九十中教学楼照明及施工供电设计.doc

石家庄铁道大学四方学院课程设计工厂供电课程设计报告题目：九十中教学楼照明及施工供电设计专 业： 班 级： 姓 名： 学 号: 指导教师：王庆芬 曹永红 秦华完成日期：2011年7月1日摘要 工厂供电（plant power supply），指工厂所需电能的供给与分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能的输送分配既简单经济，又便于控制、调节，有利于实现生产过程中的自动化。因此，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，如果工厂的电能供应突然中断，则对工厂的生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电对发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。另外做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须做到以下基本要求：(1)安全 在电能的公用分配和使用中，不应发生人身事故和设备故障。(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。(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 供电系统投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。工厂供电的任务，主要是讲述中小型工厂内部的电能供应和分配问题，并讲述电气照明，使学生初步掌握中小型工厂供电系统和电气照明运行维护和简单设计计算所必须的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的基础。此外，在工厂供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局的观点，能顾全大局，适应发展。例如计划用电问题，就不能只考虑一个单位的局部利益，要有全局的观点。此实验为九十中教学楼临时施工设计，根据国家标准和有关要求，制订出的施工供电方案。基本符合了遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策；保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格；按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等要求。关键字：工厂供电 施工设计 国家标准。第一章 设计任务1.1设计要求 要求根据学校所能取得的电源及学校用电负荷的实际情况，并适当考虑到学校生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，选择适当容量的变压器，计算供电干线导线的截面积，选择配电箱设备，绘制临时供电平面图，列出临时供电所需材料总表。1.2 设计依据1.2.1学校负荷指示图1.2.2计算参数a)电源进线10kV，教学楼电源采用380/220V三相五线电缆埋地穿钢管引至首层照明配电箱内b)塔式起重机一台，其行走电动机为7.5kW 2台，起重电动机为22kW，回转电动机为3.5kWc)滤灰机一台，电动机为2.8kW；10马力单简式卷扬机一台；电动机功率为7.5kW；混凝搅拌机（400公升）一台，电动机为10kW；电动打夯机三台，每台电动机1kW；振捣器四台，每台电动机为2.8kWd)上述电动机均为三相鼠笼式异步电动机，额定电压380/220V，塔式起重机各电动机需要系数Kc=0.7，cos=0.75，=0.86；其它电动机Kc=0.9，cos=0.75，=0.861.2.3允许电压损失=8%，铜线取c=77，铝线c=46.3第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算一、负荷计算(1)、单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为kW） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kVA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为kV）(2)、多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为kW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位为kVA） =d)计算电流（单位为A） =表2.1负荷计算表编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷 /kW /kvar/kVA/A1塔式起重机行走7.520.70.750.8810.59.241421.27起重220.70.750.8815.413.5520.5331.2回转3.50.70.750.882.452.163.274.96合计70.528.3524.9537.857.432卷扬机动力7.50.90.750.886.755.94913.673混凝搅拌机动力100.90.750.8897.921218.234滤灰机动力2.80.90.750.882.522.223.365.15打夯机动力130.90.750.882.72.383.65.476振捣器动力2.840.90.750.8810.088.8713.4420.42总计动力7559.452.2879.2120.32计入=0.8, =0.950.7547.5244.4465.0698.852.2 无功功率补偿无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该工地380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该校10kV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan - tan)=47.52 tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 21.67 kvar参照图2.1查表选低压电容器集中补偿，并联电容器BGMJ0.4-25-3型，总补偿容量为25kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（44.44-25）kvar=19.44kvar，视在功率=51.34kVA，计算电流=78A,功率因数提高为在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为80kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为63kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。无功补偿后工地380V侧和10kV侧的负荷计算如表2.2所示。