位置和形式的选择14（1）变电所所址选择的一般原则14（2）变电所型式的选择：室内型，有值班室，一台变压器14（3）变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择145 短路电流的计算16（2）计算短路电流中各主要元件的电抗标幺值16（3）计算K-1点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量17（4）计算K-2点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量176 变电所一次设备的选择与校验19（1）高压设备19（2）低压设备207 变电所高低压线路的选择21（1）高压线路21（2）低压线路218 变电所二次回路方案选择及继电保护整定22（1）变电所二次回路方案22（2）继电保护整定229 防雷和接地装置的确定23（1） 直接防雷保护23（2） 雷电侵入波的防护2310变电所主接线电气原理图23总 结25参考文献261 课题描述要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。2 设计依据（1）工厂总平面见附图。（2）工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表1所示。（3）供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列，线距为1.2m；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MV.A，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5S。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。（4）气象资料 本厂所在地区（泰山区）的年最高气温为40，年平均气温为20年，年最低气温为-22.7，年最热月平均最高气温为31.5，年最热月平均气温为26.3，年最热月地下0.8米处平均温度28.7。年主导风向为东风，年雷暴日数31.3。（5）地质水文资料 本厂所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地下水位为3m.（6） 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。一部分为基本电费，按所装用的主变压器容量来计费。另一部分为电度电费，按每月时机耗用的电能计费。工厂最大负荷时的高压侧功率因数不低于0.9。 厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kw 需要系数功率因数2铸造车间动力202-4020.30.40.650.70照明7120.70.91.03锻压车间动力2024020.20.30.600.65照明7120.70.91.04金工车间动力2024020.20.30.600.65照明7120.70.91.05工具车间动力2024020.20.30.600.65照明7120.70.91.06电镀车间动力1523020.40.60.700.80照明7120.70.91.07热处理车间动力1022020.40.60.700.80照明7120.70.91.08装配车间动力1022020.30.40.650.75照明7120.70.91.09机修车间动力1022020.20.30.600.70照明4-70.70.91.010锅炉房动力1022020.40.60.600.70照明3-40.70.91.01仓库动力521020.20.30.600.70照明3-40.70.91.0宿舍区照明2024020.60.81.03 负荷计算和无功功率（1）负荷计算先求各组的计算负荷1仓库动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 2铸造车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 3锻压车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 4金工车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 5工具车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 6电镀车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 7热处理车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 8装配车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 9机修车间动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 10锅炉房动力负荷 ：取 ,，故 照明负荷 ： 取 ,，故 宿舍区照明负荷 ： 取 ,，故 表3-1 电力负荷计算表（按需要系数法）厂房编号用电单位负荷性质1仓库动力3030.642.8665.1274.57照明3.69.452铸造车间动力160163.23228.57347.28370.9照明923.623锻工车间动力120140.4184.62355.3378.92照明923.624金工车间动力120140.4184.62355.3378.92照明923.625工具车间动力120140.4184.62355.3378.92照明923.626电镀车间动力180135225341.85365.47照明923.627热处理车间动力12090150227.9251.52照明923.628装配车间动力8070.4106.7162.1185.72照明923.629机修车间动力6061.285.71130.23148.6照明6.318.3710锅炉房动力120122.4171.43258.9268.35照明3.69.4511宿舍区照明320839.78839.78 因此总的计算负荷为（取） 根据上表可算出：; （2）功率补偿1）补偿前的高低压侧计算负荷低压侧的计算负荷由前面的计算知 主变压器容量选择的条件为,因此未进行无功功率补偿时，主变压器容量应选为2000kVA。 这时变电所低压侧的功率因为为 高压侧的计算负荷 变压器的功率损耗为2）补偿容量 按规定，变电所高压侧的，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗,一般,因此变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率应略高于0.9，这里取。要使低压侧功率因数由0.803提高到0.92，低压侧需装设的电容容量为取 选取的并联电容型号为BKWJ0.4-20-1/3 ，则电容个数 (取24个)此时，实际补偿容量为 3）补偿后高压侧的计算负荷 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为因此变压器的容量可选为1600kVA，补偿的容量为变压器的功率损耗为变电所高压侧的计算负荷为 补偿后的功率因数为 这一功率因数满足要求。4 变电所位置和形式的选择（1）变电所所址选择的一般原则 变电所所址的选择，应根据下列要求并经经济经济分析比较后确定：1） 尽量接近负荷中心2） 进出线方便3） 接近电源侧选择位置如下图标为A的圆圈位置所示：（2）变电所型式的选择：室内型，有值班室，一台变压器（3）变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 1）主变压器台数的选择 因为存在二级负荷，所以要求由两路供电，供电变压器也应有两台。