供配电设计.doc

工厂供电课程设计 课题：某机械制造厂降压变电所的电气设计系 别： 工学院专 业： 电气工程及其自动化姓 名： 学 号：指导教师： 目录 1. 设计题目- 3 -2设计的具体任务与要求- 3 -3. 设计依据- 3 -3.1工厂负荷情况- 3 -3.2供电电源条件- 4 -3.3电费制度- 4 -3.4 气象资料- 4 -4 设计时间- 4 -5.负荷计算- 4 -5.1计算公式如下，- 4 -5.2 无功功率补偿- 5 -5.3 主变压器的选择- 6 -6. 变电所位置和型式的选择- 7 -7. 短路电流的计算- 9 -8. 电所的一次设备的选择校验- 9 -8.1对于高压设备器件的校验- 10 -8.2主要设备的选择校验- 11 -8.3 导线与电缆的选择与校验- 12 -9.小结- 12 -10.参考文献：- 12 -1. 设计题目Xxx机械制造厂降压变电所得设计。2设计的具体任务与要求1 车间的负荷计算及无功补偿2确定车间变电所的地址和形式3确定车间变电所主变压器形式、容量而后数量及主接线方案4短路计算，并选择一次设备3. 设计依据3.1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2500h，日最大负荷持续时间为5h。该厂除铸造车间、电镀车间、锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380v。电气照明及家用电器均属于单相，额定电压为220v。本厂的负荷统计资料如表1所示表1 工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类型设备容量(Pe)/KW需要系数Kd功率因数1铸造车间动力2350.30.40.650.7照明80.70.912金工车间动力3500.20.30.600.65照明80.70.913工具车间动力3500.250.350.600.65照明10.70.914电镀车间动力2750.40.60.70.8照明100.70.915装配车间动力1650.30.40.650.75照明70.70.916锅炉房动力700.60.80.70.8照明10.70.917仓库动力120.30.40.80.9照明10.70.913.2供电电源条件本厂可由附近一条10Kv的公共电源干线取得工作电源。线距为1.5m；干线首端距离本厂5Km。干线首端装设的高压断路器断流容量为500MVA。次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为1.7s。3.3电费制度与当地供电部门达成协议，每月基本电费按主变压器容量计为15元/KVA，动力电费为0.2元/kW.h,照明电费为0.5元/kW.h。工厂最大负荷时功率因数不低于0.9。3.4 气象资料年平均气温18.6，无霜期337天，年降雨量815.8毫米，年均日照时数2234小时。4 设计时间2010年12月5.负荷计算5.1计算公式如下，有功计算负荷：P30=Kd*Pe 无功计算负荷：Q30=P30*tan视在计算负荷：S30=Pc2+Qc2计算电流：Ic=Sc/3*UN各厂房生活区的负荷计算如表2所示表2：负荷计算厂房编号厂房名称负荷类型设备容量(Pe)/KW需要系数Kd功率因数tanP30(kW)Q30(k*var)S30(KVA)I30(KA)1铸造车间动力2350.30.651.1770.582.485108.51照明80.7105.605.62金工车间动力3500.20.61.337093.1116.48照明80.7105.605.63工具车间动力3500.250.61.3387.5116.38145.6照明00.7100004电镀车间动力2750.40.71.02110112.2157.13照明100.7107075装配车间动力1650.30.651.1749.557.91576.187照明70.7104.904.96锅炉房动力700.60.71.024242.8459.994照明10.7100.700.77仓库动力120.30.80.753.62.74.5照明10.7100.700.78合计0.66457.6507.62692.9011.0525.2 无功功率补偿由于低压侧最大负荷时的功率因数低于电厂要求的0.9，故需采用无功功率补偿。考虑到变压器自身无功损耗远大于有功损耗，所以这里补偿后的功率因数取0.92。已知 补偿前 cos1=0.66; 补偿后 cos2=0. 92低压侧需装设的并联电容器容量为：Q30=P30(tanarccos0.66-tanarccos0.92)kvar =457.6*0.712=325.811 kvar取 Q30=350 kvar补偿后的变压器容量和功率因数：S30（2）=457.62+(507.62-350)2=483.986kvA因此变压器容量可选为500kvA。变压器的功率损耗为:P=0.015 S（30）2=0.015*483.986=7.3kw Q=0.06 S（30）2=0.06*483.986=29kvA变压器高压侧的计算负荷为 P30=Pc+P=457.6+7.3=464.9kw Q30=( Qc- Qcc)+Q=（507.62- 325.811）= 211kvar S30=P302+Q302= 510.542 cos2= P30/ S30=0.91满足设计要求。可见，补偿前车间变电所变压器容量应选700kvA，补偿后选500kvA即满足要求表3 补偿功率计算对照表：无功功率补偿Pc/kWQc/kvarSc/kVA功率因数补偿前457.6507.62692.9010.66补偿350补偿后464.9211510.5420.915.3 主变压器的选择 根据工厂符合性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有以下两种方案：5.3.1 装设单台主变压器 其额定容量Sn应满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑留有一定的容量裕度 ，并考虑变压器的经济运行，即Sn(1.151.4)S30=(587-714)kvA于是可选择一台容量为800KVA的变压器，型号为S9-800/10型低损耗配电变压器，备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。5.3.2装设两台主变压器 装有两台主变压器时，任一台变压器单独运行需满足总计算负荷的60%70%的要求，即Sn=(0.60.7)*S30=415.7406485.0307kva已知二级负荷的计算负荷S=338.934kva 没有一级负荷 满足SnS (2)= 338.934kva于是可选两台容量均为500KVA的变压器，具体型号为S9-500/10。