图2.1 低压电容器集中补偿的接线方案表2.2无功补偿后计算负荷项目cos计算负荷/kW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.7547.5244.4465.0698.85380V侧无功补偿容量25380V侧补偿后负荷0.92647.5219.4451.3478主变压器功率损耗0.015=0.750.06=2.9810KV侧负荷计算0.90748.2722.4253.223.1 第三章 变电所主变压器及主接线方案的选择3.1变电所主变压器的选择根据学校的负荷性质和电源情况，学校变电所的主变压器选择的方案：装设一台变压器型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为65.06kVA是没有无功补偿时的总的计算负荷。由于学校有其他用电设备及室内室外环境影响，所以选=80 kVA=65.06 kVA，即选一台S9-80/10型低损耗配电变压器。主变压器的联结组均为Yyn0 。3.2 变电所主接线方案的选择 主变压器的主接线方案 图3-2主变压器的主接线方案 第四章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择4.1 10kV高压进线选择4.1.1 学校施工布置4.1.2 10kV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接10kV干线。a)按发热条件选择 由上公式查资料初选高压进线型号为：LGJ-16。 b)校验机械强度查表得，最小允许截面积=16，而LGJ-16满足要求，故选它。此线路很短，不需要校验电压损耗。4.2 380低压出线的选择4.2.1 1路所带用电设备的总功率为： a)按导线的允许电流选择该路的工作电流为：由题可知，选用橡皮绝缘铝线时需要截面为10。选用橡皮绝缘铜线时也需要截面为6。 b)按允许电压降选择 为了简化计算，把全部负荷集中在1路的末端来考虑。已知由变压器总配电盘到滤灰池的线路长度约为L160m；允许相对电压损失8%。当采用铝线作380/220V三相四线供电时，C46.3，导线的截面为：当采用铜线作380/220V三相四线供电时，C77，导线的截面为：c)按机械强度选择由资料可知，橡皮绝缘铝线架空敷设时，其截面不得小于10mm2。橡皮绝缘铜线架空敷设时，其截面不得小于4。为了满足上述三者要求，1路导线选用BLX型橡皮绝缘铝导线，其截面应选用10。4.2.22路导线截面的选择：此路由于主要负荷是塔式起重机，故2路导线可按西段和南段考虑，南段此段需考虑到2路的全部负荷量；西段只要考虑卷扬机、振捣器以及打夯机等用电量即可。a) 西段导线截面的选择由于这段线路所带负荷的设备功率仅为P（2）=6.752.710.0819.53kW，再加上这些机具的需要系数并不很高，线路电流就不会很大，且线路并不太长，线路的电压降也不是主要矛盾，因此按照导线的机械强度选择10的橡皮绝缘铝线。自2路分支到塔式起重机配电盘这段支线的导线是专门供给塔式起重机用电的，所以它的截面即可按塔式起重机的需要进行选择。由知，导线选应为10的橡皮绝缘导线。 b)南段导线截面的选择由于这段线路较短，而负荷量较大，显然其主要矛盾将表现在导线的容许电流方面。因此只要计算出线路上的工作电流，按表34-44中导线的持续容许电流来选即可。2路所带用电设备的总功率为：若K0按0.9考虑，且仍取COS0.75，那么其总工作电流为由表资料查得，选截面为50 的橡皮绝缘铝线，中线则选用小1号25或选截面为35的橡皮绝缘铜线，中线也选用35即可满足要求。 第五章 一次设备的选择校验5.1 10kV侧一次设备的选择校验5.1.1按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。5.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即5.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。5.1.4 隔离开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表5-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求表5-1 10 kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度装置地点条件参数数据10kV3A一次设备型号规格额定参数高压熔断器RW4-10-/2510kV25A-高压隔离开关GN19-10/63010kV630A50A20A避雷器FS4-1010kV电流互感器LQJ-1010kV100/5A电压互感器JDJ-1010/0.1kV高压熔断器RN2-10/0.510kV0.5A 同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5-2所示，所选数据均满足要求。 表5-2 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其他装置地点条件参数数据380V113.425.7kA47.3kA462.7kW一 次 设 备 型 号 规 格额定参数1号低压熔断器RT0-100380V100A50kA-2号低压熔断器 RT0-100380V100A-50kA-3号低压熔断器RT0-100380V100A50kA-4号低压熔断器RT0-100380V100A50kA5号低压熔断器RT0-100380V100A50kA低压断路器DW15-600380V200A30kA1号低压刀开关HD13-100/31380V100A30kA2号低压刀开关HD13-100/31380V100A30kA3号低压刀开关HD13-100/31380V100A30kA4号低压刀开关HD13-100/31380V100A30kA5号低压刀开关HD13-100/31380V100A30kA5.2 九十中教学楼施工工地临时供电设备清单表5-3高低压供电设备清单设备名称设备型号数量设备名称设备型号数量高压断路器RW4-10-/251高压隔离开关GN19-10/6301避雷器FS4-101电流互感器LQJ-101电压互感器JDJ-101高压熔断器RN2-10/0.51低压断路器DW15-2001避雷器FS4-101变压器S9-801低压刀开关HD13-100/315低压母线LMY2低压熔断器RT0-1005第六章 降压变电所防雷与接地装置的设计6.1变电所的防雷保护6.1.1 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R10。通常采用3-6根长2.5 m的钢管，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 的镀锌扁钢焊接相接。引下线用25 mm 4 mm的镀锌扁钢，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的镀锌扁钢，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。6.1.2 雷电侵入波的防护 （1)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的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。 （2）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。 （3）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。6.2 变电所公共接地装置的设计 6.2.1接地电阻的要求按工厂供电设计指导表9-6。此边点所的公共接地装置的接地电阻应满足以下