2）变电所主变压器容量的选择装有两台主变压器的变电所，每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：1任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约的需要，即 2任一台变压器单独运行时，应满足全部一二级负荷的需要，即、因此初步确定每台主变压器容量为1250kVA. 工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。3 主接线方案的选择 5 短路电流的计算供电系统图（1）确定基准值取,而 （2）计算短路电流中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统（） 2)架空线路（）3)电力变压器（）绘短路等效电路如下图所示，图上标出各元件的序号和标幺值，并标明短路计算点。短路等效电路图（标幺值法） （3）计算K-1点的短路总电抗标幺值及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) 其他三相短路电流 4）三相短路容量 （4）计算K-2点的短路总电抗标幺值及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) 其他三相短路电流 4）三相短路容量以上短路计算结果综合图表5-1所示。表5-1短路电流计算结果短路计算点三相短路电流/Ka三相短路容量/MVAk-12.622.622.626.683.9647.62k-236.9236.9236.9267.9340.2425.646 变电所一次设备的选择与校验（1）高压设备 高压熔断器选择：RN2-10-0.5校验：表6-1 高压熔断器选择校验表序号GN8-10/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据185KA2.62KA合格210KV10KV合格高压隔离开关根据线路计算电流,试选GN8-10/600型户内高压隔离开关来进行校验，如表6-2所示。校验结果，说明所选户内高压隔离开关是合格的。表6-2 高压隔离开关选择校验表序号GN8-10/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2600A72.17A合格高压断路器 根据线路二次侧的额定电流,试选SN10-10 I型少油断路器来进行校验，如表6-3所示。校验结果，说明所选少油断路器是合格的。表6-3 高压断路器选择校验表序号SN10-10 I型少油断路器选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2630A72.17A合格316KA2.62KA合格440KA6.68KA合格5合格电压互感器 选择:JSZW-10 电流互感器选择:LAJ2-10 150/5 LQJ-10 150/5 母线选择:LMY-404 电缆 选择:YJV-10KV-350 （2）低压设备低压熔断器 选择:RT10 校验：表6-3 高压隔离开关选择校验表序号RT0-600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2600A72.17A合格低压刀开关 选择:HD13BX-400/31校验：表6-4 高压隔离开关选择校验表序号HD13BX-400/31选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1380V380V合格2400A72.17A合格低压断路器DW15-1500DZ20-6307 变电所高低压线路的选择（1）高压线路 1)架空线 LGJ-95 (其40OC时,满足发热条件) 2)电缆 YJV-10KV-350 3)母线 10kV母线选LMY-3(404)，即母线尺寸为40mm4mm；380V母线选LMY-3(806)+505。（2）低压线路 1)仓库 VV-335+116 2)铸造车间 VV-2(3120+170) 3)锻压车间 VV-2(395+150) 4)金工车间 VV-2(395+150) 5)工具车间 VV-2(395+150) 6)电镀车间 VV-2(3120+170) 7)热处理车间 VV-3185+1958)装配车间 VV-3120+170 9)机修车间 VV-395+150 10)锅炉房 VV-2(370+135) 11)宿舍区 VV-2(3150+170) 8 变电所二次回路方案选择及继电保护整定（1）变电所二次回路方案1. 低压总开关采用DW15-1500型低压断路器，三相均装过流脱扣器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷（利用其长延时脱扣器），而且可保护低压侧单相接地短路。2. 低压侧所有出线上均采用DZ20型低压断路器控制，其瞬时脱扣器可实现对线路短路故障的保护。（2）继电保护整定继电保护装置的基本要求：1. 可靠性 指保护装置该动作时动作，不拒动；而不该动作时不误动。前者为信赖性，后者为安全性，即可靠性包括信赖性和安全性。2. 选择性 指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障。当故障设备或线路本身的保护拒动时，则应由相邻设备或线路的保护切除故障。为此，对相邻设备和线路有配合要求的保护，前后两级之间的灵敏性和动作时间应相互配合。3. 灵敏性 指在被保护设备或线路范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。4. 速动性 指保护装置应能尽快地切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度。当需要加速切除短路故障时，可允许保护装置无选择性动作，但应利用自动重合闸或备用电源自动投入装置，减小停电范围。原则：带时限过电流保护的动作电流Iop,应躲过线路的最大负荷电流；电流速断保护的动作电流即速断电流Iqb应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流Ik.max来整定。变压器过电流保护和速断保护1.过电流保护 因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。2.速断保护 变压器的过电流保护虽然能保护整个变压器，但动作时限较长，切除故障不迅速，故需要装设反应迅速的电流速断保护。3.高压断路器保护9 防雷和接地装置的确定（1） 直接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长11.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。（2） 雷电侵入波的防护 a)在10KV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。 b）在10KV高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。 c）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。10变电所主接线电气原理图总 结通过本次此设计10kV变电所，我们组根据原始资料及实际工程应用，分析并选定两种接线方式，通过实地考察和供电情况分析，最终选定的接线方式为：高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段接线，在本变电所的设计中还对变压器选择、短路电流的计算及设备选择进行了设计。在主变压器选择中首先确定了变压器的容量、台数、型号，而后根据变电所所带负荷情况采用需要系数法计算，同时结合相关的功率因数计算出变压器的容量。设计变压器继电保护时，采用了过电流保护、速断保护。通过完成10kV变电所的设计，把过去所学的专业知识综合的利用起来，并运用到了实际工程当中去，把基础知识与工程实际相互结合。既做到技术先进又保证