备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。 对主变压器台数的选择方案，通过表5对比从上表可以看出，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，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于两台主变的方案，且大多数为三级负荷，二级负荷较少，因此决定采用装设一台主变的方案.注：表5见下页 表5 两种主结构方案的比较比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案技术指导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主变，电压损耗率略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性灵活性稍差灵活性较好扩建适应性稍差略好变压器综合投资查表得S9-800单价9.11万元，变压器综合S9-500单价6.33万元，两台变压器综合投资综合投资约为2X6.33=12.66万元，比一台多投资9.11万元3.55万元经高压开关柜综合投资查表得GG-1A(F)型柜按每台3.5万元计，查采用6台GG-1A(F)型柜，其综合投资额约为济表得其综合投资按设备1.5万计因此综合投资6X1.5X3.5=31.5万元比一台主变多投资指约为4X1.5X3.5=21万元10.5万元标变压器和开关柜年运行费参表计算主变和开关柜折旧和维修管理费每主变和开关柜折旧和维修管理费每年7.067年4.893万元万元比一台主变多投资2.174万元交供电部门一次性供电贴费按800/KVA计，贴费为1000X0.08万元贴费=100.8万元，比一台主变多交共80万元20.8万元6. 变电所位置和型式的选择1变电所的地址选择因该根据下列要求经技术，经济比较后确定。(1)接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备搬运方便(2)不因设在又剧烈震动或高温，多尘，腐蚀性气体，积水等的场所(3)不应设在有，爆炸危险及相近的地方，并应设法远离（4）其他不能设设的原因和地方变电所的位置选择应考虑设备运输方便尽量靠近负荷中心，接近电源侧等方面，进出线方便、设备运输方便，应避免有剧振动或高温、有污染源、经常积水或漏水、易燃易爆等区域。可根据上述要求，经技术经济比较后确定最佳地点。本设计中选择位置如下图标为A的圆圈位置所示：2因为工厂主要是三级负载且考虑到经济因素，故选择单母线接线方式单母线接线方式的优点：简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建。如下图所示7. 短路电流的计算基准电流 基准电压 三相短路电流周期分量有效值 三相短路容量的计算公式 绘制计算电路图： 图4-1 计算电路确定基准值 设Sd=100MVA，Ud=Uo，即高压侧Ud1=10.5kV,低压侧Ud2=0.4kV，则 8. 电所的一次设备的选择校验供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置（室内或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压、电流、频率（一般为50Hz）等的要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑其断流能力。8.1对于高压设备器件的校验8.1.1高压设备器件的校验项目表5-1 高压设备器件的校验项目电器设备名称电压/kV电流/A断流能力/kA短路电流校验短流能力热稳定度真空断路器旋转式隔离开关高压熔断器电流互感器电压互感器选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电压应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路冲击电电流和流校验按三相短路稳态短路发热假象时间校验8.1.2主要设备的校验项目一次设备额定电压额定电流开断电流短路电流校验环境条件其他动稳定热稳定高低压熔断器111011高压隔离开关110111操作性能高压负荷开关111111操作性能高压断路器111111操作性能低压刀开关111001操作性能低压负荷开关111001操作性能低压断路器111001操作性能电流互感器110111二次负载准确级电压互感器100001二次负载准确级并联电容器100001额定容量母线010111电缆110011支柱绝缘子100101备注表中“1”为必须校验项目，“0”为不必校验项目8.2主要设备的选择校验8.2.1电流互感器LZZJ-10和高压熔断器RN2-10的选择和校验电流互感器额定电压，一次电流，二次电流（一般为5A），准确级等进行选择，并应校验其短路动稳态和和热稳态序号安装地点的电气条件LZZJ-10结论项目数据项目数据1UN10kVUN10kV(最高11.5kV)合格2IC135.98IN630A合格32.63-合格46.7150kA合格567.54 kA2.S446.25kA2.S合格RN2-10高压熔断器110kV12kV合格2135.98200A合格32.63IK31.5kA合格8.2.2 其他项目的校验真空断路器 ZN28A-12/630-20，1000-20、电压互感器JDZ-12、隔离开关 GN30-10/630-20 表5-4其他校验项目选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度结论安装地点的电气条件参数UNICIK(3)i(3)shI2tIMA数据10kV135.982.636.7167.54 kA2.S合格参数UNINIKishI2t合格设备型号规格真空断路器 ZN28A-12/630-20，1000-2012kV630A20kA50kA(20kA)2 4S=合格1600kA2.S电压互感器JDZ-1212kV-合格隔离开关 GN30-10/630-2010kV630A31.5 kA80kA(31.5kA)24S=3969 kA2.S合格8.3 导线与电缆的选择与校验导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。 母